文摘
集落刺激因子(CSF),也被称为CSF2,粒细胞CSF,也称为CSF3,是重要的生存和扩散因素对中性粒细胞和巨噬细胞。本研究的目的是确定单核苷酸多态性(snp)CSF2和CSF3与吸烟引起的慢性阻塞性肺疾病的肺功能。
总共五个snpCSF2和CSF3研究了587年,非西班牙裔白人受试者(n = 281)或最快的最慢(n = 306)肺功能的下降从连续吸烟者中选择国家心脏,肺,肺和血液研究所健康研究(lh)。这些snp也研究了最低的1074年,非西班牙裔白人受试者(n = 536)或最高(n = 538)基线lh的肺功能开始。
的数量的增加CSF3-1719 t等位基因与防止低肺功能显著相关(优势比为0.73,95%置信区间0.56 - -0.95),调整后,仍是重要的多重比较。还有一个重要的协会CSF3单体型与基线水平一秒钟用力呼气量。没有发现协会CSF2单核苷酸多态性和肺功能,也没有上位的证据。
总之,集落刺激因子3中遗传变异与横向比较测量吸烟者的肺功能。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一个复杂的基因/环境障碍,它的特点是不完全可逆的气流阻塞,由一个慢性炎症过程。气流阻塞的程度定义疾病严重程度,由post-bronchodilator量化在一秒用力呼气量(FEV1)的比例计算预测值。遗传因素导致水平和肺功能的下降。有证据表明,遗传因素占28.0 - -51.5%横断面FEV的可变性11- - - - - -3和18%的纵向变化的变化在吸烟者的肺功能4。炎症过程是一个复杂的许多炎症细胞之间的相互作用。在这些细胞、中性粒细胞和巨噬细胞通过释放蛋白酶发挥了重要的作用,分解结缔组织的肺实质,导致肺气肿。
集落刺激因子(CSF),也被称为CSF2,是一个重要的生存、增殖和分化的因素有中性粒细胞和巨噬细胞的祖细胞。也称为CSF3粒细胞CSF,具体为粒细胞。的CSF2和CSF3基因(分别位于5 q31.1和17 q11.2-q12)被选为候选的衰落和横断面研究COPD患者的肺功能水平,原因如下。首先,CSF2 CSF3可以诱导促炎细胞因子的表达,从而提高炎症反应。CSF2水平表明,血清和支气管肺泡灌洗液(BALF)中,随着数量的总BALF细胞和多形核的细胞,增加支气管炎患者在发作5。肺部也报道,CSF3表达式与严重急性呼吸窘迫综合征的肺嗜中性6。其次,它已经表明,多态性和单体型CSF2基因与哮喘等过敏性疾病的发病率7- - - - - -9。COPD和哮喘共享一个共同的素质根据“荷兰假说”10,11慢性阻塞性肺病,特异反应性是一个风险因素12。协会的单核苷酸多态性(SNP)CSF3显著增加粒细胞工人暴露于苯也报道13。第三,最近的一项研究直接联系CSF2 / CSF3比率与囊性纤维化患者的肺功能,建议CSF2之间的交互和CSF3有助于患者的肺功能14。
当前作者提出,CSF2和CSF3多态性及其交互影响FEV的衰落1和/或FEV的横断面水平1在吸烟者有轻度到中度的气流阻塞肺部健康研究(lh)队列。lh,由国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI;美国马里兰州贝塞斯达),是一个临床试验的吸烟干预和支气管扩张剂治疗慢性阻塞性肺病的进展15。数据集提供了一个极好的机会去探索遗传多态性的影响及其相互作用对纵向和/或FEV的横断面水平下降1%预测,如前所述16- - - - - -22。
方法
研究对象
lh招募了5887岁的吸烟者35-60年与肺活量的轻度到中度肺功能障碍的证据从10北美医学中心。lh组,两个嵌套病例对照研究设计为了研究FEV率的遗传因素1下降和横断面FEV的水平1。基于FEV的下降速度1在5年的随访研究,使用任意FEV的截止点1% pred减少≥3.0% /年,增加≥0.4%快速跌和nondecliners分别最高的287非西班牙裔的白人受试者肺功能的下降速度(快速下降组)和308年的非西班牙裔白人受试者肺功能的下降速度最慢(nondecline组)选择从3216年开始连续吸烟者在第一个5年的随访。