兩例GCK基因突變家系的分子遺傳學(xué)分析及臨床思考

王志新，左慶瑤，李 偉，陳 佳，鄧 微

(北京積水潭醫(yī)院 北京大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院 內(nèi)分泌科， 北京 100035)

在中國，糖尿病是常見病、多發(fā)病，其中最常見的是2型糖尿病和1型糖尿病。隨著分子遺傳學(xué)和檢測技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的特殊類型糖尿病被發(fā)現(xiàn)和診斷，其中包括青少年的成人發(fā)病型糖尿病(maturity-onset diabetes of the young，MODY)。有14個基因的基因突變可導(dǎo)致MODY，最常見的是GCK基因突變導(dǎo)致的MODY2和HNF1A基因突變導(dǎo)致的MODY3。前期的臨床研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，MODY2在中國的患病率約50/10萬[1]，雖然該患病率并不高，但考慮到中國龐大的人口基數(shù)，MODY2患者的總體數(shù)量是不容忽視的。又由于該病是常染色體顯性遺傳性疾病，其明確診斷對患者的治療、預(yù)后判斷和遺傳咨詢均有重要意義，因此臨床應(yīng)予以重視。本研究報告兩例GCK基因突變導(dǎo)致的MODY2家系及其GCK基因檢測結(jié)果，并分析其臨床特征，探討如何加強對該疾病的診治。

1 資料與方法

1.1 病例來源

病例為2015年4月至2015年12月于北京積水潭醫(yī)院內(nèi)分泌科疑診為特殊類型糖尿病的兩例患者及其家系成員。所有受試者均簽署知情同意書，對于年齡小于18周歲的研究對象，獲得其監(jiān)護人的知情同意并簽署知情同意書。該研究經(jīng)北京積水潭醫(yī)院倫理委員會批準(倫理審批編號：201805-17)。

1.2 研究方法

1.2.1 收集臨床資料：詢問先證者病史，查閱其既往病例資料。測量身高、體質(zhì)量，計算體質(zhì)指數(shù)(BMI)。統(tǒng)計化驗指標：空腹血漿葡萄糖、餐后2 h血漿葡萄糖水平、糖化血紅蛋白(HbA1c)、肝腎功能及血脂水平。記錄未用藥時口服75 g無水葡萄糖耐量試驗(oral glucose tolerance test，OGTT)結(jié)果。對先證者進行1型糖尿病相關(guān)抗體檢測：谷氨酸脫羧酶自身抗體(glutamic acid decarboxyl-ase antibody，GADA)、胰島細胞抗體(islet cell antibody，ICA)、胰島素自身抗體(insulin autoantibody，IAA)，條件允許時同時測定蛋白酪氨酸磷酸酶IA-2自身抗體(autoantibody against protein tyrosine phosphatase IA-2， IA2A)[GADA、IAA和IA2A采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)、ICA采用間接免疫熒光法測定。

1.2.2 基因檢測：抽取研究對象外周血，采用全血基因組DNA快速提取試劑盒(北京博邁德科技發(fā)展有限公司)按操作說明提取DNA。采用文獻[2]的引物序列擴增GCK基因(NM_000162.4、NP_ 000153.1)1～10號外顯子及外顯子和內(nèi)含子交界區(qū)后進行直接測序(北京博邁德科技發(fā)展有限公司ABI3730XLDN分析系統(tǒng))。測序結(jié)果通過美國加州大學(xué)圣克魯斯分校 (UCSC)數(shù)據(jù)庫(http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgBlat)進行在線序列比對。對于檢測到的基因突變或變異，與dbSNP147數(shù)據(jù)庫、Clinvar數(shù)據(jù)庫和人類基因突變數(shù)據(jù)庫(http://www.hgmd.org，2017年公共版)進行比對。

