趙婧雅 李 輝

(復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200433)

肥胖從醫(yī)學(xué)角度上來說是一種疾病,即： 過量的身體脂肪已經(jīng)累積到可能對(duì)健康有不利影響的程度。它由身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)界定,并通過腰臀比體脂等參數(shù)進(jìn)一步評(píng)估[1]。肥胖會(huì)增加各種慢性疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[2]。因此可以說,肥胖在一定程度上會(huì)降低人類的預(yù)期壽命。出于對(duì)健康的考慮,人們應(yīng)當(dāng)在青年階段就對(duì)自身的肥胖情況予以足夠關(guān)注。其中飲食情況及基因型與人們的肥胖情況息息相關(guān)。然而目前已有的研究大多只針對(duì)其中之一展開,針對(duì)中國(guó)人群基因和飲食情況協(xié)調(diào)影響肥胖的研究很少,因此本研究針對(duì)這點(diǎn)展開。前人用全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)篩選出了大量與肥胖相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism, SNP)位點(diǎn)。本研究根據(jù)SNP信息數(shù)據(jù)庫(kù)(SNPedia)篩選出中國(guó)人群重點(diǎn)基因上的重要SNP位點(diǎn),并將飲食類別與基因型信息結(jié)合,探求它們對(duì)體質(zhì)量體型的協(xié)同影響作用。探究不同SNP分型的人群攝入食物對(duì)體質(zhì)量體型影響的區(qū)別,為針對(duì)不同情況的個(gè)體,提出個(gè)性化飲食建議的目標(biāo)奠定基礎(chǔ),為精準(zhǔn)減重減脂開辟新思路。

1 材料和方法

采樣時(shí)間為3個(gè)月,唾液DNA提取、送公司分型時(shí)間2個(gè)月,后續(xù)數(shù)據(jù)處理2個(gè)月,總體實(shí)驗(yàn)歷時(shí)7個(gè)月,具體操作過程如下。

1.1 采樣對(duì)象

本研究于2017年2月以招募志愿者形式對(duì)復(fù)旦大學(xué)的大學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。納入標(biāo)準(zhǔn)： 復(fù)旦大學(xué)在讀的全日制本科生或研究生,主要活動(dòng)范圍在學(xué)校周邊,保證生活環(huán)境相近。漢族,年齡40歲以下,自愿參與本研究。排除身體帶有心臟起搏器或者其他的電子醫(yī)療設(shè)備植入的患者；排除體質(zhì)量小于10kg或者大于250kg,或身高小于110cm者,年齡小于18周歲或者大于40周歲的人群；身體殘疾,肢體畸形者；急性病患者或在近期內(nèi)(1～2月)曾經(jīng)患過高燒、腹瀉等急性病,目前體力尚未恢復(fù)者；近期內(nèi)肢體或關(guān)節(jié)有過骨折或脫位現(xiàn)象者。收集到男性志愿者39名,女性志愿者61名,男女兩組年齡沒有顯著差異,平均年齡25歲。

這項(xiàng)研究是經(jīng)復(fù)旦大學(xué)(上海,中國(guó))生命科學(xué)學(xué)院的倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后進(jìn)行的,所有樣品的捐助者在樣品收集之前都已完全知情并簽署知情同意書。參與人參與研究的所有程序均符合機(jī)構(gòu)和國(guó)家研究委員會(huì)的道德標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 飲食情況問卷收集信息

設(shè)計(jì)飲食情況調(diào)查問卷,該問卷通過調(diào)查被試者近1個(gè)月的飲食情況,評(píng)估該被試者的飲食習(xí)慣偏好,問卷涉及35個(gè)問題,除了基本的性別、編號(hào)等信息還包含對(duì)被試者每周攝入17種食物情況的調(diào)查,如大米、面食、粗糧、蔬菜、水果、肉類、堅(jiān)果等等。調(diào)查每種食物每周的食用次數(shù)和每次的食用量。每次食用量用“手測(cè)量法”來進(jìn)行衡量,文獻(xiàn)證明,手測(cè)量法直觀,操作簡(jiǎn)單[3],對(duì)于被試者來說,可以更準(zhǔn)確方便的填寫自評(píng)問卷。每一位被試者在填寫問卷前進(jìn)行了培訓(xùn)和預(yù)填寫,確保問卷的可靠性。