选择的理由约300年最高和最低300表型的主题是如下:1)这种方法的优点是减少成本,同时保持满意的统计效率相比,全部人群中方法23,24;2)常见的身上常见变体假说是建议在1990年代末,和州疾病易感性的等位基因的常见疾病将出现在高频率25- - - - - -27;和3)样本量拥有足够的权力来检测常见的遗传风险变异,如图所示28。从所有剩余的lh主题,非西班牙裔白人post-bronchodilator FEV最高的主题1% pred(高功能组,n = 484)和最低post-bronchodilator FEV1% pred(低功能组,n = 468)的开头lh。任意FEV的截止点1% pred≥88.9%,≤67.0%被用于高和低肺功能组,分别。自144年以来,从学习小组有基线肺功能下降的速度在一个横截面组织定义的限制(58高功能组和86低肺功能组),他们也分析了横断面FEV的研究1。因此,有542和554名受试者在高和低肺功能组,分别。从所有参与者和调查获得了知情同意收到普罗维登斯医疗研究伦理委员会的批准(加拿大温哥华BC)。
标记SNP选择
的CSF2和CSF3SNP发现数据从SeattleSNPs NHLBI基因组计划的应用程序下载(PGA),华盛顿大学和弗雷德哈钦森癌症研究中心(美国西雅图,华盛顿州)29日。从所有snp的研究中心23无关的欧美样本的Polymorphisme Humain (CEPH)家庭小组,一组标签(标签)基因单核苷酸多态性被选为每个使用LDSelect程序由卡尔森et al。30.。连锁不平衡(LD)阈值的r2> 0.64和次要的等位基因频率为5%。最初,两个单核苷酸多态性位于-1440 a / G和1944 t / C (I117T)CSF2基因选择;然而,测试1944 t / C不能建立的SNP TaqMan®化验(美国应用生物系统公司,培育城市,CA),和一个限制性片段长度多态性(RFLP)为同一SNP PCR分析表明,PCR扩增失败的一些样品。因此,1944 T / C替换为另一个SNP, 1622 C / T。在CSF3基因,三个单核苷酸多态性位于-1719 C / T, -882 g / A和2176 T / C选择和基因分型。TagSNP选择和snp的术语表1中给出⇓。
基因分型
所有snp除了CSF21622 c / T基因分型在384孔板与总量的5μL TaqMan®5′核酸外切酶测定使用引物和探针应用生物系统公司提供的7900年ABI棱镜ht序列检测系统(应用生物系统公司)。探针和引物序列为每一个分析表2中列出⇓。主要和次要的探针标记了5′家人或5′维克荧光团记者(应用生物系统公司)。对于每个SNP基因分型,≤47 CEPH面板的DNA样本的测序信息SeattleSNPs PGA作为质量控制。所有基因型的结果TaqMan®试验符合测序结果为所有CEPH DNA样本测序SeattleSNPs数据库中的信息。未发现差异在10%的随机选择样本的基因复制。
的CSF2由RFLP-PCR 1622 c / T多态性检测方法使用以下引物在多态区域侧面:5′-AAGGAAGGGAGGCTACTTGG-3′(意义)和5′-GTTCCCCAAGGAGTGCATAG-3′(反义)。放大产品消化了Blp限制性内切酶。Blp我生产了116 -英国石油(bp)和133 - bp片段1622 t在场时,但没有消化时的249个基点PCR产物CSF21622 c。基因分型方法测序证实了10个样本与三个不同的基因型。基因测序进行ABI 3100 16-capillary自动化分析仪(应用生物系统公司)使用相同的引物的PCR反应,产生序列模板。
统计分析
哈迪温伯格平衡测试和LD估计进行了使用遗传包R31日。所有single-locus协会测试进行r .共显性的和加法模型先进行测试,如果有一个重要的协会,显性和隐性的模型测试,此外,这些模型是否安装好。如果细胞计数低,意义被置换评估测试。在共显性的模型中,杂合子显示完全平等的两个等位基因的表型效应。每个SNP的三个基因型分类和控制组织构成2×3列联表和分析不提供任何的订购这三个基因型。这种类型的分析也称为一般遗传模型32。在占主导地位的模型中,轻微的等位基因的一个副本增加疾病风险。比如和微小等位基因的杂合的比较作为一个群体与该等位基因32。在隐性的模型中,轻微的等位基因的两个副本都需要增加疾病风险。