维生素D受体基因遗传多态性及环境因素对青少年身高的影响

【摘要】  目的 探讨维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）基因遗传多态性及环境因素与青少年身高发育状况的关系，为了解遗传和环境因素对青春期学生身高的影响提供依据。方法 分层随机抽取绍兴市212名青少年进行体格检查及问卷调查，对VDR基因进行PCR扩增，采用基因测序技术检测基因多态性,以多元回归分析法探讨维生素D受体基因遗传多态性及环境因素对青春期身高发育的影响。结果 多因素分析结果显示，BsmI，Tru9I，ApaI位点基因多态性及性别、父母身高、身体状况、体育锻炼情况、睡眠状况、喜欢肉类食品、非独生子女、母亲职业等与身高发育密切相关(P值均＜0.05)，其中性别和父母身高可解释青少年身高总变异的71.9%，而BsmI，Tru9I，ApaI位点等位基因多态性引起的变异只占身高总变异的2.8%。结论 维生素D受体基因遗传多态性及环境因素的改变均会影响青少年身高发育，但单个基因位点的多态性对身高的影响是微小的。

【关键词】  受体，骨化三醇；多态现象，遗传；基因；环境；身高；青少年

【基金项目】  浙江省教育厅科研基金资助项目(编号：20061813)。
　　Effects of Vitamin D Receptor Gene Polymorphism and Environmental Factors on Adolescent Height/

　　HU Mingyue*, BAO Qiyu, YANG Xinjun, et al.

　　*School of Environmental Science and Public Health, Wenzhou Medical College, Wenzhou (325035), Zhejiang Province, China
   
　　【Abstract】  Objective  To explore the association of vitamin D receptor (VDR) gene polymorphism and environment factors with adolescent height. Methods  212 adolescents were randomly selected in Shaoxing for physical examination and questionnaire survey. Polymerase chain reaction (PCR) and DNA sequencing technology were performed to analyze the VDR genotype. The relationship among VDR gene polymorphism and environmental factors on height were analyzed by multiple linear regression analysis. Results  BsmI, Tru9I, ApaI site gene polymorphism, sex, parental height, health status, physical exercise, sleeping, dietary habit, nononly children and mother's occupation were related to teenager's height (P<0.05). Sex and parental height could explain 71.9% of total variance, while BsmI, Tru9I, ApaI site gene polymorphism only explained 2.8% of total variance in height. Conclusion  VDR gene polymorphism and the difference of environmental factors have effects on adolescent height. However, the effect of single site gene polymorphism might be slight.
   
　　【Key words】  Receptors, calcitriol; Polymorphism, genetic; Genes; Enviroment; Body height; Adolescent

　　身高是评价体格发育的重要项目，也是反映骨骼系统增长的常用指标。人的身高是由自身的多基因因素和所处的环境因素共同决定的。基因的多态性和其他遗传、环境因素的变化均可以影响身高的增长。儿童和青少年时期是人体身高发育的重要时期。为了解遗传和环境因素对青春发育期学生身高的影响以及各自影响的程度，笔者对绍兴市212名青少年的维生素D受体基因遗传多态性及环境因素与身高的关系进行了调查，现报道如下。

　　1  对象与方法

　　1.1  对象  按学校类型、性别等分层，分别从每个层次中随机抽取一定数量的学生作为调查对象，共选取绍兴地区在校正常学习和生活的青春发育期少年212名，其中男生90名，女生122名；年龄为17～18岁。

　　1.2  方法  设计统一问卷，内容包括年龄、性别、民族、家庭状况及经济收入、家庭类型、是否独生子女、饮食习惯、生活习惯、体育锻炼、健康状况、父母身高等内容。身高的测量由专业培训人员负责，采用统一的测量工具和测量方法，严格按照《2000年全国学生体质健康状况调查研究工作手册》的要求进行，结果精确到0.01 m。
   
　　全血提取基因组DNA(试剂盒由杭州晓逸科技有限公司提供)。检索美国NCBI(美国国家生物信息中心)的GenBank 获取维生素D受体基因序列及其相应位点的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)信息。利用Primer 5.0软件设计符合研究需要的引物序列。含BsmI，Tru9I多态性位点PCR扩增的引物序列为P1：5'-ATAAGGAAATACCTACTTTGCTGGTTT-3'，P2：5'-TAGGTGCTCAATAAATTGTTGCTAAG-3'。扩增参数为95℃预变性5 min；95℃变性60 s，53℃复性60 s，72℃延伸90 s，重复35个循环；72℃延伸10 min。
   
