Đánh giá mối liên quan giữa kiểu gen FTO với bệnh loãng xương trên phụ nữ mãn kinh

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Loãng xương là một vấn đề y tế nghiêm trọng mang tính toàn cầu do
sự phổ biến và hậu quả nặng nề đối với sức khỏe cộng đồng. Bệnh loãng
xương được đặc trưng bởi tình trạng mật độ xương (MĐX) thấp và cấu trúc
xương bị suy yếu dẫn đến làm tăng nguy cơ gãy xương [1]. Gãy xương là hậu
quả nghiêm trọng nhất của loãng xương, trong đó hay gặp nhất là gãy cổ
xương đùi [2]. Một khi gãy xương xảy ra sẽ làm thay đổi mô hình bệnh tật,
tăng tỉ lệ tử vong, gây nên những ảnh hưởng lớn về kinh tế và xã hội ở mỗi
quốc gia. Theo thống kê, hàng năm trên toàn thế giới bệnh loãng xương gây ra
khoảng 8,9 triệu trường hợp gãy xương, và trung bình cứ mỗi 3 giây trôi qua
thì có 1 trường hợp bị gãy xương do loãng xương. Một nửa các trường hợp
gãy cổ xương đùi trên thế giới xảy ra ở châu Á [3], [4]. Số tiền mà xã hội bị
mất đi do chi phí cho bệnh loãng xương ở châu Âu trong năm 2010 được ước
tính khoảng 37 tỉ Euro [5]. Ở châu Á, năm 2006 Trung Quốc đã chi khoảng
1,5 tỷ USD cho việc điều trị gãy cổ xương đùi [6].
Phụ nữ mãn kinh là đối tượng nguy cơ cao bị loãng xương do buồng
trứng suy giảm chức năng sản xuất hormone estrogen - là một trong những
hormone đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo xương, hậu quả là dẫn
đến loãng xương và gãy xương. Phụ nữ mãn kinh từ 50 tuổi, trong suốt cuộc
đời còn lại có nguy cơ gãy xương do loãng xương là 10%, cao tương đương
với nguy cơ mắc bệnh ung thư vú [7]. Tại Việt Nam, theo Hồ Phạm Thục Lan,
tỉ lệ loãng xương trên phụ nữ mãn kinh tại thành phố Hồ Chí Minh là 28,6% ở
cổ xương đùi và 17,8% ở xương cột sống [8], tỉ lệ này ở miền Bắc qua nghiên
cứu của tác giả Nguyễn Thị Thanh Hương lần lượt là 23,1% và 49,5% [9].
Hiện nay, tỉ lệ phụ nữ trên 50 tuổi trong dân số Việt Nam là khoảng 15% và
ước tính có khoảng 2 triệu phụ nữ trên 50 tuổi đang ở trong tình trạng loãng
xương[10]. Tỉ lệ loãng xương của phụ nữ Việt Nam cao tương đương với phụ

2

nữ da trắng ở Úc (21%) [11], Mỹ (20%) [12], và cao hơn nhiều so với phụ nữ
Đông Á như: Trung Quốc (10%)[13], Nhật Bản (17%) [14] và Hàn Quốc
(10%) [15].
Các yếu tố nguy cơ của gãy xương do loãng xương bao gồm: tuổi cao, tiền
sử té ngã, MĐX thấp, chỉ số khối cơ thể (BMI) thấp và các yếu tố di truyền.
Giảm 1 độ lệch chuẩn của MĐX làm tăng nguy cơ gãy xương tới 2-3 lần .
Nghiên cứu trên các gia đình phả hệ và cặp song sinh cùng trứng cho thấy
khoảng 50-85% sự thay đổi MĐX là do gen qui định, khẳng định vai trò của
di truyền với bệnh loãng xương và gãy xương do loãng xương [16]. Hiện nay
trên thế giới đã tìm thấy khoảng 56 locus liên quan đến sự thay đổi MĐX với
mức có ý nghĩa (P<5x10-8), trong đó có 14 locus liên quan đến gãy
xương(P<5x10-4) [17]. Một số gen đã được xác định có liên quan độc lập với
gãy xương bao gồm: Apoliprotein E, Collagen I alpha 1(COLIA1), thụ thể
estrogen, thụ thể vitamin D và gen Fat mass and Obesity Associated (FTO).
Trong một nghiên cứu của Yan Gou và cộng sự (2011) tại Trung Quốc, đã cho
thấy mối liên quan của các biến thể trong gen FTO với sự thay đổi của MĐX
[18]. Nghiên cứu gần đây của Bich Tran và cộng sự (2013) tại Úc cũng đưa ra
kết luận gen FTO có liên quan đến nguy cơ gãy xương ở phụ nữ và gen FTO có
thể giúp dự đoán nguy cơ gãy xương do loãng xương [19]. Tuy nhiên, cho tới
nay chưa có nghiên cứu nào về gen và loãng xương được tiến hành tại Đông
Nam Á nói chung cũng như trên người Việt Nam nói riêng. Xuất phát từ thực tế
trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá mối liên quan giữa kiểu gen FTO
với bệnh loãng xương trên phụ nữ mãn kinh” với mục tiêu:
1. Xác định kiểu gen FTO trên phụ nữ bình thường mãn kinh.
2. Đánh giá mối liên quan giữa kiểu gen FTO trên phụ nữ mãn kinh bị
bệnh loãng xương.

3

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về bệnh loãng xương
1.1.1. Giới thiệu chung về xương và phân loại xương
Khung xương con người có 206 xương. Các xương này có nhiều chức
năng quan trọng, như: góp phần tạo nên dáng dấp cơ thể, nâng đỡ trọng
lượng và bảo vệ các bộ phận quan trọng trong cơ thể, cùng với hệ thống
cơ giúp cho việc di chuyển.
- Phân loại xương
+ Về giải phẫu:
* Theo hình dáng của xương có:
Xương dài: xương tứ chi
Xương ngắn: các xương đốt sống
Xương dẹt: xương sườn, xương vòm sọ, đa số các xương mặt
* Quan sát theo mặt cắt ngang qua xương có:
Xương đặc (không có các hốc nhỏ): chiếm khoảng 80% tổng khối lượng
xương, có chức năng bảo vệ. Xương đặc thường bao quanh xương xốp, làm
thành vòng đai bảo vệ xương xốp. Xương đặc thường hay thấy ở phần giữa
các xương dài, như: xương chày, xương mác, xương đùi, xương quay, xương
trụ, và xương cánh tay.
Xương xốp (có những hốc nhỏ liên hệ với nhau): chiếm khoảng
20% tổng khối lượng xương, có chức năng chuyển hóa. Xương xốp thường
hay thấy ở hai phần đầu của những xương dài, như: xương đùi và xương tay.


