新疆维吾尔族长寿老人及长寿家族apoE等位基因频率分析1
作者:王新利 王国荃 徐臻荣 西奋功2
单位:新疆医学院环境卫生学教研室,乌鲁木齐 830054
关键词:apoE等位基因;长寿;维吾尔族
990225 摘 要 目的 探讨apoE基因多态性与人类寿命的关系。方法 采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,对35名维吾尔族长寿老人,7个维吾尔族长寿家族,并以163名维吾尔族青年和9个维吾尔族非长寿家族作为对照组,对他们的apoE基因频率分布特征进行了对比分析。结果 维吾尔族长寿老人及长寿家族的apoE等位基因ε4的频率明显低于普通青年人群和非长寿家族。结论 ε4携带者的平均寿命低于其它等位基因携带者。
已有足够的证据证明人类的寿命是受多基因控制〔1〕,但有关其遗传标记问题,迄今为止仍所知甚少,目前仅HLA系统被认为与人类寿命有明确关系〔2〕。鉴于心血管疾病是人类死亡的主要原因之一,近年来国外在对有关心血管疾病遗传标记问题的研究发现,在免患冠心病而幸存至高龄的人群中,apoE等位基因ε4的频率明显低于正常血脂的青年对照组〔3,4〕,因此国外有学者提出apoE基因可能与人类寿命有关。但国内尚缺乏类似报道,为此我们采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,对35名维吾尔族长寿老人,7个维吾尔族长寿家族,并以163名维吾尔族青年和9名维吾尔族非长寿家族作为对照组,对他们的apoE基因频率分布特征进行了对比分析,探讨apoE基因与人类寿命的关系。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 研究对象
1.1.1 长寿老人和青年组 35名>90名的维吾尔族长寿老人,从乌鲁木齐市人口管理计算机系统获得,并逐户按挡案法,逻辑推理法,观察法,比较法,综合判定核实年龄。男23名,女12名。163名维吾尔族青年对照组来自健康献血员,年龄20~35岁,男81名,女82名。
1.1.2 长寿家族和非长寿家族 经对35名≥90岁的维吾尔族长寿老人的遗传史和一般健康状态调查,选出了7名身体健康,全家愿意合作,且家族史中有两代人寿命≥90岁的老人所在家族定为长寿家族。非长寿家族选同一住宅区,同一民族,工作性质,经济收入与长寿家族成员相似,先证者父亲双方寿命小于70岁,家族史中无寿命大于80岁者,其所在家族定为非长寿家族,共9个。上述家族成员共155名,年龄7~100岁,男78名,女77名。
1.2 主要试剂 PCR引物F4(5-ACAGAATTCGCCCCGGCCTGCTACAC-3),F6(5-TAAGCTTGGCACGGCT
, 百拇医药
GTCCAAGGA-3),由上海植物生理研究所合成(按Emi等〔4〕报道设计)。四种脱氧核糖核苷酸(4×dNTP)购自上海华美生物工程公司。Taq DNA聚合酶购自上海华美生物工程公司。Hha Ⅰ核酸内切酶为Promega公司产品。PGEM-72f(+)/HeaⅢ DNA参照物购自上海华美生物工程公司。
1.3 主要仪器 PCR Amplier(Biorad GenecyclerTM),电泳仪(Biorad power/DAC 300)。
1.4 方法 全部受试者采早晨空腹肘静脉ACD抗凝血0.5 ml,蛋白酶K消化后,酚、氯仿抽提,异丙醇沉淀DNA,75%乙醇漂洗2遍,DNA溶于200 μl TE(pH=8.0)中。PCR扩增目的基因,PCR反应体积50 μl,含10× Buffer 5 μl,4× d NTP 200 μmol/L,引物各 25 pmol/L,基因组 DNA 约 0.5 μg 及10%DMSO。首先96 ℃预变性10 min,而后加入1 μl(2.5 u),Taq酶(华美公司提供),按94 ℃变性40 s,复性61 ℃40 s,延伸71 ℃1 min,循环30次,最后一个循环72 ℃延伸5 min。PCR产物经1.5%琼脂糖凝脉电泳,紫外线透射灯下进行检测在244 bp处出现荧光带,为特异性PCR产物(见图1)。在PCR扩增产物中加入10 U HhAI,37 ℃酶切4 h,酶切产物直接进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。凝胶浓度为8%,于200 V恒压下垂直电泳3 h,0.5 μg/ml溴乙啶中染色30 min,紫外线透射灯下观察结果(见图2)。
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图1 PCR扩增产物:位于apoE基因第4个外显子中,涵盖两个多态性位点,片段长度244 bp。泳道1,2,3,4,5,6是PCR产物,M:PCR maker
