脂聯(lián)素及基因多態(tài)性與糖尿病腎病

閔艷 陳軍寧

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)即糖尿病腎病腎小球硬化癥，是糖尿病微血管并發(fā)癥之一。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，DN是導(dǎo)致終末期腎功能衰竭最常見(jiàn)的原因。在我國(guó)，隨著生活水平的提高，近年來(lái)的發(fā)病率也呈上升趨勢(shì)。臨床研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病的發(fā)生和發(fā)展并不完全與血糖控制及病程成正比，其發(fā)病具有家庭聚集現(xiàn)象及種族差異，這說(shuō)明遺傳因素在其發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中具有重要作用。脂聯(lián)素是新近發(fā)現(xiàn)的由脂肪細(xì)胞特異性分泌的具有類(lèi)似膠原結(jié)構(gòu)的蛋白，在調(diào)節(jié)糖和脂肪代謝、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化等過(guò)程發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素基因序列中存在著等位基因單核苷酸多態(tài)性(SNPs)，SNPs可能影響脂聯(lián)素的血漿水平，從而與2型糖尿病、胰島素抵抗和糖尿病腎病等疾病的發(fā)展和演變有關(guān)?，F(xiàn)就脂聯(lián)素與糖尿病腎病的研究現(xiàn)狀綜述如下。

1 脂聯(lián)素概述

1.1 脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)與功能 脂聯(lián)素(adiponectin) 亦被稱(chēng)為APM1、ACRP30、ADIPOQ或GBP28，是由脂肪細(xì)胞特異性分泌的一種蛋白，脂聯(lián)素是由244個(gè)氨基酸組成，基本結(jié)構(gòu)分為4個(gè)部分：含N端的信號(hào)序列、氨基端非螺旋區(qū)、膠原重復(fù)序列和球形羧基端。正常人血清濃度為5～30μg/ml，約占血清總蛋白的0.01%。人血漿中脂聯(lián)素不是以單一形式存在，有三聚體、六聚體(LMW)、多聚體(HMW)。低濃度的脂聯(lián)素與肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病和心血管疾病有關(guān)，而在1型糖尿病患者、糖尿病腎病和1型糖尿病并發(fā)的微血管病變的患者的血清脂聯(lián)素水平是增高的。研究表明，脂聯(lián)素濃度的變化與脂聯(lián)素基因的遺傳變異密切相關(guān)。Yamauchi等[1]應(yīng)用分子克隆技術(shù)確定脂聯(lián)素受體存在兩種異構(gòu)體—脂聯(lián)素受體1(AdipoR1)和脂聯(lián)素受體2(AdipoR2)，AdipoR1在骨骼肌中高度表達(dá)，AdipoR2在肝臟中高度表達(dá)。激活的受體可以增加AMP激酶(AMPK)、乙酰CoA羧化酶(ACC)、p38MAPK的磷酸化和PPAR的γ活性，從而促進(jìn)脂肪酸氧化和糖代謝。

1.2 脂聯(lián)素基因結(jié)構(gòu)及單核苷酸多態(tài)性(SNPs) 人類(lèi)脂聯(lián)素基因(ADIPOQ)是單拷貝基因，位于染色體3q27，全長(zhǎng)約17kb，包括大小為18～4277bp的3個(gè)外顯子和0.8、12bp的2個(gè)內(nèi)含子。啟動(dòng)子區(qū)包括2834bp的核苷酸并且未發(fā)現(xiàn)TATA盒，ADIPOQ的轉(zhuǎn)錄從接近5’端的胞嘧啶開(kāi)始，多肽編碼區(qū)域是從外顯子2起始處開(kāi)始，在外顯子3起始處結(jié)束?；驋呙韬突蜻B鎖分析發(fā)現(xiàn)染色體3q27與T2D、肥胖癥、高血壓和糖尿病腎病有關(guān)。通過(guò)對(duì)人ADIPOQ基因序列分析發(fā)現(xiàn)，正常人ADIPOQ基因中存在相當(dāng)數(shù)量的等位基因SNPs。