比较小的该等位基因的杂合子以及该等位基因作为一个群体。加性模型,有r-fold疾病风险增加杂合子与主要的该等位基因相比,和2 r-fold增加疾病风险为该小的该等位基因与主要的等位基因32。阿米蒂奇趋势测试33是用来测试一个等位基因的累加效应。在FEV1下降的研究和横断面FEV1原油的分析研究中,除了使用2×3应急卡方测试表、多元逻辑回归分析也用于控制潜在的混杂因素,可能会影响肺功能的下降速度或横断面FEV1的水平。在FEV1下降的研究中,多元逻辑回归是用来调整混杂因素如年龄、性别、是否吸烟pack-yrs和研究中心。在横断面FEV1研究中,多元逻辑回归是用来调整为相同的混杂因素加上FEV的下降速度1。虽然其他表型,如用力肺活量(FVC) % pred和FEV1/ FVC比率,没有主表型由于研究设计,协会的表型与单个snp也分析,使用单向方差分析如果数据是正态分布或斯皮尔曼等级测试如果数据不是正态分布的学习小组。
有效的号码(ne)与小单的snp等位基因频率≥5%由以下方程,计算了p我单体型频率的我吗30.。
的ne重量单的数量的单体型频率,与普通单更多的权重。
多个测试校正的LD在每个基因的单核苷酸多态性的基础上进行了矩阵的谱分解(SpD)成对使用SNPSpD LD snp之间34,35。这种方法提供了一个有用的替代非常保守Bonferroni调整。单体型协会测试使用hapassoc包R31日。这个软件执行可能性推理的特征联系单和其他协变量广义线性模型,包括逻辑回归,不认为单体型阶段36。单体型的累加效应的log-odds疾病。计算单体型频率,从哈普罗期望最大化算法。为使用R统计包31日。
关注交互测试框架(FITF),是用来识别基因基因交互37。
结果
学习小组的特性
研究参与者的特点如表3所示⇓和图4⇓。由于没有DNA用于八个科目FEV的下降速度122个科目的学习或横断面FEV的水平1研究中,参与者的数量在这两项研究是587年和1074年,分别。
在nondecliners FEV的下降速度1研究和横断面FEV的高肺功能群1研究中,所有五个单核苷酸多态性的等位基因频率没有显著偏离哈迪温伯格平衡(结果未显示)。
单体型与tagSNPs组解决
单体型与小单核苷酸多态性等位基因频率≥5% 23 CEPH样本推断通过使用系统发生学和序列进化(阶段)2.039,40。的LD-selectedCSF2tagSNPs能够解决60%的单体型的实际数量(3的5;表5⇓)和87.1% (2.7,3.1)ne单的单核苷酸多态性与小等位基因频率≥5%。为CSF3和48.1%的有效,35.7%的实际单体型与未成年人单从snp等位基因频率≥5%是通过三个选择tagSNPs来解决。
单个SNP关联分析
在FEV1下降的研究中,没有相关的五个snp FEV的衰落1共显性的或添加剂模型调整前后的混杂因素(表6所示⇓)。
FEV的横断面水平的研究1,有一个边缘协会CSF3与高FEV -1719 t1水平在一个加法模型(p = 0.054)调整混杂因素;对混杂因素调整后,协会更显著(p = 0.018;表6⇑)。优势比(ORs)拥有1 -1719 t等位基因与没有-1719 t等位基因有两个-1719 t等位基因与1 -1719 t等位基因都是0.73,95%置信区间0.56 - -0.95。协会CSF3-1719年,FEV1水平调整的多个测试的基础上SNPSpD方法34,35。保持所需的意义阈值I型错误率为5%CSF3在本研究0.019中,基于LD的三个单核苷酸多态性研究。因此,协会CSF3-1719年,FEV1水平校正后,仍显著多重比较。
此外,两个snp显示边界对FEV1水平调整之前的混杂因素:CSF21622年共显性的模型(分布的三个基因型组比较,CC, CT和TT,对于和对照组p = 0.092);和CSF3-882年一个加法模型(或一个等位基因与没有等于一个等位基因或两个等位基因与一个等位基因;p = 0.059)。然而,对混杂因素调整后的假定值不太重要的单核苷酸多态性(表6所示⇑)。