4

Xương xốp là loại xương chính, bao gồm xương phẳng như xương ức, xương

chậu, và 33 đốt sống.
Xương được hình thành từ thời kì bào thai, bắt đầu từ tuần 26 sau khi thụ
thai. Sau khi sinh, xương phát triển nhanh trong giai đoạn trước dậy thì.
Khoảng 90% (MĐX) của một người được tạo thành trong thời gian trước tuổi
dậy thì. Sau thời kỳ tăng trưởng, MĐX trải qua một giai đoạn ổn định kéo dài
khoảng 5 đến 15 năm. Đây chính là giai đoạn MĐX đạt mức tối đa. Sau độ
tuổi 35, MĐX bắt đầu suy giảm, nhất là sau mãn kinh. Mức độ suy giảm
MĐX ở nữ thường cao hơn nam. MĐX suy giảm làm cho xương trở nên yếu
và dễ gãy.
1.1.2. Định nghĩa loãng xương
Theo Tổ chức Y tế Thế giới WHO năm 1991, loãng xương được định
nghĩa là một bệnh với đặc điểm: khối lượng xương suy giảm, vi cấu trúc của
xương bị hư hỏng dẫn đến tình trạng xương bị yếu và hệ quả là tăng nguy cơ
bị gãy xương [1]. Năm 2001, Viện Y tế Hoa Kỳ đã đưa ra một định nghĩa mới
về loãng xương như sau: loãng xương là một bệnh với các đặc điểm sức bền
của xương bị suy giảm dẫn đến gia tăng nguy cơ gãy xương. Sức bền của
xương phản ánh sự kết hợp của mật độ chất khoáng trong xương và chất
lượng xương [1].

Mô xương bình thường
gggggggggbìnhttttthường

Loãng xương


5

Hình 1.1. Mô xương bình thường và mô xương bị loãng xương
(Nguồn: www.google.com.vn)
1.1.3. Đặc điểm dịch tễ của loãng xương

Loãng xương là một hệ quả gây nên bởi nhiều yếu tố môi trường
và di truyền. Sự phân bố và tần suất bệnh có liên quan chặt chẽ đến độ tuổi,
giới tính, tình trạng hormone, chế độ dinh dưỡng và thói quen sinh hoạt. Các
nghiên cứu về loãng xương chỉ ra tuổi càng cao MĐX càng giảm. Tỉ lệ gãy
xương do loãng xương cũng tăng theo độ tuổi. Ở phụ nữ, sự giảm MĐX tăng
nhanh từ tuổi mãn kinh, thường là từ 40 tuổi trở lên. Tỉ lệ loãng xương ở phụ
nữ thường cao hơn nam giới. Theo quỹ loãng xương quốc gia Mỹ - NOF
(National Osteoporosis Foundation), trong khoảng 10 triệu người Mỹ bị
loãng xương, phụ nữ chiếm 80% [20]. Nhìn chung tỉ lệ loãng xương nguyên
phát giữa nữ và nam là 4:1 [21]. Các nghiên cứu trên phụ nữ có thiếu hụt
estrogen như: phụ nữ sau mãn kinh, mãn kinh sớm (trước 45 tuổi), phụ nữ bị
cắt buồng trứng trước 45 tuổi...cho thấy có tỉ lệ loãng xương tăng cao [22].
Chế độ ăn uống không đủ canxi, vitamin D sẽ ảnh hưởng tới việc tạo xương
trong giai đoạn dậy thì và trưởng thành, đồng thời cũng ảnh hưởng tới quá
trình tái tạo xương sau đó. Ở những phụ nữ nhẹ cân, sự mất xương xảy ra
nhanh hơn và tần suất mắc gãy cổ xương đùi và xẹp đốt sống do loãng
xương cao hơn. Ngoài ra uống rượu, hút thuốc lá... đều ảnh hưởng tới MĐX.
Một nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Thanh Hương tại miền Bắc - Việt
Nam cũng phát hiện ra rằng có sự khác biệt về MĐX giữa người dân thành
thị và nông thôn [23] . Theo đó, tỉ lệ người dân thành thị có MĐX thấp hơn
và loãng xương nhiều hơn ở nông thôn. Điều này cũng phù hợp với các
nghiên cứu chung trên thế giới: các yếu tố nguy cơ của loãng xương và gãy
xương do loãng xương như tình trạng hormone, chế độ dinh dưỡng, lối


6

sống, chỉ đóng góp 15%-50% sự thay đổi của MĐX, trong khi đó di truyền
chiếm 50-85% vai trò quyêt định MĐX [16].
Loãng xương được phát hiện ra ở nhiều nước trên thế giới, chủ yếu

