RAGE及其基因多態(tài)性與2型糖尿病微血管病變相關(guān)關(guān)系的研究進(jìn)展＊

顧喆瑤綜述 姚 勇審校

微血管病變是2型糖尿病（Type 2Diabetes Mellitus，T2DM）的主要并發(fā)癥，其發(fā)病機(jī)制和治療方案是醫(yī)學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，長期高血糖狀態(tài)可激活晚期糖基化終產(chǎn)物（Advanced Glycation End Products，AGEs）及其受體（Receptor for Advanced Glycation End Products，RAGE），啟動(dòng)AGEs-RAGE信號(hào)傳導(dǎo)通路，最終導(dǎo)致全身微血管不可逆損害及相關(guān)臟器功能的喪失。目前研究已初步證實(shí)RAGE基因序列的變異可改變AGEs-RAGE的相互作用而影響T2DM微血管并發(fā)癥的發(fā)生［1］；調(diào)控RAGE對(duì)T2DM微血管并發(fā)癥的防治有重要作用［2］。但RAGE在T2DM微血管并發(fā)癥發(fā)病過程中的具體機(jī)制仍在進(jìn)一步研究中。本文對(duì)RAGE及其基因多態(tài)性與T2DM微血管并發(fā)癥的相關(guān)性研究作如下綜述。

1 RAGE概述

1.1 分子結(jié)構(gòu)

RAGE最初是由Neeper從牛肺組織中提取、分離出來，并被證實(shí)能特異性結(jié)合AGEs的蛋白質(zhì)。人RAGE基因位于染色體6p21，3，含有11個(gè)外顯子、10個(gè)內(nèi)含子以及一個(gè)長約1.7kb的5’側(cè)域，最初的翻譯產(chǎn)物含有383個(gè)氨基酸殘基。RAGE基因啟動(dòng)子區(qū)位于5’側(cè)域內(nèi)，含有兩個(gè)能直接影響RAGE表達(dá)的核因子κappa-B（Nuclear Factor–κB，NF-κB）樣結(jié)合位點(diǎn)，兩結(jié)合位點(diǎn)同時(shí)突變可大大降低RAGE的表達(dá)。全長的RAGE由3個(gè)部分組成：胞外段，跨膜段以及胞內(nèi)段。其中，胞外段由1個(gè)V型區(qū)和2個(gè)C型區(qū)（配體結(jié)合部位和兩個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)）構(gòu)成，并與ɑ-雙螺旋結(jié)構(gòu)的跨膜段以及短小胞內(nèi)段相銜接；胞內(nèi)段含有大量電荷，為胞內(nèi)RAGE相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所必須。

1.2 生物學(xué)活性

RAGE是細(xì)胞膜表面免疫球蛋白超家族跨膜受體成員之一［3］，被認(rèn)為是主要的內(nèi)在免疫應(yīng)答成分。正常生理狀態(tài)下，RAGE在一些組織和細(xì)胞，如肝臟、腎臟、心臟以及神經(jīng)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、炎癥細(xì)胞等呈低水平表達(dá)。但一些特定環(huán)境下，如高血糖、氧化應(yīng)激等可引起RAGE表達(dá)明顯增強(qiáng)［4］。RAGE可與多個(gè)配體相關(guān)聯(lián)，包括S100蛋白家 族 （如 S100B、S100P、S100A4、S100A6、S100A8／9、S100A11、S100A13）、高 遷 移 率 族 蛋 白 l（High Mobility Group Box Protein 1，HMGBl）和朊病毒蛋白分子［5］。RAGE通過結(jié)合不同配體，激活相對(duì)應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑而發(fā)揮不同生物學(xué)效應(yīng)。如RAGE通過絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）／磷 脂 酰 肌 醇 激 酶-3（Phosphoinositide 3-Kinase，PIK3）／蛋白激酶 B（Protein Kinase B，PKB／AKT）途徑，明顯上調(diào)多種細(xì)胞中結(jié)締組織生長因子（Connective Tissue Growth Factor，CTGF）表達(dá)，是導(dǎo)致阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s Diaease，AD）發(fā)生的關(guān)鍵作用因子［6］；RAGE還可以通過一些胞外信號(hào)傳導(dǎo)因子及核因子途徑，促進(jìn)T2DM微血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展［7］。有研究者通過電泳分析提取3種RAGE基因轉(zhuǎn)錄引物（AGEs、腫瘤壞死因子-ɑ和17β-雌二醇）時(shí)發(fā)現(xiàn)，RAGE與AGEs及腫瘤壞死因子-ɑ的結(jié)合均與NF-κB有關(guān)；T2DM患者體內(nèi)的RAGE與NF-κB結(jié)合后，一方面啟動(dòng)AGEs-RAGE途徑，激活RAGE免疫源性而導(dǎo)致血管損傷，同時(shí)也刺激腫瘤壞死因子-ɑ大量分泌，促使微血管擴(kuò)張，通透性增強(qiáng)，最終導(dǎo)致T2DM微血管病變的加速發(fā)展［8］。

