丁晓慧  杨泽

    2型糖尿病（T2DM）是由于胰岛素抵抗和β细胞分泌缺陷导致高血糖的一种复杂多基因疾病，其发病机制至今尚未完全阐明。遗传因素在T2DM的发生发展中起着重要作用，同时其发病还受到环境因素的影响，因而具有较强的异质性。在过去的几年中,复杂疾病的遗传学研究及分子生物学发展迅速,限制性片断长度多态性及聚合酶链反应以及特异序列寡核苷酸探针等技术陆续应用到T2DM人群易感基因的研究。近几年全基因组扫描的开展，使T2DM遗传学研究达到前所未有的高度。本文对这些新的研究结果进行归纳综述。

    一、2型糖尿病易感基因的研究策略

    T2DM的遗传学研究随着研究手段和技术的进步大致可分为两个阶段。第一阶段采用微卫星标记和家系连锁分析技术，先在全基因组范围对易感基因位点进行定位，然后采用候选定位克隆法鉴定易感基因。但鉴定易感基因时易出现信号不强、遗漏多和重复性差等缺陷。随着 2003 年人类基因组计划和 2005 年国际 HapMap 计划的相继完成，为包括T2DM在内的复杂疾病易感基因的发现提供了新的更有效的手段和技术，这就是高密度存在于全基因组范围的作为新一代遗传标记的SNPs以及群体关联研究。因此，第二阶段的主要特点是基因组范围关联研究(GWAS)，仅用简单的频率检验便可发现与特定复杂疾病相关联的遗传变异(SNP、基因或 DNA区域)。相关联的遗传变异不一定是病因性变异，但可能是与病因性变异紧密联系在一起的，故可作为“标签”(tag)，在“标签”近邻区域再测序，即可发现真正的易感基因。

    二、T2DM新的易感基因

    1.NRF1基因是核呼吸因子基因,位于第10号染色体上,已有研究证明,其与胰岛素抵抗密切相关。在转基因鼠肌肉内过度表达人NRF1基因,可通过正向调控葡萄糖转运子4（GLUT4）增加骨骼肌内葡萄糖转运能力。而且,T2DM患者骨骼肌内NRF1的表达是降低的,并与空腹血糖水平密切相关。最早的相关报道表明,在韩国人群中研究发现3个SNP(包括-46350插入或缺失A,RS1882094即+141处G>T,以及+54529处A>G)与T2DM有相关性。Liu等^［1］在中国汉族人群中研究SNP与T2DM的相关性,结果发现：两个新的SNP(-4612处T>C,+98560处A>G)与T2DM密切相关,在RS1882094(+141G>T),在对照组中GG基因型相对于其他基因型来说,与降低空腹血糖密切相关(P=0.0002),由SNPs rs6969098 (-24833A>G)、rs1882094和+97884G>A组成的单倍型(H),与T2DM密切相关，此单倍型相对于其他来说,与降低TG水平相关(P=0.010),因而在中国人群的研究除了进一步证明该基因与T2DM的相关性,又说明了其与血脂代谢的紊乱也有相关性。

    2.MTNR1B基因是褪黑素受体基因,位于第10号染色体长臂2122区。在全基因组研究中,选取2151例非糖尿病法国人群作为对照,已经证实RS1387153作为空腹血糖水平的调节器与T2DM密切相关；在欧洲人群中RS1387153等位基因T与增加的空腹血糖水平相关联,与发生T2DM危险性相关,RT-PCR分析已经证实该基因转录产物在神经组织,及人的胰岛和β细胞均有表达，通过褪黑素信号通路,它可能把昼夜节律的调控与血糖的自稳联系起来^［2］。

    3.HHEX基因是干细胞表达同源基因，位于第10号染色体长臂23.33区,是肝脏和胰腺发育所必需的基因，Pivovarova等^［3］在德国Mesybepo人群研究发现， RS111875和RS7923837的变异降低第一时相和第二时相的胰岛素分泌,并且降低糖耐量实验后胰岛素源指数, 尚无足够证据表明这两个位点与胰岛素敏感性的相关性；另外,通过实验发现RS111875突变的杂合体能减少胰岛素的清除, 最终证明HHEX基因的多态性与胰岛素代谢、分泌、降解有相关性,HHEX基因RS111875和RS7923837这两个位点的变异与胰岛素分泌受损及加速胰岛素的降解相关。但Wu等^［4］在中国汉族人口中做了同样的研究,发现HHEX的多态性在中国上海人群中很有意义,但在北京人群中未发现有意义的结果。Lee等^［5］在韩国人群中的研究得到与上海人群一样的结果。Pascoe等^［6］研究发现HHEX基因变异能降低胰岛β细胞功能，从而减少胰岛素的分泌,同时降低胰岛β细胞对血糖刺激的敏感性,但尚不能证明其与胰岛素抵抗的相关性。Haupt等^［7］研究表明易感等位基因的携带者比非携带者随着年龄的增大更加速了β细胞功能的退化，HHEX基因列属其中,特别是在一些肥胖的患者中，HHEX基因的多态性更有意义，从而解释了肥胖易患T2DM的原因。