tập trung ở Châu Âu, Châu Mỹ, Tây Thái Bình Dương và khu vực Đông Nam
Á. Trên thế giới, ước tính có khoảng hơn 200 triệu người bị loãng xương [3]
và trung bình cứ 3 phụ nữ trên 50 tuổi sẽ có 1 người bị loãng xương. Ở châu
Âu, tỉ lệ tử vong do gẫy xương ở phụ nữ là 50% đối với gãy cổ xương đùi,
28% đối với gãy xương cột sống và 22% do gãy các xương khác [5] và trong
năm 2010 có khoảng 22 triệu phụ nữ (trong đó 5,5 triệu trong độ tuổi từ 5084) mắc bệnh loãng xương [6]. Tại Bỉ, trong năm 2010 có 80.000 trường hợp
gãy xương và số người nằm trong độ tuổi từ 50 mắc bệnh loãng xương
khoảng 60.000 người. Theo NOF, năm 2010 ở Mỹ có khoảng 9,9 triệu người
trưởng thành bị loãng xương và 43 triệu người thiếu xương [24]. Ở Châu Á,
số liệu năm 2003 tại Ấn Độ cho biết số lượng bệnh nhân loãng xương khoảng
26 triệu và dự kiến sẽ tăng lên 36 triệu vào năm 2013 [25]. 70 triệu người dân
trên 50 tuổi ở Trung Quốc bị ảnh hưởng bởi bệnh loãng xương và khoảng
687.000 trường hợp gãy cổ xương đùi xảy ra mỗi năm tại nước này [26]. Dự
báo xu thế chung của toàn cầu đến năm 2050 tỉ lệ gãy xương đùi sẽ tăng
240% ở nữ và 310% ở nam giới [21]. Tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu của các
tác giả ở hai miền Bắc, Nam đã cho thấy tỉ lệ loãng xương ở cả nam và nữ
cao tương đương với người da trắng và cao hơn hẳn một số nước ở Đông Á,
đặc biệt là Trung Quốc. Một nghiên cứu tại Hà Nội về MĐX trên 328 phụ nữ
bằng máy DXA cho thấy phụ nữ từ 50 tuổi có tỉ lệ loãng xương là 26% [23]. Một
nghiên cứu khác ở phụ nữ Việt Nam sau mãn kinh sống ở Mỹ cũng cho thấy tỉ lệ
loãng xương là 37% [27]. Theo số liệu nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị
Thanh Hương, khoảng một phần tư phụ nữ trong độ tuổi từ 50 trở lên ở miền
Bắc Việt Nam có nguy cơ cao bị gãy xương [9]. Điều này cho thấy loãng


7

xương và gãy xương do loãng xương thực sự là gánh nặng của xã hội nói
chung và ngành y tế công cộng nói riêng tại Việt Nam. Loãng xương thường
không có triệu chứng, bệnh diễn biến âm thầm và phần lớn chỉ được chẩn đoán

sau khi có biểu hiện gãy xương trên lâm sàng. Do vậy, việc xác định các yếu tố
nguy cơ để chẩn đoán và điều trị sớm bệnh loãng xương là cần thiết.
1.1.4. Chẩn đoán loãng xương
Hiện nay, trên lâm sàng tiêu chuẩn vàng để sàng lọc và chẩn đoán bệnh
loãng xương ở cả nam giới và phụ nữ là đo mật độ khoáng xương bằng cách
hấp phụ tia X năng lượng kép (DXA- Dual energy X-ray Absorptiometry). Cụ
thể, máy DXA ước tính khối lượng chất khoáng (bone mineralcontent – BMC),
tính diện tích mà khối chất khoáng đó được đo, và lấy BMC chia cho diện
tích. Bởi vậy đơn vị đo lường MĐX đo bằng máy DXA là g/cm 2. Sau khi đo
MĐX, để chẩn đoán loãng xương người ta so sánh MĐX hiện tại với MĐX
tối đa (là MĐX lúc 20-30 tuổi). Kết quả của so sánh này là chỉ số T (Tscores). Chỉ số T trong thực tế là số đo lệch chuẩn (SD-Standard Deviation)
của MĐX hiện tại với MĐX tối đa. MĐX tối đa phải được tính trong một
quần thể mang tính đại diện cao cho một dân tộc (do MĐX khác biệt giữa các
màu da dân tộc). Chỉ số T được tính theo công thức sau đây:
T
Trong đó:

iBMD là MĐX của đối tượng i.
pBMD là MĐX trung bình của quần thể trong độ tuổi 20-30

(còn gọi là peak bone mineral desity).
SD-Standard Deviation là độ lệch chuẩn của MĐX trung bình
của quần thể trong độ tuổi 20-30.
Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO, tiêu chuẩn để chẩn đoán loãng
xương được đề nghị như sau (Bảng 1.1) [28]:


8

9

Bảng 1.1: Tiêu chuẩn chẩn đoán loãng xương do WHO đề nghị
Chẩn đoán

Tiêu chuẩn chỉ số T

Chỉ số T cao hơn -1

Bình thường

Chỉ sổ T trong khoảng -2,5 đến -1,0

Thiếu xương

Chỉ sổ T thấp hơn hoặc bằng -2,5

Loãng xương

Loãng xương + tiền sử gãy xương gần đây

Loãng xương nghiêm trọng

Chú ý: Các tiêu chuẩn chẩn đoán trên chỉ áp dụng cho các phụ nữ sau mãn
kinh và nam giới sau 50 tuổi, không áp dụng cho các phụ nữ ở độ tuổi trước
mãn kinh.
1.1.5. Phân loại loãng xương: loãng xương được chia thành các thể như
sau
- Loãng xương nguyên phát:
Là tình trạng thiểu sản xương bệnh lý do sự lão hóa của các tế bào

tạo xương.
- Loãng xương thứ phát:
Xuất hiện ở mọi lứa tuổi do các nguyên nhân khác nhau:
- Bất động quá lâu.
- Do bệnh nội tiết: Cường vỏ thượng thận, suy tuyến sinh dục, cường
giáp trạng.
- Do bệnh thận: Thải nhiều calci, chạy thận nhân tạo, thiếu chất 1hydroxylase trong sơ đồ chuyển hóa vitamin D.
- Do thuốc: lạm dụng corticoid, heparin.


10

1.1.6 Điều trị:
+ Mục tiêu của điều trị:
- Tăng MĐX.
- Phòng chống hay giảm thiểu nguy cơ gãy xương
- Ngăn nguy cơ gãy xương lần tiếp theo trên bệnh nhân đã bị gãy xương.
- Phòng tình trạng mất chất khoáng trong xương, nhất là sau thời kì mãn kinh
+ Các biện pháp dự phòng, không dùng thuốc:
- Duy trì thể thao và các hoạt động thể lực thường xuyên.
- Chế độ dinh dưỡng đầy đủ đặc biệt là cung cấp đủ nhu cầu canxi
cho cơ thể theo các giai đoạn của cuộc sống (giai đoạn thơ ấu, có thai…)
nhằm tạo MĐX đỉnh tốt.
- Tránh lạm dụng rượu bia, thuốc lá.
- Giảm các yếu tố nguy cơ loãng xương như yếu chi, giảm thị lực…
+ Điều trị:
- Kết hợp canxi và vitamin D: Cung cấp đủ canxi trung bình 1g mỗi ngày và/
hoặc kết hợp vitamin D3 (800UI/ngày).
- Nhóm Bisphosphonates. Bisphosphonatest ức chế các hoạt động hủy xương
và kích hoạt qua tế bào tạo xương và đại thực bào. Hiện thuốc được coi là có

