血管紧张素I转换酶基因插入/缺失多态性与中国运动员运动能力关联性的Meta分析

来源 :哈尔滨体育学院学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzu123456789zzuliuli
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  摘要:目的:采用Meta分析的方法探讨血管紧张素I转换酶(ACE)基因插入/缺失(I/D)多态性与中国运动员运动能力的关联性。方法:系统地检索PubMed、EMbase、CNKI、CBM、VIP、wanFang data中有关ACE I/D基因多态性与中国运动员运动能力关联性的病例一对照研究,检索时间均为建库至2015年8月1日。由2位研究者按纳入和排除标准独立筛选文献、提取数据,采用statal2.0软件进行Meta分析。结果:共纳入15个病例一对照研究(含17个比较)。Meta分析结果显示,ACE I/D基因多态性与中国运动员运动能力的关联性在所有基因模型比较中均无统计学意义。根据不同运动类型进行亚组分析显示,ACE DD基因型及D等位基因与力量型、耐力型运动能力的关联性有统计学意义,与游泳类无统计学意义。敏感性分析结果表明结果稳定性较好,漏斗图结果显示各基因模型比较均不存在发表偏倚。结论:ACE DD基因型和D等位基因与中国力量型运动员运动能力呈正相关,与耐力型运动能力呈负相关,与游泳类运动能力不相关。
  关键词:血管紧张素I转换酶;多态性;运动能力;中国人群;Meta分析
  人类各专项运动能力的发挥与身体结构、代谢类型、训练敏感性等密切相关,均表现出较大的个体差异,这些差异受到环境、遗传等因素的影响。随着分子遗传学、分子生物学、基因检测技术的发展,越来越多的科研工作者尝试探讨与运动能力相关的基因。当前的研究显示,运动员的杰出运动能力与200多个基因有关,其中研究最早、最多的是血管紧张素I转换酶(Angiotensin Iconvening enzyme,ACE)基因,它可能为运动员科学选材提供重要的参考价值。
  ACE基因位于染色体17q23,为单拷贝基因,氨基酸序列长约2lKb,由26个外显子和25个内含子组成,其第16内含子中插入或缺失一个287 bp氨基酸重复序列,而表现出插入/缺失(insertion/deletion,I/D)多态性,即存在D、I两种等位基因,DD、DI、II三种基因型15 J。1998年,Gayagay G等首次报导了ACE II基因型与赛艇运动员杰出运动能力呈正相关,可作为运动员选材的重要基因标记。随后ACE I/D基因多态性与各种专项运动能力相关性的研究相继开展。但是各研究结论差异很大,既使在同一类型的运动甚至是同一运动项目其研究结果也常相反。2012年Gineviciene V等的研究表明ACE DI基因型与职业足球运动员杰出运动能力呈正相关,2014年Egorova ES等的研究表明DD基因型与足球运动员杰出运动能力呈正相关,然而2014年Massidda M等的研究认为ACE I/D基因型与足球运动员杰出运动能力无关。国内对ACE I/D基因多态性与中国运动员运动能力关联性的研究也较多,同样存在较大的争议。这些研究间结论的差异使得人们对ACE I/D基因多态性与运动员杰出运动能力之间的关联性产生了很大的困惑,使之难以运用于运动员的科学选材。
  2010年,杨贤罡等对ACE L/D基因多态性与耐力型运动员运动能力关联性进行了Meta分析,认为ACE I/D基因多态性与中国耐力型运动员运动能力无关联性,但他仅纳入了4项中国研究,数量较少,有加大样本量做进一步研究的必要。2013年,Ma F等人对在ACE L/D基因多态性与运动员运动能力关联性的Meta分析中,虽然认为ACE I/D基因多态性与亚洲运动员运动能力无关,但他未纳入针对中国人群的研究,因此不能反映与中国运动员的关联性。2015年,张明军等对中国汉族成年运动员ACE I/D基因多态性与运动能力也进行了Meta分析,研究发现ACEI等位基因及DD基因型与运动能力显著相关,但他纳入了高校校队队员的研究,研究对象运动能力水平差异较大,不能反映出ACE I/D基因多态性与中国运动员杰出运动能力之间真实的联系。因此,本文重新对ACE I/D基因多态性与中国杰出运动员运动能力之间关联性进行Meta分析,以期为中国运动员科学选材提供更为可靠的循证医学依据。
