雌激素受體ALPHA基因及CAVEOLIN-3基因多態(tài)性與2型糖尿病的關(guān)系.pdf

1、2型糖尿病(type 2 diabetes melletus，T2DM)為非胰島素依賴型糖尿病，是由遺傳和獲得性異常因素共同作用而影響胰島素分泌和胰島素敏感性的疾病，主要表現(xiàn)為血糖明顯高于正常水平，糖代謝紊亂同時(shí)伴隨脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂。其發(fā)病機(jī)制與環(huán)境因素和遺傳因素引起的胰島素抵抗和胰島素相對(duì)或絕對(duì)不足相關(guān)。它是一種終身攜帶的疾病，嚴(yán)重影響了患者的身心健康和生活質(zhì)量，目前，其治療手段主要包括飲食控制和鍛煉，還有降糖、降脂、降壓、抗血小

2、板等對(duì)癥治療，尚未能針對(duì)性地消除病因，治愈疾病。針對(duì)病因的有效預(yù)防和治療仍然是一個(gè)全世界面臨的難題，需要更深入和清晰地了解T2DM的發(fā)病機(jī)制。根據(jù)WHO最新資料及2003年國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(IDF)報(bào)告，當(dāng)前糖尿病發(fā)病率迅速增高，已成為現(xiàn)代社會(huì)的沉重包袱。 遺傳因素是T2DM的重要致病因素，所以尋找敏感的致病基因，深入了解該病預(yù)防和治療的遺傳背景是當(dāng)前需要解決的重要問(wèn)題。目前，此項(xiàng)研究正在世界范圍內(nèi)積極探討和進(jìn)行，迫切需要盡快篩查

3、更多的候選基因，發(fā)現(xiàn)有臨床意義的相關(guān)基因，了解T2DM的遺傳背景，充分理解基因環(huán)節(jié)的發(fā)病機(jī)制，從而更有效地進(jìn)行篩查、預(yù)防控制和臨床治療。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與該病相關(guān)的基因還很少，包括calpaln-10基因、PPARy基因、PGC-l基因、IRSl基因等，以及少數(shù)MODY相關(guān)基因。目前，用于研究糖尿病相關(guān)基因的策略主要包括候選基因法、全基因組掃描法等。候選基因法可選定T2DM發(fā)病過(guò)程中與糖代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)各個(gè)環(huán)節(jié)有關(guān)的基因作為研究對(duì)象。越來(lái)越多的證

4、據(jù)顯示，雌激素可能影響T2DM的發(fā)生。臨床發(fā)現(xiàn)，更年期婦女卵巢功能減弱，雌激素水平急劇下降，進(jìn)行雌激素替代療法能減輕更年期婦女的糖耐量下降和胰島素抵抗，降低血脂和血糖，改善胰島素代謝，減少T2DM及其并發(fā)癥的發(fā)生率，說(shuō)明雌激素有利于治療T2DM。動(dòng)物研究則顯示，雌激素存在類似胰島素效應(yīng)，并提高機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，能減輕胰島素抵抗，降低血糖，提高胰島beta細(xì)胞數(shù)量和功能，降低糖尿病的發(fā)生率，改善肥胖體形，改善腎病和心功能不全等并發(fā)癥。

5、總之，雌激素具有抗糖尿病的效應(yīng)。雌激素主要通過(guò)它的受體來(lái)介導(dǎo)其各種效應(yīng)。雌激素受體(ER)廣泛存在于胰島beta細(xì)胞、骨骼肌和心肌、脂肪組織等與T2DM發(fā)病機(jī)制相關(guān)的重要部位，這些組織細(xì)胞中ER的數(shù)量或結(jié)構(gòu)異常，可能導(dǎo)致雌激素效應(yīng)的異常，從而可能影響T2DM的發(fā)生。ER基因轉(zhuǎn)錄的效率和正常的表達(dá)與ER的數(shù)量和結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，如果ER基因發(fā)生突變，改變了受體的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可能將影響ER介導(dǎo)的與T2DM發(fā)病相關(guān)的某些效應(yīng)。 ER包括E

6、R alpha和ER beta及其它未確定的受體亞型。已經(jīng)檢測(cè)到不少的ER多態(tài)性，ER基因多態(tài)性與多種疾病相關(guān)。目前研究顯示，多數(shù)雌激素的效應(yīng)都由ER alpha參與介導(dǎo)，不僅細(xì)胞核內(nèi)存在ER alpha，細(xì)胞膜上也存在ER alpha。如果ER alpha基因發(fā)生功能性的變異導(dǎo)致ER alpha受體表達(dá)異常，將會(huì)直接減弱ER alpha受體所介導(dǎo)的效應(yīng)，可能影響前述各機(jī)制的單個(gè)及多個(gè)聯(lián)合效應(yīng)，影響T2DM的發(fā)生，從而成為T2DM的致病