hiệu quả nhất trong điều trị loãng xương. Gồm: Alendronat (Fosamax),
Riesdronat (Artonel), Acid zoledronic (Aclasta)…
- Thuốc điều hòa thụ thể estrogen chọn lọc (SERM): Là chất điều hòa thụ thể
estrogen nên có tác dụng ức chế hủy xương. Raloxifen (Bonmax, Evista): 1
viên 60mg/n gày.
- Calcitonin (Miacalcin): Tác dụng ức chế tế bào hủy xương. Là thuốc chống
loãng xương duy nhất có tác dụng giảm đau.
- Các steroid tăng đồng hóa: Gồm các dẫn xuất tổng hợp của
androgentestosteron. Durabolin 25mg, mỗi tuần tiêm 1 ống.
- Hormon cận giáp trạng – PTH: Thuốc chống loãng xương mới nhất hiện


11

nay có khả năng tân tạo xương. Fosteo 20-40µg/ngày.
1.1.5. Nguyên nhân gây loãng xương ở phụ nữ mãn kinh
Quá trình phát triển của xương phải trải qua hai giai đoạn: tạo mô
hình (modelling) và tái tạo mô hình (remolling) để biệt hóa các nhóm tế
bào xương giúp cho sự tạo thành xương hoặc làm mới xương [29]. Tạo mô
hình là quá trình chu chuyển xương lúc còn nhỏ (tuổi vị thành niên) có
chức năng là tạo hình dạng và chiều dài cho xương. Tái tạo mô hình là quá
trình bộ xương liên tục sửa chữa và tự làm mới. Quá trình này có chức
năng duy trì MĐX ở mức tối ưu.
Các tế bào tham gia vào quá trình tạo xương bao gồm: tế bào hủy
xương, tế bào tạo xương, cốt bào và các tế bào liên kết. Trong điều kiện
bình thường, chức năng của tế bào hủy xương và tế bào tạo xương hoạt
động song song và mức độ tương đương nhau, với tín hiệu của loại tế bào
này ảnh hưởng tới loại tế bào kia do đó lượng xương bị phân hủy bằng
lượng xương mới tạo thành.
+ Tế bào hủy xương: Là tế bào khổng lồ đa nhân (50-60 nhân), đường

kính 20-100µm. Xuất phát từ tề bào tạo máu(hematopoietic cell). Tác động
đến sự thay đổi cấu trúc xương. Di chuyển theo chiều dài của xương đặc
khoảng 40 µm/ngày.
+ Tế bào tạo xương: Là những tế bào nhiều nhánh dài, thân tế bào dài
20-30µm, nhân hình trứng, sẫm màu, màng nhân có nhiều lỗ và các tế bào này
nằm trong các ổ xương. Xuất phát từ trung bào mầm (mesenchymal stem cell,
MSC). Tác động đến sự thay đổi cấu trúc xương.Tế bào tạo xương tạo xương
hình thành osteoid với tốc độ khoảng 1µm/ngày.


12

+ Cốt bào: Chiếm đến 95% số tế bào có mặt trong xương. Xuất phát từ
trung bào mầm. Đóng vai trò như là những tác nhân thụ cảm cảm nhận tín
hiệu trên xương và khởi động qui trình tái tạo mô hình.
+ Tế bào liên kết: Là những tế bào tạo xương đã làm xong nhiệm vụ.
Đóng vai trò như là những tác nhân thụ cảm, cảm nhận tín hiệu trên xương và
khởi động qui trình tái mô hình.
Trong giai đoạn tái tạo mô hình, các tế bào tạo xương sinh ra nhiều
protein có chức năng kiểm soát quá trình tạo xương. Protein m-CSF
(macrophage colony stimulating factor) tương tác với thụ thể MCSF làm tăng
các tế bào tạo xương. Tế bào hủy xương sản xuất protein RANKL (receptor
activator of nuclear factor kappa B ligand) và protein này liên kết với một thụ
thể trên tế bào hủy xương (RANK) có tác dụng kích thích chúng trở thành các
tế bào hủy xương hoàn chỉnh. Sự tương tác giữa RANKL/RANK làm tăng
mức độ hủy xương. Ngoài ra, tế bào hủy xương còn tiết ra một protein khác
có tên là OPG (osteoprotegerin), protein này liên kết với RANKL để ngăn
chặn tế bào hủy xương, không cho tương tác với RANK, do đó có chức năng
làm giảm tế bào hủy xương (hình 1.2).

13

Hình 1.2. Tương tác giữa các dòng tế bào tạo xương và hủy xương.
(Nguồn: thời sự y học 07/2011 - số 62)
Sự cân đối của RANKL và OPG quyết định MĐX. Trong các yếu tố
ảnh hưởng đến chuyển hóa của xương thì hormon estrogen đóng vai trò quan
trọng trong quá trình tạo xương [30]. Hormon estrogen do tế bào hạt của
buồng trứng bài tiết ra, gọi là tiết tố nữ. Tác động của estrogen đến xương là
qua thụ thể estrogen (Estrogen Receptor-ER) [31], [32]. Ảnh hưởng của
estrogen đến quá trình tái mô hình là làm giảm số lượng và hoạt động của tế
bào hủy xương để ức chế sự phân hủy xương trong mọi giai đoạn của quá
trình tái tạo mô hình xương [22].
Trong cơ thể người có nhiều dạng estrogen lưu hành và chúng được sản
xuất từ các tổ chức khác nhau dưới các dạng như estradiol, estron … Thời kì
trước mãn kinh 95% lượng estradiol trong máu do buồng trứng bài tiết, phần
còn lại có nguồn gốc từ sự chuyển hóa estron do androgen của vỏ thượng thận
và lớp áo của nang trứng bài tiết. Mãn kinh là một giai đoạn mà buồng trứng


