過氧化物酶體增殖物激活受體γ與妊娠期糖尿病相關(guān)性Relationship between peroxisome proliferator-activated receptor γ and gestational diabetes mellitus

劉可琢, 王慧艷

(南京醫(yī)科大學附屬常州婦幼保健院 產(chǎn)科, 江蘇 常州, 213003)

妊娠期糖尿病(GDM)是指妊娠后首次發(fā)現(xiàn)或發(fā)病的糖尿病，約占糖尿病孕婦的80%以上，發(fā)生率為1.5%～14.0%, 近年來有明顯升高趨勢。作為妊娠期常見合并癥之一, GDM可引起胎兒流產(chǎn)、羊水過多、巨大兒、胎兒畸形、新生兒低血糖、新生兒呼吸窘迫綜合癥等，增加其他妊娠合并癥及難產(chǎn)、胎兒病死等發(fā)生率，影響母兒遠期預后。國內(nèi)外大量研究[1-3]表明, GDM孕婦分娩以后, 2型糖尿病(T2DM)發(fā)生概率顯著提高，故可將GDM 認定為T2DM的早期階段。盡管目前對妊娠期糖尿病的發(fā)病原因還未完全闡明，但隨著近年來對妊娠期糖尿病的研究深入，人們將其病因歸結(jié)為妊娠期胰島素抵抗、炎癥因子、脂肪因子等幾個方面。作為重要原因之一的胰島素抵抗[4], 目前的觀點已從以往的糖代謝中心論轉(zhuǎn)變?yōu)橹敬x中心論，即導致胰島素抵抗的主要原因是脂肪代謝異常、分布異常、過度堆積[5]。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪組織才是胰島素抵抗的關(guān)鍵部位，而過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)對脂肪細胞增殖與分化有重要影響[6], 且已成為抗糖尿病藥物的作用靶點。雖然PPARγ與T2DM的關(guān)系很明確，但其與GDM的研究較少。本文從PPARγ與GDM脂代謝、基因表達多態(tài)性、配體與妊娠期糖尿病的相關(guān)性做簡要闡述。

1 PPARγ概述

PPAR作為核受體超家族成員，是一類核轉(zhuǎn)錄因子。目前已知的PPAR有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ 3種亞型。其中PPARγ分為PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4共4種異構(gòu)體，是根據(jù)其啟動子以及拼接方式不同分類。人類PPARγ基因位于3號染色體3p25位，全長約100 kb。PPARγ基因可轉(zhuǎn)錄生成上述4種異構(gòu)體，不同種類的PPARγ異構(gòu)體在機體分布情況不同，其表達及生物學作用也不完全相同。PPARγ1作為最主要異構(gòu)體，其分布范圍最廣，幾乎存在于所有組織中; PPARγ2主要存在于脂肪組織，它在心肌組織、骨骼肌中含量較低; 在T淋巴細胞、巨噬細胞、結(jié)腸上皮及脂肪組織中常常可見PPARγ3、PPARγ4的分布[7]。由于PPARγ1、PPARγ3、PPARγ4 的mRNA產(chǎn)物相同，所以PPARγ只翻譯2種蛋白產(chǎn)物PPARγ1和PPARγ2。PPARγ2存在于氨基端內(nèi)一個區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域依靠胰島素活化，而不依賴于配體。PPARγ能被內(nèi)源性天然配體或外源性合成配體激活。激活后和視黃醇x受體a(RXRa)形成異源二聚體，再與靶基因啟動子區(qū)的PPAR反應(yīng)元件(PPRE)結(jié)合，通過調(diào)控靶細胞核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄過程產(chǎn)生對機體內(nèi)糖、脂、蛋白質(zhì)的代謝過程具有調(diào)節(jié)作用的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物[8], 從而對細胞內(nèi)能量代謝、炎癥反應(yīng)、細胞分化與發(fā)育等過程產(chǎn)生影響[9]。

2 PPARγ與GDM脂代謝

2.1 PPARγ在脂代謝過程中的作用

研究[10]表明，敲除PPARγ后小鼠不能形成脂肪細胞，而且有嚴重脂肪代謝障礙，說明PPARγ在脂肪細胞分化中起決定作用。PPARγ主要表達在白色脂肪組織，隨后是棕色脂肪。研究表明, PPARγ參與攝取脂肪酸和脂肪儲存的基因轉(zhuǎn)錄。PPARγ同時參與前脂肪細胞分化與脂肪細胞凋亡過程的調(diào)節(jié)。PPARγ一方面通過促進小脂肪細胞功能，提高對胰島素的敏感性，從而促進脂肪細胞生長，另一方面促進大脂肪細胞功能，降低對胰島素的敏感性，從而促進脂肪細胞凋亡[11]。