2 RAGE蛋白水平與T2DM微血管并發(fā)癥

T2DM微血管病變常常發(fā)生在某些重要的器官，如腎臟、眼、心臟等。有研究表明，T2DM腎病與RAGE的形成和堆積有著密切聯(lián)系［9］。AGEs-RAGE系統(tǒng)可刺激T2DM大鼠足細(xì)胞大量分泌血管-細(xì)胞黏附分子-1（Vascular Cell Adhesion Molecule-1，VCAM-1），引起巨噬細(xì)胞聚集，最終導(dǎo)致腎小球毛細(xì)血管急劇損傷，甚至腎功能急性衰竭［10］。曾信幸等［11］通過對(duì)人腎小球系膜細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)證實(shí)，AGEs-RAGE可誘導(dǎo)超氧陰離子生成及下調(diào)二氫葉酸還原酶（Dihydroflate Reductase，DHFR）表達(dá)，加重了T2DM腎病的氧化應(yīng)激反應(yīng)；而 Wendt等［12］將可溶性RAGE（Soluble Form of RAGE，sRAGE）以50μg／天劑量注射到13 周齡的T2DM小鼠腹腔內(nèi)，觀察至27周，與對(duì)照組比較后，發(fā)現(xiàn)注射組尿蛋白減少，足細(xì)胞內(nèi)的血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）表達(dá)顯著下降，腎小球系膜細(xì)胞水腫及腎小球基底膜增殖程度也有所減輕。T2DM視網(wǎng)膜病變時(shí)，視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)RAGE的大量集聚，促進(jìn)了白細(xì)胞活化、黏附和浸潤，可增加視網(wǎng)膜毛細(xì)血管通透性，導(dǎo)致視網(wǎng)膜的血-視網(wǎng)膜屏障損害［13］；而 Kaji等［14］研究發(fā)現(xiàn)，將sRAGE注射到含有RAGE的小鼠腹腔后，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的白細(xì)胞黏附降低，血-視網(wǎng)膜屏障損傷減輕。體外培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AGEs-RAGE信號(hào)傳導(dǎo)途徑可通過提高細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激水平 ，促進(jìn)氧自由基生成，活化半胱天冬酶-3（Caspas-3），誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞程序性死亡［15］；對(duì)雪旺細(xì)胞體外培養(yǎng)研究也顯示，RAGE能抑制雪旺細(xì)胞的增殖、遷移能力并誘導(dǎo)其凋亡，可能是導(dǎo)致受損神經(jīng)再生修復(fù)障礙的原因之一［16］。

3 RAGE基因多態(tài)性與T2DM微血管并發(fā)癥

3.1 啟動(dòng)子區(qū)的多態(tài)性

人類RAGE啟動(dòng)子區(qū)域的多態(tài)性研究以-374T／A和-429T／C多態(tài)性較多。在研究T2DM引起的局部微血管病變中，Hudson等［17］的結(jié)果表明，RAGE基因的轉(zhuǎn)錄活性與啟動(dòng)子區(qū)-374T／A及-429T／C多態(tài)性有關(guān)，兩者同時(shí)突變能提高其2-3倍轉(zhuǎn)錄活性；同時(shí)發(fā)現(xiàn)-429C等位基因頻率在T2DM視網(wǎng)膜病變患者中顯著增加，因此推測(cè)這兩個(gè)位點(diǎn)是T2DM視網(wǎng)膜病變的危險(xiǎn)因素。然而，最新的一項(xiàng)Meta分析卻表明，這兩個(gè)位點(diǎn)與T2DM視網(wǎng)膜病變無明顯相關(guān)性［18］。故兩者的相關(guān)性仍有待進(jìn)一步研究論證。

