背景和目的高原红细胞增多症(high altitude polycythemia,HAPC)是一种高原地区常见的慢性高原疾病,其主要特征为红细胞过度增生,血液中血红蛋白含量显著增加,红细胞压积明显升高,血流变缓,红细胞淤积,微循环功能障碍,导致机体出现严重的低氧血症,以及由此带来的全身多器官多系统损害。高原世居人群和高原移居人群均会受到HAPC的影响,但是两个人群HAPC的发病率存在显著的差异。流行病学研究表明,随着海拔的升高,HAPC发病率增加,在同一海拔处,高原移居人群HAPC的发病率显著高于高原世居人群,男性的发病率显著高于女性。HAPC的诊断标准为:男性Hb≥210 g/L,女性Hb≥190 g/L。慢性缺氧是HAPC的主要病因,但并不是唯一因素。调查发现,处于同一位置的汉族移居人群,饮食,居住和劳动条件类似,年龄相仿,生活习惯无差异,一部分个体发生HAPC,而另一部分个体不发生HAPC,提示遗传因素可能与汉族人群HAPC的发生有关。根据本研究的前期研究结果,以及文献报道,我们重点筛选了包括缺氧诱导因子信号通路,能量代谢相关基因以及炎症因子相关基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,评价与汉族HAPC的相关性,并从遗传学角度,分析基因-基因交互作用,建立预测汉族HAPC的最佳模型。材料和方法按照1:1配比原则,在移居青藏高原海拔4000米以上地区的汉族男性人群中,筛选了234例HAPC患者和250例高原健康对照,收集样本基本信息,包括年龄,籍贯,吸烟,饮酒状态以及收缩压(systolic blood pressure,SBP),舒张压(diastolic blood pressure,DBP),动脉血氧饱和度(artery oxygen saturation,Sa O2),心率(heart rate,HR)以及身高体重等临床资料。在HAPC组中,采用多元逐步回归分析影响Hb的因素。根据本课题组的前期研究结果,筛选了多个基因的SNP位点,采用包括聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)为基础的PCR产物直接测序,琼脂糖凝胶电泳,高分辨率熔解曲线(high resolution melting,HRM)分析,限制性内切酶多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP),二代测序,连接酶反应(ligase detection reaction,LDR)等分析方法,获取上述基因的SNP位点的基因型。采用卡方检验分析上述SNP位点基因型与等位基因在HAPC和高原健康对照组的分布,基因型表型关联由单因素方差分析完成。综合汉族HAPC患者和高原健康对照组的基因型数据,采用广义多因子降维法(generalized multifactor dimensionality reduction,GMDR)和多因子降维法(multifactor dimensionality reduction,MDR)分析基因-基因间的交互作用,并联合logistic回归分析,构建最佳预测汉族HAPC的遗传学模型。结果1.与高原健康对照组相比,HAPC患者的Sa O2显著降低,而HR,DBP和体重指数(body mass index,BMI)显著升高,提示HAPC患者存在严重的低氧血症,并且提示HAPC患者的心功能可能存在损伤。2.HAPC患者的Hb与Sa O2呈负相关,与HR,DBP和BMI呈正相关。3.在α=0.05水准处,采用多元逐步回归评估Sa O2,HR,DBP和BMI对Hb的影响。所得方程为:Hb=265.772+0.221*DBP-0.691*Sa O2。在HAPC组中,对Hb影响最大的是Sa O2,其次为DBP。4.在HAPC组中,Hb与吸烟和饮酒状态无关,而在高原健康对照组中,单纯饮酒组的Hb高于单纯吸烟组,其它状态无差异。5.ACE基因D/D基因型可能分型错误,需要对D/D基因型再次分型。本研究中初次判定了55例D/D基因型,再次分析时6例D/D基因型被判定为I/D基因型。本研究中,D/D基因型被判定为I/D基因型的比例为11.3%。6.与HIF-1α转录活性有关的rs11549465和rs11549467,与安第斯山印第安人HAPC有关的SENP1基因rs726354和VEGFA基因rs3025033与中国汉族HAPC的发生无关。7.共显性模型和显性模型分析提示CARD14基因rs8065364的三种基因型C/C,C/T,T/T在HAPC组和高原健康对照组的分布存在显著差异。共显性模型分析提示:C/T vs T/T(OR=1.61,95%CI=1.10-2.38),C/C vs T/T(OR=2.19,95%CI=1.23-3.89),p=0.006。显性模型分析提示:C/T+C/C vs T/T(OR=1.74,95%CI=1.21-2.49),p=0.003。