2 脂聯(lián)素與糖尿病腎病

2.1 脂聯(lián)素與1型糖尿病腎病 Saraheimo等[2]對(duì)芬蘭的189名1型糖尿病患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)大量白蛋白尿患者血清脂聯(lián)素濃度高于微量白蛋白尿和正常蛋白尿患者。脂聯(lián)素與肌酐、白蛋白排泄率(AER)呈正相關(guān)，與腎小球?yàn)V過(guò)率(GFR)、腰臀比(WHR)呈負(fù)相關(guān)。GFR、AER和WHR與脂聯(lián)素水平獨(dú)立相關(guān)。最近的研究顯示[3]成功的腎移植往往伴隨著血漿脂聯(lián)素濃度的顯著降低，這表明腎功能衰竭所致的脂聯(lián)素生物降解、消除減少及合成增加是導(dǎo)致脂聯(lián)素血漿濃度升高的主要原因。而Schalkwijk等[4]研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素水平與體重指數(shù)(BMI)、腰臀比、空腹甘油三酯、GFR呈負(fù)相關(guān)，首次表明血清脂聯(lián)素水平與可溶性血管黏附分子1(sVCAM-1)正相關(guān)，紀(jì)志尚等[5]研究證實(shí)脂聯(lián)素與BMI、WHR、GFR呈負(fù)相關(guān)，與sVCAM-1呈正相關(guān)。GFR可減弱脂聯(lián)素與蛋白尿的相關(guān)性，而調(diào)整糖尿病病程后，脂聯(lián)素與視網(wǎng)膜病變和心血管病變不再具有相關(guān)性。脂聯(lián)素與sVCAM-1的相關(guān)性不受GFR的影響。sVCAM-1被認(rèn)為是血管內(nèi)皮損傷的危險(xiǎn)因子，高表達(dá)的黏附分子可能通過(guò)增強(qiáng)血細(xì)胞的黏附，造成相應(yīng)微血管的阻塞和內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步損傷，從而引起糖尿病微血管并發(fā)癥的發(fā)生。在健康志愿者中發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷標(biāo)記物CD146水平與脂聯(lián)素水平相關(guān)，推測(cè)高脂聯(lián)素水平可能影響了內(nèi)皮細(xì)胞間的連接[6]，可能導(dǎo)致白蛋白漏入尿中。Chen等[7]研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素在磷脂酰肌醇-3激酶活化后，通過(guò)AMPK的磷酸化，進(jìn)而磷酸化和活化一氧化氮合酶(ENOS)引起NO的生成增加，NO可導(dǎo)致腎小球的高壓、高濾過(guò)，直接參與了DN的發(fā)生、發(fā)展。腎小球毛細(xì)管壓增高還能引起內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)附因子增加，這說(shuō)明高脂聯(lián)素水平可能是糖尿病腎病發(fā)生機(jī)制之一。高脂聯(lián)素水平是一種保護(hù)性生理機(jī)制，還是其自身參與糖尿病微血管病變的發(fā)生、發(fā)展，目前尚無(wú)定論，還需進(jìn)一步研究。

2.2 脂聯(lián)素與2型糖尿病腎病 Looker等[8]通過(guò)檢測(cè)1069名患2型糖尿病腎病的Pima印第安人血脂聯(lián)素，發(fā)現(xiàn)血清脂聯(lián)素水平在糖耐量正常或糖尿病病程大于10年的患者中最高。在糖尿病患者中，尿蛋白/肌酐比率和血肌酐水平均與脂聯(lián)素水平呈正相關(guān)。Koshimura等[9]研究第一次證實(shí)脂聯(lián)素從尿中排泄，在有輕度腎病和進(jìn)展期DN患者中，尿脂聯(lián)素和血清脂聯(lián)素水平呈正相關(guān)。Shimotomai等[10]發(fā)現(xiàn)2型糖尿病腎病、IgA腎病患者尿脂聯(lián)素水平和白蛋白/肌酐比值正相關(guān)，且尿脂聯(lián)素水平增高可能和腎小球血管選擇性通透性增高與多尿滲透壓降低有關(guān)。Fujuta等[11]研究也發(fā)現(xiàn)臨床糖尿病腎病組血清和尿脂聯(lián)素水平明顯增加。血清脂聯(lián)素水平與及尿脂聯(lián)素水平、血清肌酐、尿白蛋白、尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、尿單核細(xì)胞趨化因子(MCP-1)呈正相關(guān)。尿NAG酶是腎小管損傷的臨床標(biāo)志物，而MCP-1代表腎小管損傷程度。在糖尿病腎病臨床腎病期，血清和尿脂聯(lián)素水平升高可能與腎功能不全及腎小管損傷有關(guān)，推測(cè)2型糖尿病腎病臨床腎病期高脂聯(lián)素水平是機(jī)體的一種保護(hù)性生理應(yīng)答，以通過(guò)其抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化特性來(lái)緩解腎小管損傷并延緩糖尿病腎病進(jìn)程。

