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燃煤污染型砷中毒患者GST基因多态性与GST酶活 力的关系 3 3 梁 冰 1 ,张爱华 13 ,奚绪光 2 ,黄晓欣 3 ,董学新 3 1. 贵阳医学院 卫生毒理学教研室,贵州 贵阳 550004; 2. U MR2027, Gnotoxicologie et Cycle Cellulaire, CNRS, France; 3.中国人民解放 军第44医院,贵州 贵阳 550009 [摘 要]目的探讨燃煤污染型砷中毒患者谷胱甘肽硫转移酶GST基因多态性与GST酶活力的关系,为深 入了解砷中毒的致病机制提供实验依据。方法选择130例燃煤污染型砷中毒患者和140例健康人作为研究对 象,采用多重等位基因特异聚合酶链反应多重PCR检测GST M1、GSTT1基因缺失;采用聚合酶链反应-限制 性片段长度多态性PCR2RFLP法检测GSTP1 Ile105Val、GSTO1 Ala140Asp、GSTO2 Asn142Asp基因多态性;采用 化学比色法检测谷胱甘肽硫转移酶GST活力,并分析上述基因多态性与GST酶活力的关系。 结果 GSTT1基 因缺失基因型、 非缺失基因型以及GSTO2 Asn142Asp基因Asn/Asn、Asn/Asp、Asp /Asp基因型,在砷中毒组和对 照组的分布差异有统计学意义P0. 05 ;砷中毒患者GST酶活力增高,与对照组相比差异有统计学意义P 0.05,对照 组P0. 05 ;未发现GST M1、GSTT1、GSTP1 Ile105Val、GSTO2 Asn142Asp多态性与GST酶活力有关。 结论 GS2 TO1 Ala140Asp基因多态性可能影响燃煤污染型砷中毒患者的GST酶活力,其原因尚需进一步研究。 [关键词]砷中毒; GST基因多态性;谷胱甘肽转移酶 [中图分类号]R595. 9 [文献标识码]A [文章编号]1000227072008 0620585204 Relationship between Glutathione S2transferase Genetic Polymorphism and Glutathione S2transferase Activity in Arsen ism Caused by Coal2buring L IANG bing 1 , ZHANGAihua 1 , XIXuguang 2 , HUANG Xiaoxin 3 ,DONG Xuexin 3 1. Departm ent of Toxicology, Guiyang M edical College, Guiyang 550004, Guizhou, China; 2. U MR2027, Gnotoxicologie et Cycle Cellulaire, CNRS, France; 3.The 44th Hospital of PLA , Guiyang 550009, Guizhou, China [ Abstract] Objective To explore the relationship between glutathione S2transferase GST genetic polymorphis ms and GST activity in coal2buring caused arsenis m and provide a scientific basis for a more in2depth explanation to arsenis m mechanis m. M ethods One hundred ant thirty arsenis m patients and 140 healthy peoplewere chosen as subjectsof the study . Multiple polymerase chain reaction mul2 tiplex PCR was used to detect deletion of GST M1, and GSTT1.Polymerase chain reaction2restriction fragment length polymorphis m PCR2RFLP technique was used to detect polymorphisms of GSTP1, Ile105Val, GSTO1 Ala140Asp, and GSTO2 Asn142Asp.Chemistry chromatometry was used to detect GST activity .The relationship bet ween the genetic polymorphis ms and GST activitywas ana2 lyzed.Results The frequencies of GSTT1 - / - , GSTT1 / or / - and genotypes Asn/Asn, Asn/ Asp and Asp /Asp of gene GSTO2 Asn142Asp were significantly different bet ween arsenis m group and control group P0. 