2.2 脂肪組織在機體能量代謝中的作用及各種功能

脂肪組織能夠分泌多種蛋白質(zhì)類激素及細胞炎性因子，稱之為脂肪因子。這些脂肪因子廣泛地影響和調(diào)節(jié)著機體的能量代謝及各種功能，對調(diào)節(jié)胰島素敏感性起著重要作用，比如脂聯(lián)素和瘦素，是有利于增強胰島素敏感性的指標，而腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、單核細胞趨化因子-1(MCP-1)這些炎性因子則能增加胰島素抵抗[12]。而且這些脂肪因子的表達大都受PPARγ的調(diào)控。脂聯(lián)素和瘦素通過干擾或減弱胰島素信號轉(zhuǎn)導通路，進而誘發(fā)或加重胰島素抵抗。PPARγ激動劑能增加脂聯(lián)素水平，減弱胰島素抵抗，是通過抑制脂肪細胞表達TNF-α, 干擾TNF-α信號傳導，減弱TNF-α生物學效應(yīng)，對脂肪細胞分化(數(shù)量增多，體積減小)產(chǎn)生促進作用，從而抑制機體產(chǎn)生胰島素抵抗分子。研究[13]已經(jīng)證實, C反應(yīng)蛋白升高是因為脂肪細胞長期過度分泌白細胞介素-1(IL-1)、IL-6、TNF-α等可引起炎性反應(yīng)而導致的，炎性反應(yīng)因子通過干擾胰島素受體底物/P13K信號轉(zhuǎn)導通路導致胰島素抵抗。在肌肉中能量來源為葡萄糖和脂肪酸的互相競爭，血糖升高和糖異生增加與肝臟中游離脂肪酸(FFA)水平的升高密切相關(guān)。PPARγ被激活后，調(diào)控脂肪酸的轉(zhuǎn)運體脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白和CD36會選擇性促進脂肪組織攝取FFA, 降低循環(huán)中甘油三酯和FFA的水平，進而使葡萄糖在肌肉和肝臟的利用增加，改善糖、脂代謝，緩解胰島素抵抗[14]。PPARγ還可調(diào)節(jié)肉毒堿乙酰肉毒堿轉(zhuǎn)位酶( CACI)、膽固醇反轉(zhuǎn)運物(CRT)的產(chǎn)生從而影響脂類代謝; 通過增加細胞內(nèi)磷脂和促進膽固醇外流，提升高密度脂蛋白轉(zhuǎn)運膽固醇的能力[6]，增加脂肪儲存，減少脂肪分解，從而減少游離脂肪酸水平。

2.3 miRNA在糖尿病的發(fā)生發(fā)展和胰島素抵抗中的作用

在糖尿病的發(fā)生發(fā)展和胰島素抵抗中, miRNA也起著重要作用。李吉隆等[15]將miRNA-200c類似物、miRNA-200c抑制劑轉(zhuǎn)染至3T3-L1前體脂肪細胞，從而在細胞中增強或抑制miRNA-200c的表達，油紅0染色檢測轉(zhuǎn)染后3T3-L1前體脂肪細胞誘導成熟后的脂滴形成。實時PCR結(jié)果表明，轉(zhuǎn)染miRNA-200c類似物后, 3T3-L1前體脂肪細胞中脂滴顯著增多, PPARγ表達顯著升高。轉(zhuǎn)染miRNA-200c抑制劑后, 3T3-L1前體脂肪細胞中脂滴明顯減少, PPARγ表達亦顯著降低。可見, miRNA-200c與脂肪分化、脂肪細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子PPARγ的表達成正相關(guān)。謝軍等[16]通過TargetScan預測PPARγ為miRNA-27a 參與介導胰島素抵抗的主要靶基因。實驗結(jié)果顯示, miRNA-27a抑制劑可恢復PPARγmRNA的表達，故推測miRNA-27a可通過直接靶向減少PPARγ的表達，促進炎癥因子IL-6的表達，進而抑制胰島素活化信號通路PI3K/Akt 途徑實現(xiàn)[17]。關(guān)于PPARγ介導的miRNA在妊娠期糖尿病的作用機制、信號通路需待進一步研究明確。

