SH2B1基因多態(tài)性與2型糖尿病發(fā)病相關(guān)性的研究進(jìn)展

曹仁俊，楊艷蘭

1山西醫(yī)科大學(xué)，太原030000；2山西醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院

2型糖尿?。═2DM）是以高血糖為特征的代謝性疾病。除環(huán)境因素外，遺傳易感性也在T2DM的發(fā)病中起關(guān)鍵作用。全基因組關(guān)聯(lián)研究識別出眾多基因如KCNQ1、CDKAL1、TCF7L2、HNF4A、SH2B1、HNF1B、DUSP9等與T2DM的發(fā)病、預(yù)后及疾病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)［1-2］。類固醇受體共激活因子同源性2B銜接蛋白1（SH2B1）是哺乳動物的一個關(guān)鍵代謝調(diào)節(jié)因子，在脂肪組織、腦、肝、心、骨骼肌中均有豐富的表達(dá)。SH2B1基因位于16號染色體，長度10 kb，包含9個外顯子。SH2B1基因通過交替的mRNA剪接編碼α、β、γ、δ四種同工型，這四種亞型具有相同的保守的N端二聚化（DD）和中央血小板同源性（PH）結(jié)構(gòu)域，不同的C端SH2結(jié)構(gòu)域［3-4］。SH2B1作為重要的銜接蛋白，能夠?qū)⑻囟ǖ牡鞍踪|(zhì)募集到活化的受體上，參與Janus激酶（JAK）和酪氨酸激酶介導(dǎo)的多種信號通路，如胰島素受體（IR）、胰島素樣生長因子1（IGF-1）、神經(jīng)生長因子、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（GDNF）、血小板衍生生長因子（PDGF）和成纖維細(xì)胞生長因子（FGF），以及JAK家族的酪氨酸［5］。此外，SH2B1還具有增強(qiáng)JAK2激酶活性［3］及IR激酶的催化活性［6］的功能，在多個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。SH2B1可通過響應(yīng)包括胰島素、瘦素、生長激素在內(nèi)的外部刺激來激活多種細(xì)胞途徑，增加瘦素信號、提高胰島素特異性及效率，進(jìn)而調(diào)節(jié)能量代謝和體質(zhì)量。胰島素抵抗是T2DM的主要發(fā)病機(jī)制，而SH2B1與胰島素抵抗、肥胖等相關(guān)。研究顯示，SH2B1的基因多態(tài)性與糖尿病的發(fā)生明顯相關(guān)，SH2B1基因突變體可增加T2DM的發(fā)病風(fēng)險［7］。探討SH2B1基因位點及遺傳變異與T2DM發(fā)病的相關(guān)性，可為T2DM的治療及治療提供新思路?，F(xiàn)將SH2B1基因多態(tài)性與T2DM相關(guān)性的研究進(jìn)展綜述如下。

1 SH2B1參與胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

在胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，胰島素與胰島素受體（IR）結(jié)合后，促進(jìn)胰島素受體底物（IRS）磷酸化為含SH2結(jié)合位點的錨蛋白，結(jié)合磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）上的p85亞基，進(jìn)而催化細(xì)胞質(zhì)膜上的2磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷酸化為3磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。PIP3與PI3K、依賴性激酶1（PDK-1）及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（Akt）的PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合，激活PDK-1，使Akt磷酸化被激活。Akt調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞及肌肉內(nèi)的胰島素敏感性葡萄糖轉(zhuǎn)運體（Glut4）的轉(zhuǎn)位，Akt激活后，使得糖原合成激酶（GSK）磷酸化失活，從而不能抑制糖原合成酶的活性。SH2B1通過以下兩種方式在胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中發(fā)揮重要作用。

1.1 增強(qiáng)胰島素信號 受到胰島素刺激后，SH2B1從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到質(zhì)膜上，通過其SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合IR，刺激IRS的α亞基激活，并促進(jìn)β亞基的三個酪氨酸殘基Tyr1158、Tyr1162和Tyr1163磷酸化，隨后IRS磷酸化［8］。同時，SH2B1也是胰島素敏感劑，可與IR相互作用，顯著穩(wěn)定IR的活性構(gòu)象，增強(qiáng)IR的催化活性和IRS蛋白的酪氨酸磷酸化［9］。SH2B1的β亞基（SH2B1β）可顯著增強(qiáng)胰島素刺激IRS1和IRS2酪氨酸磷酸化的能力，另外，SH2B1的突變體R555E的SH2結(jié)構(gòu)域內(nèi)存在一個點突變，導(dǎo)致其無法與IR結(jié)合，失去了刺激IRS磷酸化的能力［10］。SH2B1同源二聚體和低聚物被預(yù)測可同時結(jié)合IR和IRS蛋白，合成有組織的信號復(fù)合物，從而增加胰島素的特異性和效率。