14

giảm tiết và dần đi đến ngừng hoạt động, thường kéo dài khoảng 5 – 10 năm.
Mãn kinh được định nghĩa là khi người phụ nữ mất kinh liên tục trong vòng
12 tháng. Ở thời kỳ mãn kinh, có sự thay đổi về hàm lượng, nguồn gốc cũng
như các dạng estrogen lưu hành trong cơ thể người phụ nữ do hiện tượng
ngừng hoạt động có chu kì theo sinh lí của buồng trứng. Nồng độ estradiol,
estron giảm rõ trong 12 tháng đầu tiên mãn kinh, sau đó chúng tiếp tục giảm
nhưng với tốc độ chậm hơn trong vài năm sau đó. Lượng estradiol, estrogen
bị tụt giảm đột ngột và trầm trọng làm cho các tế bào hủy xương thoát khỏi sự

kìm hãm về số lượng và hoạt động, dẫn đến mất cân bằng giữa hai quá trình
tạo xương và hủy xương, quá trình hủy xương mạnh hơn làm cho MĐX bị
suy giảm, dẫn đến tình trạng loãng xương. Mãn kinh có thể diễn ra bình
thường với sự già hóa sinh lí của các cơ quan, tổ chức khác. Tuy nhiên ở đa số
phụ nữ tình trạng này đã gây nên một loạt những thay đổi về tâm sinh lí với
biểu hiện: bốc hỏa, rối loạn giấc ngủ, thay đổi huyết áp, thay đổi về tâm lí, tim
mạch, teo bộ phận sinh dục, rối loạn chuyển hóa xương như đau xương, loãng
xương … Một trong những vấn đề sức khỏe được quan tâm nhất ở phụ nữ độ
tuổi mãn kinh là loãng xương bởi hậu quả nặng nề đến sức khỏe cũng như
những hệ lụy lâu dài về xã hội và kinh tế mà bệnh gây nên.
Mối liên quan giữa mãn kinh và loãng xương đã được biết đến từ lâu.
Đo MĐX cho thấy sự mất xương ở cổ xương đùi bắt đầu ở độ tuổi 30 và tiếp
diễn với tốc độ hằng định ở những năm tiếp theo, tuy nhiên có một giai đoạn
mà tình trạng mất xương nhanh hơn là trong khoảng 5 năm đầu sau mãn kinh
ở nữ. Trước mãn kinh, MĐX ở cổ xương đùi giảm khoảng 30% và sẽ tiếp tục
mất thêm 25% ngay sau mãn kinh. Mức độ mất xương ở cột sống là khoảng
5-7% mỗi năm và chỉ khoảng 93-95% diện tích các khoang huỷ xương được
thay thế xương mới. Việc thay thế không hoàn toàn này làm xương bè mỏng
dần đi và mất liên tục trong cấu trúc của xương. Ở phụ nữ sau thời kỳ mãn


15

kinh, các bè xương của họ mỏng đi, xuất hiện các khoảng trống và có thể
thậm chí mất hết các bè xương. Vỏ xương cũng mỏng đi và trở nên xốp. Điều
này làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc của xương, tuy nhiên các thành phần cấu
tạo hóa học của xương không thay đổi.
1.1.6. Gen quyết định 50-85% MĐX
Trong những năm gần đây với sự phát triển vũ bão của khoa học, sự ra đời
của genome-wide đã tạo những bước đột phá trong nghiên cứu các gen cấu trúc

của các bệnh phổ biến và phức tạp [33]. Những hiểu biết mới về gen này sẽ làm
sáng tỏ bản chất, cơ chế bệnh sinh và từ đó chúng ta có thể xây dựng chiến lược
để đánh giá nguy cơ cũng như được những giải pháp can thiệp mới có hiệu quả.
Các yếu tố nguy cơ gây loãng xương được xác định bao gồm: tuổi, tình
trạng hormon, các yếu tố về lối sống (thói quen ăn uống và tập luyện) và di
truyền. Các nghiên cứu trên các cặp song sinh cùng trứng cho thấy yếu tố di
truyền đóng vai trò quan trọng với bệnh loãng xương, quyết định 50%-80%
MĐX [16]. Hiện nay trên thế giới đã tìm được khoảng 56 locus liên quan tới
thay đổi MĐX với mức có ý nghĩa (P<5x10-8 ), trong đó có 14 locus MĐX
cũng liên quan đến nguy cơ gãy xương (P<5x10-4) [17]. Bởi vậy một giả
thuyết được đặt ra, qua việc xác định tính đa hình và sự liên quan giữa các
gen với loãng xương đã được phát hiện ở người Châu Âu và Đông Á, liệu
gen có thể giúp tiên lượng được loãng xương trên người Việt Nam hay
không?
1.1.7 Tình hình nghiên cứu về mối liên quan giữa gen và loãng xương,
gãy xương
Vai trò của di truyền đối với sự thay đổi MĐX đang ngày càng được
khẳng định và làm rõ. Cùng với sự ra đời của nghiên cứu trên toàn hệ gen
-GWAS (genome wide association study) đã mở ra nhiều bằng chứng về mối
liên quan giữa gen và loãng xương. Các nghiên cứu về gen liên quan đến loãng


16

xương và gẫy xương đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên,
không phải tất cả các trường hợp bị loãng xương đều gẫy xương và một số gen
gây gẫy xương không liên quan đến MĐX cũng đã được phát hiện. Nghiên cứu
trên toàn bộ hệ gen của Karol Estrad và cộng sự (2012) đã xác định 56 locus liên
kết với MĐX, 14 locus liên quan tới nguy cơ gãy xương. Trong đó, 6 locus có sự
liên quan cao nhất với P<5x10-8 là: 18p11.21 (C18orf19), 7q21.3 (SLC25A13),