  1.资料与方法
  1.1纳入、排除标准
  纳入标准:(1)原始资料为已公开发表的一次研究;(2)基于中国人群的ACE I/D基因多态性与运动员运动能力关联性的病例一对照研究;(3)运动员级别在国家级及以上;(4)数据资料完整,直接报道比值比(Odds ratio,OR)和95%可信区间(confidence intervals,CI),或在样本量、基因型、等位基因分布等方面有足够的数据可计算OR和95%cI的文献;(5)同一研究对象不同报告的,仅纳入最近发表或数据最全面、最准确的文献。
  排除标准:(1)会议论文;(2)简报、写给编缉的信件;(3)数据错误联系作者无果的研究。
  1.2检索策略
  计算机检索PubMed、EMbase、中国期刊全文数据库(CNKI)、中国生物医学文献数据库(cBM)、中文科技期刊全文数据库(VIP)和万方数据库(WanFang),同时手工检索纳入文献、综述类文献及Meta分析的参考文献。检索时间均为各数据库建库至2015年8月1日。中文数据库以“肽基二肽酶A”“多态现象,遗传”“体育运动”为主题词,以“血管紧张素I转换酶”“血管紧张素肽”“基因”、“多态性”“基因变异”“运动员”“运动能力”“有氧耐力”“爆发力”等为自由词。英文数据以“peptidyl-dipeptidase A”“polymorphism,genetic”“sports”为主题词,以“angiotensin converting enzyme”“Angiotensin”“ACE”“gene”“genetic polymorphism”“genetic variation”“athlete”“athletic performance”“sports performance”“endurance performance”“power-oriented athlete”“power”等为自由词。主题词与自由词搭配,运用布尔逻辑运算符连接进行检索(无主题词检索功能的数据库仅用自由词检索)。   1.3文献筛选及资料提取
  由2名研究者根据纳入和排除标准,独立筛选文献、提取资料,并交叉核对。如存在争议,通过双方讨论解决。资料提取内容包括:第一作者、发表年份、运动类型、运动员组和对照组基本信息(人数、性别、年龄、民族、研究对象来源)、基因型检测方法、运动员组和对照组基因型、等位基因分布及其频数,对照组哈迪一温伯格平衡定律(Harly Weinberg Equilibrium,HWE)P值等(若文献未报告,则由资料提取人员计算)。
  1.4统计分析
  以DD vs.(DI+II)、(DD+DI)vs.Ⅱ、DD vs.II、DI vs.II和D vs.I这5种常用基因模型来探讨相关性。首先采用12检验研究间的异质性,根据12值按照25%、50%、75%将异质性划分为低、中、高三个等级。若研究间同质性较好(I2<50%),采用固定效应模型进行统计分析,反之则选择随机效应模型,对异质性来源进行分析,并根据异质性来源进行亚组分析。采用OR值及95%CI作为合并效应量,95%CI不包含1且P<0.05视为有统计学意义。采用逐一排除法进行敏感性分析。绘制漏斗图并行Egger’s检验检测发表偏倚。所有分析均运用Stata 12.0统计学软件进行。
  2.结果
  2.1文献检索结果
  初检出相关文献2 029篇,运用NoteExpress3.1软件剔除各数据库重复检索的文献后余1 158篇,最终纳入15篇病例-对照研究,其中中文文献14篇,英文文献1篇。文献筛选流程见图1。
  2.2纳入研究的基本特征