1.3 身體參數(shù)測(cè)量

召集被試者在相同測(cè)量時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行身體參數(shù)的測(cè)量和采集,上午9∶00飯前,使用電子體脂秤(OMRON HBF-701)測(cè)量體質(zhì)量、體脂、內(nèi)臟脂肪,人體測(cè)高儀測(cè)量身高、皮尺測(cè)量腰圍、臀圍,記錄后再通過計(jì)算得到身體質(zhì)量指數(shù) (body mass index, BMI)、腰臀比(waist to hip ratio, WHR)、腰高比(waist to height ratio, WHtR)、WHT.5R(waist/height 0.5)[5]等相關(guān)參數(shù),其中WHT.5R為文獻(xiàn)[4]中為了增加腰高比與心血管疾病相關(guān)性所做的數(shù)學(xué)處理指標(biāo)。2000年WHO國(guó)際肥胖特別工作組針對(duì)亞太地區(qū)人群的體質(zhì)及其與肥胖有關(guān)疾病的特點(diǎn),提出亞洲成年人分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行肥胖分級(jí)[5]。

1.4 收集唾液提取DNA進(jìn)行SNP分型

收集每個(gè)被試者2ml唾液樣本。唾液樣本利用唾液DNA抽提試劑盒(英芮誠(chéng),上海)和ETP-300型全自動(dòng)核酸提取儀(英芮誠(chéng),上海)提取基因組DNA。隨后,對(duì)提取的DNA,利用MALDI-TOF技術(shù)(博奧晶典,上海)進(jìn)行SNP位點(diǎn)分型。

根據(jù)已有數(shù)據(jù)庫(kù)SNPedia(https：//www.snpedia.com/index.php/SNPedia),選擇中國(guó)漢族人群與苦味(決定飲食偏好)、糖代謝、脂代謝、BMI水平、運(yùn)動(dòng)等有關(guān)的SNP位點(diǎn)共60個(gè)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

利用IBM SPSS 19.0分析數(shù)據(jù)。利用主成分分析對(duì)身體各參數(shù)進(jìn)行降維。對(duì)BMI、WHR、WHtR、WHT.5R、體脂、內(nèi)臟脂肪進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,得到新的標(biāo)準(zhǔn)化分?jǐn)?shù)(在前面加“Z”以做區(qū)分),用新的標(biāo)準(zhǔn)化得分做主成分分析,用因子旋轉(zhuǎn)(采用正交旋轉(zhuǎn)中最大方差法)給出旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣,然后分析旋轉(zhuǎn)之后的公因子,最后構(gòu)成1個(gè)綜合因子F,計(jì)算個(gè)體的身體綜合因子F的分值。

將SNP分型結(jié)果按照0/0賦值為1,0/1賦值為0.5,1/1賦值為0進(jìn)行量化。數(shù)據(jù)集按性別分組,男性=1,女性=2。將每種食物的食用頻率、食用量、SNP賦值結(jié)果作為自變量,身體綜合因子F分值作為因變量,進(jìn)行逐步回歸分析。

以上結(jié)果制成圖表(圖1，表1～6)進(jìn)行說明。

圖1 判斷受試者的肥胖程度用BMI評(píng)定肥胖情況

2 結(jié)果

通過以上方法研究,得到相關(guān)數(shù)據(jù),結(jié)果部分首先對(duì)志愿者身體參數(shù)整體情況進(jìn)行描述(表1～4，圖1),用身體參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)判定肥胖的不一致性說明主成分分析的必要性；然后展示利用主成分分析進(jìn)行降維的結(jié)果,這一部分的結(jié)果直接關(guān)系到最后核心部分；2.3展示我們的核心結(jié)果,即不同基因型個(gè)體應(yīng)當(dāng)選擇或避免哪些食物種類以達(dá)到較低的身體肥胖參數(shù)。