7、基因。因此，ER alpha受體基因可以作為T2DM機(jī)制研究的敏感候選基因。 臨床上一些婦女體內(nèi)雌激素水平不低，但仍然發(fā)生T2DM，可能是與ER alpha基因變異使受體表達(dá)量減少，導(dǎo)致雌激素效應(yīng)減弱，不能改善糖耐量的損傷和胰島素抵抗等有關(guān)系。ER alpha基因的l號(hào)內(nèi)含子中含有增強(qiáng)子、啟動(dòng)子等重要調(diào)節(jié)序列，研究顯示其內(nèi)的PvuⅡ、Xbal內(nèi)切酶切割位點(diǎn)可能對(duì)ER alpha的表達(dá)和功能有明顯影響，ER alpha基因型不僅通

8、過(guò)受體水平而且在激素合成水平影響到ER alpha的生物學(xué)效應(yīng)，明顯降低突變基因型個(gè)體的受體表達(dá)量，從而使個(gè)體中雌激素的效應(yīng)大大減弱。ER alpha基因的其它多態(tài)位點(diǎn)研究較少，發(fā)現(xiàn)具有明顯功能影響的突變點(diǎn)很少。由于PvuⅡ、XBAl內(nèi)切酶切割位點(diǎn)的功能相對(duì)較為明確，因此對(duì)于該基因的功能突變與疾病的關(guān)系研究主要利用這兩個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行觀察。目前，ER alpha基因的PvuⅡ、Xbal限制性酶切位點(diǎn)多態(tài)性(restriction fragme

9、nt 1ength polymorphism，RFLP)與T2DM的關(guān)系尚未清楚，國(guó)外僅有一篇小樣本病例一對(duì)照的研究報(bào)道(49例T2DM，138例正常人)，年齡差異大，也沒(méi)能進(jìn)行性別分層研究：國(guó)內(nèi)僅有一篇分析T2DM病人和該位點(diǎn)關(guān)系，缺乏健康對(duì)照人群。 因此研究尚未清楚，需要進(jìn)行大樣本研究及不同種族人群的比較。病例和健康對(duì)照人群的收集是該研究的一個(gè)難題，這可能是目前缺乏證據(jù)報(bào)道的原因之一。 研究顯示，ER alpha可與

10、胞膜微囊區(qū)的caveolin-3(C1n-3)結(jié)合，共同定位于微囊結(jié)構(gòu)。微囊(caveolae，Cle)是細(xì)胞膜上直徑約50-100jxm的囊狀小凹，參與膜的交通、排列、傳送和信號(hào)轉(zhuǎn)換功能。微囊含有豐富的微囊蛋白(又稱窖蛋白，caveolin，C1n)，目前發(fā)現(xiàn)的C1n家族成員主要有caveolin-1(C1n-1)，caveolin-2(C1n-2)及caveolin-3(Cln-3)，C1n—l和Cln-2在全身大多數(shù)組織細(xì)胞如脂肪

11、細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、纖維原細(xì)胞等都有高豐度表達(dá)，而Cln-3的表達(dá)僅限于肌組織(Muscle tissue)，如骨骼肌、心肌和平滑肌，所以稱它為M-caveolin。研究提示，肌細(xì)胞Cln-3具有劃分信號(hào)分子的區(qū)域和調(diào)節(jié)一些信號(hào)分子的功能，包括eNOS、腎上腺素能受體、蛋白激酶C單體、G蛋白、Src家族激酶和肌營(yíng)養(yǎng)不良素-糖蛋白復(fù)合體等多種信號(hào)分子。在雌激素作用下，細(xì)胞膜上的ER alpha能調(diào)節(jié)信號(hào)分子內(nèi)皮源性一氧化氮合酶(endothe