  纳入的15篇文献研究对象均为中国人群,包含国家级及以上优秀运动员905例和普通健康对照2 341例。其中2个研究同时报告了耐力型与力量型及耐力型与游泳运动员的基因型分布,故共含17个比较,有9个研究耐力型运动,5个研究力量型运动,3个研究仅描述为游泳,未描述游泳距离,因此不能区分出为力量型或耐力型运动(亚组分析将其单独列出)。2个研究未明确说明研究对象的民族,1个研究对象为维吾尔族,其余均为汉族。2个研究报告了不同性别的基因型分布。基因型检测技术均采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR),2个研究所纳入对照组基因型分布不符合HWE。各个研究组间均衡性较好,具有可比性(见表1)。
  2.3Meta分析结果
  2.3.1ACE I/D基因多态性与运动能力总合并效应量对纳入的15项研究(含17个比较)进行ACE I/D基因多态性与运动员运动能力关联性进行Meta分析,结果表明,5个基因模型比较均无统计学意义(见表2)。
  2.3.2亚组分析 按纳入研究对照组是否符合HWE进行亚组分析结果显示:仅两个不符合HWE的研究合并效应量在DD vs.(DI+II)基因模型中有统计学意义,I2=0.0%,OR=0.42,95%CI=0.21-0.87,P=0.02,其余比较均无统计学意义(见表3)。按运动类型进行亚组分析结果显示:5个基因模型在力量型运动中均有统计学意义,3个基因模型在耐力型运动中有统计学意义,5个基因模型在游泳类运动中均无统计学意义。以DD vs.(DI+II)为例作森林图见图2。ACE I/D基因多态性与中国运动员运动能力关联性总体合并效应量及按运动类型亚组分析结果见表2。
  2.3.3敏感性分析 对所入研究各基因模型分别采用逐一法进行敏感性分析,即每次排除一个研究,对剩余研究重新进行meta分析。结果显示在敏感性分析中,各基因模型合并效应量OR及95%可信区间性质均未发生变化。以DD vs.(DI+II)模型为例显示敏感性分析结果见图3。
  图3逐一排除法进行敏感性分析,DDvs.(DI+Ⅱ)
  2.3.4发表偏倚检测 对纳入的15项研究(含17个比较)各基因模型分别绘制漏斗图,并行Egger’s检验以检测发表偏倚。结果显示各直观漏斗图均未发现明显不对称,以DD vs.(DI+II)模型为例显示漏斗图见图4。Egger’s各基因模型P值均>O.05(见表2)。表明所纳入研究不存在明显发表偏倚。
  3.讨论
  通过系统全面地数据库检索,严格按纳入标准,本Meta分析共纳入15个研究(含17个比较)。合并结果显示,ACE I/D基因多态性与总体中国运动员运动能力不存在关联性。进一步按运动类型进行亚组分析发现,ACE I/D基因多态性与力量型和耐力型运动存在显著的关联性,并且ACE DD基因型和D等位基因与力量型运动呈正相关,与耐力型运动呈负相关,而与游泳类运动之间不存在关联性。按原始研究对照组是否符合HWE检验进行亚组分析结果表明,不符合HWE组在DD vs.(DI+II)遗传模型中具有统计学意义[I2=0.0%,OR=0.42,95%CI=0.21-0.87,P=0.02],其余基因模型在两组均无统计学意义,这说明两个不符合HWE的研究合并结果显示出DD基因型与运动员运动能力呈负相关,而这两个研究运动员类型均为耐力型运动员,此结果与按运动类型亚组分析的结果相吻合,并且此亚组分析结果与总体结果相符合,所以不符合HWE检验的研究未对本研究结论产生影响。
  本研究在总体运动员比较中除DD vs.(DI+II)基因模型存在轻度异质性外(I2=33.4%),其余基因模型均存在中度异质性,考虑不同运动类型可能是导致异质性的主要因素。按不同运动类型进行亚组分析后,各组异质性均明显减小。在耐力组,各基因模型比较仅存在轻度异质性,除DI vs.II基因模型T2=41.3%外,其余I2均为0.0%,说明ACE DD基因型和D等位基因与耐力型运动员运动能力呈负相关的结论是可靠的。在游泳项目中,除DD vs.