05. GST activity of arsenis m patients increased when compared with that of con2 trols .The difference was statistically significantP0. 05.GST activity of different genotypes of GS2 585 第33卷 第6期 2008年12月 贵阳医学院学报 JOURNAL OF GUI YANG M ED ICAL COLLEGE Vol . 33 No. 6 2008112 3 3 [基金项目]国家自然科学基金30460123 ,贵州省国际科技合作重点项目基金黔科合外G字400115号 , 贵州省重大专项基金黔科合重大专项字6016 号 , 贵州省省长基金资助项目[黔省专合字2008 57号],贵州省科技厅基金资助项目[黔科合丁字2008 2276号]。 3 3通讯作者 E2mail aihuagyyahoo. com. cn TO1 Ala140Asp was different bet ween arsenis m group and control group. Conclusion Gene polymor2 phis m of GSTO1 Ala140Asp may relate to GST activity of arsenism patients caused by coral2burning . Further research on function and transcription regulation of the gene is needed. [ Key words] arsenic poisoning; glutathione S2transferase genetic polymorphisms; glutathione S2trans2 ferase 体内生化代谢途径都由特定的酶所催化,酶表 达受多种因素的影响,其中包括基因多态性。谷胱 甘肽硫转移酶GST是生物体内的 Ⅱ 相代谢酶,研 究发现该酶参与了砷的甲基化代谢 [1 ]。GST家族 成员中的某些基因存在多态性,并与多种疾病的易 感性有关 [2]。为从基因多态方面深入了解燃煤污 染型砷中毒发生的分子机制, 2006年对130例燃 煤污染型砷中毒患者GST基因的多态性和GST酶 的活力进行检测,并对GST家族不同基因的基因 型与GST酶活力的关系进行了初步探讨。 1 对象与方法 1. 1 对象 依据地方性砷中毒诊断标准WS/ T21122001复查确诊的130例燃煤污染型砷中毒 患者为病例组,同时在距病区约13 km的某村选择 有相似生活习惯、 无燃用高砷煤史、 经健康体检合 格的140例居民为对照组,两组人群均为汉族。在 知情同意的情况下,取静脉血2 ml,用于DNA的提 取及酶活力的检测。 1. 2 研究方法 多重等位基因特异聚合酶链反应 多重PCR法检测GST M1、GSTT1基因缺失。聚 合酶链反应-限制性片段长度多态性 PCR2 RFLP法检测GSTP1 Ile105Val、 GSTO1 Ala140Asp、 GSTO2 Asn142Asp基因多态性。化学比色法检测 谷胱甘肽硫转移酶GST活力。 1. 3 统计分析 χ 2检验比较各组基因型频率 ,单 因素方差分析比较组间酶活力差异;协方差分析校 正年龄、 性别后,比较不同基因型与酶活力的差异。 所有统计检验均为双侧概率检验,α0. 05为检验 标准,所用统计软件为SPSS 11. 5。 2 结果 2. 1 GST基因基因型的分布频率 病例组和对照 组的GSTT1 -/- 基因型和GSTT1 / or /- 基因 型频率分别为58. 46、41154和45、55 ,两 组间差异有统计学意义P 0. 027 ;病例组和对 照组GSTO2 Asn142Asp基因Asn/Asn、Asn/Asp和 Asp /Asp基 因 型 分 布 频 率 分 别 为38.46、 52131、9. 23和55. 72、35171、8. 57 ,两 组间差异有统计学意义P01014 ,见表1。 2. 2 GST酶活力 与对照组比较,砷中毒患者体 内GST活力增高,差异有统计学意义P 0. 05 , 见表2。 