3 脂聯(lián)素基因多態(tài)性與糖尿病腎病

3.1 SNPs與1型糖尿病腎病 Vionnet等[12]選擇了丹麥、芬蘭和法國(guó)的1型糖尿病患者，通過(guò)分析在染色體3q24-3qter上與糖尿病腎病相關(guān)的14種基因上的69種SNPs，首次報(bào)道了ADIPOQ與1型糖尿病微血管病變有關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)丹麥人的ADIPOQ啟動(dòng)子區(qū)域G/A(rs17300539/-11391)上的A等位基因可以增加1型DM患糖尿病腎病的風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.46)，G等位基因可以降低此風(fēng)險(xiǎn)，而在芬蘭和法國(guó)人群中未發(fā)現(xiàn)這種關(guān)聯(lián)(P=0.784和P=0.07)，表明基因多態(tài)性與種族有關(guān)。Jorsal等[13]在研究丹麥高加索人脂聯(lián)素基因多態(tài)性與DN關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)在DN人群中ADIPOQ(rs17300539/-11391)G/A的A等位基因的頻率高于T1D人群(P=0.014)，且攜帶這種基因的患者血清脂聯(lián)素濃度偏高，從資料上我們猜想基因多態(tài)性影響了脂聯(lián)素水平而導(dǎo)致了DN，在對(duì)患者8年的隨訪(fǎng)中發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素血清濃度與終末期腎病(ESRD)呈正相關(guān)，高水平的脂聯(lián)素可預(yù)測(cè)糖尿病患者進(jìn)展至終末期腎病及死亡率，但未發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因多態(tài)性與ESRD的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)聯(lián)，研究者分析可能是由于缺乏檢驗(yàn)的效力去發(fā)現(xiàn)相對(duì)罕見(jiàn)的基因變異，這還需要進(jìn)一步去研究。Zhang等[14]研究發(fā)現(xiàn)在美國(guó)DN女性患者SNPs-11377上G等位基因頻率高于糖尿病組，對(duì)SNPs11391G/A和11377C/G二倍體分析，G-C/G-C與糖尿病腎病有顯著相關(guān)(P=0.013)，這表明-11377和-11391基因的多態(tài)性可以增加T1D患者患糖尿病腎病的易感性。而在男性中未發(fā)現(xiàn)此關(guān)聯(lián)，臨床上也發(fā)現(xiàn)女性DN患者比男性DN年齡較年輕，脂聯(lián)素水平也比男性的高。說(shuō)明疾病的易感性與性別有關(guān)。目前研究未發(fā)現(xiàn)SNPs+45(T/G)和SNPs+276(G/T)與DN有關(guān)聯(lián)[15]。脂聯(lián)素基因啟動(dòng)子區(qū)SNPs與糖尿病腎病有關(guān)，但目前其機(jī)制還不詳，有待進(jìn)一步研究。

3.2 SNPs與2型糖尿病腎病 Wu等[16]研究發(fā)現(xiàn)在中國(guó)臺(tái)灣人群中，2型糖尿病腎病人群ADIPOQ(rs266729/-11377)C等位基因頻率高于T2D人群，攜帶CC和CG基因型的T2D比攜帶GG基因型的患者有更易患糖尿病腎病的風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.58)。隨后在非裔美國(guó)人中發(fā)現(xiàn)[17]，糖尿病腎病組與正常對(duì)照組相比，ADIPOQ內(nèi)含子1(rs182052)A是糖尿病腎病的易感基因(P=0.0015，OR=1.37)。趙海燕等[18]對(duì)中國(guó)深圳地區(qū)漢族人群研究發(fā)現(xiàn)，攜帶-11377CC和-11391GG型者患糖尿病腎病的危險(xiǎn)增加，且血清甘油三酯和總膽固醇水平較變異組(-11377CG+GG和11391GA+AA)顯著增高。郭志新等[19]在研究山西地區(qū)漢族人群和Yoshioka等[20]對(duì)日本人群的研究未發(fā)現(xiàn)SNPs+276G/T與2型糖尿病腎病有關(guān)。

4 展望

脂聯(lián)素是由脂肪細(xì)胞特異性分泌的蛋白，具有調(diào)節(jié)糖和脂肪代謝、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化等作用，與糖尿病及其并發(fā)癥、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖等疾病密切相關(guān)。當(dāng)1型或2型糖尿病合并微血管病變時(shí)，血清脂聯(lián)素水平均升高，但其機(jī)制尚不清楚，而這種變化趨勢(shì)可以為糖尿病微血管病變的早期診斷提供依據(jù)。ADIPOQ基因的SNPs與糖尿病腎病的發(fā)生是偶然事件還是一種標(biāo)志性分子，目前尚不清楚。這還需要做更多的研究，闡明它們?cè)隗w內(nèi)的作用機(jī)制和它們的影響因子，將會(huì)為糖尿病腎病的早期診斷、基因治療和藥物治療提供新的手段。

[1]Yamauchi T,Kamon J,Ito Y,et al.Cloning of adiponectin receptors that mediate antidiabetic metabolic effects[J].Nature,2003,423(6941):762-769.