11q13.2 (LRP5), 4q22.1 (MEPE), 2q16.2 (SPTBN1) và 10q21.1 (DKK1) [17].
Cho tới nay đã có nhiều gen được chứng minh có liên quan đến MĐX như: gen
sFRP3 c.970 C> G và gen sFRP4 c.958 C>A do Lee Do và cộng sự (2014)
nghiên cứu trên quần thể phụ nữ sau mãn kinh ở Hàn Quốc [34], RANK [35],
SP7 [36] (chủ yếu ở phụ nữ), SOX6 [37] và FTO [18]. Một số kết quả nghiên
cứu gần đây ở một số nước Châu Âu, Mỹ và Đông Á cũng đã cho thấy gen FTO
thực sự là một ứng viên tiềm năng liên quan đến MĐX, như: Yan Gou và cộng
sự (2011) trong nghiên cứu của mình đã chỉ ra 6 SNP của gen FTO (rs16952955,
rs2540766, rs2540784, rs16952951, rs12447427, rs2689247) có liên quan tới sự
thay đổi MĐX trên quần thể người Trung Quốc, trong đó rs16952955 có mối
liên quan mạnh nhất với P = 1.47×10-4 [18]. Nghiên cứu tại Úc (2013) của Bich
Tran và cộng sự được tiến hành trên 6 SNP (rs1421085, rs1558902, rs1121980,
rs17817449, rs9939609 và s9930506 ) của gen FTO ở 934 phụ nữ mãn kinh
Châu Úc, kết quả có 5 SNP có liên quan tới gãy cổ xương đùi do loãng xương,
trong đó SNP rs 1121980 có mối liên quan mạnh nhất ở mức có ý nghĩa (P =
0,02) [19]. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có công trình nghiên cứu nào giữa gen
FTO với bệnh loãng xương và gãy xương được tiến hành tại Việt Nam.
Từ lâu gen FTO đã được chứng minh có liên quan đến bệnh béo phì và
đái tháo đường typ II qua nhiều nghiên cứu trên thế giới. Gen FTO là một gen
lớn, gồm hơn 400kb và 9 exon có chứa rất nhiều vùng bảo thủ. Vùng intron 1
của gen FTO nằm trong một LD block dài 49 kb có chứa các SNP rs9939609,


17

rs1421085, rs17817449 và rs8050136 đã được biết là liên quan mạnh với
bệnh đái tháo đường và béo phì [38]. Các SNP trên gen FTO có liên quan tới
đái tháo đường đã được nghiên cứu nhiều ở các cộng đồng trên thế giới bao
gồm: rs9940128, rs7191344 [39], rs8050136 [40], rs9939609 [41] (nằm ở
intron 1), rs918031 và rs1588413 (nằm ở intron 8), rs11076023 (nằm ở vùng

3’ không dịch mã) [42, 43]. Năm 2007, nghiên cứu genome (GWAS) đưa ra
kết luận: các SNPs trong intron đầu tiên của FTO có liên quan BMI, bệnh béo
phì. Một số nghiên cứu sau đó cũng tiết lộ hơn 31 locus thuộc gen FTO có
liên quan với bệnh béo phì. Tuy nhiên, 2 SNP được nghiên cứu nhiều nhất và
có mối liên quan mạnh nhất đối với bệnh đái tháo đường và béo phì là
rs9939609 và rs8050136. Tại Việt Nam, nghiên cứu của tác giả Trần Quang
Bình và cộng sự (2011) đã cung cấp bằng chứng về sự liên quan của SNP
rs9939609 của gen FTO với bệnh béo phì ở trẻ em tiểu học [44] . Một nghiên
cứu khác của cùng tác giả

Trần Quang Bình (2013) cũng chỉ ra SNP

rs9939609 của gen FTO có liên quan đáng kể với tăng nguy cơ đái tháo
đường týp II, độc lập với béo phì ở người Việt Nam [43].

Ở Việt Nam, với tỉ lệ cao bị loãng xương ở phụ nữ mãn kinh, việc
hiểu được ảnh hưởng của yếu tố di truyền và cơ chế tác động của nó đối với


18

bệnh sẽ giúp thiết kế các chiến lược phòng bệnh có hiệu quả và tìm ra các
phương pháp điều trị mới, cũng như ứng dụng để sản xuất thuốc điều trị .
1.2. Tổng quan nghiên cứu về gen FTO
1.2.1 Lịch sử phát hiện gen FTO
Gen FTO được phát hiện từ năm 1999, là một trong sáu gen liên tiếp (ba
thành viên của gia đình gen Iroquois: Irx3, Irx5, Irx6, tạo thành các cụm IrxB,
và ba gen khác chưa rõ chức năng: FTO, RPGRIP1L và FTS) nằm trong một
đột biến mất đoạn 1.6Mb xảy ra tự nhiên ở mô hình chuột gọi là fused toes
(Ft). Đột biến này khiến cho chuột có nhiều ngón chân và ngón chân bị dính

vào nhau. Tên của gen FTO ban đầu là Ft được rút gọn từ “Fatso – sự rủi ro”,
do các nhà khoa học nghiên cứu mất đoạn fused toes đặt ra bởi vì Ft là gen
lớn nhất trong sáu gen bị mất đoạn. Những con chuột đồng hợp tử Ft dễ bị
chết từ phôi thai do dị tật của thần kinh trung ương, với các đặc điểm: tăng
trưởng chậm và mất cân xứng trái-phải của não, tăng sản tuyến ức... Chuột dị
hợp tử cho kiểu hình có nhiều ngón chân và dính các ngón của các chi phía
trước. Ngay sau đó Ft được phát hiện là có mối liên quan với cân nặng và tên
“Ft” nhanh chóng được hiểu theo nghĩa là “yếu tố liên quan tới khối lượng
mỡ và béo phì – fat mass and obesity associated”[45]. Gen FTO có ở tất cả
các loài có xương sống, tảo biển, nhưng không có ở các loài không xương
sống, nấm và thực vật [46], bởi vậy người ta cho rằng gen FTO đã có từ
khoảng 450 triệu năm trước.


19

Hình 1.3. Các gen đột biến Ft ở chuột
(Nguồn: />1.00004/full)
1.2.3. Vị trí và cấu trúc của gen FTO
Ở người gen FTO nằm trên cánh dài của nhiễm sắc thể số 16, tại vị trí
16q12.2. FTO là một gen lớn gồm 9 exon dài hơn 410kb (từ nucleotid:
53.5737.874 đến nucleotid 54.148.378) (Hình 1.3). Hầu hết các SNP (Singel
nucleotid pholymorphism) trên gen FTO đã được phát hiện cho tới nay đều
nằm ở vùng intron 1, đây là vùng intron lớn nhất của gen và trình tự có tính
bảo thủ lớn giữa các loài.