图2 HhaⅠ酶切apoE PCR产物的实验图1,2,3,4,5,6分别代表基因型,ε4/4,ε4/3,ε4/2,ε3/2,ε2/2,ε3/3,M:PGEM-72f(+)/HeaⅢDNA参照物 纯合子E2/2在91和83 bp出现荧光条带;E3/3在91,48 bp出现荧光条带;E4/4在71和48 bp出现荧光条带,杂合子E4/2出现91、83、72、48 bp条带;E3/2出现91,83和48 bp条带;E4/3出现91,72和48 bp条带。
1.5 统计方法 等位基因频率计算方法:按Hardy-Weinberg equilibrium计算,等位基因频率比较采用卡方检验。
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2 结 果
2.1 维吾尔族长寿老人与普通对照人群apoE基因型及等位基因频率比较 见表1。
表1 维吾尔族长寿老人与普通对照人群apoE基因
型及等位基因频率比较
维族长寿老人(n=35)
对照人群(n=163)
E4/4
0
1(0.61%)
E4/4
4(11.4%)
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42(25.8%)
E2/4
0
1(0.61%)
E3/3
26(74.3%)
104(63.8%)
E2/3
5(14.3%)
14(8.5%)
E2/2
0
, http://www.100md.com 1(0.61%)
ε4
0.057(4)
0.138(45)
ε3
0.871(61)
0.810(264)
ε2
0.0714(5)
0.052(17)
基因型LR:χ2=4.329,P=0.037,基因频率LR:χ2=0.484,P=0.043
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在基因型分析中,维吾尔族长寿老人与普通对照人群均以E3/3型最常见,但E4基因携带者((包括E4/4 E4/3 E4/2)长寿老人低于对照人群,且存在统计学差异(Likeihood Ratio LR χ2=4.329,DF=1,P<0.05)。等位基因频率分析显示:ε4等位基因相对频率长寿老人与对照组相比(5.7%对13.8%)也存在统计学差异(LR χ2=4.084,P=0.043 5)。在长寿老人中等位基因ε2、ε3的相对频率虽高于对照组但未达统计学意义(P<0.05)。
2.2 维吾尔族长寿家族与对照家族apoE基因型及等位基因频率比较 见表2。
长寿家族与对照家族相比,在基因型和等位基因频率分布上同样存在统计学差异,长寿家族E4基因携带者即E4/4、E4/3、E4/2低于对照家族(LR χ2=10.709,P=0.001)。ε4的相对频率为5.9%,而对照家系为16.1%(LR χ2=8.435,P=0.004),ε3的相对频率长寿家族高于对照家族(87.6%对77.4%,LR χ2=5.538,P=0.019)。ε2未表现出统计学差异。
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表2 维族长寿家族与对照组家族基因型及基因频率比较
长寿家族(n=93)
对照家族(n=62)
E4/4
0
1
E4/4
11
17
E2/4
0
1
E3/3
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70
36
E2/3
12
7
E2/2
0
0
ε4
0.0591
0.1612)
ε3
0.876
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0.7741)
ε2
0.0645
0.0645
注:基因型 LR χ2=8.350,DF=2,P=0.015 基因频率 LR χ2=8.503,DF=2,P=0.014
两组相比 1)P<0.05,2)P<0.01
3 讨 论
载脂蛋白E(apoE)是血浆中乳糜微粒(CM),极低密度脂蛋白(VLDL)及中间密度脂蛋白(IDL)与apoE受体或apoB、E受体结合的连接物〔3〕。它由人类第19号染色体长臂上的一个基因位点的三个常见等位基因所编码,由于具有共显性遗传的特点,人群中有6种不同的基因型,相对应的也有6种表型,三种纯合子(E2/2,E3/3,E4/4)和三种杂合子(E2/4,E2/3,E3/4)〔5〕。不同的基因编码出的apoE同分异构体,其与受体的结合活性及自身在体内的代谢过程均存在一定差异。因此apoE调节血脂、脂蛋白在体内代谢方面起非常重要的作用〔6〕。