尽管FVC % pred及FEV1/ FVC比初的lh并不主要表型由于病例对照研究设计,探索性分析SNP与表型关联进行。下降速度组,FVC % pred表型是正态分布;因此,单向方差分析是用来调查是否FVC % pred及FEV1/ FVC的比率是相同的三个基因型组。一个重要的FVC % pred协会CSF32176被发现(p = 0.033;表7⇓):2176 tt基因型的个人与FVC % pred较低。没有发现其他重要协会(数据没有显示)。
单体型分析协会
单从CSF2或CSF3FEV的衰落不相关1在分析要么有或没有调整混杂因素(数据没有显示)。
结果单体型协会FEV的横断面水平1学习如表8所示⇓。单从CSF2FEV的衰落不相关1在分析要么有或没有调整混杂因素。的three-locusCSF3单体型与FEV水平有关1在瓦尔德全球测试之前调整混杂因素(整体测试之间的单体型分布情况和控制了p = 0.004),虽然对混杂因素调整后,该协会变得不那么显著(p = 0.027)。单体型的频率-1719吨/ -882 g / 2176 c高略高于低FEV函数1组(16.9与14.0%)相比,单体型-1719 c / -882 g / 2176 t作为参考(调整假定值0.047)。分析two-locus单(表8所示⇓边际协会)表明,这可能是由于-1719 t等位基因和2176 c等位基因。单体型的频率-1719 c / -882 a / 2176 c高低于低FEV函数1组(34.2与38.7%)相比,单体型-1719 c / -882 g / 2176 t作为参考,但意义成为边缘时调整了混杂因素(未经调整的假定值0.007,调整假定值0.089)。
基因基因相互作用
使用FITF方法,相互作用的CSF2和CSF3探索所有可能的两个——four-locus模型。没有任何证据表明上位(基因基因相互作用;详细的结果未显示)。
动力分析
本研究首次计算的力量共显性的遗传模式。卡方测试两个自由度是用来计算相关的权力。效应大小,卡方值的大小的测量是检测和参数所需的功率计算,计算每个SNP使用通过程序,用于计算。发现有> 80%功率检测FEV OR为1.751下降和横断面研究水平。显性和隐性的力量与一个2×2表测试的模型;对照组中的比例将接近观察五个snp的“低”结果组(即。nondecline FEV的1组和高肺功能组)。图1⇓显示了曲线的权力与或价值的五个研究snp FEV的基线水平的横断面研究1显性和隐性的模型。FEV的1下降的研究,略低于基线FEV1研究中,由于小样本大小(数据没有显示)。
功率曲线)占主导地位的模型和b)隐性模型,对五个单核苷酸多态性的横断面研究基线在一秒钟用力呼气量。双面汇集Z-tests进行,即。比例合并计算se,使用显著性水平(错误)的概率为0.05。样本大小情况下(低肺功能)和控制(高肺功能)组538年和536年,分别。○:集落刺激因子(脑脊液)3-1719;•:CSF21662;□:CSF3-882;▪:CSF32176;▵:CSF2-1440年。P2值,代表比例的风险基因型组,如下:1)CSF3-1719 = 0.3090,CSF21662 = 0.3560,CSF3-882 = 0.5680,CSF32176 = 0.6460,CSF2-1440 = 0.6690;b)CSF3-1719 = 0.0290,CSF21662 = 0.0320,CSF3-882 = 0.1180,CSF32176 = 0.1530,CSF2-1440 = 0.1770。或:优势比。
讨论
CSF3是一个逻辑的候选基因的研究由于其生物功能。在大鼠模型中,中性粒细胞刺激通过CSF3加剧ventilator-induced肺损伤表现为肺中性粒细胞增加,白细胞介素- 6的表达,增加肺泡水肿在组织学和减少肺合规41。在急性呼吸窘迫综合征患者,肺CSF3表达水平与肺嗜中性的严重性6。最近,它表明了CSF32176个SNP(命名为外显子4 - 165 c > T)与外周血粒细胞计数工人暴露于苯13。主题与TT基因型纯合显著增加血液粒细胞与纯合子CC科目(p = 0.00002)13。
