TCF7L2基因多態(tài)性與2型糖尿病發(fā)病關(guān)系的研究進(jìn)展

楊可名 游娜

2型糖尿病(T2DM)是由環(huán)境和遺傳因素共同作用而發(fā)生的多基因遺傳病，具有明顯的遺傳傾向和顯著的遺傳異質(zhì)性。近年來(lái)T2DM的發(fā)病率急速上升，預(yù)計(jì)到2030年全世界范圍內(nèi)的成年患者將達(dá)到3.6億多。在遺傳、肥胖、高血壓、高血脂等T2DM發(fā)病的諸多危險(xiǎn)因素中，遺傳因素的作用最為突出。近年來(lái)由于全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association，GWA)的發(fā)展，證實(shí)與T2DM相關(guān)聯(lián)的易感基因已達(dá)20種。其中，轉(zhuǎn)錄因子7類(lèi)似物 2(transcription factor 7-like 2，TCF7L2)被證明是迄今發(fā)現(xiàn)的與T2DM關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)的易感基因，在白種人群中將近1/5的T2DM患者存在TCF7L2基因變異［1］。本文就TCF7L2基因與T2DM的關(guān)系作一綜述。

1 TCF7L2基因

1.1 TCF7L2基因的分布與結(jié)構(gòu) 人類(lèi)TCF7L2基因位于染色體10q25.3，在人體內(nèi)廣泛表達(dá)，包括成熟的胰島B細(xì)胞、心肌細(xì)胞、胎盤(pán)、肺、腦、肝、腎、脂肪組織以及腸道等［2］。它由17個(gè)外顯子組成，其中5個(gè)可選擇性表達(dá)，通過(guò)形成不同的基因剪接異構(gòu)體，在羧基末端產(chǎn)生短、中、長(zhǎng)的開(kāi)放閱讀框從而轉(zhuǎn)錄出含有不同長(zhǎng)度羧基末端的TCF7L2產(chǎn)物亞型。

1.2 TCF7L2基因的功能與Wnt信號(hào)通路 TCF7L2的表達(dá)產(chǎn)物T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子-4(TCF-4)是T細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增強(qiáng)子結(jié)合因子(TCF/LEF)之一，作為 beta-catenin(beta連環(huán)蛋白)的核受體參與經(jīng)典的Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。當(dāng)Wnt信號(hào)沒(méi)有被激活時(shí)，beta-catenin被糖原合酶激酶3(GSK-3)磷酸化，細(xì)胞核中的HMG盒的TCF蛋白是以轉(zhuǎn)錄抑制因子形式存在的，這樣Wnt的靶基因就不能夠表達(dá);當(dāng)配體Wnt蛋白和細(xì)胞表面受體結(jié)合時(shí)，GSK3B對(duì)beta-catenin的磷酸化就被阻止，這時(shí)TCF就變成了轉(zhuǎn)錄激活物，beta-catenin與核受體TCF-4結(jié)合成復(fù)合體，進(jìn)而調(diào)節(jié)與細(xì)胞分裂周期相關(guān)基因的表達(dá)，目前認(rèn)為該信號(hào)途徑與細(xì)胞增殖、遷移、正常胚胎的發(fā)生有關(guān)，并且還參與了肌肉組織和脂肪組織的形成。

TCF7L2基因即通過(guò)以上途徑間接參與Wnt通路從而發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化、胚胎發(fā)育等作用，并可能對(duì)胰島的發(fā)育和再生有直接作用［3］。其變異與多種腫瘤尤其是結(jié)腸癌、直腸癌的發(fā)展相關(guān)聯(lián)［4］。近年發(fā)現(xiàn) TCF7L2可通過(guò) Wnt信號(hào)通路調(diào)節(jié)腸道內(nèi)分泌細(xì)胞的胰高血糖素原基因表達(dá)［5］，促進(jìn)胰高糖素樣肽1(glucagon-like peptide-l，GLP-1)在小腸內(nèi)的表達(dá)和分泌，參與調(diào)節(jié)血漿葡萄糖穩(wěn)態(tài)。

2 TCF7L2多態(tài)性和T2DM的關(guān)系

2006 年 Grant等［3］研究發(fā)現(xiàn) TCF7L2基因3號(hào)內(nèi)含子的一個(gè)微衛(wèi)星DGl0S478與T2DM有高度相關(guān)性，并發(fā)現(xiàn)與之有顯著連鎖不平衡關(guān)系的5個(gè)單核苷酸多態(tài)性 (SNPs)——rsl2255372，rs7903146，rs7901695，rsl1196205和 rs7895340均與T2DM相關(guān)，尤其是 rsl2255372和rs7903146，此二者危險(xiǎn)等位基因都是T。隨后其在美國(guó)和丹麥白種人群大樣本的病例對(duì)照研究中也得到了類(lèi)似的結(jié)果(OR=1.56)。TCF7L2顯示的與 T2DM強(qiáng)烈的相關(guān)性引起了世界各地學(xué)者們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)在世界范圍內(nèi)開(kāi)展了大量多種族驗(yàn)證性研究［2，6-10］。上述研究也提示TCF7L2與2型糖尿病相關(guān)的精細(xì)位點(diǎn)可能存在種群的差別。