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近年来对有关心血管疾病遗传标记问题的研究发现,在免患冠心病而幸存至高龄的人群中,apoE等位基因ε4的频率明显低于正常血脂的青年对照组〔3〕,而在冠心病病人中ε4的频率明显增高,其中携带有E4/4基因型的冠心病病人的年龄较其它基因型(包括E4/3)的冠心病患者年龄平均小5岁〔7〕。不仅如此,最近研究显示在散发和家族性老年痴呆病AD患者中ε4携带率也明显高于对照组〔8〕,而一项瑞典的痴呆病研究表明患AD的老人3年死亡率为42.2%〔4〕。上述研究均显示apoE基因多态性可能与人类寿命有关。
本研究表明,维吾尔族长寿老人中apoE等位基因ε4的频率明显低于普通青年人群,与长寿家族中apoE等位基因频率分布相同。普通人群apoE等位基因ε4、ε3的相对频率界于长寿老人及长寿家族与对照家族之间,分析原因,普通维吾尔族人群中,包括一部分有可能成为长寿老人的频率,而在对照家族中,由于我们选择的是家族中近二代人中无70岁以上者的家族作为对照家族,因此这一家族的个体成为长寿老人的概率是很小的,所以在对照家族中等位基因ε4频率最高。等位基因ε3的频率在维吾尔族长寿老人中虽高于二组对照人群,但由于样本量过少而没有统计学意义,在维吾尔族长寿家族中,等位基因ε3频率明显高于对照组。新近法国的一项研究发现在百岁老人中等位基因ε4的频率降低的同时,ε2的频率明显增高〔4〕。在我们的研究中维吾尔族长寿人群和长寿家族中等位基因ε2与两组对照组相比均无统计学差异。
, 百拇医药
本研究结果提示apoE三种常见等位基因与人类寿命有关,ε4携带者寿命可能低于其它等位基因携带者。目前大多数研究〔3,4,6,7〕认为由于E4可增高血胆固醇及LDL-C水平,从而提高了CHD和AD的发病机率,因而使E4携带者难以达到预期寿命。但是近年来研究还发现淋巴细胞表面有apoE免疫调节受体。提示apoE在免疫反应中可能有一定的调节作用〔9〕。因此,我们认为有关apoE基因多态性与人类寿命的关系尚有待于从不同方面进一步深入研究。
1 新疆自治区科委资助课题(95908)
2 新疆自治区农科院
作者简介:王新利,女,36岁,博士,主治医师,从事基因与血脂研究
4 参考文献
1 袁朝辉,朱 慧.控制人类寿命基因数量估计.中国老年学杂志,1997;17(2):127
, http://www.100md.com
2 Takata H,Suzuki M.Influence of major histocompatibility complex region genes on human longevity among Orinawan-Japanese centenarians and nonagenarians .Lancet,1987;10:826
3 Davignon J,Gregg RE,Sing CF.Apolipoprotein E polymorphism and atherosclerosis.Atherosclerosis,1988;8:1
4 Van Bockxmeer FM.ApoE and ACE genes:impact on human longevity.Nature Genetics,1996;6:4
5 Emi M,Wu LL,Robertson MA et al.Gene typing and sequence analysis of apolipoprotein E isoforms.Genomics,1988;3:373
, 百拇医药
6 Walden CC,Hegele RA.Apolipoprotein E in hyperlipidemia.Ann Intern Med,1994;120(12):1026
7 Peter WF,Myers RH.Apolipoprotein E alleles,dyslipidemia and coronary heart disease.JAMA,1994;272(21):1666
8 Poirier J,Davignon J,Bouthillier D et al.Apoliprotein E polymorphism and Alzheimer's disease.Lancet,1993;342:697
9 Mistry MJ,Clay MA,Kelly ME et al.Apolipoprotein E restricts interleukin dependent T lymphocyte proliferation at the G1A/G2B boundary.Cellular Immunol,1995;162:14
〔1998-06-05收稿 1998-09-20修回〕, 百拇医药(王新利 王国荃 徐臻荣 西奋功2)
单位:新疆医学院环境卫生学教研室,乌鲁木齐 830054
关键词:apoE等位基因;长寿;维吾尔族
