《Annals of Human Genetics》：Downregulation of EPAS1 and EGLN1 mRNA Expression Associated With High-Altitude Adaptive Genetic Variants in Sherpa Highlanders
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本文通过对比高原夏尔巴人群与低海拔人群的遗传特征，揭示EPAS1和EGLN1基因的适应性变异通过下调mRNA表达，抑制HIF通路过度激活，从而介导低红细胞生成素（EPO）反应性及慢性高山病（CMS）抵抗力的分子机制，为高原适应遗传学研究提供关键证据。
1 引言
夏尔巴人群作为长期居住于喜马拉雅高原的原住民族，展现出对低氧环境的显著耐受性，其独特的生理特性包括对低氧刺激的钝化反应以及对慢性高山病（CMS）的强抵抗力。CMS是一种因高原适应不良导致的临床综合征，以低氧血症引发的过度红细胞增多为主要特征。值得注意的是，尽管长期暴露于低氧环境，夏尔巴人群并未出现血清红细胞生成素（EPO）水平的显著升高，这可能是其避免CMS发生的关键机制。基因组学研究已明确内皮PAS结构域蛋白1基因（EPAS1）和egl-9家族低氧诱导因子1基因（EGLN1）在高原适应中的核心作用，但二者通过何种分子机制调控低氧应答仍待阐明。
2 材料与方法
本研究纳入56名居住于海拔3440米纳姆切巴扎的夏尔巴高原人群及25名居住于海拔1300米加德满都的非夏尔巴低海拔人群。通过采集静脉血样本，检测血清EPO浓度、EPAS1（rs13419896:G>A、rs4953354:A>G）和EGLN1（rs1435166:G>A、rs2153364:A>G）基因变异基因型及mRNA表达水平。使用TaqMan基因分型技术进行等位基因判别，并通过定量实时PCR（qPCR）测定基因表达，以β-肌动蛋白（β-actin）为内参基因，采用2–ΔΔCT法计算相对mRNA表达量。
3 结果
3.1 血氧饱和度与EPO浓度的表型特征
夏尔巴人群的血氧饱和度（SpO2）显著低于低海拔非夏尔巴人群（93.5% vs. 97.0%, p< 0.0001），但其血清EPO浓度并未因低氧刺激而升高（22.2 vs. 20.1 mU/mL, p= 0.33），且SpO2与EPO水平无显著相关性，表明夏尔巴人群存在低氧诱导的EPO反应钝化。
3.2 EPAS1与EGLN1的mRNA表达下调
夏尔巴人群的EPAS1和EGLN1 mRNA表达量分别仅为非夏尔巴人群的26.7%和39.2%（p< 0.05），且其表达水平与SpO2无相关性，提示基因转录对低氧刺激的应答减弱。
3.3 基因变异频率与表达调控的关联
在EPAS1基因中，夏尔巴人群的rs13419896野生型GG基因型和G等位基因频率显著低于非夏尔巴人群（基因型：Pc= 5.92×10?9；等位基因：Pc= 5.16×10?13），rs4953354的AA基因型和A等位基因频率亦显著降低（Pc< 0.01）。类似地，EGLN1基因的rs1435166和rs2153364野生型频率在夏尔巴人群中明显下降。这些变异与mRNA表达下调显著相关，且连锁不平衡（LD）分析显示夏尔巴人群中EPAS1变异间LD更强（D′ = 0.57）。
3.4 遗传分化与功能影响
群体遗传距离（Fst）分析表明，EPAS1变异在夏尔巴与非夏尔巴人群间分化程度较高（Fst= 0.312–0.333），而EGLN1变异分化较低（Fst= 0.030–0.102）。尽管基因型频率差异显著，两组人群在不同基因型下的EPO浓度无统计学差异，支持野生型等位基因减少通过转录调控抑制EPO生成的假说。
4 讨论
本研究首次揭示夏尔巴人群高原适应的分子机制涉及EPAS1和EGLN1基因的转录下调，该调控可能由野生型等位基因频率降低所介导。低氧诱导因子（HIF）通路中EPAS1（编码HIF-2α亚基）和EGLN1（编码PHD-2蛋白）的协同下调，可抑制HIF-2α蛋白积累及下游靶基因（如EPO）的过度激活，从而在维持适度红细胞生成的同时避免高原红细胞增多症风险。这一调控模式体现了长期自然选择下HIF通路的“设定点重置”，是夏尔巴人群高原低氧耐受的重要分子基础。
5 结论
夏尔巴人群通过EPAS1和EGLN1基因的适应性变异实现mRNA表达下调，进而钝化HIF通路活性及EPO反应，形成一种以低红细胞生成倾向为特征的高原适应表型。该机制为理解人类对极端环境的遗传适应提供了关键分子证据。
6 研究局限性
本研究mRNA检测基于全血样本，未来需在红细胞谱系细胞中验证基因表达的细胞特异性；此外，冷冻样本可能影响RNA质量，但通过标准化实验流程及内参基因校正已最大限度控制误差。