2 結(jié)果

2.1 研究對象臨床資料

病例1(圖1A)：先證者女，18歲，漢族。足月出生，出生體質(zhì)量3.3 kg，母乳喂養(yǎng)。患者10歲時因頸部淋巴結(jié)炎檢查發(fā)現(xiàn)空腹血糖升高，空腹血糖波動在6.2～6.8 mmol/L，餐后2 h血糖6.8 mmol/L，糖化血紅蛋白波動在6.3%～6.5%，診斷為“糖尿病”。患者曾應(yīng)用格列喹酮治療，因效果不佳停藥，停藥后血糖穩(wěn)定，無酮癥酸中毒史。既往史：可疑有“先天性梨狀窩瘺”。家族史：先證者父親于40歲時因“頭暈”檢查發(fā)現(xiàn)血糖升高，空腹血糖12.0 mmol/L，無酮癥酸中毒病史，診斷為“2型糖尿病”，平素服用二甲雙胍500 mg 每日兩次治療，監(jiān)測空腹及餐后2 h血糖均在8～9 mmol/L。有高脂血癥、冠心病冠脈支架植入病史。先證者母親血糖正常。查體：身高155 cm，體質(zhì)量61 kg，BMI 25.4 kg/m2。化驗肝腎功能、血脂、尿酸均正常，尿蛋白陰性，GAD、ICA、IAA、IA-A2均陰性。OGTT提示胰島素分泌高峰后移(表1)。先證者父親身高174 cm，體質(zhì)量91 kg，BMI 30.1 kg/m2。

A.family 1; B.family 2; the black arrow indicates probands; square symbols indicate males, and round symbols indicate females; full filled quadrant indicates diagnosis of diabetes; semifilled indicates diagnosis of impaired fasting glucose regulation; question mark indicates that blood glucose and gene detection are unknown; NN indicates normal GCK gene; NM indicates the corresponding GCK gene heterozyg-ous mutation圖1 兩病例家系圖Fig 1 Pedigrees of two families with hyperglycemia

表1 先證者1的口服葡萄糖耐量試驗結(jié)果Table 1 Oral glucose tolerance test results of proband 1

病例2(圖1B)：先證者，男，16歲，漢族。足月出生，出生體質(zhì)量不詳?；颊?5歲時偶然發(fā)現(xiàn)空腹血糖6.4 mmol/L，HbA1c 6.4%，后復(fù)查空腹血糖5.8 mmol/L，OGTT服糖后2 h血糖7.4 mmol/L， HbA1c 6.0%，診斷為“糖尿病前期”，通過運動控制血糖，未用藥。既往史：有高尿酸血癥病史。家族史：父親空腹血糖4.9～5.5 mmol/L，HbA1c 5.8%。母親血糖不詳。查體：身高172 cm，體質(zhì)量60 kg，BMI 20.3 kg/m2。化驗肝腎功、血脂均正常，尿酸 499 μmol/L，尿蛋白陰性。GAD、ICA、IAA抗體均陰性。

2.2 葡萄糖激酶(GCK)基因的檢測

于病例1先證者及其父親發(fā)現(xiàn)GCK基因第3外顯子c.244A>C雜合突變(圖2A,B)，該突變導(dǎo)致第82位蘇氨酸突變?yōu)楦彼?p.Thr82Pro)，經(jīng)與數(shù)據(jù)庫比對，該突變?yōu)樾聢蟾娴耐蛔?。采用生物信息學(xué)軟件PolyPhen-2(http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/)預(yù)測該突變?yōu)椤昂芸赡苡泻Α?probably damaging，評分 0.992)，采用PROVEAN(http://provean.jcvi.org/seq_submit.php)軟件預(yù)測該突變?yōu)椤坝泻Α?deleterious，評分-4.891)。

于病例2先證者中發(fā)現(xiàn)GCK基因第9外顯子c.1234G>A雜合突變(圖2C,D)，該突變導(dǎo)致第412位纈氨酸突變?yōu)榧琢虬彼?p.Val412Met)。經(jīng)與數(shù)據(jù)庫比對，該突變?yōu)橹虏⌒酝蛔?，且已在多個家系中被報告過[3]，其HGMD登記號為CM096950。先證者父親血糖正常，未檢測到該突變，先證者母親血糖情況不詳，拒絕進行基因檢測。

