Caspase-9（-1263A/G）多态性与中国汉族男性士兵下腰痛的相关性研究

陈玙炫，吴 波，王炳军，赵哲媛，陈迎春，张安定

Caspase-9（-1263A/G）多态性与中国汉族男性士兵下腰痛的相关性研究

陈玙炫，吴 波，王炳军，赵哲媛，陈迎春，张安定

目的 探索凋亡相关基因Caspase-9（-1263A/G）多态性与中国汉族男性士兵的训练性下腰痛及疼痛程度的相关性。方法 于某步兵团和某装甲团分别选取247名和245名中国男性汉族士兵，按诊断标准分为下腰痛组和对照组，对下腰痛组患者进行疼痛视觉模拟量表（visualanaloguescale，VAS）评分。抽取全部研究对象的外周静脉血，提取白细胞DNA，聚合酶链式反应（polymerasechainreaction，PCR）扩增，DNA测序仪检测Caspase-9（-1263A/G）位点的基因型，分析该位点与训练性下腰痛是否存在相关性。结果 在步兵群体中，下腰痛组AA基因型的分布频率明显低于对照组，而GG基因型的分布频率要高于对照组，组间差异均具有统计学意义（P＜0.01）；在装甲兵群体中，AA基因型在下腰痛组中的分布频率同样低于对照组，GG基因型高于对照组，组间差异均具有统计学意义（P＜0.01）。Caspase-9（-1263A/G）位点与下腰痛士兵VAS评分的相关性分析表明，携带GG基因型的装甲兵患者的VAS评分更高，差异具有统计学意义（P＜0.05），下腰痛更为严重，但在步兵群体中不存在这种相关性，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 Caspase-9（-1263A/G）多态性与中国汉族步兵和装甲兵的训练性下腰痛相关，并且与装甲兵下腰痛患者的严重程度存在相关性。

半胧氨酸天冬氨酸蛋白酶；多态性，单核昔酸；腰痛；统计学

JSpinalSurg，2015，13（4）：243-246

下腰痛是军事训练中发生率较高的训练伤，不仅影响军事训练的正常进行，还消耗大量的医疗资源［1］。尽管引起军事训练性下腰痛的可能因素有很多，但其发生因素和机制仍不明确。有研究表明，下腰痛的发生机制中遗传因素起到重要的作用［2-3］。

细胞凋亡是椎间盘细胞数减少的关键因素，有可能是椎间盘退变和突出的始动因素。凋亡的主要执行者天冬氨酸特异性半胧氨酸蛋白水解酶（cysteinylaspartatespecificprotease，Caspase）家族能介导级联水解活化反应，参与细胞程序性死亡过程。Caspase-9能够调控配体介导的外源性凋亡途径和线粒体介导的内源性凋亡途径，其中内源性凋亡对于椎间盘细胞尤为重要［4-5］。椎间盘细胞数量的减少会导致椎间盘细胞分泌的细胞因子和细胞外基质成分的相对下降，从而引起椎间盘本身的退变及周围韧带、终板、软骨等组织的变化。因此，本研究假设Caspase-9（-1263A/G）多态性位点与下腰痛存在相关性，采用病例对照研究，探索该多态性位点在军事训练性下腰痛及其严重程度中的作用。

1 对象及方法

1.1 研究对象

选取中国汉族男性士兵492名，年龄17～22岁，平均19.76岁。其中步兵247名，装甲兵245名，军龄1～4年，可参加正常的军事训练，服役前曾有下腰痛病史的不纳入本研究。按病例对照研究方法，将研究对象分为对照组（n=276；步兵136名，装甲兵140名）和下腰痛组（n=216；步兵111名，装甲兵105名）。下腰痛组纳入条件：①有持续＞2周下腰痛病史；②累计因下腰痛缺席训练≥3d；对照组纳入条件：无持续＞3d的下腰痛病史；②无因军事训练引起的下腰痛导致的病假史。同一部队（团）研究对象的生活方式、饮食条件和作息时间相同，分别完成各自的训练安排科目。全部病假记录和医疗记录在医疗机构完整可查。本研究经过军事医学研究部门批准。所有研究对象知情同意，并签署知情同意书。