ULK4基因多态性位点rs9842536中,C与T两种等位基因在HAPC组和高原健康对照组的分布存在明显差异(p=0.024),T等位基因是汉族HAPC发生的保护因素(OR=0.73;95%CI=0.56-0.96)。CARD14基因多态性位点rs8065364中,C与T两种等位基因在HAPC组和高原健康对照组的分布存在明显差异(p=0.0009),C等位基因(OR=1.59;95%CI=1.21-2.08)是汉族HAPC发生的危险因素。8.HDAC5基因多态性位点rs8065686的C/T基因型是中国汉族人群HAPC的危险因素(OR=1.71,95%CI=1.11-2.62),但是等位基因频率分析提示C和T等位基因在汉族HAPC组和高原健康对照组的分布并无差异。HSPA1L基因多态性位点rs2227956的C/T基因型是中国汉族人群HAPC的危险因素(OR=1.62,95%CI=1.10-2.39),但是等位基因频率分析提示C和T等位基因在汉族HAPC组和高原健康对照组的分布并无差异。9.Glut1基因多态性位点rs1385129三种基因型在HAPC组和高原健康对照组的分布存在显著差异,与G/G基因型相比,A/G基因型是汉族HAPC保护因素(OR=0.63,95%CI=0.43-0.94),等位基因分析提示A等位基因是汉族HAPC的保护因素(OR=0.69,95%CI=0.51-0.92)。rs2086856三种基因型在HAPC和高原健康对照组之间的分布存在显著差异,与G/G基因型相比,A/A基因型是汉族HAPC的危险因素(OR=1.84,95%CI=1.08-3.13),等位基因分布提示A等位基因是汉族HAPC的危险因素(OR=1.42,95%CI=1.09-1.83)。rs841853三种基因型在HAPC和高原健康对照组之间的分布不存在差异,等位基因分析提示G等位基因可能是汉族HAPC的危险因素(OR=1.45,95%CI=1.06-1.98)。10.PDHX基因多态性位点rs2767035三种基因型在HAPC和高原健康对照组之间的分布存在显著差异,与T/T基因型相比,C/T基因型是汉族HAPC的危险因素(OR=1.68,95%CI=1.15-2.45),但是等位基因频率分析提示C和T等位基因在汉族HAPC组和高原健康对照组的分布并无差异。LDHA基因多态性位点rs3758682三种基因型在汉族HAPC组和高原健康对照组之间没有差异,等位基因频率分析提示C等位基因可能是汉族HAPC的危险因素(OR=1.31,95%CI=1.00-1.71)。11.ADORA2B基因多态性位点rs2779212和rs2015353三种基因型在HAPC和高原健康对照组之间的分布无差异。等位基因分析提示,rs2779212的C等位基因是汉族HAPC的保护因素(OR=0.72,95%CI=0.53-0.96),rs2015353的A等位基因可能是汉族HAPC的危险因素(OR=1.56,95%CI=1.06-2.28)。UCP1基因多态性位点rs6818140三种基因型在HAPC和高原健康对照组之间的分布无差异,等位基因分析提示A等位基因可能是汉族HAPC的保护因素(OR=0.69,95%CI=0.49-0.97)。12.基因-基因交互作用分析提示rs726354,rs3025033和rs8065364三者之间的协同效应可能参与了汉族HAPC的发生。综合分析EPAS1基因型数据以及能量代谢相关基因,炎症因子相关基因多态性数据后,本研究的最终结果表明CARD14基因多态性位点rs8065364,Glut1基因多态性位点rs2086856二者组合可能是预测男性汉族HAPC的最佳模型,而这两个位点之间相互作用的负效应可能与男性汉族HAPC的发生有关。在男性中国汉族人群中,以rs2086856的A/A基因型和rs8065364的T/T基因型为参照,携带rs2086856的A/G基因型和rs8065364的C/T基因型发生HAPC的风险增加1.98倍。结论中国汉族人群的HAPC存在遗传易感性,这种遗传易感性可能存在于能量代谢信号通路,炎症信号调控通路以及氧感知信号通路相关基因中。CARD14基因SNP rs8065364的C等位基因,Glut1基因SNPrs2086856的A等位基因,SNPrs841853的G等位基因,LDHA基因SNPrs3758682的C等位基因以及ADORA2B基因SNPrs2015353的A等位基因是中国汉族人群HAPC的危险因素。ULK基因SNPrs9842536的T等位基因,Glut1基因SNPrs1385129的A等位基因,ADORA2B基因SNPrs2779212的C等位基因,以及UCP1基因SNPrs6818140的A等位基因是中国汉族人群HAPC的保护因素。rs726354,rs3025033和rs8065364之间的协同效应,rs8065364和rs2086856之间的负效应与中国汉族人群HAPC有关。能量代谢信号通路,炎症信号调控通路以及氧感知信号通路相关基因的交互作用,可能参与了中国汉族人群的HAPC的发生。