　　含ApaI多态性位点PCR扩增的引物序列为 P1：5'-ACCTAGGTCTGGATCCTAAATGCAC-3'，P2：5'-GTTAGGTTGGACAGGAGAGAGAATG-3'。PCR反应条件为95℃预变性5 min；95℃变性45 s，55℃复性45 s，72℃延伸90 s，重复35个循环；72℃延伸10 min。引物由上海鼎安生物科技有限公司合成，特异性扩增产物的片段分别约580 bp和630 bp。PCR产物行1%琼脂糖凝胶电泳，用凝胶成像仪观察结果。PCR产物基因序列由北京华大基因进行测定。

　　1.3  统计学处理  采用基因计数法分别统计各酶切位点等位基因的分布频率，多元线性回归模型分析身高影响因素。回归分析时以身高为因变量，身高可能的遗传和环境因素为自变量，按设计和分析要求对分析因素进行变量赋值，其中ApaI位点基因型C/C为0, 基因型C/A或A/A为1，BsmI位点基因型C/C为0，基因型C/T或T/T为1，Tru9I位点基因型C/C为0，基因型C/T或T/T为1。

　　2  结果

　　2.1  VDR基因多态性  维生素D受体基因第8内含子的+283位点，即BsmI位点基因型C/C，C/T和T/T 的频率分布分别为89.62%，8.49%，1.89%；第8内含子的+443位点，即Tru9I位点基因型C/C，C/T和T/T的频率分布为61.79%，33.96%，4.25%；第9外显子的-46位点，即ApaI位点基因型C/C，C/A和A/A的频率分布分别为60.38%，30.38%，8.96%。基因测序结果见图1～3。为考察整体资料的可靠性, 采用χ2检验对基因分型结果进行了HardyWeinberg平衡检验，结果显示，所有基因型的观察值较好地与期望值吻合(P值均＞0.05)，表明样本具有代表性。

　　图1  含Tru9I位点的PCR产物测序结果（略）

　　图2  含BsmI位点的PCR产物测序结果（略）

　　图3  含ApaI位点的PCR产物测序结果（略）

　　2.2  身高影响因素的多元回归分析  见表1。

　　表1  身高影响因素的多因素回归分析结果（略）

　　由表1可见，为综合评价基因多态性、遗传和环境因素与青少年身高之间的关系，以身高为因变量，将BsmI，Tru9I，ApaI位点等位基因多态性及影响身高可能的遗传和环境因素，如性别、是否独生子女、喜欢吃肉类食品、饮奶情况、饥饿感、吃早餐情况、是否偏食挑食、身体状况、睡眠时间、睡眠状况、体育锻炼情况、家庭月收入、父母职业、父母身高、父母文化程度、家庭类型等因素纳入到多元线性回归模型中，以α= 0.05 作为变量剔除和进入方程的标准，进行逐步回归分析。结果表明，对青少年身高发育有影响的因素并依次进入回归模型的变量为性别、母亲身高、父亲身高、身体状况、Tru9I位点基因多态、母亲职业、ApaI位点基因多态、体育锻炼情况、睡眠状况、喜欢吃肉类食品、有饥饿感、非独生子女、BsmI位点基因多态，其中性别和父母身高可解释青少年身高总变异的71.9%（校正决定系数为0.715），BsmI，Tru9I，ApaI位点等位基因多态性引起的变异只占身高总变异的2.8%。

　　3  讨论
   
　　人类的身高发育状况是自身的先天因素与其所处的后天外界环境因素相互作用的结果。遗传决定了身高增长的可能性，即身高增长的潜力；各种环境条件则在不同程度上影响遗传所赋予的生长潜力的发挥，最终决定发育的速度及可能达到的身体高度。多基因遗传与身高发育密切相关。已有研究发现，GH1基因、VDR基因、RANK基因、 CYP19基因、雌激素受体基因以及Y染色体均与人的身材高矮有密切联系［1-4］，相关基因的多态性影响着正常人的终身高。
   