在研究T2DM引起的全身微血管病變中，F(xiàn)alcone等［19］發(fā)現(xiàn)，RAGE-374A等位基因是非T2DM患者合并心血管疾病突發(fā)心衰的獨(dú)立保護(hù)因素，并指出這種保護(hù)能力可隨長期高血糖刺激引起的RAGE水平升高而衰減。近期一項(xiàng)以高血壓患者為研究對(duì)象的研究［20］表明，男性患者的-374A等位基因與T2DM腎小球?yàn)V過率降低有關(guān)，提示-374A等位基因是T2DM腎病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。對(duì)土耳其人的研究也發(fā)現(xiàn)，-374A等位基因能夠誘導(dǎo)AGEs生成，致使大量巨噬細(xì)胞的聚集，最終引起T2DM冠狀動(dòng)脈硬化［21］。除此之外，Peng等［22］研究還認(rèn)為，-429C等位基因與T2DM患者體內(nèi)RAGE水平升高雖然有關(guān)，但-429T／C多態(tài)性并不是T2DM合并心血管病變的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。徐積兄等［23］采用PCR-RFLP法檢測(cè)T2DM或者合并腎病患者以及正常人啟動(dòng)子區(qū)-429T／C多態(tài)性，并比較各組間基因型頻率和等位基因頻率，得出RAGE基因-429C等位基因及CC基因型可減緩T2DM腎病進(jìn)展，可能是中國人T2DM腎病的保護(hù)因子?？梢?374T／A和-429T／C與T2DM全身微血管病變有著密切聯(lián)系，但具體機(jī)制尚待明確。

3.2 外顯子區(qū)的多態(tài)性

外顯子3密碼子82的甘氨酸突變成絲氨酸（簡(jiǎn)稱Gly82Ser）的多態(tài)性與T2DM微血管并發(fā)癥的相關(guān)性是外顯子區(qū)研究最熱、爭(zhēng)議最多的位點(diǎn)之一。Kumaramanickavel等［24］對(duì)50名健康者和200名T2DM患者進(jìn)行了對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)RAGE基因Gly82Ser多態(tài)性在T2DM視網(wǎng)膜病變組和單純的T2DM組之間存在差異，同時(shí)證實(shí)82密碼子Ser（簡(jiǎn)稱Ser82）等位基因是印度人群中T2DM合并視網(wǎng)膜病變的低危險(xiǎn)因素。針對(duì)中國人群的一項(xiàng)研究表明，Gly82Ser多態(tài)性與T2DM視網(wǎng)膜病變有關(guān)，并指出該基因內(nèi)含子1704位點(diǎn)G等位基因和Ser82構(gòu)建的G-A單倍體型是T2DM合并視網(wǎng)膜病變的基因標(biāo)記［25］。同時(shí)郝琳娜［26］在T2DM增殖性視網(wǎng)膜病變（Proliferative Diabetic Retinopathy，PDR）遺傳相關(guān)易感性研究中也發(fā)現(xiàn)，Gly82Ser多態(tài)性與PDR具有關(guān)聯(lián)性，Gly82Ser的AA單倍體型基因是PDR發(fā)病的危險(xiǎn)因素。但一項(xiàng)對(duì)亞洲和白種人群的Meta分析卻顯示Gly82Ser多態(tài)性與T2DM視網(wǎng)膜病變、腎病無相關(guān)性［27］。此外，高錦雄等［28］對(duì)漢族人群的研究表明，Ser82等位基因在左心室肥厚組顯著增高。

3.3 內(nèi)含子區(qū)的多態(tài)性

研究發(fā)現(xiàn)，T2DM的抗氧化應(yīng)激反應(yīng)受到-1704G／T多態(tài)性和-2184A／G多態(tài)性的顯著影響。楊斯韜等［29］對(duì)昆明地區(qū)漢族人群進(jìn)行的流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，T2DM腎病組的GT+TT基因型頻率和T等位基因頻率高于單純T2DM組，并認(rèn)為RAGE基因-1704T陽性基因型與T2DM腎病有關(guān)，是T2DM腎病發(fā)生的可能遺傳危險(xiǎn)因素。而Ng等［30］對(duì)馬來西亞人群的研究顯示，-1704G／T、-2184A／G以及-2245G／A多態(tài)性與T2DM視網(wǎng)膜病變無相關(guān)性。

4 小結(jié)

綜上所述，RAGE基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯及表達(dá)在T2DM微血管病變的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。RAGE基因多態(tài)性在不同種族和人群中存在顯著差異。RAGE基因多態(tài)性在T2DM微血管病變進(jìn)展中的作用機(jī)制雖未明了，但這一研究已為T2DM微血管并發(fā)癥的診斷和治療提供了新的靶點(diǎn)，進(jìn)一步充分了解RAGE基因某位點(diǎn)的多態(tài)性對(duì)RAGE結(jié)構(gòu)和功能的影響將是未來的研究熱點(diǎn)，也會(huì)使T2DM微血管并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制更加清晰，治療策略更加豐富、有效。

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