研究背景低氧适应是当前生物进化研究领域的热点之一,由于低氧引发的各种疾病也是危害人类健康的重大公共难题。而急性高山病是指人体急性暴露于高海拔低氧环境后产生的各种病理性反应,是高原地区独有的缺氧相关性疾病。急性高山病的发生和发展会危及到人们的生命健康并且会降低在高原环境作业人群的工作能力,甚至对人类迁徙造成一定程度的阻碍影响。更为重要的是我国高原地区幅员辽阔,在军事政治上具有重大的现实和历史意义。因此,如何尽早的甄别急性高山病的高危人群,并且予以及时尽早的预防和针对性的治疗是进一步降低急性高山病发病率甚至减少重症高原病发生的关键和前提。既往研究发现在同等的条件下,高海拔地区暴露后部分人群更容易发生急性高山病,其发生速度和发生程度也存在个体差异。急性高山病虽然不是较为典型的遗传疾病,但是急性高山病是由环境触发表型的典型的例子,是一个复杂的、环境介导的多基因性状的表现形式。而遗传信息方面的研究能够有助于我们在一定层面上理解急性高山病的病理生理表现形式上的分子机制。近期的研究结果表明,缺氧诱导因子通路在不同海拔居民的环境氧分压适应中均起着重要作用,而不同环境氧分压的适应涉及的具体分子机制存在差异。近期的全基因组扫描的结果发现了缺氧诱导因子通路上的一些基因的单核甘酸多态性与高原世居的藏族人群以及安第斯山脉的人群的高原低氧适应密切相关。因此,从低氧诱导通路一些重要基因的单核甘酸多态性着手深入研究急性高山病易感性、发病严重程度等发生发展的相关遗传背景信息,将为预警和评估急性高山病的发生风险提供快捷有效的遗传诊断指标及技术,并进一步为肿瘤和冠心病等缺氧相关疾病、极端低氧环境的职业暴露和运动医学防治提供线索。本研究的目的是为了探寻和发现与急性高山病易患性相关的低氧诱导通路一些基因的多态性。首先我们对招募的低海拔地区世居人群进行前瞻性的流行病学观察分析,通过路易斯湖急性高山病评分系统进行评估并检测其相关生理指标;再次我们适用候选基因的策略,结合近期全基因组扫描结果和既往文献报道,挑选出低氧诱导通路一些相对重要的基因的位点;最后我们将挑选出的位点与急性高山病的发生、发生程度以及生理指标进行关联分析,以发现高危的基因多态性位点和单体型,为探索急性高山病的预警方法提供依据。材料与方法1.研究样本。本研究招募了603例世居低海拔地区的中国汉族男性,从500米海拔地区乘坐飞机进驻到3700米的高原地区,采用路易斯湖评分标准对急性高山病发病与否进行分组,并且收集了相关生理指标并采集了用于提取dna的血样。招募人群纳入标准为:(1)年龄区间为18至45岁,(2)受试对象及其父母均为中国汉族人群,(3)长期居住在海拔500米及500米以下的地区,(4)无高原久居史并且近3个月年未曾到过高海拔地区。2.急性高山病评分诊断标准。头痛症状前提下,路易斯湖急性高山病症状评分大于等于3分诊断为急性高山病。大于等于3分小于5分为轻型急性高山病。大于等于5分为重型急性高山病。3.基因和单核苷酸多态性位点筛选。对低氧诱导通路的epas1(hif2a)、hif1a、ppara及vegfa基因范围的所有内含子和外显子的区域以及转录起始位点的上游和终止子的下游各5kbp范围对标签的单核苷酸多态性结合近期全基因组扫描突破性结果进行筛选。基因分型资料来源自人类单体型图计划iii期的中国北京汉族人群。采用了haploview4.2的软件构建连锁不平衡图谱以及单倍域。运用tagger软件进行标签单核苷酸的挑选。4.基因分型。采用引物设计软件的primerpremier5.0设计候选snp的pcr扩增需要的引物以及测序的引物。采用了飞行时间质谱检测方法对epas1、hif1a、ppara及vegfa基因的dna样品进行检测,使用typer软件分析检测结果并进一步获取snp的分型数据。对基因分型的结果均随机抽取了10%的进行第二次重复分型的确认。5.使用shesis软件分析hif1a及vegfa基因的单体型并计算分布频率。6.统计分析。急性高山病发病组和未发病组两组之间的连续变量差异通过t检验评估和分类变量使用χ2检验分析。