表1 男女BMI、WHR、WHtR、WHT.5R、體脂、內(nèi)臟脂肪情況

表2 BMI分類情況

表3 體脂分類情況

表4 腰臀比分類情況

2.1 身體參數(shù)描述

描述性統(tǒng)計(jì)得知,在各個(gè)身體參數(shù)中,男性除了體脂這項(xiàng)低于女性以外,其他各項(xiàng)： BMI、WHR、WHtR、WHT.5R、內(nèi)臟脂肪均高于女性。根據(jù)圖表結(jié)果可知,由于男女各身體參數(shù)間具有顯著差異,因此針對(duì)肥胖問題的研究應(yīng)將男女分開討論。所以接下來的結(jié)果做男女分組處理。

2.2 身體參數(shù)主成分分析

由于有多個(gè)衡量肥胖的參數(shù),想要全面考慮則需作主成分分析,SPSS 19.0主成分分析結(jié)果如下：

男性有1個(gè)主因子,累計(jì)貢獻(xiàn)率80.405%。該主因子綜合了6種身體因素；計(jì)算綜合得分F：

F=0.637×ZBMI+0.183×ZWHR+0.157×ZWHtR+0.203×ZWHT.5R+0.183×Zbody fat+0.186×Z visceral fat

女性有2個(gè)主因子,第1個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率46.669%,第2個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率89.427%。BMI、體脂、內(nèi)臟脂肪主要由第1主成分解釋,命名為體質(zhì)量成分因子F1；WHR、WHtR、WHT.5R主要由第2主成分解釋,反映體型維度的變量,可以命名為體型維度因子F2：

F1=0.812×ZBMI+0.379×ZWHR+0.315×ZWHtR-0.013×ZWHT.5R+0.445×Zbody fat+0.356×Z visceral fat

F2=0.024×ZBMI-0.118×ZWHR+0.338×ZWHtR+0.311×ZWHT.5R-0.245×Zbody fat-0.07×Z visceral fat

以各因子的方差貢獻(xiàn)率占2個(gè)因子總方差貢獻(xiàn)率的比重作為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)匯總,得出女性肥胖情況的綜合得分F：

F=(0.476×F1+0.428×F2)/0.894

2.3 遺傳因素和飲食對(duì)肥胖的協(xié)同影響

采用逐步回歸法,篩選出對(duì)男性影響較大的SNP位點(diǎn)是RS429358,調(diào)控載脂蛋白E(APOE)生成,參與脂質(zhì)代謝,是脂質(zhì)水平的重要決定因素[6]。對(duì)女性影響較大的是RS4994,調(diào)控ADRB3蛋白生成,其腎上腺素受體在調(diào)控脂肪分解和儲(chǔ)備中發(fā)揮作用,該脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的多態(tài)性會(huì)導(dǎo)致個(gè)體能量消耗差異[7],對(duì)女性體質(zhì)量成分影響較大的是RS662799(APOA5基因)、RS11800497(aqI A1基因),對(duì)女性體形維度影響較大的是RS429358、RS11800497、RS3751812(FTO基因)、RS17782313(MC4R基因)、RS1800544(ADRA2A基因)(表5)。

表5 重點(diǎn)SNP信息

針對(duì)這些位點(diǎn)做分組處理。將飲食種類做對(duì)于分組后的各F值的逐步回歸處理。得到以下顯著相關(guān)飲食種類(表6)。

表6 不同基因型下和身體主成分顯著相關(guān)的食物種類

(續(xù)表6)

3 討論

基于以上結(jié)果,就采取的研究方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分,總結(jié)及對(duì)未來可以進(jìn)行的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)做如下討論。

3.1 肥胖界定與分子遺傳標(biāo)記選取

前人界定肥胖程度常采取多種評(píng)判參數(shù),衡量人體肥胖最常用的指標(biāo)是BMI[8],而全身和局部脂肪質(zhì)量也與某些疾病有顯著相關(guān)[9],內(nèi)臟脂肪過多會(huì)顯著增加男性及女性的死亡率[10-11],根據(jù)核心區(qū)脂肪率對(duì)身體影響的延伸,有研究者提出腰臀比(WHR)、腰高比(WHtR)等重要指標(biāo),這些指標(biāo)與腹部核心區(qū)脂肪率緊密相關(guān),與肥胖潛在相關(guān)疾病也有顯著相關(guān)性[12]。本研究將BMI、體脂、WHR、WHtR、WHT.5R、內(nèi)臟脂肪6項(xiàng)重要的體質(zhì)量體型管理相關(guān)因子降維處理,用綜合的主成分代替單一的相關(guān)因子,簡(jiǎn)潔方便,適合全面對(duì)肥胖進(jìn)行研究,得到更具指導(dǎo)意義的結(jié)果。