12、lial nitric oxide synthase，eNOS)的活性，這種調(diào)節(jié)作用與肌細(xì)胞膜微囊上的Cln-3有關(guān)，說(shuō)明雌激素的活動(dòng)與肌細(xì)胞膜上的Cln-3有關(guān)。引人注意的是，微囊區(qū)蛋白Cln-3與糖尿病發(fā)病機(jī)制也有著緊密聯(lián)系。 研究表明，Cln-3在肌肉肥大和營(yíng)養(yǎng)不良，以及脂肪和糖代謝中都具有重要意義，Cln-3的基因突變致骨骼肌營(yíng)養(yǎng)不良性肌病和心肌病的發(fā)病,C1n-3基因敲除可直接引起小鼠胰島素抵抗。配體依賴的胰島素受體

13、(IR)定位于細(xì)胞膜微囊，IR和它的下游調(diào)節(jié)子胰島素受體底物1(IRSl)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，是肌組織中糖吸收機(jī)制的關(guān)鍵部分，IR及IRSl的活動(dòng)需要微囊中Cln-3的配合，其膜定位和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能受到C1n-3的調(diào)控，Cln-l和Cln-3與IR共轉(zhuǎn)染能刺激體內(nèi)IRSl的磷酸化。此外，一些肌細(xì)胞內(nèi)的研究證據(jù)顯示，Cln-3與細(xì)胞糖代謝的一些關(guān)鍵酶和能量生成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)密切相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)提示Cln-3的功能與胰島素作用的糖代謝機(jī)制密切相關(guān)，在體內(nèi)葡

14、萄糖平衡以及胰島素抵抗的發(fā)展中起到重要作用，與T2DM的肌細(xì)胞糖代謝密切相關(guān)。 如果Cln-3基因發(fā)生的功能性或表達(dá)量的變異，可能導(dǎo)致上述環(huán)節(jié)的破環(huán)，即不僅破壞ER alpha的糖尿病相關(guān)效應(yīng)，而且直接破壞肌細(xì)胞的C1n-3蛋白與T2DM相關(guān)的糖代謝及能量代謝，從而影響T2DM的發(fā)生發(fā)展。此外，由于C1n-3是肌細(xì)胞膜上的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)樞紐，可能影響到細(xì)胞內(nèi)外許多信號(hào)分子的定位和信號(hào)傳遞，因而影響到很多的信號(hào)通路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致細(xì)胞

15、代謝嚴(yán)重紊亂，因此我們從功能上分析，C1n-3基因突變很可能增加攜帶者對(duì)T2DM的易感性。目前，Cln-3基因的單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotidepolymorphism，SNP)與T2DM關(guān)系的研究在國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。 ER alpha可能通過(guò)一些重要途徑影響T2DM的發(fā)生，其膜信號(hào)結(jié)合分子Cln-3蛋白也與T2DM有密切關(guān)系，因此ER alpha基因和C1n-3基因是T2DM的敏感候選基因。ERalpha基因與

16、T2DM的關(guān)系研究中，國(guó)外和國(guó)內(nèi)少數(shù)報(bào)道中樣本量均較小，年齡跨度太大，且未按性別和年齡進(jìn)行分層分析，因此結(jié)論不能明確。此外，該研究需要更多樣本和不同地區(qū)的證據(jù)。 本研究主要包括兩部分內(nèi)容： 第1部份 ER alpha基因SNPs與T2DM關(guān)系的研究 在中國(guó)廣州市51-70歲人群中，了解ERa基因SNPs多態(tài)性，通過(guò)病例-對(duì)照研究等方法研究ERa基因SNPs是否與T2DM相關(guān)： 1．收集臨床資料及

17、血樣； 2．從血中白細(xì)胞核提取人基因組DNA： 3．通過(guò)PCR-RFLP分析ER alpha基因Pvrll及Xbal酶切多態(tài)性在T2DM及正常人中的分布及差別； 4．分析正常對(duì)照人群Pvull及Xbal酶切多態(tài)性與血糖、血脂水平的關(guān)系。 5．結(jié)合其它研究結(jié)果，綜合分析ER alpha基因是否T2DM發(fā)病相關(guān)。 第2部份 Caveolin-3基因SNPs與T2DM關(guān)系的研究 在中國(guó)

18、廣州市人群中了解C1n-3基因SNPs多態(tài)性，通過(guò)病例一對(duì)照方法研究Cln-3基因多態(tài)性是否影響T2DM的發(fā)生： 1．收集臨床資料及血樣； 2．從血中白細(xì)胞核提取人基因組DNA： 3．通過(guò)PCR-SSCP初步了解部分T2DM病人C1n-3基因的突變情況； 4．直接測(cè)定T2DM及正常對(duì)照樣本的基因片斷序列； 5．比較這些多態(tài)位點(diǎn)在T2DM及正常人中的差別，分析Cln-3基因是否與T2