3 TCF7L2基因變異引起T2DM的可能機(jī)制

T2DM發(fā)病機(jī)制中的兩個(gè)要點(diǎn)是胰島素分泌不足和胰島素抵抗，TCF7L2究竟通過(guò)何種機(jī)制來(lái)影響T2DM的發(fā)病一直是研究的熱點(diǎn)，目前認(rèn)為可能通過(guò)以下幾種途徑。

3.1 胰島素分泌減少 目前多數(shù)研究結(jié)果顯示TCF7L2變異與胰島素分泌降低相關(guān)，例如在2006年的糖尿病預(yù)防計(jì)劃(DPP)中，F(xiàn)lorez等［11］對(duì)空腹血糖受損(IFG)或糖耐量受損(IGT)患者進(jìn)行靜脈葡萄糖耐量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)rs7903146的T等位基因攜帶者的I相胰島素分泌水平明顯降低。具體可能機(jī)制如下。

3.1.1 TCF7L2表達(dá)和胰島B細(xì)胞功能的關(guān)系:研究表明［6，12］，TCF7L2 對(duì)于維持B細(xì)胞生存以及葡萄糖刺激的胰島素分泌是必需的，TCF7L2基因變異可能通過(guò)影響腸胰島素調(diào)控軸和(或)胰島本身直接引起B(yǎng)細(xì)胞胰島素分泌不足而導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生。然而研究發(fā)現(xiàn)不論是從ZDF大鼠還是從攜帶TCF7L2 T等位基因的T2DM患者身上分離的胰島中，TCF7L2的 mRNA均升高，這與 TCF7L2表達(dá)下降致胰島素分泌不足的結(jié)果相斥。鑒于此，Shu等［13］進(jìn)一步研究證實(shí)在患者離體的胰島中，mRNA水平升高，TCF7L2蛋白表達(dá)下降，并認(rèn)為mRNA的升高或許是TCF7L2蛋白表達(dá)不足而致B細(xì)胞功能缺陷的代償表現(xiàn)，即提出了“轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)”的觀點(diǎn)。T2DM的基因治療可以從提高有活性的TCF7L2表達(dá)入手，進(jìn)一步研究十分關(guān)鍵。

那么，TCF7L2基因變異影響B(tài)細(xì)胞功能的具體機(jī)制是什么呢?Silva等［14］的研究結(jié)果可以提供一些解釋?zhuān)凑J(rèn)為T(mén)CF7L2可調(diào)控與B細(xì)胞激素合成與分泌功能有關(guān)的若干基因的表達(dá)，其中包括調(diào)節(jié)漿膜上胰島素顆粒融合和出胞運(yùn)動(dòng)的基因，缺少了有活性的TCF7L2的組織中分泌顆粒運(yùn)動(dòng)加快但囊泡融合受限，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素釋放不足。

3.1.2 TCF7L2基因變異通過(guò)阻斷Wnt信號(hào)通路抑制 GLP-1作用:如前所述，Wnt信號(hào)通路可以通過(guò)TCF7L2核受體途徑促進(jìn)小腸內(nèi)分泌細(xì)胞L細(xì)胞生長(zhǎng)和分泌GLP-1，GLP-1由胰高糖素原基因編碼，通過(guò)刺激胰島素的分泌和生物合成，抑制胰高血糖素的釋放和胃排空以及增加外周胰島素敏感性和機(jī)體飽脹感來(lái)降低血糖。TCF7L2變異不僅通過(guò)減少GLP-1生成來(lái)影響胰島素分泌［15］，還通過(guò)下調(diào)GLP-1R/GIP-R來(lái)阻斷Wnt通路，最終導(dǎo)致影響B(tài)細(xì)胞功能缺陷，胰島素分泌不足［16］。

3.1.3 前胰島素加工障礙:Loos等［17］研究發(fā)現(xiàn)在rs7903146位點(diǎn)，攜帶TT基因型者血清完整的前胰島素濃度比CT型攜帶者高15%，而CT型完整的前胰島素濃度又比CC型高9%，提示TCF7L2基因變異導(dǎo)致胰島素水平下降可能與B細(xì)胞對(duì)前胰島素加工效率降低有關(guān)，即增加的前胰島素不能轉(zhuǎn)化為胰島素被利用，前胰島素的顯著增加可以理解為機(jī)體對(duì)前胰島素加工障礙的代償反應(yīng)。激素原轉(zhuǎn)換酶l，2(PC-1，PC-2)和羧肽酶 E(CPE)是前胰島素加工為成胰島素的主要蛋白，而PC-1/PC-2有保守的TCF結(jié)合位點(diǎn)，因此TCF7L2變異可能通過(guò)調(diào)節(jié)這些基因的轉(zhuǎn)錄而影響前胰島素向胰島素的轉(zhuǎn)換。

