SRR和PTPRD基因多態(tài)性和2型糖尿病的關(guān)聯(lián)分析及其對二甲雙胍療效的影響.pdf

1、2型糖尿病(type2 diabetes mellitus，T2DM)是胰島素抵抗和胰島β細(xì)胞功能受損引起人體內(nèi)胰島素絕對或相對缺乏的臨床綜合征（慢性、全身性、代謝性疾病）為特征的疾病，以高血糖為主要特征，涉及全身各個系統(tǒng)，甚至誘發(fā)致命性并發(fā)癥。2型糖尿病作為困擾人類身心健康的一類重大疾病，已成為全球性的公共衛(wèi)生問題。世界衛(wèi)生組織指出，2025年全世界將出現(xiàn)3.8億糖尿病患者。在我國糖尿病發(fā)病率已達(dá)到2％，確診的糖尿病患者已經(jīng)達(dá)到400

2、0萬人，患者總數(shù)已躋身世界第二位，并以每年100萬的速度遞增。因此，闡明2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制從而找到有效的預(yù)防和治療糖尿病的方法已成為我國醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)前亟需解決的重大科學(xué)課題，也是世界各國科學(xué)家共同的目標(biāo)。
　　 大量的研究結(jié)果表明，2型糖尿病是基因與營養(yǎng)等環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。高能量和高脂肪的飲食和體力活動的缺乏是導(dǎo)致2型糖尿病的關(guān)鍵因素;攝入的體內(nèi)能量在體內(nèi)的儲存和利用受到基因的調(diào)控。這些調(diào)控基因的遺傳變異在很大程

3、度上決定了體內(nèi)糖脂代謝和能量儲存與利用的個體差異，從而導(dǎo)致2型糖尿病發(fā)病的個體差異。一些編碼藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、受體和各種與藥物作用靶點(diǎn)相關(guān)信號通路上的基因變異對2型糖尿病治療藥物在體內(nèi)的代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和功能有很大影響，是導(dǎo)致藥物效應(yīng)和毒性作用個體差異的最重要原因。因此，明確2型糖尿病的遺傳易感基因和藥物反應(yīng)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)具有極其重要的意義，也是當(dāng)今世界生命科學(xué)領(lǐng)域的重大前沿課題。
　　 作為一種復(fù)雜的慢性代謝性疾病，2型糖尿病的遺

4、傳易感性是由多個基因的多個遺傳變異所共同決定的，因此，尋找和明確2型糖尿病的易感基因及其遺傳多態(tài)性位點(diǎn)是2型糖尿病遺傳學(xué)研究的熱點(diǎn)。隨著人類基因組計(jì)劃和Hap Map計(jì)劃的完成以及高通量的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)檢測芯片的建立，大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association study，GWAS)成為確定2型糖尿病的易感基因的主要手段。到目前為止，G

5、WAS已經(jīng)在不同人群中（白種人、黃種人和黑人）篩選出40個和2型糖尿病相關(guān)的易感基因，主要包括:TCF7L2、PPARG、KCNJ11、CDKAL1、HHEX、CDKN2A/B、LC30A8、IGF2BP2和FTO等，這些基因和2型糖尿病的發(fā)病及藥物治療的靶點(diǎn)有關(guān)。
　　 2010年，Tsai等臺灣學(xué)者首次通過GWAS在中國臺灣漢族人群中發(fā)現(xiàn)在兩個新的和2型糖尿病相關(guān)的易感基因:絲氨酸羧化酶基因(serine racemase，

6、SRR)和蛋白酪氨酸磷酸酶D基因(protein tyrosinephosphates receptor type delta,PTPRD)，SRR rs391300和PTPRDrs17584499基因多態(tài)性和2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展顯著相關(guān)。
　　 絲氨酸羧化酶可以專一的催化L-絲氨酸（L-serine）轉(zhuǎn)化為D-絲氨酸（D-serine）。D-serine是NMDA受體的特別的調(diào)質(zhì)。D-serine和谷氨酸受體(Glu)結(jié)合在一

7、起，共同激活NMDA受體。NMDA受體被激活后，介導(dǎo)持續(xù)、緩慢的去極化過程。Glu信號通路可以調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞胰島素分泌的和糖原合成。D-serine和SRR蛋白分布在心、腦、腎臟、胰腺等器官和組織。SRR rs391300位于染色體17 p13.3，我們推測，SRRrs391300基因多態(tài)性對胰島素的分泌和糖原的合成有一定的影響。
　　 蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphates，PTP)是胰島素信

