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脂联素与2型糖尿病相关研究现状

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延边大学医学学报2009年3月 第32卷第1期 ・75・ 脂联素与2型糖尿病相关研究现状 孙连平 ,杨康鹃。 (1.形态学中心;2.细胞生物学与医学遗传学教研室:延边大学基础医学院,吉林延吉133000) [关键词]脂联素;糖尿病,2型;多态性,单核苷酸 [中图分类号]R 587.1 [文献标识码]A 脂肪细胞内分泌功能的发现,使人们认识到它 不仅是能量储存器官,也是控制能量平衡的内分泌 器官.在代谢改变及受外来刺激时脂肪组织可分泌 多种具有生理活性的蛋白质,被共同命名为脂肪细 胞因子.目前已发现的有瘦素、抵抗素、肿瘤坏死因 子及脂联素等.脂联素由脂肪细胞特异性分泌,尤其 是内脏组织内的白色脂肪组织是脂肪细胞表达最为 丰富的肽类激素,在血液中有较高的质量浓度(5~ 30“g/L),约占全部血清蛋白成分的0.01% ].脂 联素有多种生物学功能,如抗炎及抗动脉粥样硬化, 提高器官组织对胰岛素的敏感性等.脂联素的抗胰 岛素抵抗作用越来越受到重视,而胰岛素抵抗是 2型糖尿病发生的始动因素.低血浆脂联素水平与 胰岛素抵抗程度和糖尿病的病理生理发展相平行, 提示脂联素可能在胰岛素抵抗和2型糖尿病的发病 机制中起着重要作用. 1脂联素定义 脂联素是1995年Scherer等嘲在小鼠体内发 现的.Maeda等 成功克隆了人脂联素基因,将其分 别命名为脂肪细胞补体相关蛋白(Acrp 30)、凝胶结 合蛋白(GBP 28)及脂肪组织基因转录最丰富物质 [收稿日期]2008—12—25 [作者简介]孙连平(1972一),女,实验师,硕士,研究方向 为分子遗传学. [文章编号]1000—1824(2009Iol一0075—04 (apM 1).人脂联素基因是单拷贝基因,位于染色体 3 q 27,全长约为17 kb,由3个外显子和2个内含子 组成,共由244个氨基酸组成,包含4个功能区. 1.1脂联素的结构 血浆中脂联素以不同的形式 存在,包括高分子量(HMW)多聚体(>80 )、六聚 体(<1O )和三聚体(<10 ).共有8种异构体,其 中6种为糖基化产物,位于第68,71,104位的赖氨 酸为糖基化位点,其与基因序列存在高度保守性,对 维持胰岛素的敏感性起关键作用.脂联素的基本结 构形式是一个紧密结合的三聚体,这个三聚体是由 3个单体在球形功能域部位两两结合形成的三维结 构,这种简单序列的脂联素局限于脂肪细胞中,在循 环中检测不到;4~6个三聚体通过它们的胶原序列 结合形成更大的复合体形式.不同形式的脂联素复 合体的生理功能有所不同,HMw多聚体是胰岛素 增敏剂噻唑烷二酮介导的改善胰岛素敏感性作用的 关键物质 ,而HMW多聚体可能是脂联素作用的 主要活性形式.此外血浆中还可检测到脂联素羧基 端裂解产物球形脂联素,其与全长脂联素在机体不 同组织中发挥不同程度的调节作用. 1.2脂联素受体Yamaguchi等 于2003年首次 克隆出2类脂联素受体基因,分别定义为AdipoR 1 和AdipoR 2,在脑、心脏、肝脏、肾脏、肺脏、骨骼肌、 脾脏和睾丸等多种器官组织中表达.小鼠体内 AdipoR 1在骨骼肌内表达最为丰富,而AdipoR 2则 主要表达于肝脏,人体内AdipoR 1和AdipoR 2 ・ 76 ・ Journal of Medical Science Yanbian University Mar.2009 Vo1.32 No.1 骨骼肌内的表达水平远高于肝脏;大鼠体内这2种 受体的分布与人类相似.