2.4 PPAR在GDM孕婦孕期中的作用

在GDM孕婦孕期中PPAR參與了胎盤滋養(yǎng)細胞層的分化和成熟，并維持胎盤母胎營養(yǎng)物質(zhì)的運輸[18]。潘小佳等[19]臨床研究認為, PPARγ在胎盤中表達容易受到抑制，致使胎盤部分的葡萄糖及蛋白質(zhì)代謝紊亂，影響胰島素敏感性。但也有研究持不同觀點，據(jù)李珍等[20]研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ在GDM脂肪組織表達下降，而在胎盤中表達卻是上升的，推斷是因PPARγ在脂肪組織中表達降低(脂肪因子改變)，從而誘導胰島素抵抗、血糖升高，而受血糖，胎盤組織中的PPARγ反饋性增強。綜上所述, PPARγ在妊娠期糖尿病中的存在表達異常的情況，關(guān)于其原因和可能機制需要更多的基礎(chǔ)及臨床研究來證實。

3 PPARγ基因多態(tài)性與妊娠期糖尿病

3.1 PPARγ基因變異對體內(nèi)代謝平衡的影響

PPARγ基因變異可引起其轉(zhuǎn)錄活性改變，進而影響體內(nèi)代謝平衡。Pro12Ala和C161-T是2種常見多態(tài)性[21]。C161-T多態(tài)性相關(guān)報道較少，與妊娠期糖尿病的相關(guān)性還有待研究。Pro12Ala多態(tài)性是指PPARγ2外顯子的第12位密碼子CCA→GCA突變，造成脯氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸彼?，脯氨酸可抑制PPARγ2蛋白二級結(jié)構(gòu)α螺旋的形成，而丙氨酸(Ala)可促進PPARγ2蛋白α螺旋的形成。因此, Pro12Ala多態(tài)性可通過脯氨酸與Ala的轉(zhuǎn)換引起PPARγ2結(jié)構(gòu)改變，繼而降低PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性，并增強胰島素敏感性[22]。但該純合子突變比例在不同種族人群中頻率有很大差異，在高加索人群中突變率為12%, 美國人10%, 日本人則為4%, 中國人僅為1%[23]。

3.2 Pro12Ala多態(tài)性與GDM的發(fā)病風險的相關(guān)性

一項Meta分析研究[24]認為, Pro12Ala多態(tài)性與GDM的發(fā)病風險無相關(guān)性，但在亞洲人群中, Pro12Ala與之有顯著關(guān)聯(lián)性。張展等[25]分析了中國人群Pro12Ala多態(tài)性與GDM 發(fā)病風險的相關(guān)性，結(jié)果顯示，攜帶等位基因Ala的孕婦患GDM的風險降低，故推測Pro12Ala多態(tài)性等位基因Ala是保護性突變型的一種。關(guān)于這一問題，郭烏蘭等[26]系統(tǒng)評價了Pro12Ala多態(tài)性與中國漢族人群2型糖尿病的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pro12Ala多態(tài)性與2型糖尿病無顯著相關(guān)性(OR=0.95, 95%CI: 0.80～1.12)。所以，由于GDM患者處在妊娠這一特殊時期，盡管GDM和2型糖尿病有相似的發(fā)病機制，但相對于2型糖尿病，胰島素的敏感性和環(huán)境因素對GDM的影響更大。而程琰等[27]研究發(fā)現(xiàn)，孕婦Prol2Ala多態(tài)性的基因型頻率和等位基因頻率與GDM發(fā)病無顯著相關(guān)性，與FBS和血脂水平變化也無顯著相關(guān)性，這一結(jié)果與劉文惠[28]的研究結(jié)果相似。而且子代間的Prol2Ala多態(tài)性的基因型頻率和等位基因頻率比較發(fā)現(xiàn)，對照組子代和GDM組子代之間無差別，提示子代Prol2Ala多態(tài)性與孕婦發(fā)生GDM無明顯相關(guān)性, Prol2Ala多態(tài)性在親代與子代之間的遺傳可能是較為隨機的，無明顯致病遺傳傾向。但其將孕婦與子代基因型進行了配對比較后發(fā)現(xiàn), GDM組孕婦與其子代Pro比例顯著低于對照組，而GDM組孕婦的基因型與其子代不同比例較對照組顯著增加，表明GDM的發(fā)病可能與孕婦及子代基因型不一致有關(guān)。研究結(jié)果提示了另一種GDM遺傳學病因的可能性，母親與其子代基因型的沖突同GDM的發(fā)病有關(guān)。胎兒與母親的基因型存在差異，通常這種基因的差異在正常妊娠下是可接受的，而GDM發(fā)生的原因可能是當母體與胎兒的基因型發(fā)生沖突，引起兩者基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)在發(fā)揮功能過程中同樣出現(xiàn)沖突時，最終才會導致胰島素抵抗[29-31]。PPARγ在GDM孕婦及胎盤細胞中的研究較少，且受到種族、研究對象、檢測方法、樣本量等不一致的影響，為了進一步證實結(jié)果的準確性，還需在不同地域不同種族孕婦人群中進行大樣本臨床研究。