A.showed the heterozygous mutation of GCK gene c.244A>C in the proband of family 1; B showed the normal control of this locus; C showed the heterozygous mutation of GCK gene c.1234G>A in the proband of family 2; D.showed the normal control of this locus

2.3 病例隨訪

病例1： 已隨訪先證者至22歲。先證者21歲時因閉經(jīng)、 肥胖(身高155 cm， 體質(zhì)量72 kg， BMI 30.0 kg/m2)、空腹血糖升高(8.5 mmol/L)外院診斷為“多囊卵巢綜合征”(具體不詳)，行減重手術(shù)(胃部分切除術(shù))。術(shù)后月經(jīng)恢復(fù)規(guī)律，體質(zhì)量降至47.5 kg(BMI 19.8 kg/m2)并保持穩(wěn)定，復(fù)查空腹血糖5.7 mmol/L，未應(yīng)用降糖藥物。先證者的父親繼續(xù)服用二甲雙胍治療，未規(guī)律監(jiān)測血糖，曾兩次患肛瘺。

病例2：已隨訪先證者至19歲。身高175 cm，體質(zhì)量約62 kg，BMI 20.2 kg/m2，監(jiān)測空腹血糖波動在5.6～6.4 mmol/L，HbA1c波動在 5.9%～6.2%，血脂水平正常，尿酸波動在444～545 μmol/L，無痛風發(fā)作史，未應(yīng)用降糖及降尿酸藥物。

3 討論

GCK基因編碼葡萄糖激酶，在ATP的參與下，將葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖。Thr82位于該酶的ATP結(jié)合區(qū)，該位點的突變可能影響酶與ATP的結(jié)合[4]。目前有Thr82Ala和Thr82Ile自然突變導(dǎo)致MODY2的報告[5-6]，本文的Thr82Pro為新報告的突變。結(jié)合Thr82位置的重要性及功能學(xué)軟件預(yù)測的結(jié)果，推測Thr82Pro突變很可能為致病性突變。Val412Met亦見于其他已報告的MODY2家系[3]。

GCK基因突變導(dǎo)致的遺傳性高血糖通常是輕中度的，多為偶然發(fā)現(xiàn)而診斷[7-8]，且由于發(fā)病率低，很容易被誤診為發(fā)病率更高的1型或2型糖尿病。臨床上，如若1型糖尿病患者在診斷3～5年后仍存在內(nèi)源性胰島素分泌，或2型糖尿病患者發(fā)病年齡較早且不伴有胰島素抵抗，應(yīng)當考慮MODY的可能，并應(yīng)進一步行基因檢測[9]。GCK基因突變的血糖特點也有助于MODY2患者的發(fā)現(xiàn)和診斷，包括空腹血糖水平通常在5.5～10 mmol/L[10-11]，OGTT服糖后2 h血糖與空腹血糖水平差值小于4.6 mmol/L[12]，HbA1c通常小于8.0%[9]。此外，MODY2患者通常不需要藥物治療，也少有糖尿病并發(fā)癥發(fā)生[13]。

但是MODY2是GCK單基因突變的糖尿病，其患者合并發(fā)生1型或2型糖尿病的概率與背景人群是一致的。國內(nèi)外研究已報告，MODY2患者可同時患有2型糖尿病或存在2型糖尿病高危因素，如肥胖、胰島素抵抗和血脂異常[14-15]。胰島素抵抗和血脂異?？赡軈⑴cMODY2患者的糖耐量惡化和不良結(jié)局發(fā)生[16-17]。對于不伴有胰島素抵抗的MODY2患者，傳統(tǒng)降糖治療無效，而對伴有胰島素抵抗的患者，可能需要降糖治療[15]。本文中的3例GCK突變患者均具有不同的代謝綜合征表現(xiàn)，因此應(yīng)長期隨訪，根據(jù)其不同的代謝異常給與合適的治療。

總之，臨床上應(yīng)當關(guān)注不典型的1型或2型糖尿病患者，對診斷存疑的應(yīng)盡可能進行基因檢測并加強隨訪。對于確診的MODY2患者，應(yīng)當關(guān)注其總體代謝目標的實現(xiàn)。