含黄素单加氧酶3（FMO3）基因变异与汉族2型糖尿病患者冠心病易感性的关联研究

本综述系统探讨了含黄素单加氧酶3（FMO3）基因单核苷酸多态性（SNPs）与汉族2型糖尿病（T2D）患者冠心病（CHD）风险的关联。研究通过病例对照设计（n=781），发现rs1800822和rs909530等位基因频率在CHD组显著降低，并首次揭示rs909530存在显著的基因-年龄交互作用，为T2D患者心血管风险分层提供了新分子标记。

　　

引言

冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）作为2型糖尿病（T2D）最主要的 macrovascular complication，是全球糖尿病患者的首要致死原因。2021年国际糖尿病联盟报告显示全球糖尿病患者达5.366亿，中国以1.409亿患者位居首位。尽管CHD发病率呈下降趋势，但其仍是T2D最严重的并发症，而遗传变异在T2D和CHD的发病风险中扮演重要角色。

含黄素单加氧酶（FMO）家族通过催化活性代谢药物、膳食源物质和环境污染物。FMO3是人体肝脏中最主要的异构体，在肠道中通过微生物代谢胆碱类化合物产生三甲胺（TMA），进而由FMO3氧化生成三甲胺-N-氧化物（TMAO）。FMO3基因位于染色体1q23-q25区域，包含26,919 bp和9个外显子，编码532个氨基酸的多肽链。其表达受多种转录因子和类固醇激素调控，并通过调控FoxO1等代谢节点显著影响胰岛素敏感性和脂质代谢。在胰岛素抵抗小鼠模型中，FMO3敲低可改善高血糖、高脂血症和动脉粥样硬化，同时降低胆汁脂质释放、肠道脂质吸收以及肝脏氧固醇和胆固醇酯合成。此外，FMO3表达还影响TMAO的形成，后者已被证实与动脉粥样硬化发展密切相关，可作为心血管风险的预测指标。

既往研究表明FMO3基因变异与多种疾病相关。例如rs2266782变异与俄罗斯人群高血压发病率升高相关，Glu158Lys和Glu308Gly变异与土耳其人群高血压相关脑血管病易感性存在关联，而rs2266780和rs2266782的次要等位基因携带者则表现出肥胖风险降低。基于这些证据，我们推测FMO3基因变异可能与T2D患者CHD发病风险存在关联。

方法

研究设计及参与者

本研究为病例对照研究，于2005年12月至2020年1月期间从北京大学第一医院（PKUFH）纳入781名无亲缘关系的参与者。纳入标准包括：符合T2D诊断标准，并接受冠状动脉造影（CAG）或冠状动脉CT血管成像（CCTA）检查。排除标准涵盖其他类型糖尿病、妊娠妇女、炎症性疾病、自身免疫性疾病、血液系统或实体肿瘤、既往心肌梗死和冠状动脉血运重建史以及充血性心力衰竭患者。

经过严格筛选，患者被分为CHD组（n=506）和非CHD组（n=275）。CHD组定义为至少一支主要冠状动脉分支直径狭窄≥50%，对照组则所有主要冠状动脉狭窄均<50%。

标签SNP选择与基因分型

基于e!Ensembl数据库（GRCh38.p13）中北京汉族（CHB）数据，根据以下标准筛选标签SNPs：在汉族队列中验证的遗传变异、次要等位频率>0.05、连锁不平衡阈值r²≤0.8，且分类为标签SNP。最终筛选出四个FMO3基因标签SNPs（rs2266780、rs1736557、rs1800822和rs909530），均位于外显子区域，包括三个错义变异和一个同义变异。

采用MassARRAY技术进行基因分型，所有SNPs的检测率均>99%，每个SNP随机抽取5%样本进行重复基因验证，结果一致性良好。

统计分析

使用SPSS 25.0软件进行数据分析。采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验和卡方检验分析临床特征。通过卡方检验分析所选基因型与CHD风险的关联，采用逻辑回归调整协变量并计算比值比（OR）和95%置信区间（CI）。调整的协变量包括年龄、性别、体重指数（BMI）、糖尿病病程、吸烟状态、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、估算肾小球滤过率（eGFR）和糖化血红蛋白（HbA1c）。统计学显著性设定为p<0.05。

结果

基线特征

CHD组和非CHD组在糖尿病病程、高血压病史和甘油三酯（TG）水平方面无显著差异（p>0.05），但在性别、年龄、HbA1c、eGFR、总胆固醇（TC）、LDL-C、HDL-C、BMI、空腹血糖（FBG）和吸烟状态方面存在显著差异（p<0.05）。CHD组男性比例更高（63.80% vs 40.36%），平均年龄更大（64.93±9.89岁 vs 62.30±9.87岁），血糖控制更差（HbA1c 7.20% vs 6.80%），血脂异常更明显（LDL-C 2.17 mmol/L vs 2.40 mmol/L；HDL-C 0.95 mmol/L vs 1.05 mmol/L）。