8、號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的關(guān)鍵酶，對2型糖尿病的發(fā)生和發(fā)展有重要影響，PTP參與調(diào)控胰島素受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的速度和持續(xù)時間。PTPRD蛋白是白細(xì)胞抗原相關(guān)的蛋白酪氨酸磷酸酶家族(leukocyte commonantigen-related subfamily of PTP，LAR-PTP)的亞單位，LAR-PTP是PTP重要的亞家族。一些PTP抑制劑（比如礬類化合物）具有模擬胰島素和增強(qiáng)胰島素的作用，可以延長胰島素信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，加速葡萄糖的吸收，使血糖降低

9、，因此，PTP是潛在的治療糖尿病和肥胖癥的藥物靶點(diǎn)。PTPRD蛋白分布在胰島素敏感的組織和細(xì)胞上，比如肝臟、骨骼肌、胰臟和上皮細(xì)胞。PTPRD rs17584499位于染色體9 p24，這個基因區(qū)域和2型糖尿病顯著相關(guān)。PTPRDrs17584499和2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。
　　 目前對糖尿病最有效的治療方法就是服用降糖藥物。常見的降糖藥物主要包括磺脲類降糖藥、雙胍類降糖藥、噻唑烷二酮類降糖藥、氯苯茴酸類降糖藥和α-葡萄糖苷

10、酶抑制劑類降糖藥。其中，二甲雙胍(metformin)是應(yīng)用最廣泛的一類降糖藥。二甲雙胍屬于雙胍類降糖藥，主要通過減少肝臟葡萄糖的輸出和糖原的合成，使體內(nèi)血糖降低。二甲雙胍還可以預(yù)防或延緩糖耐量損傷發(fā)展為糖尿病，降低心血管疾病和死亡率風(fēng)險(xiǎn)。大量的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，二甲雙胍在療效上表現(xiàn)出顯著的個體差異性，而遺傳因素是引起二甲雙胍療效的個體差異性的最為關(guān)鍵的因素。二甲雙胍在體內(nèi)代謝主要通過有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體家族（organic cation tran

11、sporters，OCT）。OCT包括有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體1（organic cation transporter1，OCT1）、有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體2(organiccation transporter2，OCT2)和有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)體3(organic cationtransporter3，OCT3)三類轉(zhuǎn)運(yùn)體。其中，OCT1和OCT2的基因多態(tài)性對二甲雙胍的藥代動力學(xué)和藥物效應(yīng)有顯著的影響。OCT1848 C＞T、859 C＞G、1022

12、C＞T和OCT2808位C＞T三種基因多態(tài)性在亞洲人群中較為常見。
　　 基于以上研究背景，本課題主要進(jìn)行了如下的一系列研究:在大樣本人群中調(diào)查SRR、PTPRD、OCT1，OCT2的基因多態(tài)性在中國健康人群和2型糖尿病人中的頻率分布;通過嚴(yán)格設(shè)計(jì)的臨床實(shí)驗(yàn)，研究SRR和PTPRD基因多態(tài)性對二甲雙胍藥效的影響。通過進(jìn)行上述研究，為2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制和未來實(shí)現(xiàn)個體化用藥提供依據(jù)。本課題的主要研究結(jié)果如下:
　　 1、查

13、明SRR基因多態(tài)性在中國健康人群和2型糖尿病病人中的分布;rs391300中G等位基因的頻率在中國健康人群和2型糖尿病病人中分別為78.07％和82.21％; rs75075377突變在中國人群中沒有分布。
　　 2、查明PTPRD基因多態(tài)性在中國健康人群和2型糖尿病病人中的分布;rs17584499中T等位基因的頻率在健康人群和糖尿病人中分別為9.4％和12.9％。
　　 3、查明OCT1基因多態(tài)性在中國健康人群和2型

14、糖尿病病人中的分布;848 C＞T突變中T等位基因的頻率在健康人群和糖尿病人中分別為9.4％和12.9％;1022C＞T突變中T等位基因的頻率在健康人群和糖尿病人中分別為9.4％和12.9％;859C＞G突變在中國健康人群和2型糖尿病病人中沒有分布。
　　 4、查明OCT2808G＞T基因多態(tài)性在中國健康人群和2型糖尿病病人中的分布;808G＞T突變中T等位基因的頻率在健康人群和糖尿病人中分別為9.4％和12.9％。
　　

15、 5、查明2型糖尿病病人中SRRrs391300基因多態(tài)性對二甲雙胍療效的影響。持續(xù)12周二甲雙胍藥物治療后，攜帶GA或AA基因型病人血中FPG，PPG和CHO的水平和攜帶GG基因型病人相比顯著降低(P＜0.05)。
　　 6、查明2型糖尿病病人中PTPRDrs17584499基因多態(tài)性對二甲雙胍療效的影響，持續(xù)12周二甲雙胍藥物治療后，攜帶CT或者TT基因型病人和攜帶CC基因型病人相比血中PPG、HbAlc和CHO的水平顯著