3.2 胰島素抵抗 對(duì)于TCF7L2與胰島素抵抗的關(guān)系，目前結(jié)論尚不一致。Damcott等［18］認(rèn)為 TCF7L2 變異可通過(guò)改變C/EBPA(CCATT/enhancer binding protein alpha)和PPAR-r擾亂脂肪的形成和脂肪細(xì)胞的功能，導(dǎo)致三酰甘油在外周組織(如肝臟和肌肉)沉積，從而產(chǎn)生胰島素抵抗。Liu等［19］在對(duì)臺(tái)灣青少年人群的研究中亦發(fā)現(xiàn)TCF7L2風(fēng)險(xiǎn)等位基因攜帶者對(duì)胰島素的敏感性下降。然而，目前多數(shù)研究顯示TCF7L2與胰島素抵抗沒(méi)有關(guān)聯(lián)［6，11，15-16］。對(duì)于 TCF7L2 風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)攜帶者體內(nèi)肝胰島素敏感性下降的報(bào)道，實(shí)際情況可能與體內(nèi)低胰島素水平和(或)TCF7L2對(duì)體內(nèi)葡萄糖生成直接或間接的影響有關(guān)［16］。

3.3 TCF7L2與體質(zhì)量指數(shù)(BMI)關(guān)系

關(guān)于TCF7L2是否會(huì)影響B(tài)MI，目前的結(jié)論尚不一致。Florez等［13］的研究結(jié)果顯示風(fēng)險(xiǎn)等位基因攜帶者BMI相對(duì)較低，腰圍也在基線水平。這與法國(guó)Cauchi等［2］的研究結(jié)果一致。Cauchi等［20］在另一項(xiàng)研究中還發(fā)現(xiàn)非肥胖型T2DM組中，T等位基因與T2DM的關(guān)聯(lián)更強(qiáng)。然而亦有研究認(rèn)為 TCF7L2與 BMI的關(guān)聯(lián)不大［21］。

4 展望

4.1 TCF7L2多態(tài)性對(duì)于T2DM風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)價(jià)值 我國(guó)是糖尿病大國(guó)，做好糖尿病的一級(jí)預(yù)防十分關(guān)鍵。Lyssenko等［6］通過(guò)22年隨訪發(fā)現(xiàn)3種基因的變異體可預(yù)示2型糖尿病的發(fā)生，其中意義最大的是TCF7L2兩種變異體rs12255372和rs7903146的T等位基因，這提示可以把TCF7L2常見(jiàn)變異位點(diǎn)作為篩選指標(biāo)，對(duì)社區(qū)人群進(jìn)行普查，然而想要在一定程度上提高遺傳信息對(duì)于預(yù)測(cè)和診斷T2DM的精確性，應(yīng)該對(duì)多個(gè)T2DM易感基因的多態(tài)性位點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。

4.2 TCF7L2多態(tài)性與T2DM的治療與干預(yù) 根據(jù)上述TCF7L2參與T2DM發(fā)病可能的機(jī)制，通過(guò)藥理學(xué)的方法來(lái)提高腸促胰島素的水平、輸入外源性GLP-1、上調(diào)GLP-1R/GIP-R敏感性，提高有活性的TCF7L2的表達(dá)水平，促進(jìn)前胰島素的轉(zhuǎn)換等途徑都可成為T(mén)CF7L2風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)攜帶者T2DM治療的發(fā)展方向，這還有賴(lài)于進(jìn)一步的分子研究和大量的臨床試驗(yàn)。

此外，DPP研究組發(fā)現(xiàn) TCF7L2上rsl2255372位點(diǎn)TT基因型在安慰劑組患T2DM的風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.81)要明顯高于生活方式干預(yù)組(OR=1.24)［19］，說(shuō)明膳食干預(yù)(減少全脂和飽和脂肪酸攝入并增加纖維攝入)和加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)可以修飾遺傳因素對(duì)T2DM的影響。因此，基礎(chǔ)與臨床工作者們要進(jìn)一步深入研究TCF7L2在T2DM發(fā)展中所起的作用及相關(guān)機(jī)制，不斷積累分子研究基礎(chǔ)，改善臨床干預(yù)方法，并尋找靶向性更強(qiáng)的治療方法。

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