每个snp等位基因的频率测定由基因计数获取和每个snp基因型分布是否符合哈迪温伯格平衡(hwe)使用χ2检验。采用等位基因剂量模型、广义基因型遗传模型、显性模型、隐性模型等遗传模型评估单核苷酸多态性与急性高山病发病的风险。基因型与急性高山病发病率由χ2分析。校正年龄和体重指数,用逻辑回归计算95%置信区间,分析估计急性高山病的相对风险。统计软件为spss18.0。结果:1.本研究中的中国汉族男性从500m地区快速上升到3700m海拔高度,ams发生率61.19%。而发病人群中53%为重型ams,47%为轻型ams。在到达高原24小时内,ams发病组比ams非发病人群组具有更快的心率和较低的血氧饱和度。急性高山病发病组人群的头痛,头晕,胃肠道症状,睡眠困难和疲劳五大症状的发生率都显著高于不发病组。2.epas1基因rs6756667位点多态性与急性高山病的发生显著关联。与携带a等位基因的受使者相比,携带g等位基因的人患ams的风险增加了1,701倍(or,1.701,95%ci,1.261-2.545,p=0.001).在显性模型中,携带rs6756667gg与(aa+ag)基因型携带者之间,ams的发病率有显著差异,且gg基因型加大了发病风险(or,1.815,95%ci,1.233-2.666,p=0.002)。携带g等位基因的与携带a等位基因的相比,其轻型ams和重型ams的发病率都更高。3.epas1基因的rs6756667位点与rbcs、hct、hb、sao2、hr和bp临床生理表型在ams发病人群中进行关联分析发现,rs6756667位点与sao2,hr和血压关联分析未发现统计学意义.但是rs6756667位点与hb、rbcs和hct有关联,gg基因型携带者比ag杂合子基因型携带者具有更高的hb,rbcs,和hct值。4.vegfa基因的rs3025040位点与急性高山病的发生显著关联。改为点cc,tt,和ct基因型频率以及等位基因c/t在ams组和non-ams组两组之间的基因型分布频率都具有统计学差异。与携带c等位基因的受使者相比,携带t等位基因的人患ams的风险增加了1,669倍(or,1.669,95%ci,1.190-2.341,p=0.003).在显性模型中,携带rs3025040cc与(tt+ct)基因型携带者之间,ams的发病率有显著差异,且cc基因型降低了发病风险(or,0.605,95%ci,0.416-0.880,p=0.008)。携带t等位基因的与携带c等位基因的相比,其轻型ams和重型ams的发病率都更高。5.hif1a基因rs2301104、rs2301112、rs12434438、rs966824、rs2301113、和rs11549467位点和ppara基因rs4253747、rs4253623、rs4253681和rs135538位点与中国汉族男性急性高山病发生无显著关联。6.单体型分析发现,vefga基因的rs3025040和rs10434两个多态性位点构成单体型频率大于0.05的单体型ca、cg、tg中,tg单体型与ams以及轻型ams的发病风险显著关联,但在ams和重型ams两组见的单体型频率未发现明显统计学差异。hif1a基因的rs12434438和rs966824两个标签多态性位点构成单体型频率大于0.05的AC、GC和GT单体型与AMS以及轻症、重症AMS的发病风险无关联。结论:本课题首次采用巢式病例对照分组,在大规模人群中将低氧诱导通路多个基因的位点与急性高山病发病进行关联研究。首次发现EPAS1基因rs6756667位点与急性高山病发病显著关联并且与发病组的生理变化指标相关。再次验证VEGFA基因的rs3025040与急性高山病发病相关。发现VEGFA的TG单体型与AMS的发病风险显著关联。EPAS1和VEGFA基因在低海拔地区的汉族男性的高原急性缺氧环境适应中可能发挥了一定的遗传作用,这为急性高山病防治及预警提供新思路,并且对一些缺氧相关疾病的治疗开拓新视角。