EPAS1基因rs6756667多态性与藏族运动员的有氧运动能力

1、EPAS1基因rs多态性与藏族运动员的有氧运动能力蒋 丽1，殷维瑶2，刘 建3，郭 慧4(1成都体育学院运动医学系，四川省成都市 ；2四川大学临床医学院，四川省成都市 ；3成都体育学院高教研究室，四川省成都市 ；4四川大学华西第二医院儿科，四川省成都市 )引用本文：蒋丽，殷维瑶，刘建，郭慧. EPAS1基因rs多态性与藏族运动员的有氧运动能力J.中国组织工程研究，2016，20(20):2957-2963.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.20.010 ORCID: 0000-0002-5745-7779(蒋丽)文章快速阅读：比较藏族优秀耐力运动员与非体育专

2、业藏族学生EPAS1基因rs多态性位点基因型其与有氧运动能力的关系蒋丽，女，1972年生，四川省绵阳市人，汉族，2010年四川大学毕业，博士，副教授，主要从事运动生理学的研究。并列第一作者：殷维瑶，女，1988年生，四川省成都市人，汉族，四川大学在读博士，主要从事生殖内分泌研究。通讯作者：郭慧，博士，主治医师，四川大学华西第二医院儿科，四川省成都市 中图分类号:R318文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)20-02957-07稿件接受：2016-02-29http:/WWW.招募干预结局观察周期藏族运动员40例；非体育专业藏族学生40例(1)两组受试者rs多

3、态性；(2)两组受试者rs多态性与既往资料数据比较；(3)观察两组受试者上肢、骨盆、下肢以及全身骨密度增长值。观察30 d采用PCRHRM分析方法检测EPAS1基因rs多态性位点基因型，搜集既往文献中藏族人群的基因多态性数据 文题释义：缺氧诱导因子1：是1992年Semenza和Wang首先发现的，随后确立了缺氧诱导因子1的结构，并证明了其cDNA的编码顺序。缺氧诱导因子1普遍存在于人和哺乳动物细胞内，常氧下(体积分数21%O2)也有表达，但合成的缺氧诱导因子1蛋白很快即被细胞内氧依赖性泛素蛋白酶降解途径所降解，只有在缺氧条件下缺氧诱导因子1才可稳定表达。EPAS1：又称为缺氧诱导因子2(HI

4、F-2)，该因子属于氧代谢调节因子，在人体内代谢、血管形成等方面均具有重要的作用。多态性：是指以适当频率在一个群体的某个特定遗传位点(基因序列或非基因序列)发生2种或2种以上变异的现象，可通过直接分析DNA或基因产物来确定。摘要背景：有研究显示，EPSA1基因rs位点A等位基因可能是藏族人群高原低氧适应的有利因素，而GG基因型可能是藏族运动员高原低氧适应的不利因素。目的：比较藏族优秀耐力运动员与非体育专业藏族学生EPAS1基因rs多态性位点基因型及分析其与有氧运动能力的关系。方法：选择甘孜州中长跑运动队藏族运动员40例(运动员组)与甘孜州籍非体育专业藏族学生40例(学生组)，采用PCRHRM分

5、析方法检测EPAS1基因rs多态性位点基因型，搜集既往文献中藏族人群的基因多态性数据，与此次研究数据进行比较；采用双能X射线吸收骨密度仪检测两组受试者上肢、骨盆、下肢以及全身骨密度增长值。结果与结论：rs的3种AA、AG、GG基因型在学生组和运动员组中的频率分别为50%、47.5%、2.5%和72.5%、27.5%、0%，差异有显著性意义(P 0.05)，其中GG基因型频率在学生组显著高于运动员组(P 0.05)，而A等位基因频率与G等位基因频率在运动员组和学生组间的分布有显著差异(P=0.011，95% CI 0.459-0.908)；学生组上肢、骨盆、下肢、全身骨骨密度，显著高于运动员组(

6、P 0.05)。结果提示，EPAS1基因rs多态性与藏族优秀耐力运动员有氧运动能力存在相关性，A等位基因可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的有利因素，而GG基因型可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的不利因素。关键词：组织构建；组织工程；有氧运动能力；藏族耐力运动员；EPAS1基因；单核苷酸多态性；高原低氧适应；相关性；rs多态性；基因型；骨密度主题词：基因；低氧；骨密度基金资助：2014年四川省科技计划项目(2014SZ0158)EPAS1 gene rs polymorphism and aerobic exercise capacity of Tibetan athlete