    4.CDKAL1基因是CDK5调节亚单位相关蛋白1基因,位于第6号染色体短臂22.3区,其信号区位于第5个内含子上,在人类胰腺和骨骼肌细胞中高度表达。尽管该基因产物的功能尚无定论,但其与CDK5调节亚单位相关蛋白1有相似的蛋白域,这就意味着它在CDK5的抑制上发挥作用,CDK5本身在保护β细胞功能、降低血糖方面发挥重要的作用。rs10946398t和rs7754840是两个与T2DM遗传易感性相关的代表性SNPs。Pascoe等^［6］研究发现CDKAL1基因变异能降低胰岛β细胞功能从而减少胰岛素的分泌,同时降低胰岛β细胞对血糖刺激的敏感性,但尚不能证明其与胰岛素抵抗的相关性，特别是携带变异CDKAL1基因的患者其对胰岛素的敏感性比非携带者低20%。Lee等^［5］在韩国人群中的研究发现，基因的多态性与T2DM密切相关。Omori S等^［9］在日本人群中研究也发现同样结果。

    5.CDKN2A/2B基因是胰岛素依赖性蛋白激酶抑制因子2A/2B,位于第9号染色体上。其信号区是特殊的，在功能区确定前无疑多次深入地进行匹配及排序。与SNPs紧密相关的位于CDKN2A的3′端,而位于CDKN2B非特征性基因区的一小段区域,与心脏疾病相关的SNPs也位于这一区域,这种重叠反映了这两种疾病可能有共同的病因学致病路径。CDKN2B和CDKN2A编码P15INK4b和P16INK4a, P16INK4a是通过抑制CDK4(周期依赖性酶4)在胰岛β细胞的增殖中发挥作用。来自鼠动物模型的研究也证实了CDKN2A/2B基因在胰岛的增殖方面起重要的作用^［4］。Lee等^［5］在韩国人群中研究发现,CDK2A/2B的多态性与T2DM密切相关,可作为其易感基因。

    6.IGF2BP2基因是胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白2基因,位于第3号染色体27.2区。全基因组扫描到该基因的启动子和前2个外显子,它结合IGF2的3′UTR调节其表达,IGF2与细胞的增殖、分化和刺激胰岛素的分泌有关。Li等^［1］在墨西哥人中研究发现该基因多态性与肥胖相关, rs11705701突变影响体重,从而影响了胰岛素的敏感性，导致胰岛素抵抗。 Lee等^［5］在韩国人群中研究发现的，IGF2BP2多态性与T2DM无相关性,不作为其危险基因。Omori等^［8］在日本人群中研究也发现同样结果。因而在亚洲人群中是否IGF2BP2基因与T2DM密切相关,还需在亚洲其他国家进一步研究。

    7.SLC30A8基因是锌转运子蛋白成员8基因，位于第8号染色体长臂24.11区,该基因编码胰岛上特定的锌转运子,通过调节胰岛素分泌小泡上锌的积聚,从而调节胰岛素的生物合成、活化及贮存。最近的全基因组相关研究证实,该基因RS13266634多态性改变导致编码的蛋白(ZnT-8)第325位产生精氨酸与色氨酸的改变,与T2DM密切相关。此外,发现SLC30A8基因的变异与降低胰岛素的分泌亦有相关性。Lee等^［5］在韩国人群中的研究发现本基因的多态性与T2DM密切相关,发现RS13266634在 SLC30A8的多态性有统计学意义，Omori等^［8］在日本人群中研究也有类似发现。可见,该基因与T2DM的相关性在亚洲许多人群中得到了证明，至于其在欧洲等人群中的相关性，需要进一步验证。

    8．WFS1基因位于人类4号染色体短臂16区,编码含890个氨基酸构成的跨膜蛋白，这种蛋白在人体内广泛存在，在胰岛及大脑、心脏都有高表达，调节内质网钙离子平衡，维持内质网应激能力及维持细胞分裂周期。既往研究表明该基因多态性与遗传性少年型糖尿病相关，最近的全基因组扫描已经证实其与T2DM的相关性，但是直接影响胰岛素的分泌还是改变了胰岛素的敏感性仍无明确定论。rs10010131、rs6446482、rs752854和rs734312是该基因的常见多态性，且在英国人及犹太人中发现了与T2DM相关性。Franks等^［10］在欧洲人群中研究发现，在瑞典人中rs752854与减少T2DM风险相关，在亚洲人群中尚未见报道。