1.2 SNP位点基因型检测

1.2.1 基因组DNA的提取

抽取研究对象外周静脉血5mL，构椽酸钠抗凝，采用DNA提取试剂盒（QIAGEN公司，美国）提取基因组DNA。

1.2.2 聚合酶链式反应（polymerasechainreaction，PCR）扩增

引物序列采用Primer5.0软件设计，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，上游引物为5’-TGCCTGGGACTTAGCAAATG-3’；下游引物为5’-AGATCGCAGTTGACTGTTCCA-3’。PCR反应体系10μL，包括：反应缓冲液1.0μL，TaqDNA聚合酶0.5μL，dNTPs（10mmol/L）1.0μL，基因组DNA1.0μL，上下游引物各0.2μL，H2O6.1μL。PCR反应条件：95℃5min，94℃变性30s，60℃退火30s，72℃延伸45s，共进行50个循环。

1.2.3 DNA测序

引物包含Caspase-9（-1263A/G）位点前后120bp左右的碱基，采用DNA测序分析仪（Applied Biosystems公司，美国）分析此片段的DNA序列，根据测序结果得到Caspase-9（-1263A/G）位点基因型。

1.3 下腰痛疼痛视觉模拟量表（visualanalogue scale，VAS）评分［6］

通过VAS评分，量化下腰痛患者治疗前的疼痛程度，0～3分表示轻度疼痛，4～6分表示中度疼痛，7～10分表示重度疼痛。

1.4 统计学处理

所有数据均应用SPSS13.0统计软件进行分析，定量资料用¯x±s表示。下腰痛组和对照组的个体特征比较采用χ2检验和t检验。χ2检验评价样本是否符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律（Excel）以及下腰痛组和对照组间的基因型和等位基因型频率分布差异是否存在统计学意义，并计算其比值比（oddsratio，OR）值和95％可信区间。不同基因型间VAS评分分析采用Kruskal-Wallis秩和检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 Caspase-9在2个兵种中的相关性

2个兵种的下腰痛组与对照组间的年龄、身高、体重和吸烟情况比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具体见表1，2。经检验，各组基因型分布频率符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律。

在步兵群体中，下腰痛组AA基因型的分布频率明显低于对照组，GG基因型的分布频率要高于对照组，组间差异均具有统计学意义（P＜0.01），AG基因型分布频率组间差异无统计学意义（P＞0.05）；而在装甲兵群体中，AA基因型在下腰痛组中分布频率也要低于对照组，GG基因型分布高于对照组，组间差异均具有统计学意义（P＜0.01），AG基因型分布频率组间差异无统计学意义（P＞0.05），具体见表3。这说明，Caspase-9（-1263A/G）位点多态性与军事训练引发的下腰痛存在相关性，且GG基因型是其易感基因型。

表1 步兵个体特征Tab.1 Characteristicsofinfantr

表2 装甲兵个体特征Tab.2 Characteristicsofarmor

表3 各组Caspase-9基因多态性Tab.3 Caspase-9polymorphismofeachgroup

2.2 Caspase-9（-1263A/G）多态性与下腰痛VAS分级的相关性分析

所有下腰痛患者按VAS评分系统进行评分，将下腰痛的疼痛程度分为轻度、中度和重度疼痛。在步兵群体中，Caspase-9（-1263A/G）位点的3种基因型间VAS评分，差异无统计学意义（P＞0.05，见表4）；而在装甲兵群体中，不同基因型间的VAS评分，差异有统计学意义（P＜0.05），携带GG基因型的个体VAS评分较高，下腰痛更加严重（见表5）。

表4 步兵下腰痛组各基因型VAS评分Tab.4 VASscoreofeachgenotypeincasegroupofinfantry

表5 装甲兵下腰痛组各基因型VAS评分Tab.5 VASscoreofeachgenotypeincasegroupofarmor

3 讨论

职业性下腰痛已成为影响工作和生活的问题之一［7-8］。下腰痛的发生没有明显的发病年龄，在青年时期也会出现，持续且不易恢复［9-10］。年轻士兵短期内进行大强度军事训练，往往会引发相关的肌肉骨骼系统疾患，训练性下腰痛是影响军事训练的原因之一。

Caspase能够同时介导外源性和内源性的细胞凋亡途径，其中Caspase-9在内源性凋亡途径中发挥关键作用。以往的研究表明，Caspase-9基因的多态性与肿瘤存在相关性［11-12］；Guo等［13］报道，Caspase-9（-1263A/G）多态性在腰椎间盘疾病中扮演着重要的角色。

本研究发现在2个兵种群体中，Caspase-9（-1263A/G）位点的基因型频率在下腰痛组和对照组间的分布均存在差异，说明该位点与军事训练性下腰痛存在相关性。结果表明，携带GG基因型的士兵群体患下腰痛的风险要高于其他基因型，是该位点在训练性下腰痛中的易感基因型；相反，AA基因型作为保护基因型，使士兵患下腰痛的风险降低。Caspase-9（-1263A/G）多态性位点位于Caspase-9基因的启动子区域，可以猜测此位点通过影响Caspase-9基因的转录和表达来调控Caspase-9在椎间盘及周围组织的生物学作用，进而造成不同基因型之间椎间盘、软骨、韧带等组织耐受能力不同，最终导致下腰痛易感性的差异。

