基因组结构变异与藏族高原适应的初探及世居高原藏族和移居高原汉族胎盘形态差异研究
目前世居高原藏族人群的高原适应相关的遗传研究主要关注的是高原藏族人群与平原人群之间存在显著频率差异以及在藏族人群中受到选择的的单核苷酸变异(single nucleotide variants，SNVs)。考虑到现阶段已发现的SNVs只能对血红蛋白浓度等部分的藏族高原适应生理特征提供遗传学的解释，猜测可能还存在其他类型的遗传变异也参与调控藏族人群对高原低压低氧环境的生理适应，比如大尺度的基因组结构变异(structural variants，SVs)。前期的研究报道了基于从头组装的高质量藏族基因组ZFI找到的6505个在藏族人群中高频率存在的ZFI特异于两个东亚人的SVs，而这些SVs可能是与藏族高原适应表型相关的潜在遗传变异，然而其可靠性和其具体的功能还需要进一步的探究。本研究从ZF1特异的SVs里面重点选择4个藏一汉遗传分歧度的值落在前5%的不同长度的SVs位点作为目标基因组元件(包括3个缺失和1个插入)进行了基于PCR的基因分型和一代测序的验证，并且将藏族人群中富集的3个缺失SVs与血清一氧化氮水平、血氧饱和度、肺动脉压和血红蛋白浓度等4个藏族高原适应的关键生理表型进行了遗传相关性分析，以期揭示藏族人群基因组中的SVs对藏族高原适应的潜在遗传贡献。对于4个不同长度的候选SVs在藏一汉人群中利用PCR扩增的方法进行基因分型，同时对扩增片段进行一代测序验证并且对藏族富集的3个SVs与4个不同的生理表型进行遗传关联分析。对于4个候选SVs的PCR分型，其结果与之前报道的各自的SV长度一致，同时一代测序验证结果也证实了PCR基因分型的可靠性。群体数据分析结果显示，3个缺失在藏一汉群体中存在较高的频率差异。然而，候选的1个插入的频率在藏一汉群体之间不存在显著差异。遗传相关性分析发现藏族富集的639bp的缺失与血清一氧化氮水平呈负相关(P＜0.05)，而另外2个藏族富集的缺失与藏族高原适应的4个关键生理表型并没有显著的统计学相关性(P＞0.05)。本研究证实了3个在藏族人群中高频存在的SVs。639bp的缺失与藏族血清一氧化氮水平呈负相关，这一结果与文献报道的“相比于移居高原的汉族人群藏族人群中呈现出较低的血清一氧化氮水平”一致，能为进一步探究藏族血清一氧化氮“钝化效应”的分子遗传机制提供重要的线索。另外，其他2个藏族富集的缺失与本研究检测的藏族适应高原的4个关键生理表型没有显著的统计学相关性，但是鉴于这些SVs在藏族和汉族人群中存在的显著频率差异，猜测它们可能与其他藏族适应高原的生理特征有关，建议做进一步的研究。 此外，研究发现新生儿出生体重(neonatal birthweight)会随着海拔的升高而下降。然而，在世居高原的藏族人群却对这种海拔相关性的宫内生长受限(intrauterine growth restriction．IUGR)表现出一种“祖先相关性保护”。作为对胎儿的生长起关键作用的一个特殊的器官，胎盘提供母亲和胎儿之间进行物质交换的场所。研究发现相比于平原地区在高海拔地区低压低氧的影响下胎盘组织形态表现出一系列的变化且这种变化在各研究之间存在不一致性，其可能的一个原因是之前的研究并没有把世居高原人群和移居高原人群对高原低氧的适应能力的差异以及适应能力的差异在世居高原人群和移居高原人群胎盘形态上可能存在的影响考虑进去而只是考虑海拔的因素来简单的比较高原胎盘和平原胎盘形态上存在的差异。为了系统地了解人类胎盘组织形态在高海拔地区低氧环境下可能出现的适应性或损伤性的改变并找出世居高原人群在高海拔地区成功地生存和繁衍背后的遗传和分子机制，对照研究不仅应该在高海拔地区和平原地区人群之间进行，还应该在世居和移居高原人群之间以及居住在不同海拔高度的世居高原人群之间进行。鉴于此，本研究在拉萨市的(海拔3658米)世居高原藏族人群和移居高原人群新生儿出生体重、双顶径(biparietal diameter，BPD)、股骨长径(femoral length，FL)、胎盘大体形态(胎盘长度、胎盘宽度、胎盘厚度和胎盘重量)和胎盘系数(胎盘重量与新生儿出生体重的比值)之间进行比较并且对胎盘发育和胎儿生长起关键作用的两个候选基因(ABCG2和PAPPA)在海拔3658米的世居高原藏族人群和移居高原人群胎盘绒毛滋养层三层结构即滋养层胎儿部分、滋养层中间层和滋养层母体部分中的表达量进行比较，以探究世居高原藏族人群免受海拔相关性IUGR的这种“祖先相关性保护”背后的机制。对于世居高原组和移居高原组胎盘形态、胎盘系数、新生儿出生体重、双顶径和股骨长径的比较采用独立样本t一检验。对于ABCG2和PAPPA两个候选基因在两组胎盘滋养层中的表达量的检测采用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)的方法并且将候选基因的表达量与新生儿体重、双顶径和胎盘系数等指标间进行相关性分析。研究发现胎盘大体形态(胎盘重量、胎盘厚度、胎盘长度和胎盘宽度)在世居高原组和移居高原组之间并没有显著的统计学差异(P＞0.05)，而世居高原组新生儿的出生体重和双顶径的值都大于移居高原组且世居高原组胎盘系数小于移居高原组(P＜0.05)。目前对于两个候选基因在海拔3658米的世居高原藏族人群和移居高原人群两组胎盘绒毛滋养层三层结构中的表达量的检测以及基因表达量与新生儿出生体重、双顶径和胎盘系数等的相关性分析还在进行中。本研究再次证明世居高原藏族人群相比于移居高原人群确实有更好的生存和繁衍能力，对海拔相关性IUGR具有一定的“免疫力”。
藏族;高原适应;新生儿出生体重;胎盘形态
西藏大学
硕士
生物化学与分子生物学
欧珠罗布
2020
中文
R394
2021-02-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）