Hình 1.4. Vị trí và cấu trúc gen FTO trên nhiễm sắc thể 16
(Nguồn: http:// ghr.nlm.nih.gov/gen/FTO

20

1.2.4. Protein FTO
Protein FTO ở người là một enzym nằm trong họ protein AlkB. Các
thành viên của họ protein này có chức năng sửa chữa DNA, chuyển hóa acid
béo và biến đổi sau dịch mã ở sinh vật nhân chuẩn và vi khuẩn. Protein FTO
có kích thước 50 kDa, gồm 505 acid amin. Cấu trúc tinh thể của protein FTO
gồm 2 vùng: vùng đầu amin (N terminal domain, NTD) và vùng đầu cacboxyl
(C terminal domain, CTD) (Hình 1.4). Vùng đầu amin NTD, từ acid amin thứ
32 đến acid amin 325, chứa lõi xúc tác của protein và một phần có cấu trúc
xoắn kép β-helix. Vùng đầu cacboxyl CTD, từ acid amin thứ 326 đến acid
amin 505, có cấu trúc xoắn ốc tự nhiên. Chức năng chính xác của CTD vẫn
chưa được biết rõ, tuy nhiên người ta thấy rằng CTD tạo nên những tương tác
mở rộng với vùng NTD giúp giữ ổn định cấu trúc của vùng NTD và hoạt tính
xúc tác của protein FTO.
Phân tích cấu trúc tinh thể giúp xác định sự khác biệt về cơ chất của
FTO và một số loại trong họ AlkB. Cấu trúc tinh thể cho thấy trong vùng
NTD của protein FTO có thêm một đoạn, gọi là "vòng số 1- loop 1", có
tính bảo thủ cao giữa các loài khác nhau, “loop1” cản trở các sợi DNA
chưa được methyl hóa tiếp cận với vùng gắn cơ chất, giải thích lý do tại sao
FTO không có ái lực cao với axid nucleic chuỗi đôi, và gợi ý rằng cơ chất
của nó có thể là RNA thay vì là DNA. Tuy nhiên đầu loop này không có ở
các protein khác trong họ AlkB, điều này khiến cho FTO khác biệt hoàn
toàn so với các protein trong họ AlkB [45].


21

Hình 1.5. Cấu trúc protein FTO
(Nguồn: />1.00004/full)

1.2.5. Chức năng sinh hóa của FTO
Protein FTO có chung một trình tự với enzym Fe (II) 2-oxoglutarate
(2OG) phụ thuộc oxygenase, gần với họ protein AlkB – một họ enzym sửa
chữa DNA ở vi khuẩn, tương ứng ở động vật là ABH2 và ABH3. Đặc biệt là
trong vùng đầu amin NTD, năm 5 acid amin bắt buộc đều có trong tất cả các
enzym nằm trong họ enzym này: hai gốc bảo toàn: histidine (H) và acid
aspartic (D) cần thiết cho sự gắn Fe(II); và ba gốc khác: 1 Histidine(H) và 2
arginines (R) cách nhau bởi sáu axit amin, cần thiết cho gắn 2 - OG . Trong
nghiên cứu in vitro, FTO có khả năng xúc tác khử methyl của 3 -methyl
thymidine (3-metT) và 3 -methyl uridine (3-metU) trong DNA mạch đơn
và RNA mạch đơn, với sự có mặt của Fe 2(II) và 2 - OG FTO (Hình 1.5).
Phản ứng này đồng thời tạo ra succinat, formaldehit và carbon dioxit. Sự
methyl hóa DNA rất cần thiết cho việc sửa chữa những sai hỏng của DNA.
Những sai hỏng này nếu như không được kiểm tra thì có thể dẫn tới những
thay đổi về trình tự gen [45].


22

Hình 1.6. Hoạt tính hóa sinh của FTO
(Nguồn:.
/>0004/full)
Mặc dù vai trò và cơ chế ảnh hưởng chính xác của FTO đối với các quá
trình sinh lý trong cơ thể vẫn chưa được làm sáng tỏ tuy nhiên qua những
nghiên cứu ở người và chuột người ta thấy FTO có vai trò rất quan trọng đối
với sự phát triển bình thường của hệ thần kinh và tim mạch.
1.2.6. Ảnh hưởng ở người bị thiếu chức năng gen FTO
Một nghiên cứu của Boissel và cộng sự (2009) trong một gia đình bà
cùng huyết thống có nguồn gốc Ả Rập với 9 thành viên bị ảnh hưởng bởi một
hội chứng đa dị tật mà không rõ nguyên nhân, hội chứng polymalformation,

tất cả họ đều có kiểu gen đồng hợp tử đối với một đột biến glutamine ở vị trí
316 (R316Q) đc thay thế bởi arginine ở gen FTO vì R316 là một trong những
vị trí bắt buộc cho liên kết của 2 - OG (được bảo tồn tuyệt đối trong họ AlkB
ở tất cả các loài), nên đột biến R316Q làm mất hoàn toàn hoạt động
demethylase của FTO. Các biểu hiện của hội chứng polymalformation bao


23

gồm: chậm phát triển sau khi sinh, chức năng não giảm sút nghiêm trọng, hộp
sọ bé, hở hàm ếch, dị dạng mặt và bất thường ở tim. Tất cả trẻ em mắc hội
chứng này thường bị chết trong vòng 30 tháng đầu tiên sau khi sinh. Các
nghiên cứu thực nghiệm trên chuột khi cắt bỏ hoàn toàn gen FTO cũng cho
kết quả tương tự: chuột bị tử vong sớm có tỉ lệ cao, tuy nhiên khoảng 50%
những con chuột đồng hợp tử có thể sống sót qua thời gian cai sữa (4 tuần sau
sinh). Kiểu hình của những con chuột còn sống sót không có gen FTO rất
phức tạp [45]. Nguyên nhân gây chết sau khi sinh vẫn còn chưa biết. Dường
như việc cắt bỏ hoàn toàn gen FTO ở chuột làm cho chuột sau khi sinh chậm
phát triển, phù hợp với tình trạng thiếu hụt FTO ở người, hỗ trợ cho giả thuyết
FTO có liên quan đến quá trình phát triển cơ thể bình thường . Vì vậy người ta
cho rằng FTO rất cần thiết đối với sự phát triển bình thường của nhiều hệ
thống cơ quan trong cơ thể bao gồm cả hệ thần kinh trung ương, hệ tuần hoàn.
Sự thiếu hoàn toàn hoạt tính xúc tác của FTO khiến cho cá thể không thể tồn
tại lâu hay khỏe mạnh được sau khi sinh. Những bất thường chức năng não và
sự phát triển của những người bị thiếu chức năng của gen FTO giống với kiểu
hình của những bệnh nhân bị lặp một đoạn nhiễm sắc thể nhỏ mang gen FTO .
1.2.7. Liên quan giữa gen FTO với loãng xương và gãy xương
Nghiên cứu của Yan Gou và cộng sự (2011) được tiến hành trên hai quần
thể người Trung Quốc không có quan hệ huyết thông và một quần thể người da
trắng đã, kết quả cho thấy 6 SNP cùng nằm trong intron 8của gen FTO