人們通常從三大營(yíng)養(yǎng)素(蛋白、脂肪、碳水化合物)入手,對(duì)減肥進(jìn)行研究,雙胞胎家族研究結(jié)果表明遺傳因素對(duì)肥胖及相關(guān)疾病有重要影響[13],不同基因背景的人群對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的攝食行為和能量轉(zhuǎn)化不盡相同,要做到對(duì)肥胖的預(yù)防及治療,了解一個(gè)人的基因背景十分必要。

SNP是分子人類學(xué)研究常用的分子遺傳標(biāo)記,具有密度高、遺傳穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。其特點(diǎn)是 DNA序列中特定核苷酸位置上的單堿基發(fā)生突變,且其中最少的一種等位基因在群體中的頻率要≥1%。SNP可以反映人類個(gè)體與群體的遺傳特異性。

3.2 蛋白、碳水化合物與肥胖關(guān)系

本研究結(jié)果顯示,男性攝入足量?jī)?yōu)質(zhì)的蛋白對(duì)于男性保持良好體型很重要,同時(shí)蛋白的來源也很重要,雞蛋優(yōu)于紅肉(表4)。

堅(jiān)果富含不飽和脂肪酸,可以與多種不同基因型協(xié)同作用,幫助女性保持較好的體型,如RS11800497 GG型、RS11800497 GA型、RS3751812 GG型、RS662799 AA型等；與攝入堅(jiān)果相對(duì),RS662799 AA型如果過多攝入面食、豆制品則會(huì)增加增重概率,面食和豆制品分別富含植物蛋白和碳水化合物。AG基因型女性,吃油炸食品這類富含油脂的食物有利于體型維持,食用蛋類會(huì)造成增重概率增加,這類人占中國(guó)漢族人群的27%,GG基因型的女性吃過多脂肪容易造成脂肪囤積,這可能由于GG基因型會(huì)增加血液低密度脂蛋白(LDL)的含量,降低LDL顆粒的尺寸,較高的氧化低密度脂蛋白含量[14]。

堅(jiān)果是優(yōu)質(zhì)油脂來源,而攝入棕櫚油、花生油,調(diào)和油會(huì)增加增重概率,可見三大營(yíng)養(yǎng)素的品質(zhì)是重要因素。

水果富含果糖,過量食用極易造成肥胖。特別是對(duì)于女性RS11800497 AA型、 RS1800544 GG型而言,女性特定基因型對(duì)碳水化合物的反應(yīng)尤其明顯,有研究表明rs1800497多態(tài)型性與肥胖和飲食行為相關(guān),AA型會(huì)減少多巴胺D2受體(DRD2)密度,DRD2受體可以與糖類結(jié)合導(dǎo)致大腦的快感,DRD2受體數(shù)目降低則需要通過攝入更多的糖來獲得快感,導(dǎo)致食量增加和較高的身體質(zhì)量[15]。rs1800544與糖尿病相關(guān),可影響空腹血糖[11,16-17]。在中國(guó)人群中,G型突變導(dǎo)致較高的空腹血糖,進(jìn)而導(dǎo)致向心性肥胖。

本研究的局限性是樣本量較小,由于樣本量有限,男性只得到了RS429358中TT分型的情況；另外就是并沒有探究樣本的地域差異。雖然都是來自學(xué)校的學(xué)生,但祖源各不相同,鑒于是小樣本研究,無法就地域進(jìn)行進(jìn)一步分組。所以本研究亟待擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步分析。

另外本研究有了一些值得深入挖掘的點(diǎn),例如RS662799 AG基因型女性,吃油炸食品這類富含油脂的食物反而有利于體型維持,食用蛋類會(huì)造成增重概率增加,與常識(shí)相反,可以增加該基因型樣本量,做進(jìn)一步驗(yàn)證探究。