    9．KCNQ1基因位于人类11号染色体短臂15区,由17个外显子构成, 编码由676个氨基酸组成的电压门控钾通道蛋白。已证实其与长QT综合征及耳聋有相关性,最近该基因与T2DM的相关性也成为研究的热点。全基因组相关分析已经在欧洲人群中证实了这种相关性,最近在东南亚人群中也得到了同样的结论。Hu等^［11］在中国上海人群中研究该基因rs2074196、rs2237892、rs2237895及rs2237897的多态性发现，rs2237892与胰岛素第一、二时相分泌均相关，提示在中国人群中该基因与T2DM的易感性相关，可能是通过影响β细胞的功能而发挥作用的。

    10．HNFB1基因肝细胞核因子B1又称TCF2L7(转录因子2类似物7),位于17号染色体长臂21.5区，编码包含同源结构域的转录蛋白,高表达于人体的许多组织,在胚胎及胰岛β细胞形成及发育过程中发挥重要作用，特别是参与β细胞的转录蛋白网，参与血糖的稳态。已有研究表明其多态性在高加索人群及南非人群中与T2DM有相关性。但是研究结果不相同，因而相关性仍不十分清楚。Wang等^［12］从中国人群（上海汉族）中选取20个SNP研究发现，位于内含子区的rs4430796与T2DM显著相关，在中国其他人群中的相关性尚未见报道。

    11.TCF7L2基因是转录因子7类似物2,位于人类l0号染色体长臂25区, TCF7L2普遍存在于人体组织，包括成熟胰岛β细胞中，但是很少在骨骼肌中表达。由于TCFTL2的表达形式与胚胎胰岛β细胞分化所需的神经苷3相似，因而猜想TCFTL2在早期胰岛β细胞分化过程中有重要作用。目前，有许多针对各地人群TCF7L2基因的SNPs研究都证实rs12255372和rs7903146与T2DM最为相关,若TCF7L2发生危险性变异即rs7903146和rs12255372 T等位基因携带者，其胰岛素分泌和胰岛素对葡萄糖的敏感性显著降低。前瞻性研究表明这类个体具有较高的空腹血糖和餐后两小时血糖以及在基础状态下较低的促胰岛素生成指数。因而更易出现空腹血糖受损和糖耐量下降，发展成T2DM的危险性也就越高。TCF7L2 变异可通过改变CEBPA和PPAR-γ扰乱脂肪形成和脂肪细胞的功能，导致TG在外周组织如肝脏和肌肉沉积，而产生胰岛素抵抗^［13］。然而最近Chang等^［14］在中国汉族人群中研究发现，之前证明的rs7903146和 rs12255372 与T2DM几乎无关联,而rs290487 表现出关联性,此外,包含该点的单倍型也表现出相关性(P=0.012),从而证明了该基因一个新的SNP与T2DM密切相关。

    12.PPARGC1基因是过氧化物酶体增殖物受体γ激活因子a基因,位于第3号染色体。研究证明，PPARGC1与活性氧（ROS）的减少密切相关，而ROS本身为胰岛素抵抗的触发点。因而，认为此基因在T2DM的起始阶段发挥重要作用。Sun等^［15］在中国北方人群中研究发现，由于rs8192673的多态性引发PPARGC1编码蛋白质第482位由甘氨酸向丝氨酸的改变，其与T2DM有相关性。PPARGC1 的Gly482Ser多态性在中国北方人群中可作为T2DM的易感基因, Gly482Ser多态性的Ser/X基因型可认为在此人群中作为T2DM的危险因素。Bhat等^［16］在北印第安人群中作了同样的研究，在Kashmir人群和Punjab 并Jammu人群，发现了Gly482Ser多态性在Kashmir人群中有意义。此外，该研究还对Thr394Thr（rs2970847）多态性进行分析，发现其在Kashmir人群和Punjab 并Jammu人群中均有意义，经logistic回归发现北印第安两种人群中95%CI分别是1.25~2.85和1.19~2.78，因而得出Gly482Ser、Thr394Thr与北印第安人群密切相关。

    三、结论和展望

    T2DM的易感基因研究仍是个复杂的工作。过去十年间，尤其是近两年中，遗传学研究取得了新的突破，目前至少可以列举18个能够增加T2DM发病风险的基因。在未来的两到三年内这些数字还会明显增加。然而这些基因只能解释个体发生T2DM风险的小部分原因。虽然现在似乎已经覆盖T2DM 75%的遗传学图谱，但检测的变异大多“贡献较低”或是常见变异。可能以目前的方法学不能够检测出有更强作用的罕见变异。这些变异在早发糖尿病或有明显β细胞功能异常的个体中更容易见到。基因变异在T2DM发病机制中的作用已经日趋明显，但是检测这些基因变异的方法仍有限。随着基因组学研究的不断进展，如人类基因组的测序、单核苷酸多态性研究、基因组单体型图以及高流量基因分型技术应用等，这些问题将逐渐得到解决。另外目前有关基因变异的研究开始关注基因修饰如DNA甲基化、组胺乙酰化和去乙酰化等，这些变化可能产生与年龄有关的基因表达改变且导致增龄相关的疾病。