的功能意义CSF3单核苷酸多态性是未知的。虽然没有联系CSF32176年,FEV的基线和衰退的主要表型1被发现,不同的SNP,CSF31719年,被发现与FEV的基线水平有关1。有趣的是,在与其他表型个体snp的探索性分析,如FVC % pred及FEV1/ FVC比率,一个重要的协会CSF32176年,FVC % pred被发现(没有修正为多个比较)。该协会的CSF3FVC % pred是较低的2176 TT基因型与以前的报告一致,TT基因型与高血粒细胞13,因为中性粒细胞在肺和血液中是重要的效应细胞在慢性阻塞性肺病42。
有几种解释这些差异从先前的研究,包括不同种群之间遗传异质性和表型的差异在tagSNP学习和选择。此前有报道称tagSNPs使用r的标准来选择2= 0.64和次要的等位基因频率的5%能够解决76%的实际和85%的有效单体型分析的100个基因30.。然而,使用相同的标准,CSF3tagSNPs只能解决35.7%的和48.1%的实际单体型有效的单。如果CSF32176不是因果SNP和有不同的LD模式相比,目前的研究人口与工人暴露于苯13,功能SNP可能已经错过了在当前的研究中。目前的结果表明,这一事实CSF31719年与FEV的基线水平有关1和CSF32176年与FVC % pred表明无论是SNP是因果,但可能在LD因果SNP尚未确定。
单核苷酸多态性的观察CSF3但不是CSF2与肺功能有几种可能的解释。首先,动物实验证明,CSF3扮演更重要的角色比CSF2中性粒细胞内稳态的调节。狗耗尽CSF3的中和抗体发展深刻的和有选择性的中性粒细胞减少43,而老鼠耗尽CSF2没有显示损伤造血作用44。此外,CSF3但不是CSF2基因敲除小鼠显示慢性中性粒细胞减少45,46。其次,急性呼吸窘迫综合征患者,CSF3但不是CSF2表达的肺癌与肺嗜中性的严重性6,这表明CSF3也比CSF2扮演更重要的角色在人类中性粒细胞的监管对象。第三,据报道,地塞米松抑制人类气管平滑肌细胞释放CSF2但不是CSF347,这表明CSF3和CSF2公布通过不同的机制,因此,可能在慢性阻塞性肺病的发展中扮演不同的角色。
有人建议,除了动员骨髓粒细胞,CSF2和CSF3决定性影响后续辅助细胞(Th) 1型或Th2免疫反应的优势选择子集的树突细胞14。最近的一项研究表明,高CSF2 / CSF3比率是与好与慢性囊性纤维化患者的肺功能铜绿假单胞菌肺部感染14,这促使当前基因基因相互作用的分析。然而,没有明显的交互CSF2和CSF3发现在目前的研究中。有几个潜在的原因。首先,当前的研究可能没有足够的力量来检测基因基因相互作用由于样本量和次要的等位基因频率使用。其次,与慢性囊性纤维化铜绿假单胞菌肺部感染是Th2-dominated响应48在慢性阻塞性肺病是Th1-dominated响应49。因此,决定因素与慢性囊性纤维化患者的肺功能铜绿假单胞菌吸烟引起的慢性阻塞性肺病患者的肺部感染,可能是不同的。
本研究有几个局限性。首先,人口分层可能导致假阳性结果。然而,据报道,在非西班牙裔白人,明显假阳性关联不大可能来自人口分层,特别是在精心设计的,中等大小的病例对照研究50,51。其次,从多个比较可能出现假阳性结果。虽然协会的结果CSF3-1719与肺功能被纠正为多个比较,只有多个snp在单个基因考虑在内。没有多个基因和表型进行校正。第三,没有复制由分析第二组。第四,没有发现可用的函数数据支持联系。最后,嵌套病例对照研究的方法(即。使用从每个分布的极端个人感兴趣的表型)降低成本的优势加上满意的统计效率相比,整个队列的方法23,24。然而,本研究设计了分析基线和FEV下降1作为连续变量。因此,本研究的结果应该被认为只有当假设生成,并有必要复制他们在不同的研究中,特别是在那些人群设计。
总之,一个是集落刺激因子3 -1719 c / T协会单核苷酸多态性与基线水平在一秒钟用力呼气量。然而,这种关联在进一步研究中需要复制。此外,附加功能研究的单核苷酸多态性,或其他单核苷酸多态性连锁不平衡,是十分必要的。
支持声明
这项工作是由加拿大健康研究院的支持和国家卫生研究院资助5 r01hl064068-04。支持的肺部健康研究部门的合同n01 -人力资源- 46002国家心脏的肺部疾病,肺和血液研究所(贝塞斯达,医学博士,美国)。
感兴趣的语句
没有宣布。
- 收到了2007年4月5日。
- 接受2008年2月28日。
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