Klotho基因SNP与地方性氟骨症的遗传关联分析研究

Skeletal fluorosis is the most serious disease harmful to human body caused by fluorosis. In severe cases, it can cause paralysis, but its pathogenesis has not been fully elucidated. Previous studies have shown that calcium ion metabolism plays an important role in the process of fluorosis, and the polymorphism of some bone metabolism-related genes affects the susceptibility of skeletal fluorosis in the population. In the previous study of our research group, Klotho, an important gene involved in calcium and phosphorus metabolism, was abnormally expressed in fluorosis mice, and Klotho's polymorphism was associated with susceptibility to various bone-related diseases such as osteoarthritis. Therefore, we hypothesized that differences in Klotho gene expression mediate skeletal fluorosis caused by abnormal calcium and phosphorus metabolism, and that some of its genetic loci affect the susceptibility to skeletal fluorosis. So, this study intends to confirm whether Klotho is involved in the process of fluorosis through animal experiments and in vitro cell experiments. The SNP loci of Klotho gene related to skeletal fluorosis were determined by population epidemiological survey. To establish a Klotho gene SNP-specific cell line, and to explore the key SNP loci and mechanism of action of Klotho gene. In order to enrich the pathogenesis of skeletal fluorosis, it provides new ideas for genetic research of skeletal fluorosis, and also provides a basis for screening for susceptible populations.

氟骨症是氟中毒对人体最为严重的危害，严重者可导致瘫痪，但其发病机制尚未完全阐明。以往研究表明钙离子代谢平衡在氟中毒过程中发挥重要作用，而一些骨代谢相关基因的多态影响人群氟骨症的易感性，申请者课题组前期研究发现，参与钙磷代谢调节重要基因Klotho在氟中毒小鼠体内表达异常，并且Klotho的多态与骨关节炎等多种骨相关疾病的易感性有关。因此，申请者提出以下假设：Klotho基因表达差异引起了钙磷代谢异常导致的氟骨症，并且它的某些位点影响了氟骨症的易感性。为此，本研究拟通过动物实验和体外细胞实验确认Klotho是否参与氟中毒发生的过程；再利用人群流行病学调查确定与氟骨症有关的Klotho基因SNP位点；最后建立Klotho基因SNP特异表达细胞系，深入探讨Klotho基因的关键SNP位点及作用机制，以此来丰富氟骨症的发病机制，为氟骨症的遗传学研究提供新的思路，同时为易感人群筛查提供依据。

氟骨症是一种因氟在骨中异常蓄积而引起的骨代谢性疾病。课题组前期研究中发现成纤维细胞生长因子23（FGF23）参与了氟骨症的发生过程，而Klotho作为FGF23的配体，在众多代谢性骨病中发挥关键作用，但其在氟骨症的发生过程中发挥何种作用尚未见报道。因此，本研究深入探讨血清可溶性Klotho（sKlotho）与氟骨症危险性的关联，以期为氟骨症的防治提供理论依据，为氟中毒干预靶点的确定提供新的线索。我们通过构建大鼠氟中毒模型，来探讨氟对Klotho表达的影响；利用饮茶型氟中毒病区现场开展分子流行病学研究，分析Klotho的基因位点及血清sKlotho含量与氟骨症病情的关系；并建立染氟细胞（HK-2细胞）模型，分析体外试验细胞中Klotho的表达情况，以此来丰富氟骨症的发病机制，为氟骨症的治疗提供新的靶点，同时也为易感人群筛查提供依据。1.动物研究：我们成功建立了大鼠氟骨症模型，在此模型中发现，氟会引起肾的损伤，在肾脏和小肠中的Klotho表达上调，而且血清sKlotho的表达增加，提示血清sKlotho与氟中毒的有关，可作为预测氟中毒的一个生物标志物。2.人群研究：发现Klotho基因rs562885、rs650439位点与氟骨症的易感性有关。并且我们探讨了rs562885位点与血清sKlotho含量的关系，发现rs562885基因型“GA + AA”人群血清sKlotho水平高于“GG”基因型。我们探讨了氟骨症人群中血清sKlotho的表达与氟骨症严重程度的关联，发现随着茶氟摄入量的增加，人群血清sKlotho含量增加，而且血清sKlotho含量的增加与氟骨症的病情程度呈正相关。进一步通过中介分析我们看到，血清sKlotho可能介导了氟骨症的发生过程。3.细胞研究：我们观察到随着染氟剂量的增加，HK-2细胞的形态发生改变，细胞形态不规则且细胞数量逐渐降低。NaF处理HK-2细胞，显示Klotho蛋白表达呈先上升后下降的趋势。氟骨症虽然是一种病因明确疾病，但目前尚缺乏有效治疗手段。本研究中，我们发现Klotho与大鼠氟骨症病情相关，且人群研究发现Klotho基因某些位点与与氟骨症的易感性有关，并且通过中介分析我们看到，血清sKlotho可能介导了氟骨症的发生过程，因此，更深入明确氟骨症与Klotho的关系将有助于了解氟骨症的病因并为氟骨症的治疗措施提供靶点。