990225 摘 要 目的 探讨apoE基因多态性与人类寿命的关系。方法 采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,对35名维吾尔族长寿老人,7个维吾尔族长寿家族,并以163名维吾尔族青年和9个维吾尔族非长寿家族作为对照组,对他们的apoE基因频率分布特征进行了对比分析。结果 维吾尔族长寿老人及长寿家族的apoE等位基因ε4的频率明显低于普通青年人群和非长寿家族。结论 ε4携带者的平均寿命低于其它等位基因携带者。
已有足够的证据证明人类的寿命是受多基因控制〔1〕,但有关其遗传标记问题,迄今为止仍所知甚少,目前仅HLA系统被认为与人类寿命有明确关系〔2〕。鉴于心血管疾病是人类死亡的主要原因之一,近年来国外在对有关心血管疾病遗传标记问题的研究发现,在免患冠心病而幸存至高龄的人群中,apoE等位基因ε4的频率明显低于正常血脂的青年对照组〔3,4〕,因此国外有学者提出apoE基因可能与人类寿命有关。但国内尚缺乏类似报道,为此我们采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,对35名维吾尔族长寿老人,7个维吾尔族长寿家族,并以163名维吾尔族青年和9名维吾尔族非长寿家族作为对照组,对他们的apoE基因频率分布特征进行了对比分析,探讨apoE基因与人类寿命的关系。
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1 材料与方法
1.1 研究对象
1.1.1 长寿老人和青年组 35名>90名的维吾尔族长寿老人,从乌鲁木齐市人口管理计算机系统获得,并逐户按挡案法,逻辑推理法,观察法,比较法,综合判定核实年龄。男23名,女12名。163名维吾尔族青年对照组来自健康献血员,年龄20~35岁,男81名,女82名。
1.1.2 长寿家族和非长寿家族 经对35名≥90岁的维吾尔族长寿老人的遗传史和一般健康状态调查,选出了7名身体健康,全家愿意合作,且家族史中有两代人寿命≥90岁的老人所在家族定为长寿家族。非长寿家族选同一住宅区,同一民族,工作性质,经济收入与长寿家族成员相似,先证者父亲双方寿命小于70岁,家族史中无寿命大于80岁者,其所在家族定为非长寿家族,共9个。上述家族成员共155名,年龄7~100岁,男78名,女77名。
1.2 主要试剂 PCR引物F4(5-ACAGAATTCGCCCCGGCCTGCTACAC-3),F6(5-TAAGCTTGGCACGGCT
, 百拇医药
GTCCAAGGA-3),由上海植物生理研究所合成(按Emi等〔4〕报道设计)。四种脱氧核糖核苷酸(4×dNTP)购自上海华美生物工程公司。Taq DNA聚合酶购自上海华美生物工程公司。Hha Ⅰ核酸内切酶为Promega公司产品。PGEM-72f(+)/HeaⅢ DNA参照物购自上海华美生物工程公司。
1.3 主要仪器 PCR Amplier(Biorad GenecyclerTM),电泳仪(Biorad power/DAC 300)。
1.4 方法 全部受试者采早晨空腹肘静脉ACD抗凝血0.5 ml,蛋白酶K消化后,酚、氯仿抽提,异丙醇沉淀DNA,75%乙醇漂洗2遍,DNA溶于200 μl TE(pH=8.0)中。PCR扩增目的基因,PCR反应体积50 μl,含10× Buffer 5 μl,4× d NTP 200 μmol/L,引物各 25 pmol/L,基因组 DNA 约 0.5 μg 及10%DMSO。首先96 ℃预变性10 min,而后加入1 μl(2.5 u),Taq酶(华美公司提供),按94 ℃变性40 s,复性61 ℃40 s,延伸71 ℃1 min,循环30次,最后一个循环72 ℃延伸5 min。PCR产物经1.5%琼脂糖凝脉电泳,紫外线透射灯下进行检测在244 bp处出现荧光带,为特异性PCR产物(见图1)。在PCR扩增产物中加入10 U HhAI,37 ℃酶切4 h,酶切产物直接进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。凝胶浓度为8%,于200 V恒压下垂直电泳3 h,0.5 μg/ml溴乙啶中染色30 min,紫外线透射灯下观察结果(见图2)。
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图1 PCR扩增产物:位于apoE基因第4个外显子中,涵盖两个多态性位点,片段长度244 bp。泳道1,2,3,4,5,6是PCR产物,M:PCR maker