顾卫琼等l_6 通过RT—PCR 扩增了AdipoR 1和AdipoR 2基因序列,发现两者 在胰岛细胞中可同时表达,与Kharroub等_7 的研 -I 164 T突变者患2型糖尿病的风险很高.Vasseur 等_8 对法国人进行研究中发现了12个SNPs (349,712,2019,一4034,一3964,一11414,一11379,一11365,一11156, 11043,45,276),在外显子3上发现了4个罕见突 变(G 84 R,G 90 S,R 92 X,Y l1l H);脂联素基因启 究结果一致.脂联素与其受体的亲和力同脂联素的 敏感性密切相关,受体R 1为球形脂联素的高亲和 动子区的危险单倍型G/G(SNP一11391 G/A,SNP一 力受体和全长脂联素的低亲和力受体,R 2同时为 2种脂联素的中等结合力受体,所调节的脂肪酸氧 化也对2种脂联素均中度敏感. 2脂联素与2型糖尿病 2.1脂联素基因多态性与胰岛素抵抗和2型糖尿 病脂联素对2型糖尿病的影响有其基因基础,人 脂联素基因位于染色体3 q 27,研究发现糖尿病的 1个易感基因亦位于此位置.目前已发现1O多个常 见的单核苷酸多态性(SNPs)及一些罕见的错义突 变,此SNPs分别分布于脂联素基因上游启动子、内 含子与外显子编码区与非编码区.众多研究结果表 明,启动子区SNPs、外显子2上SNP 45、内含子上 SNP 276及部分错义突变与2型糖尿病有关联,主 要是由于SNPs改变了脂联素基因的表达水平,导 致脂联素的分泌减少或聚集,而出现胰岛素抵抗.在 对日本人糖尿病组与非糖尿病组的扫描中发现 1O个SNPs(349,712,2019,一4034,一3964,一11414, 一11379,一11365,45,276),在外显子3上发现了4个 罕见突变(G 84 R,I 164 T,R 221 S,H 241 P).其中 糖尿病组与非糖尿病组相比SNP 45和SNP 276位 点的G等位基因频率显著高于T等位基因频率, SNP 45 G/T或G/G基因型与T/T基因型相比较 具有更高的2型糖尿病风险;SNP 276 G/G基因型 与T/T基因型相比,也具有更高的2型糖尿病风 险.I 164 T变异的个体血浆脂联素水平降低,并显 示出代谢综合征的某种倾向,包括高血压、高血脂、 糖尿病和动脉粥样硬化等,且它在2型糖尿病患者 体内的突变频率明显高于非糖尿病人群,提示携带 11377 G/C)与脂联素水平和2型糖尿病有关,且脂 联素基因近端启动子区和外显子3的单核苷酸多态 性决定了糖尿病患者的脂联素水平,这可能是法国 白人2型糖尿病的决定基因型.Menzaghi等I9 对高 加索人SNP 45和SNP 276位点与胰岛素抵抗的关 系研究中发现,前两者均与胰岛素抵抗的一些特征 存在明显相关性,且两者组成的单倍体与胰岛素抵 抗的许多特征存在显著相关性.纯合子个体表现为 体重增加,血压升高,胰岛素和空腹血糖水平上调, 胰岛素抵抗的稳态模型评分增高,血浆脂联素水平 降低,提示脂联素基因单个位点的多态性与肥胖和 胰岛素抵抗综合征相关,SNP 45和SNP 276单倍型 连锁不平衡遗传是影响血浆脂联素水平和胰岛素敏 感性的重要因素.Lee等l_l。。对韩国非糖尿病人群和 糖尿病患者进行研究发现,SNP 45和SNP 276与 2型糖尿病无相关性,在糖耐量正常组及糖尿病组 SNP 45 T等位基因频率分别为68.3 ,71.6 , SNP 276 G等位基因频率分别为72.2 ,68.9%. Jang等 对韩国非肥胖/非糖尿病人群研究中发 现,SNP 276 G>T与SNP 45 T>G相比,前者与胰 岛素抵抗和冠心病具有更高的相关性.Gu口。 等对瑞 典高加索人脂联素基因的13个SNPs进行检测结 果发现,近端启动子区SNP一11426(A/G)和一11377 (G/C)的等位基因频率在2型糖尿病患者和非糖尿 病人群间存在显著性差异,孙连平等_1。 