[2]Saraheimo M,Forsblom C,Fagerudd J,et al.Serum adiponectin is increased in type 1 diabetic patients with nephropathy[J].Diabetes Care,2005,28(6):1410-1414.

[3]Chudek J,Adamczak M,Karkoszka H,et al.Plasma adiponectin concentration before and after successful kidney transplantation[J].Transplant Proc,2003,35(6):2186-2189.

[4]Schalkwijk CG,Chaturvedi N,Schram MT,et al.Adiponectin is inversely associated with renal function in type 1 diabetic patients[J].J Clin Endocrinol Metab,2006,91(1):129-135.

[5]紀(jì)志尚,劉秀英,解中華.脂聯(lián)素與1型糖尿病腎病及可溶性血管細(xì)胞黏附分子-1的關(guān)系[J].實(shí)用診斷與治療雜志,2008,22(4):244-248.

[6]Malyszko J,Malyszko JS,Brzosko S,et al.Adiponectin is related to CD146,a novelmarker of endothelial cell activation/injury in chronic renal failure and peritoneally dialyzed patients[J].J Clin Endocrinol Metab,2004,89(90):4620-4627.

[7]Chen H,Montagnani M,Funahashi T,et al.Adiponectin stimulates production of nitric oxide in vascular endothelial cells[J].J Biol Chem,2003,278(45):45021-45026.

[8]Looker HC,Krakoff J,Funahashi T,et al.Adiponectin concentrations are influenced by renal function and diabetes duration in Pima Indians with type 2 diabetes[J].J Clin Endocrinol Metab,2004.89(8):4010-4017.

[9]Koshimura J,Fujita H,Narita T,et al.Urinary adiponectin excretion is increased in patients with overt diabetic nephropathy[J].Biochem Biophys Res Commun,2004,316(1):165-169.

[10]Shimotomai T,KakeiM,Narita T,et al.Enhanced urinary adiponectin excretion in IgA-nephropathy patients with proteinuria[J].Ren Fail,2005,27(3):323-328.

[11]Fujita H,Morii T,Koshimura J,et al.Possible relationship between adiponectin and renal tubular injury in diabetic nephropathy[J].Endocr J,2006,53(6):745-752.

[12]Vionnet N,Tregouet D,Kazeem G,et al.Analysis of 14 candidate genes for diabetic nephropathy on chromosome 3q in European populations:strongest evidence for association with a variant in the promoter region of the adiponectin gene[J].Diab,2006,55(11):3166-3174.

[13]Jorsal A,Tarnow L,Frystyk J,et al.Serum adiponectin predicts allcause mortality and end stage renal disease in patients with type I diabetes and diabetic nephropathy[J].Kidney International,2008,74(5):649 654.

[14]Zhang D,Ma J,Brismar K,et al.A single nucleotide polymorphism alters the sequence of SP1 binding site in the adiponectin promoter region and is associated with diabetic nephropathy among type 1 diabetic patients in the Genetics of Kidneys in Diabetes Study[J].Journal of Diabetes and Its Complications,2009,23(4):265-272.

[15]Ma J,M llsten A,Falhammar H,et al.Genetic association analysisof the adiponectin polymorphisms in type 1 diabetes with and without diabetic nephropathy[J].Journal of Diabetes and Its Complications,2007,21(1):28-33.

[16]Wu LSH,Hsieh CH,Pei D,et al.Association and interaction analyses of genetic variants in ADIPOQ,ENPP1,GHSR,PPARγ and TCF7L2 genes for diabetic nephropathy in a Taiwanese population with type 2 diabetes[J].Nephrol Dial Transplant,2009,1-7.

[17]Bostrom MA,Freedman BI,Langefeld CD,et al.Association of Adiponectin Gene Polymorphisms With Type 2 Diabetes in an African American Population Enriched for Nephropathy[J].Diabetes,2009,58(2):499-504.

[18]趙海燕,陳立波,張長(zhǎng)寧,等.脂聯(lián)素基因5'端調(diào)控區(qū)核苷酸多態(tài)性與2型糖尿病腎病相關(guān)性研究[J].臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐,2008,17(B07):483-485.

[19]郭志新,吳蘇豫,孫英姿.脂聯(lián)素基因276位點(diǎn)多態(tài)性與2型糖尿病腎病的關(guān)系[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2008,39(6):507-510.

[20]Yoshioka K,Yoshida T,Umekawa T,et al.Adiponectin gene polymorphism(G276T)is not associated with incipient diabetic nephropathy in Japanese type 2 diabetic patients[J].Metabolism,2004,53(9):1223-1226.