图2 HhaⅠ酶切apoE PCR产物的实验图1,2,3,4,5,6分别代表基因型,ε4/4,ε4/3,ε4/2,ε3/2,ε2/2,ε3/3,M:PGEM-72f(+)/HeaⅢDNA参照物 纯合子E2/2在91和83 bp出现荧光条带;E3/3在91,48 bp出现荧光条带;E4/4在71和48 bp出现荧光条带,杂合子E4/2出现91、83、72、48 bp条带;E3/2出现91,83和48 bp条带;E4/3出现91,72和48 bp条带。
1.5 统计方法 等位基因频率计算方法:按Hardy-Weinberg equilibrium计算,等位基因频率比较采用卡方检验。
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2 结 果
2.1 维吾尔族长寿老人与普通对照人群apoE基因型及等位基因频率比较 见表1。
表1 维吾尔族长寿老人与普通对照人群apoE基因
型及等位基因频率比较
维族长寿老人(n=35)
对照人群(n=163)
E4/4
0
1(0.61%)
E4/4
4(11.4%)
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42(25.8%)
E2/4
0
1(0.61%)
E3/3
26(74.3%)
104(63.8%)
E2/3
5(14.3%)
14(8.5%)
E2/2
0
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ε4
0.057(4)
0.138(45)
ε3
0.871(61)
0.810(264)
ε2
0.0714(5)
0.052(17)
基因型LR:χ2=4.329,P=0.037,基因频率LR:χ2=0.484,P=0.043
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在基因型分析中,维吾尔族长寿老人与普通对照人群均以E3/3型最常见,但E4基因携带者((包括E4/4 E4/3 E4/2)长寿老人低于对照人群,且存在统计学差异(Likeihood Ratio LR χ2=4.329,DF=1,P<0.05)。等位基因频率分析显示:ε4等位基因相对频率长寿老人与对照组相比(5.7%对13.8%)也存在统计学差异(LR χ2=4.084,P=0.043 5)。在长寿老人中等位基因ε2、ε3的相对频率虽高于对照组但未达统计学意义(P<0.05)。
2.2 维吾尔族长寿家族与对照家族apoE基因型及等位基因频率比较 见表2。
长寿家族与对照家族相比,在基因型和等位基因频率分布上同样存在统计学差异,长寿家族E4基因携带者即E4/4、E4/3、E4/2低于对照家族(LR χ2=10.709,P=0.001)。ε4的相对频率为5.9%,而对照家系为16.1%(LR χ2=8.435,P=0.004),ε3的相对频率长寿家族高于对照家族(87.6%对77.4%,LR χ2=5.538,P=0.019)。ε2未表现出统计学差异。
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表2 维族长寿家族与对照组家族基因型及基因频率比较
长寿家族(n=93)
对照家族(n=62)
E4/4
0
1
E4/4
11
17
E2/4
0
1
E3/3
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70
36
E2/3
12
7
E2/2
0
0
ε4
0.0591
0.1612)
ε3
0.876
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0.7741)
ε2
0.0645
0.0645
注:基因型 LR χ2=8.350,DF=2,P=0.015 基因频率 LR χ2=8.503,DF=2,P=0.014
两组相比 1)P<0.05,2)P<0.01
3 讨 论
载脂蛋白E(apoE)是血浆中乳糜微粒(CM),极低密度脂蛋白(VLDL)及中间密度脂蛋白(IDL)与apoE受体或apoB、E受体结合的连接物〔3〕。它由人类第19号染色体长臂上的一个基因位点的三个常见等位基因所编码,由于具有共显性遗传的特点,人群中有6种不同的基因型,相对应的也有6种表型,三种纯合子(E2/2,E3/3,E4/4)和三种杂合子(E2/4,E2/3,E3/4)〔5〕。不同的基因编码出的apoE同分异构体,其与受体的结合活性及自身在体内的代谢过程均存在一定差异。因此apoE调节血脂、脂蛋白在体内代谢方面起非常重要的作用〔6〕。