发现在182 例2型糖尿病人中脂联素基因H 241 P突变者仅为 1例,提示脂联素基因H 241 P突变可能不是2型糖 尿病的易感因素. 2.2脂联素与胰岛素抵抗 胰岛素抵抗是机体对 延边大学医学学报2009年3月 第32卷第1期 ・ 77 ・ 一定量的胰岛素的生物学反应低于预计的现象,而 动物实验研究结果已表明,给予重组鼠脂联素 胰岛素抵抗是2型糖尿病发病环节中的重要因素, 众多2型糖尿病和肥胖患者均呈现出不同程度胰岛 素抵抗.大量研究结果表明,肥胖和2型糖尿病患者 的脂联素水平降低,同时伴有胰岛素抵抗和高胰岛 素血症 ].Yamaguchi等 ¨ 给脂肪萎缩的小鼠注射 (rAcrp 30)或增加内源性脂联素分泌可促进肌肉和 肝脏内的脂肪酸氧化,减少肝糖输出,提高胰岛素敏 感性,减轻胰岛素抵抗.Berg等 证实,单次腹腔内 注射rAcrp 30可使循环内rAcrp 30水平升高 2,3倍,触发基础血糖短暂下降,但不升高血浆胰岛 生理剂量的脂联素结果发现,脂联素可使胰岛素抵 抗部分逆转.噻唑烷二酮类药物主要作用为提高靶 组织对胰岛素的敏感性,抑制胰岛素抵抗,有胰岛素 增敏剂之称,它以剂量依赖的形式提高脂联素 mRNA的表达与释放.Kubota等[1。 报道,杂合子小 鼠表现为轻度的胰岛素抵抗,而纯合子小鼠表现为 中度的胰岛素抵抗,并伴有糖耐量异常,直接证明脂 联素具有拮抗胰岛素抵抗的作用.Maeda等n 用脂 联素基因敲除小鼠证明,脂联素缺乏可导致血浆游 离脂肪酸清除延迟,肌肉中脂肪酸转运蛋白 1(FATP一1)mRNA水平下降,脂肪组织中肿瘤坏死 因子a(TNF—Q)mRNA水平升高,血浆中TNF一0【水 平升高,同时介导的胰岛素信号转导减弱.以上研究 均提示脂联素是胰岛素增敏性激素,脂联素缺乏或 功能不全可导致胰岛素抵抗,直至发展为2型糖 尿病. 2.3血浆脂联素水平与胰岛素抵抗和2型糖尿病 对不同种族的多项研究均发现,在2型糖尿病的 发病过程中血浆脂联素水平的降低与胰岛素敏感性 下降相平行.前瞻性纵向研究结果表明,在肥胖发病 早期脂联素即开始下降,2型糖尿病发病后脂联素 仍持续性下降.在动物模型中,降低循环中的脂联素 水平可促进糖尿病的发生,而给予高水平的脂联素 可阻止糖尿病的发生.Lindsay等 对Pima印第安 人研究发现,2型糖尿病患者血清脂联素水平较糖 耐量正常组低;在正常糖耐量到糖耐量降低再发展 为2型糖尿病的过程中,循环内脂联素水平逐渐降 低,并与空腹胰岛素水平呈负相关.虽然脂联素改善 胰岛素抵抗和糖代谢的作用机制尚未完全阐明,但 素水平.Combs等 加 证实,短时间静脉输注rAcrp 3O可引起血糖急剧下降,其作用主要是通过抑制肝 脏内葡萄糖合成而实现,而rAcrp 30在肝脏内的作 用靶点可能为糖异生的酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 和6磷酸一葡萄糖.Fruebis等 发现单次给予重组 球型Acrp 30(rgAcrp 30)可显著降低高脂高蔗糖灌 胃或静脉注射脂肪乳而升高的游离脂肪酸水平,降 低血糖水平;每日给予低剂量球型Acrp 30可减少 高脂高蔗糖喂养小鼠的过多体内脂肪组织,降低体 重,但不影响摄食. 总之,脂联素通过干预机体糖和脂肪代谢途径, 参与胰岛素抵抗相关疾病的发生及发展过程,脂联 素基因的单核苷酸多态性与血浆脂联素水平和胰岛 素抵抗有明显的关联.深入研究脂联素基因多态性 有助于判断胰岛素抵抗状态,而发现2型糖尿病高 危人群将对预防和治疗2型糖尿病的相关研究奠定 理论基础. 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