　　VDR基因多态性与身高的关系在不同种族、不同性别、不同年龄、不同基因位点的研究结果不同。在BsmI位点，在对90名健康高加索男性的研究中发现，BB基因型个体无论在出生时，还是在青春发育期及发育期后，身高都比Bb型和bb型个体矮(P=0.005～0.008)［5］。在FokI位点，Minamitani K等［6］检测了90名健康日本女性，结果发现，Ff型个体较FF型和ff型个体身高要高(P＜0.05)。在TaqI位点，Tao等对68个7岁女孩、46个7岁男孩进行分析发现，TT型女孩身高较tt型高(P=0.008)；男孩无显著差异，基因型与身高不相关。而Sainz等［7］报道100例健康青春期女孩BsmI，ApaI，TaqI位点，不同VDR基因型与身高差异无统计学意义。本次研究结果表明，青少年身高发育状况与BsmI，Tru9I，ApaI位点基因多态性相关（P值均<0.05）；在控制其他影响因素后，BsmI位点基因型C/C的个体矮于基因型C/T或T/T的个体，Tru9I位点基因型C/T或T/T的个体高于基因型C/C的个体，ApaI位点基因型C/C或C/A的个体高于基因型A/A的个体；BsmI，Tru9I，ApaI位点等位基因多态性引起的变异可解释身高总变异的2.8%。
     
　　父母身高与子女身高的关系，国内外应用亲—子身高之间的回归系数估计子代身高的遗传率，研究证明，子女身高与其父母身高均有关［8-9］。 一般认为，人的成年身高与父母平均身高间的遗传度为0.75。笔者研究结果也表明，子女的身高与父母身高呈正相关，标化回归系数分别为0.315和0.178(P值均<0.01)。青少年身高总变异的71.5%可由性别和父母亲身高来解释。
   
　　虽然遗传可解释个体身高的绝大部分变异，但后天因素如营养、充足的睡眠、科学的锻炼和生活方式等社会环境影响也不能忽视。19世纪以来，许多国家的儿童少年出现生长长期加速的现象，表现为儿童生长水平提高，青春期发育提前，成年身高持续增长［10-11］，其原因与社会经济进步、生活水平提高、社会福利和公共卫生的改善等环境因素的改变密切相关。本次研究结果也显示，非独生子女、体育锻炼情况、睡眠状况、母亲职业等因素都与身高发育有关，但睡眠时间、饮食习惯、家庭经济状况、父母亲文化程度、家庭类型等与身高的关系未显示有统计学意义。
   
　　综上所述，维生素D受体基因的遗传多态性和其他环境因素的变化均可以影响身高的增长，积极采取有针对性的干预措施有利于增进青少年的身高。

【参考文献】
  　　［1］ HORAN M,MILLAR DS,HEDDERICH J,et al.Human growth hormone 1(GH1) gene expression:Complex haplotypedependent influence of polymorphic variation in the proximal promoter and locus control region.Hum Mutat,2003,21(4):408-423.

　　［2］ XIONG DH,XU FH,LIU PY,et al.Vitamin D receptor gene polymorphisms are linked to and associated with adult height.J Med Genet,2005,42(3):228-234.

　　［3］ ELLIS JA,STEBBING M,HARRAP SB.Significant population variation in adult male height associated with the Y chromosome and the aromatase gene.J Clin Endocrinol Metab,2001,86:4 147-4 150.

　　［4］ CHEN Y,XIONG DH,YANG TL,et al.Variations in RANK gene are associated with adult height in Caucasians.Am J Hum Bio,2007,19(4):559-565.

　　［5］ LORENTZON M,LORENTZON R,NORDSTROM P.Vitamin D receptor gene polymorphism is associated with birth height,growth to adolescence, and adult stature in healthy Caucasian men: A crosssectional and longitudinal study.J Clin Endorcrinol Metab,2000,85(4):1 666-1 671.

　　［6］ MINAMITANI K,TAKAHASHI Y,MINAGAWA M,et al.Difference in height associated with a translation start site polymouphism in the vitamin D receptor gene.Psdiatr Res,1998,44(5):628-632.

　　［7］ SAINZ J,VAN TORNOUT JM,LORO ML,et al.Vitamin Dreceptor gene polymorphisms and bone density in prepubertal American girls of Mexican descent.N Eng J Med,1997,337(2):77-82.

　　［8］ 林秀玉，毛宗秀.浙江省人体身高与遗传及环境关系的初步研究.遗传学报,1986,13:155.

　　［9］ MALINA RM,MUELLER WH,HOLMAN JD.Parentchild correlations and heritability of stature in Philadelphia black and white children 6 to 12 years of age.Hum Biol,1976,48(3):475-486.

　　［10］胡佩瑾，季成叶.青少年成年身高的长期变化及其影响因素.中华预防医学杂志,2005,39(6):421-424.

　　［11］NIEWENWEG R,SMIT ML,WALENKAMP MJ,et al.Adult height corrected for shrinking and secular trend.Ann Hum Biol,2003,30:563-569.

作者单位：温州医学院环境与公共卫生学院，浙江 325035；温州医学院分子生物学研究中心；绍兴市疾病预防控制中心