(DI+II)基因模型I2=20.4%外,其余I2也均为0.0%,然而按当前普遍认同的分法,游泳距离在200m以内为力量型运动,200~400m为混合型运动,大于400m为耐力型运动,因所纳入研究均未报告游泳运动员参赛项目和距离,不能区分出他们的运动类型,这可能是本研究显示与游泳项目不存在关联性的原因,因此ACEI/D基因多态性与游泳运动员运动能力关联性仍需进一步研究。在力量组,有3个基因模型仍存在中度异质性,因我们仅纳入了4项关于力量型运动研究,数量较少,未能再进一步探讨出异质性来源并对此组进行亚组分析,然而在各基因模型中T2在26.6%~55.4%,且均显示与力量型运动呈正相关,因此我们对ACE I/D与力量型运动关联性的结论也是可靠的。   现普遍认为运动员杰出运动能力不仅与环境及后天努力相关,更与先天性因素即基因遗传相关。随着分子遗传学、基因检测等技术的发展及人类基因组计划的完成,研究发现有200多个基因与运动员运动能力相关。其中研究最早最多的是ACE基因,但其具体作用机制尚不明确。当前研究认为,ACE I/D不同基因型在ACE表达水平上存在较大差异,因此它可能通过对肾素-血管紧张系统进行调节,从而影响心肺功能,并以此影响运动员运动能力。并且不同基因型运动员,在肌纤维构成上也存在较大差异,因此它也可能从影响骨髂肌结构及收缩功能方面对运动员运动能力产生影响。此外,目前较多研究从训练敏感性方面分析ACE I/D基因多态性与运动员运动能力的关联性,认为不同基因型运动员在不同类型运动训练的敏感性上存在较大的差异,因此不同运动类型运动员其基因分布明显不同。
  虽然杨贤罡、Ma F、张明军等也对ACE I/D基因多态性与运动员运动能力的关联性进行了Meta分析,如前所述,由于他们在研究目的、研究对象及纳入标准等方面与本研究存在差异,因此本研究更能真实反映出ACE I/D基因多态性与中国运动员杰出运动能力之间的关联性,更有利有中国运动员的科学选材。结合本研究结果,在实际运用中,对如举重、投掷、短跑等力量型运动员选材时,可优选ACE DD基因型者或携带D等位基因者;对如马拉松、皮筏艇、划船、自行车公路赛、长距离冰雪等耐力型运动员选材时,尽量不选DD基因型,可优选II基因型或携带I等位基因者。因此,本研究对中国运动员选材具有重要的参考价值,为运动员选材提供了重要的循证医学证据。
  本研究主要存在以下几面局限性:(1)由于所纳入的研究大多数为基于汉族人群的研究,仅有一项为维吾尔族的研究,因此未能根据民族进行亚组分析,以探讨ACE I/D基因多态性与不同民族运动员之间关联性是否存在差异;(2)如前所述,对于游泳项目所纳入研究均未报导研究对象的游泳距离,因此我们的研究可能未反映出ACE I/D基因多态性与游泳项目运动员运动能力之间的真实关联性;(3)仅两项研究报告了不同性别运动员及对照组基因型分布,样本量较小,本文未能分析出不同性别运动员在其关联性上是否存在差异;(4)在异质性处理上,虽然我们进行了亚组分析,但未能将所有亚组异质性降到理想范围之内。然而,本研究结果在敏感性分析中未发生质的变化,漏斗图及Egger’s检验表明本研究不存在发表偏倚,因此,本研究结果可靠的。
  4.结论
  综上,本Meta分析基于当前的研究结果表明,ACE I/D基因多态性与总体中国运动员杰出运动能力之间不存在关联性。按运动类型划分,ACEDD基因型和D等位基因与中国力量型运动员运动能力呈正相关,与耐力型运动员运动能力呈负相关。ACE I/D基因多态性与游泳类运动员运动能力不相关,但他们之间的关联性尚需进一步研究明确。
  对未来研究而言,第一,单个研究样本量需加大,并保证随机抽样,以避免研究人群的选择偏倚。第二,应根据现公认标准,对运动类型严格区分,以显示出ACE I/D与其真实关联性。第三,研究报告数据资料全面性方面需进一步加强,以此为进一步的研究提供更充分的参考依据。第四,有必要加大对少数民族运动员的研究,从而更准确反映出ACE I/D基因多态性与我国运动员杰出运动能力的关联性。
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