7、sJiang Li1, Yin Wei-yao2, Liu Jian3, Guo Hui4 (1Department of Sports Medicine, Chengdu Sport University, Chengdu , Sichuan Province, China; 2West China Second Hospital of Sichuan University, Chengdu , Sichuan Province, China; 3Higher Education Research Office of Chengdu Sport University, Chengdu , S

8、ichuan Province, China; 4Department of Pediatrics, West China Second University Hospital of Sichuan University Chengdu , Sichuan Province, China)AbstractBACKGROUND: Emerging evidence shows that rs SNP EPAS1-A allele is beneficial for, however, the GG genotype is detrimental for adaptation to high-al

9、titude hypoxia in Tibetan populations.OBJECTIVE: To compare the EPAS1 gene rs polymorphism between Tibetan elite endurance athletes and Tibetan non-physical education major students and analyze its relationship to aerobic exercise capacity.METHODS: Forty Tibetan athletes in Ganzi Tibetan middle and

10、long distance athletes sports teams (athlete group) and forty Tibetan non-physical education major students in Ganzi (student group) were included in this study. The EPAS1 gene rs polymorphic loci were determined using PCR high-resolution melting analysis. The genetic polymorphism data from this stu

11、dy were compared with the data from previous studies. Increase values of bone mineral density in the pelvis, upper and lower limbs were determined by dual-energy X-ray absorptiometry.RESULTS AND CONCLUSION: There were significant differences in the genotype frequencies of EPAS1 rs AA, AG and GG betw

12、een student group (50%, 47.5%, 2.5%) and athlete group (72.5%, 27.5%, 0; P 0.05). The genotype frequency of GG was significantly increased in student group compared with athlete group (P 0.05). There were differences in the frequencies of A allele and G allele between both groups (95% CI: 0.459-0.90

13、8, P=0.011). Bone mineral density in the pelvis, upper and lower limbs and whole body was significantly higher in student group than athlete group (P 0.05 表示差异性不显著，0.01 P 0.05表示差异有显著性意义，P 0.01表示差异有非常显著性意义。图2 rs位点测序结果Figure 2 rs locus sequencing results图注：HRM分型在此次实验中的灵敏度和特异度均为100%。AA AG GG 表2 运动员组和学生

14、组rs位点多态频率分布表Table 2 rs locus polymorphic frequency distribution in the student and athlete groups表注：与学生组相比，aP 0.05，bP 0.05年龄(s，岁)15.02.816.03.1 0.05身高(s，cm)173.44.8171.85.2 0.05体质量(s，kg)66.929.8966.618.02 0.05表注：两组受试者性别、年龄、身高、体质量差异均无显著性意义。2.3 rs多态性分析 本组HRM分型及测序验证，随机抽取的10例样本测序结果与HRM基因分型完全一致，HRM分型在此次实

15、验中的灵敏度和特异度均为100%，见图1，2。图1 rsHRM分析图Figure 1 rsHRM analysis chart2.4 运动员组和学生组rs多态性分析 与学生组相比，运动员组rs位点3种基因型的频率分布具有明显差异(2=6.052，P=0.049)，AA、AG在学生组与运动员组之间分布的差异无显著性意义(P 0.05)；GG基因型在运动员组的频率分布明显低于学生组(2=5.000，P=0.025)。与学生组相比，A等位基因在运动员组的频率显著增加(2=6.392，P=0.011，95%CI 0.459-0.908)，见表2，3，图3。表3 rs位点多态频率分布百分比 (%)Tab

16、le 3 Percentage frequency distribution of rs polymorphic loci组别n基因型分布百分比等位基因分布百分比AAAGGGAG学生组4050.047.52.573.8 26.2运动员组4072.527.50a86.3b13.7表注：与学生组相比，aP 0.05，bP 0.05)，与北京汉族人群比较差异有显著性意义(P 0.001)。运动员组rs多态性与藏族人群比较差异有显著性意义(2=76.133，P 0.01)，与汉族人群比较差异有显著性意义(P 0.000 1)，见表4。2.6 学生组和运动员组患者上肢、骨盆、下肢以及全身骨密度增长值 学

17、生组上肢、骨盆、下肢、全身骨骨密度增长值显著高于运动员组(P 0.05)，见表5，图4。由此看出：运动员上肢、骨盆、下肢以及全身骨骼相对发达，更加符合有氧运动能力要求。3 讨论 Discussion低氧诱导因子是机体内相对比较重要的氧调节因子，该因子能够调节低氧因子在机体内的表达23-24。目0.450.400.350.3050.100.050100806040200学生组运动员组运动员组学生组rs位点多态频率分布(%)骨密度(g/cm2)图3 rs位点多态频率分布图Figure 3 rs locus polymorphic frequency distribution图