FMO3 SNP与CHD风险关联

所有四个标签SNPs在对照组中均符合Hardy-Weinberg平衡（p>0.05）。等位基因频率分析显示，rs1800822 T等位基因和rs909530 T等位基因在CHD患者中的频率显著低于对照组（OR=0.787，95% CI 0.619–0.999，p=0.049；OR=0.789，95% CI 0.637–0.976，p=0.029）。rs2266780和rs1736557的等位基因频率在病例和对照组间无显著差异。

在显性遗传模型下，rs1800822 CT/TT基因型携带者比CC携带者CHD风险更低（OR=0.742，95% CI 0.552–0.999，p=0.049），但调整协变量后失去统计学显著性（OR′=0.641，95% CI 0.366–1.125，p=0.121）。在隐性和加性遗传模型下，rs909530 TT纯合子比CC/CT携带者CHD风险更低（OR=0.665，95% CI 0.452–0.979，p=0.038；OR=0.619，95% CI 0.405–0.974，p=0.027），但调整风险因素后两组无显著差异。

连锁不平衡与单倍型分析

四个变异位点（rs2266780、rs1736557、rs1800822和rs909530）存在连锁不平衡。单倍型分布在病例和对照组间无显著差异。

分层分析与交互作用检验

根据BMI、年龄和吸烟状态进行分层分析。在正常体重人群（BMI<24 kg/m²）中，rs909530 T等位基因频率在CHD患者中显著低于对照组（OR=0.547，95% CI 0.330–0.906，p=0.018）。超重/肥胖人群（BMI≥24 kg/m²）或按吸烟状态分层的亚组中，四个SNPs的等位基因频率和基因型分布均无显著病例对照差异。未检测到BMI或吸烟状态对SNPs与CHD风险关联的交互作用。

根据早发CHD定义进行年龄分层分析：男性<55岁和女性<65岁为年轻组，男性≥55岁和女性≥65岁为年长组。在年长组中，病例和对照组在性别、年龄、吸烟状态和代谢指标方面存在显著差异。rs1800822 T等位基因频率在CHD患者中显著低于非CHD患者（OR=0.670，95% CI 0.492–0.913，p=0.011），rs909530 T等位频率也呈现降低趋势但未达统计学显著性。两个年龄组均未观察到显著的基因型差异。

以年轻组TT纯合子为基线，通过逻辑回归分析评估交互效应。发现在调整相关因素后，年长组中携带rs909530 CX基因型的个体患CHD风险显著升高（TT携带者：OR=3.000，95% CI 1.418–6.347，p=0.004；OR′=4.563，95% CI 1.251–16.645，p=0.021；CX携带者：OR=4.472，95% CI 2.370–8.439，p<0.001；OR′=4.931，95% CI 1.094–22.221，p=0.038）。在rs1800822位点，年长组中非TT纯合子携带者在调整前因素前具有最高的CHD风险（OR=3.978，95% CI 1.240–12.758，p=0.02）。

讨论

本研究首次在汉族T2D人群中系统探讨了FMO3基因变异与CHD风险的关联。发现rs1800822和rs909530 T等位基因与CHD风险降低相关，并揭示了rs909530存在显著的基因-年龄交互作用。既往研究表明，rs909530 CX基因型携带者肝脏FMO3蛋白丰度显著高于TT基因型携带者，且FMO3蛋白丰度与年龄呈正相关。我们推测rs909530和年龄可能通过调控FMO3蛋白量共同决定CHD易感性。FMO3蛋白直接调节葡萄糖、脂质和炎症因子代谢，从而改变CHD风险。高水平的TMAO是心血管死亡率的重要预测因子，虽然rs2266782（与本研究SNPs无连锁不平衡）被证实可通过改变血浆TMAO浓度影响慢性心衰患者预后，但不能排除rs1800822和rs909530也可能与TMAO血浆浓度相关进而影响CHD风险。

研究存在若干局限性：未能获取足够肝组织或血清样本检测FMO3蛋白丰度和TMAO水平；单中心研究且样本量有限，可能存在患者选择偏倚；部分非CHD患者通过CCTA诊断，虽阴性结果可靠性高（敏感性99%，特异性64%），但阳性结果可靠性较低。敏感性分析排除CCTA诊断的非CHD患者后，统计结果未发生显著变化，最终为增加样本量仍纳入这些患者。此外，横断面观察性研究无法得出因果关联结论，需前瞻性研究和基础医学研究进一步验证风险变异基因对基因转录、翻译或翻译后蛋白修饰的影响。

结论

本研究揭示FMO3基因rs1800822和rs909530多态性可能与汉族T2D患者CHD风险相关。特别发现rs909530存在显著的基因-年龄交互作用，表明衰老调节了该位点对CHD风险的影响。携带CX基因型的年轻T2D患者可能需要更严格的心血管风险管理策略。

伦理声明

本研究经北京大学第一医院伦理委员会批准（批号2011-441），遵循世界医学协会赫尔辛基宣言。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

资助

本研究受国家自然科学基金（30771033）和国家高水平医院临床科研专项资金（北京大学第一医院青年临床研究项目2022CR87）资助。

致谢

感谢参与者和北京大学第一医院心血管内科在血样采集方面的协助。