(rs16952955, rs2540766, rs2540784, rs16952951, rs12447427, rs2689247) có
liên quan tới MĐX cổ xương đùi ở hai quần thể người Trung Quốc, trong đó
rs16952955 có mối liên quan mạnh nhất với P = 1.47×10-4 , 5 SNP còn lại dao
động từ 4,99- 2,55×10-4. . Tuy nhiên, không thấy sự liên quan trong quần thể
người da trắng [18]. Một nghiên cứu khác tại Úc được tiến hành từ năm 19892007 trên 934 phụ nữ sau mãn kinh 60 tuổi trở lên để tìm mối liên quan giữa các


24

SNPs (rs1421085, rs1558902, rs1121980, rs17817449, rs9939609 và rs9930506)
cùng nằm trong intron 1 của gen FTO với gãy xương, kết quả có 102 phụ nữ
(11%) có ít nhất một lần gãy xương cổ xương đùi. Khoảng 23 % phụ nữ (n =
291) có loãng xương (T- score ≤ -2,5). Tỷ lệ gãy cổ xương đùi ở phụ nữ loãng
xương là khoảng 23%, cao gấp 6,8 lần so với phụ nữ không loãng xương (3,3%).
Người ta thấy rằng, tỷ lệ gãy cổ xương đùi là lớn hơn ở phụ nữ đồng hợp tử cho
các alen nhỏ của tất cả các SNPs, và phụ nữ đồng hợp tử cho alen nhỏ (TT) của
rs1121980 có nguy cơ gãy cổ xương đùi cao hơn đáng kể so với phụ nữ đồng
hợp tử cho các alen lớn (CC). Khoảng 17% các trường hợp gãy cổ xương đùi là
do rs1121980. Từ đó, đưa ra kết luận: biến thể phổ biến trong gen FTO có liên
quan đến nguy cơ gãy cổ xương đùi ở phụ nữ, và gen FTO có thể giúp nâng
cao giá trị dự đoán nguy cơ gãy cổ xương đùi [19]. SNP rs9939609 trong các
nghiên cứu của GWAS được xác định là có liên quan mạnh với bệnh béo phì và
đái tháo đường thì trong hai nghiên cứu này đều cho thấy không có sự liên quan
đến MĐX, loãng xương.
1.3. Một số ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong phát hiện đột biến
gen
Với sự phát triển của sinh học phân tử, hiện nay có rất nhiều kỹ thuật để
xác định kiểu gen. Một số kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu
như: kỹ thuật RFLP-PCR (Rectriction Fragment Length Polymorphism –
PCR: Kỹ thuật đa hình chiều dài các phân đoạn bằng enzym cắt giới hạn),

ASP-PCR(Allelen Specific-PCR: phản ứng khuếch đại chuỗi đặc hiệu alen),
Taqman,Real-Time multiplex PCR, giải trình tự gen trực tiếp (Sequencing)...
Trong đó, RFLP-PCR là phương pháp có độ nhạy cao, kỹ thuật đơn giản và
giá thành rẻ, được áp dụng rộng rãi trong các labo sinh học phân tử ở Việt
Nam. Bởi vậy, trong phạm vi của đề tài tôi xin trình bày những nét chính của


25

kỹ thuật RFLP-PCR, là kỹ thuật liên quan đến việc xác định kiểu gen FTO
trong nghiên cứu này. Sau đó kiểm tra lại bằng phương pháp giải trình tự gen.
Về cơ bản, kỹ thuật RFLP-PCR được tiến hành dựa trên cơ sở khuếch đại
đoạn gen nghi ngờ mang gen đột biến bằng kỹ thuật PCR.
1.3.1. Kỹ thuật PCR
Nguyên tắc của phản ứng PCR dựa trên cơ sở tính chất biến tính, hồi tính
của DNA và nguyên lý tổng hợp DNA nhờ hoạt tính của các DNA
polymerase. Với nguyên liệu là bốn loại nucleotid, enzym DNA polymerase
xúc tác sự tổng hợp một mạch DNA mới từ mạch DNA khuôn. Phản ứng đòi
hỏi sự có mặt của những mồi xuôi và mồi ngược có trình tự bổ sung với hai
đầu của trình tự DNA khuôn.
Phản ứng PCR là một chuỗi nhiều chu kỳ nối tiếp nhau, mỗi chu kỳ gồm
ba bước:
- Bước 1: là giai đoạn biến tính (denaturation). Trong một dung dịch
phản ứng bao gồm các thành phần cần thiết cho sự sao chép, phân tử DNA
được biến tính ở nhiệt độ cao hơn Tm (nhiệt độ nóng chảy) của phân tử,
thường là 94oC - 95oC trong vòng 30-60 giây.
- Bước 2: là giai đoạn bắt cặp (annealing). Nhiệt độ được hạ thấp cho
phép các mồi cặp với khuôn, dao động trong khoảng 40 oC-70oC tuỳ thuộc Tm
của các mồi sử dụng và kéo dài 30-60 giây.
- Bước 3: là giai đoạn tổng hợp hay kéo dài (extension). Nhiệt độ được

tăng lên 72oC để DNA polymerase là các polymerase chịu nhiệt (Taq
polymerase, Tth polymerase, Pfu polymerase,…) hoạt động tổng hợp tốt nhất.
Thời gian phụ thuộc vào độ dài của trình tự DNA cần khuếch đại, thường kéo
dài từ 30 giây đến nhiều phút.