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，糖代謝紊亂同時伴隨脂肪和蛋白質代謝紊亂。其發(fā)病機制與環(huán)境因素和遺傳因素引起的胰島素抵抗和胰島素相對或絕對不足相關。它是一種終身攜帶的疾病，嚴重影響了患者的身心健康和生活質量，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、板等對癥治療，尚未能針對性地消除病因，治愈疾病。針對病因的有效預防和治療仍然是一個全世界面臨的難題，需要更深入和清晰地了解T2DM的發(fā)病機制。根據(jù)WHO最新資料及2003年國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)報告，當前糖尿病發(fā)病率迅速增高，已成為現(xiàn)代社會的沉重包袱。 遺傳因素是T2DM的重要致病因素，所以尋找敏感的致病基因，深入了解該病預防和治療的遺傳背景是當前需要解決的重要問題。目前，此項研究正在世界范圍內積極探討和進行，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)病機制，從而更有效地進行篩查、預防控制和臨床治療。已經發(fā)現(xiàn)與該病相關的基因還很少，包括calpaln-10基因、PPARy基因、PGC-l基因、IRSl基因等，以及少數(shù)MODY相關基因。目前，用于研究糖尿病相關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)病過程中與糖代謝和信號轉導各個環(huán)節(jié)有關的基因作為研究對象。越來越多的證

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，說明雌激素有利于治療T2DM。動物研究則顯示，雌激素存在類似胰島素效應，并提高機體對胰島素的敏感性，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。雌激素主要通過它的受體來介導其各種效應。雌激素受體(ER)廣泛存在于胰島beta細胞、骨骼肌和心肌、脂肪組織等與T2DM發(fā)病機制相關的重要部位，這些組織細胞中ER的數(shù)量或結構異常，可能導致雌激素效應的異常，從而可能影響T2DM的發(fā)生。ER基因轉錄的效率和正常的表達與ER的數(shù)量和結構直接相關，如果ER基因發(fā)生突變，改變了受體的轉錄和表達，可能將影響ER介導的與T2DM發(fā)病相關的某些效應。 ER包括E

6、R alpha和ER beta及其它未確定的受體亞型。已經檢測到不少的ER多態(tài)性，ER基因多態(tài)性與多種疾病相關。目前研究顯示，多數(shù)雌激素的效應都由ER alpha參與介導，不僅細胞核內存在ER alpha，細胞膜上也存在ER alpha。如果ER alpha基因發(fā)生功能性的變異導致ER alpha受體表達異常，將會直接減弱ER alpha受體所介導的效應，可能影響前述各機制的單個及多個聯(lián)合效應，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機制研究的敏感候選基因。 臨床上一些婦女體內雌激素水平不低，但仍然發(fā)生T2DM，可能是與ER alpha基因變異使受體表達量減少，導致雌激素效應減弱，不能改善糖耐量的損傷和胰島素抵抗等有關系。ER alpha基因的l號內含子中含有增強子、啟動子等重要調節(jié)序列，研究顯示其內的PvuⅡ、Xbal內切酶切割位點可能對ER alpha的表達和功能有明顯影響，ER alpha基因型不僅通

8、過受體水平而且在激素合成水平影響到ER alpha的生物學效應，明顯降低突變基因型個體的受體表達量，從而使個體中雌激素的效應大大減弱。ER alpha基因的其它多態(tài)位點研究較少，發(fā)現(xiàn)具有明顯功能影響的突變點很少。由于PvuⅡ、XBAl內切酶切割位點的功能相對較為明確，因此對于該基因的功能突變與疾病的關系研究主要利用這兩個位點進行觀察。目前，ER alpha基因的PvuⅡ、Xbal限制性酶切位點多態(tài)性(restriction fragme

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

10、胞膜微囊區(qū)的caveolin-3(C1n-3)結合，共同定位于微囊結構。微囊(caveolae，Cle)是細胞膜上直徑約50-100jxm的囊狀小凹，參與膜的交通、排列、傳送和信號轉換功能。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)組織細胞如脂肪

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

12、lial nitric oxide synthase，eNOS)的活性，這種調節(jié)作用與肌細胞膜微囊上的Cln-3有關，說明雌激素的活動與肌細胞膜上的Cln-3有關。引人注意的是，微囊區(qū)蛋白Cln-3與糖尿病發(fā)病機制也有著緊密聯(lián)系。 研究表明，Cln-3在肌肉肥大和營養(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)定位于細胞膜微囊，IR和它的下游調節(jié)子胰島素受體底物1(IRSl)的信號轉導，是肌組織中糖吸收機制的關鍵部分，IR及IRSl的活動需要微囊中Cln-3的配合，其膜定位和信號轉導可能受到C1n-3的調控，Cln-l和Cln-3與IR共轉染能刺激體內IRSl的磷酸化。此外，一些肌細胞內的研究證據(jù)顯示，Cln-3與細胞糖代謝的一些關鍵酶和能量生成的關鍵環(huán)節(jié)密切相關。這些發(fā)現(xiàn)提示Cln-3的功能與胰島素作用的糖代謝機制密切相關，在體內葡

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的肌細胞糖代謝密切相關。 如果Cln-3基因發(fā)生的功能性或表達量的變異，可能導致上述環(huán)節(jié)的破環(huán)，即不僅破壞ER alpha的糖尿病相關效應，而且直接破壞肌細胞的C1n-3蛋白與T2DM相關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是肌細胞膜上的信號轉導樞紐，可能影響到細胞內外許多信號分子的定位和信號傳遞，因而影響到很多的信號通路的正常運轉，導致細胞

15、代謝嚴重紊亂，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關系的研究在國內外未見報道。 ER alpha可能通過一些重要途徑影響T2DM的發(fā)生，其膜信號結合分子Cln-3蛋白也與T2DM有密切關系，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的關系研究中，國外和國內少數(shù)報道中樣本量均較小，年齡跨度太大，且未按性別和年齡進行分層分析，因此結論不能明確。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容： 第1部份 ER alpha基因SNPs與T2DM關系的研究 在中國廣州市51-70歲人群中，了解ERa基因SNPs多態(tài)性，通過病例-對照研究等方法研究ERa基因SNPs是否與T2DM相關： 1．收集臨床資料及

17、血樣； 2．從血中白細胞核提取人基因組DNA： 3．通過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．分析正常對照人群Pvull及Xbal酶切多態(tài)性與血糖、血脂水平的關系。 5．結合其它研究結果，綜合分析ER alpha基因是否T2DM發(fā)病相關。 第2部份 Caveolin-3基因SNPs與T2DM關系的研究 在中國

18、廣州市人群中了解C1n-3基因SNPs多態(tài)性，通過病例一對照方法研究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．從血中白細胞核提取人基因組DNA： 3．通過PCR-SSCP初步了解部分T2DM病人C1n-3基因的突變情況； 4．直接測定T2DM及正常對照樣本的基因片斷序列； 5．比較這些多態(tài)位點在T2DM及正常人中的差別，分析Cln-3基因是否與T2