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近年来对有关心血管疾病遗传标记问题的研究发现,在免患冠心病而幸存至高龄的人群中,apoE等位基因ε4的频率明显低于正常血脂的青年对照组〔3〕,而在冠心病病人中ε4的频率明显增高,其中携带有E4/4基因型的冠心病病人的年龄较其它基因型(包括E4/3)的冠心病患者年龄平均小5岁〔7〕。不仅如此,最近研究显示在散发和家族性老年痴呆病AD患者中ε4携带率也明显高于对照组〔8〕,而一项瑞典的痴呆病研究表明患AD的老人3年死亡率为42.2%〔4〕。上述研究均显示apoE基因多态性可能与人类寿命有关。
本研究表明,维吾尔族长寿老人中apoE等位基因ε4的频率明显低于普通青年人群,与长寿家族中apoE等位基因频率分布相同。普通人群apoE等位基因ε4、ε3的相对频率界于长寿老人及长寿家族与对照家族之间,分析原因,普通维吾尔族人群中,包括一部分有可能成为长寿老人的频率,而在对照家族中,由于我们选择的是家族中近二代人中无70岁以上者的家族作为对照家族,因此这一家族的个体成为长寿老人的概率是很小的,所以在对照家族中等位基因ε4频率最高。等位基因ε3的频率在维吾尔族长寿老人中虽高于二组对照人群,但由于样本量过少而没有统计学意义,在维吾尔族长寿家族中,等位基因ε3频率明显高于对照组。新近法国的一项研究发现在百岁老人中等位基因ε4的频率降低的同时,ε2的频率明显增高〔4〕。在我们的研究中维吾尔族长寿人群和长寿家族中等位基因ε2与两组对照组相比均无统计学差异。
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本研究结果提示apoE三种常见等位基因与人类寿命有关,ε4携带者寿命可能低于其它等位基因携带者。目前大多数研究〔3,4,6,7〕认为由于E4可增高血胆固醇及LDL-C水平,从而提高了CHD和AD的发病机率,因而使E4携带者难以达到预期寿命。但是近年来研究还发现淋巴细胞表面有apoE免疫调节受体。提示apoE在免疫反应中可能有一定的调节作用〔9〕。因此,我们认为有关apoE基因多态性与人类寿命的关系尚有待于从不同方面进一步深入研究。
1 新疆自治区科委资助课题(95908)
2 新疆自治区农科院
作者简介:王新利,女,36岁,博士,主治医师,从事基因与血脂研究
4 参考文献
1 袁朝辉,朱 慧.控制人类寿命基因数量估计.中国老年学杂志,1997;17(2):127
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2 Takata H,Suzuki M.Influence of major histocompatibility complex region genes on human longevity among Orinawan-Japanese centenarians and nonagenarians .Lancet,1987;10:826
3 Davignon J,Gregg RE,Sing CF.Apolipoprotein E polymorphism and atherosclerosis.Atherosclerosis,1988;8:1
4 Van Bockxmeer FM.ApoE and ACE genes:impact on human longevity.Nature Genetics,1996;6:4
5 Emi M,Wu LL,Robertson MA et al.Gene typing and sequence analysis of apolipoprotein E isoforms.Genomics,1988;3:373
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6 Walden CC,Hegele RA.Apolipoprotein E in hyperlipidemia.Ann Intern Med,1994;120(12):1026
7 Peter WF,Myers RH.Apolipoprotein E alleles,dyslipidemia and coronary heart disease.JAMA,1994;272(21):1666
8 Poirier J,Davignon J,Bouthillier D et al.Apoliprotein E polymorphism and Alzheimer's disease.Lancet,1993;342:697
9 Mistry MJ,Clay MA,Kelly ME et al.Apolipoprotein E restricts interleukin dependent T lymphocyte proliferation at the G1A/G2B boundary.Cellular Immunol,1995;162:14
〔1998-06-05收稿 1998-09-20修回〕, 百拇医药(王新利 王国荃 徐臻荣 西奋功2)