表1 病例组与对照组GST基因基因型分布频率比较 Tab. 1 Comparison of genotype frequencies of GST between arsenis m group and control group 基因型 病例组例 数 对照组例 数 χ 2 P GST M1 GST M1 - / - 63 48. 46 6647. 14 0. 047 0. 828 GST M1 / or / - 67 51. 54 7452. 86 GSTT1 GSTT1 - / - 76 58. 46 6345. 00 4. 890 0. 027 GSTT1 / or / - 54 41. 54 7755. 00 GSTP1 Ile105Val Ile/ Ile88 70. 40 9972. 79 Ile/Val36 28. 80 3223. 53 3. 091 0. 213 Val/Val1 0. 805 3. 68 GSTO1 Ala140Asp Ala/Ala84 67. 20 9670. 59 Ala/Asp38 30. 40 3727. 21 0. 350 0. 839 Asp /Asp3 2. 403 2. 20 GSTO2 Asn142Asp Asn/Asn50 38. 46 7855. 72 Asn/Asp68 52. 31 5035. 71 8. 512 0. 014 Asp /Asp129. 2312 8. 57 表2 GST酶活力检测结果 Tab. 2 Comparision of GST activities between arsenism group and control group 组别 nGST酶活力kU /L 对照组14027. 336. 70 病例组13030. 718. 701 注与对照组比较, 1 P 0.05,对照组P0. 05 GSTO2 Asn142Asp Asn/Asn7830. 151. 565031. 859. 38 Asn/Asp Asp /Asp6230. 611. 798030. 378. 26 P值 1 0. 050. 05 注 1两种不同基因型比较。 3 讨论 流行病学资料表明,砷的代谢存在个体差 异 [3 ] ,代谢酶的基因多态性可能是造成这种差异 的主要原因 [4, 5]。GST由于参与砷的代谢 ,其与砷 中毒发生的关系逐渐被研究者所关注,尤其是与砷 中毒易感性的关系。目前,关于GST基因多态性 与砷中毒的报道结果不尽相同 [6～8 ] ,本研究通过检 测GST基因多态性发现,病例组和对照组GSTT1 和GSTO2 Asn142Asp基因基因型频率的分布有差 异,这一现象提示GST的基因多态性与燃煤污染 型砷中毒的易感性之间可能存在某种联系。GST 家族成员中某些基因的多态位点常位于氨基酸编 码区,可导致氨基酸的改变,并可能影响蛋白质的 合成,从而影响酶活力,这种影响已被许多体外酶 学分析实验所证实 [9, 10 ] ,而以基因缺失为特点的多 态性常可导致功能酶活性的丧失。在基因多态性 研究基础上,检测了砷中毒患者的GST酶活力,结 果发现与正常对照组相比,砷中毒患者GST酶的 活力增高;在进一步分析GST不同基因型与GST 酶活力的关系时发现,病例组和对照组GSTO1 Ala140Asp基因不同基因型间的GST酶活力有差 异,这 一 结 果 提 示 病 例 组 和 对 照 组GSTO1 Ala140Asp基因Ala/Ala和Ala/Asp Asp /Asp基 因型 对GST酶 活 力 的 影 响 有 所 不 同, GSTO1 Ala140Asp基因多态性可能影响了GST酶的活性。 GSTO1基因主要的功能之一是在无机砷转化为多 种甲 基 化 代 谢 产 物 中 起 限 速 酶 作 用, GSTO1 Ala140Asp基因型与GST酶活力的关联,可能与砷 在体内的甲基化代谢有关。GST是一个超基因的 大家族,由不同的亚家族组成。由于编码相应酶的 基因不相同,此次检测的仅是整个家族酶系的一个 总酶活力,并且也未观察到基因型分布频率有差别 的GSTT1和GSTO2 Asn142Asp基因的基因型对 GST酶活力有影响,其原因还有待进一步深入研 785 6期梁 冰等 燃煤污染型砷中毒患者GST基因多态性与GST酶活力的关系 究,考虑可能也与本次研究的样本量偏少有关。 另外,除了受编码某种酶的DNA的多态性影 响外,酶活力尚受多方面的调控,可能影响其随后 的转录和翻译过程,如酶生物合成的诱导和阻遏、 酶的化学修饰、 抑制物的调节作用、 代谢物对酶的 反馈调节以及神经体液因素的调节等。虽然GS2 TO1 Ala140Asp多态性与GST活性有关的原因尚 不清楚,但因其在砷代谢过程中的重要性,有必要 进一步从功能、 转录调控等方面深入研究。 4 参考文献 [1] Zakharyan R A , Adriana S R , SheilaM H , et al . 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