4 PPARγ配體與妊娠期糖尿病

PPARγ同大多數(shù)甾體激素受體一樣，需要通過配體的激活才能發(fā)揮自身作用。目前已知的PPARγ配體(又稱激動劑)可分為2類，一類被稱為天然配體，另一類則為人工合成配體[32]。天然配體包括亞麻酸、花生四烯酸和亞油酸等長鏈的多聚不飽和脂肪酸以及部分類花生酸衍生物; 前列腺素(PG)類，主要包括PGD2、l, 5-脫氧前列腺素J2(15-deoxy-delta-12, 14-prostaglandin J2, 15 d-PGJ2)、和PGA等，其中15 d-PGJ2的濃度達微摩爾水平時候即可激活。目前研究[33]表明, 15 d-PGJ2是天然PPARγ激動劑中作用最強的。人工合成配體包括噻唑烷二酮(TZD)類藥物，是作為胰島素增敏劑來治療2型糖尿病的，其代表藥物有曲格列酮、吡格列酮等; 非甾體抗炎藥代表藥物有氟滅酸、消炎痛和布洛芬等[34]，屬于非膽固醇消炎藥。天然配體主要來源于飲食和機體的代謝產(chǎn)物，屬于內(nèi)源性配體，人工合成配體屬于外源性配體，其所能發(fā)揮的作用是天然配體的數(shù)倍。

許多研究者發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用外源性合成配體可以激活PPARγ, 從而起到改善胰島素抵抗的作用，認為通過增強PPARγ的表達和激活程度能夠提升胰島素的增敏作用。但有研究[35]發(fā)現(xiàn)，野生型PPARγ水平表達正常的小鼠，其胰島素敏感性低于PPARγ表達降低的PPARγ+/-雜合突變小鼠。此外，由于PPARγ表達與血胰島素水平呈正相關(guān), 2型糖尿病患者未患糖尿病的肥胖患者體內(nèi)PPARγ表達水平和血胰島素水平都存在異常升高[36]。因此有學者推測，在生理作用范圍，內(nèi)源性天然配體能夠幫助PPARγ降低胰島素敏感性，促進胰島素抵抗。PPARγ低表達可在某種程度上抑制胰島素抵抗，這與外源性合成配體不同。外源性合成配體的活性較內(nèi)源性合成配體差，對內(nèi)源性配體產(chǎn)生競爭性拈抗作用，部分激動PPARγ可以抑制體內(nèi)PPARγ激活的異常增加。

TZDs(PPARγ激動劑)已被廣泛應(yīng)用于治療2型糖尿病，但體質(zhì)量增加、液體潴留、充血性心衰甚至心梗風險增加等不利影響限制了PPARγ靶向藥物的效用性，新研究集中在阻斷ERK/Cdk5介導的PPARγ絲氨酸273磷酸化的PPARγ配體。G蛋白偶聯(lián)受體(GPR), 作為一種刺激胰島素分泌的FFA和TZD類藥物的受體，已確定為是潛在糖尿病治療的新靶點，雖已研制成功，但尚未應(yīng)用于臨床[37]。同時具有更好抗糖尿病作用和更少不良反應(yīng)的選擇性PPARγ激動劑以及新型多靶點激動劑在不斷研究中。因PPARγ配體能透過胎盤屏障，且尚無研究證實其對胎兒的影響，目前此類藥物還沒有應(yīng)用于妊娠期糖尿病的治療。因此，研發(fā)特異的PPARγ激動劑將是治療GDM的一個新選擇。

5 小 結(jié)

綜上所述, PPARγ作為核受體超家族成員之一，發(fā)揮著核轉(zhuǎn)錄因子效應(yīng)，在GDM疾病的過程中通過與胰島素的作用效應(yīng)調(diào)控著脂肪細胞進而影響糖脂代謝。PPARγ因基因突變引起的轉(zhuǎn)錄活性改變出現(xiàn)基因表達多態(tài)性，進而影響體內(nèi)代謝平衡，其中Pro12Ala和C161-T是與GMD相關(guān)的2種常見多態(tài)性。PPARγ作為甾體激素受體，發(fā)揮作用需要配體激活，激活的PPARγ能夠改善胰島素抵抗，進而影響GMD。作者在國內(nèi)外研究基礎(chǔ)上對以上方面進行綜述，為深入研究提供進一步的研究基礎(chǔ)。