本研究将2个兵种的下腰痛患者进行VAS评分，发现在装甲兵群体中，GG基因型下腰痛患者的VAS评分较AG和AA基因型高，下腰痛更加严重。但是，在步兵群体中却没有得到相同的结论，各基因型间的评分并无差异。这可能与样本量有关，也可能与下腰痛发生因素的交互作用有关。当本研究针对训练性下腰痛患者进行分析时，各基因型群体的样本量有一定程度的下降，结果可能出现一定的偏离。另外，下腰痛是一种病因极为复杂的疾病［14］，遗传因素绝不是唯一的影响因素，环境因素同样不可忽视［15］。近期的研究表明，谐振对下腰痛的发生有重要的影响作用［16-17］，装甲兵在军事训练中接触谐振的机会要远远高于步兵。可以假设，谐振的存在使遗传因素对训练性下腰痛的作用产生一个放大的效应，下腰痛患者的症状更明显。这种环境—基因交互作用在很多复杂疾病的发生机制中都占有重要位置，当然同一种疾病的基因—基因交互作用也不可忽视，这些因素需要在今后的研究中进一步的探索。

下腰痛是一个由病理学、生物力学、心理学和社会学等多因素引发的疾病，随着医学的不断发展，遗传因素在下腰痛的发生机制中的地位逐渐提升。本研究分析了Caspase-9（-1263A/G）多态性与训练性下腰痛的关系，结果表明该位点与中国汉族步兵和装甲兵的训练性下腰痛存在相关性，且与装甲兵下腰痛患者的严重程度有关。期望本研究能够明确遗传因素在训练性下腰痛发生中的作用，而且可以为选拔士兵和预防军事训练伤提供帮助。

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StudyonassociationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandlowbackpaininChineseHansoldiers

CHENYu-xuan*，WUBo，WANGBing-jun，ZHAOZhe-yuan，CHENYing-chun，ZHANGAn-ding.*Centeroftraumatic orthopedic，154thHospitalofPeople'sLiberationArmy，Luoyang，464000，Henan，China

Objective ToexploretheassociationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandmilitarytraining relatedlowbackpainwithdifferentseveritiesinChineseHanmalesoldiers.Methods Atotalof247ChineseHanmale soldierswerechosenfromaninfantryregimentand245werechosenfromanarmoredregiment.Allsubjectsweredividedinto casegroupandcontrolgroup.Visualanaloguescale（VAS）scoreswererecordedincasegroup.GenomicDNAwasextracted fromperipheralbloodleukocytesofeachsubjectusingstandardprotocols.TheDNAfragmentcontainingthepolymorphic sequencewasamplifiedbypolymerasechainreaction（PCR）.PCRproductsweregenotypedtodeterminethegenotypeof Caspase-9（-1263A/G）.Whethertherewasanassociationbetweenthegeneticlocusandmilitarytrainingrelatedlowback painwasanalyzed.Results Intheinfantryregiment，AAgenotypewaslowerincasegroupthanthatincontrolgroup（P＜0.01），andGGgenotypeincasegroupwashigherthanthatincontrolgroup（P＜0.01）.Inthearmoredregiment，AA genotypeincasegroupwasalsolowerthanthatincontrolgroup（P＜0.01），andGGgenotypeincasegroupwashigherthan thatincontrolgroup（P＜0.01）.ThearmorwithGGgenotypescoredhigheronVASscores（P＜0.05）.However，therewas noassociationbetweenthepolymorphismandpainseveritiesamongtheinfantry（P＞0.05）.Conclusion Thereisan associationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandmilitarytrainingrelatedlowbackpaininChineseHaninfantry andarmor.Inaddition，Caspase-9（-1263A/G）polymorphismwasassociatedwithpainseverityinthearmor.

Caspases；Polymorphism，singlenucleotide；Lowbackpain；Statistics

R345

A

1672-2957（2015）04-0243-04

】

10.3969/j.issn.1672-2957.2015.04.012

2014-03-12）

（本文编辑 张建芬）

陈玲炫（1987—），硕士，医师

464000 河南，解放军154医院创伤骨科中心（陈玲炫，吴波，王炳军，陈迎春，张安定）；河南省洛阵市中心医院整形外科（赵哲媛）

吴波 13569755078@163.com