18、注：运动员组GG基因型频率分布明显低于学生组，A等位基因频率分布显著增加。与学生组相比，aP 0.05，bP 0.01。下肢骨盆上肢全身骨测定部位AAGAGGAG基因型分布百分比等位基因分布百分比图4 学生组和运动员组患者上肢、骨盆、下肢以及全身骨密度增长值Figure 4 Increased values of bone mineral density in the pelvis, upper and lower limbs and whole body in the student and athlete groups图注：学生组上肢、骨盆、下肢、全身骨骨密度增长值显著高于运动员组。表4

19、运动员和学生组rs多态性与北京汉族及藏族人群的数据比较3 (%)Table 4 Comparison of rs polymorphism between the student and athlete groups and Beijing Han and Tibetan populations表注：与北京汉族人群相比较，aP 0.001；与藏族人群相比较，bP 0.01。组别藏族人群北京汉族人群运动员组学生组基因型AA48.61.572.5b50.0aAG48.621.927.5b47.5aGG2.876.60b2.5a等位基因A72.612.486.3b73.8aG27.487.613.7

20、b26.2a表5 学生组和运动员组上肢、骨盆、下肢以及全身骨密度增长值 (s，n=40，g/cm2)Table 5 Increased values of bone mineral density in the pelvis, upper and lower limbs and whole body in the student and athlete groups表注：学生组上肢、骨盆、下肢、全身骨骨密度增长值显著高于运动员组。组别上肢骨盆下肢全身骨学生组0.0620.0110.2180.2010.1120.0520.1010.079运动员组0.0350.0190.0990.0410.068

21、0.0380.0600.034t23.9419.8820.7721.48P 0.05 0.05 0.05 0.05)；与学生组相比较，GG基因型在运动员组的频率分布明显低于学生组(2=5.000，P=0.025)。与学生组相比，A等位基因在运动员组的频率显著增加(2=6.392，P=0.011，95%CI 0.459-0.908)。同时，将学生组和运动员组rs多态性与既往资料中北京汉族和藏族数据进行对比分析，发现学生组rs多态性与藏族人群比较差异无显著性意义(P 0.05)，运动员组rs多态性与藏族人群比较差异有显著性意义(2=76.133，P 0.01)。 根据上述试验结果，作者推测：藏族耐

22、力运动员之所以比普通藏族人群具有更好的小强度有氧运动能力，是因为藏族耐力运动员EPSA1基因rs位点A等位基因的频率分布更高，在研究中高达86.3%，GG基因型在藏族耐力运动员中未发现一人。因此作者认为EPAS1基因rs多态性与藏族优秀耐力运动员有氧运动能力存在相关性，A等位基因可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的有利因素，而GG基因型可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的不利因素40。根据已有的研究进展，作者推测藏族耐力运动员EPSA1基因rs位点A等位基因高频率分布，可能与藏族耐力运动员保持相对低血红蛋白含量成正相关。耐力运动中，藏族运动员在相对低血红蛋白含量的情况下，血黏度

23、下降，血流阻力减少，血液流速加快，增加机体的氧供，有利于血液对于各器官及运动肌灌注，加快代谢废物的排除率。Anderson等15研究发现，小肠EPSA1/低氧诱导因子2基因敲除的小鼠其血细胞比容、红细胞数以及血红蛋白浓度显著低于野生型小鼠；肠道铁离子吸收相关基因如十二指肠高铁还原酶表达显著下降，使得造血原料不足以致不能进行正常的造血活动。作者认为藏族耐力运动员EPSA1基因rs位点A等位基因高频率分布，可能是通过调节低氧诱导因子2的表达，来使高海拔地区的藏族运动员在运动过程中保持相对较低的血红蛋白含量，从而使得藏族运动员在高海拔地区保持较好的小强度有氧运动能力，但是具体调节机制和过程，这有待于

24、进一步的研究。综上所述，EPAS1基因rs多态性与藏族优秀耐力运动员有氧运动能力存在相关性，A等位基因可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的有利因素，而GG基因型可能是藏族运动员高原低氧适应和有氧运动能力的不利因素。作者贡献：蒋丽负责设计，殷维瑶负责收集材料，刘建负责实施，郭慧协助实施，蒋丽负责审校。利益冲突：所有作者共同认可文章内容不涉及相关利益冲突。伦理问题：试验方案已经受试者及监护人知情同意。文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨作者声明：第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文

25、中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。4 参考文献 References1 Beall CM,Cavalleri GL,Deng L,et al. Natural selection on EPAS1 (HIF2alpha) associated with low hemoglobin concentration in Tibetan highlanders. Proc Natl Acad Sci USA.2010;107(25): 11459-11464.2 Yi X,Li

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