COTE等［11］報道，在SH2B1基因敲除小鼠中，骨骼肌、脂肪組織和肝臟的胰島素信號明顯減弱，表現(xiàn)為高胰島素血癥、高血糖以及糖耐量降低，進(jìn)一步確定了SH2B1是小鼠胰島素表達(dá)的調(diào)節(jié)劑。FLORES等［12］對SH2B1的PH結(jié)構(gòu)域存在氨基酸缺失的小鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)年輕非肥胖的雌性小鼠胰島素信號減弱，導(dǎo)致胰島素濃度升高并伴有糖耐量減低，這些小鼠最終表現(xiàn)出肥胖、胰島素抵抗和葡萄糖耐量超標(biāo)。

1.2 參與β細(xì)胞調(diào)控 SH2B1可參與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1（mTORC1）對β細(xì)胞的調(diào)控通路中［13］，通過調(diào)控β細(xì)胞進(jìn)一步調(diào)節(jié)胰島素分泌。動物實驗表明，在正常喂養(yǎng)的健康小鼠胰島β細(xì)胞中檢測到高度表達(dá)的SH2B1蛋白；而在高脂飲食喂養(yǎng)的胰腺特異性SH2B1基因敲除（PKO）小鼠中，胰島β細(xì)胞凋亡增加，β細(xì)胞增殖、β細(xì)胞質(zhì)量及胰腺胰島素含量降低；且PKO小鼠更容易受到鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的β細(xì)胞破壞、胰島素缺乏和高血糖癥的影響?？梢?，β細(xì)胞中的SH2B1是一種重要的生存和增生性蛋白，可在胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)和對β細(xì)胞應(yīng)激的反應(yīng)中促進(jìn)代償性β細(xì)胞擴(kuò)增［14］。

由上可見，SH2B1可通過增強(qiáng)胰島素及其受體的信號、參與β細(xì)胞調(diào)控等方式參與到胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，進(jìn)而參與T2DM的發(fā)病。這為T2DM的治療提供了新的思路，將SH2B1作為β細(xì)胞擴(kuò)增的新型調(diào)節(jié)劑用于T2DM的治療。

2 SH2B1參與瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

瘦素是白色脂肪組織分泌的一種激素，其不僅對食欲和能量消耗有調(diào)節(jié)作用，還可以直接作用于脂肪組織，抑制脂肪細(xì)胞脂質(zhì)合成。瘦素和胰島素信號之間存在相互作用。研究顯示，瘦素可損害胰島素信號傳導(dǎo)的早期步驟，如肝細(xì)胞中IRS-1的酪氨酸磷酸化［15］；還可模擬胰島素的作用，如刺激C2C12肌管中的葡萄糖轉(zhuǎn)運和糖原合成。瘦素的這些作用可能是由PI3激酶介導(dǎo)的［16］。T2DM患者血液中瘦素水平明顯高于健康人，血清瘦素水平升高與胰島素抵抗和糖代謝紊亂呈正相關(guān)［17］。這提示血中瘦素水平升高可引起胰島素抵抗，降低胰島β細(xì)胞功能，從而導(dǎo)致T2DM發(fā)病。CHEN等［18］觀察了SH2B1雜合缺失的瘦素缺陷型ob/ob小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠普遍存在胰腺及血漿胰島素水平降低，這加劇了小鼠的高血糖和糖耐量減低癥狀。瘦素與胰島素之間的相互作用決定了瘦素在T2DM的發(fā)病中起重要作用。

瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)包括酪氨酸激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAK2/STAT）通路、IRS/PI3通路、蛋白酪氨酸磷酸酶2/絲裂原活化蛋白激酶/胞外信號調(diào)控激酶（SHP2/MAPK/ERK1/2）通路和腺苷酸活化蛋白激酶/乙酰輔酶A羧化酶（AMPK/ACC）通路等［19］。瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要是由JAK2介導(dǎo)的，而SH2B1是JAK2的正向調(diào)節(jié)劑，通過其SH2結(jié)構(gòu)域與瘦素活化細(xì)胞信號蛋白結(jié)合，增強(qiáng)JAK2活性，并且可通過組裝JAK2/IRS1/2信號復(fù)合物來增加瘦素信號，維持機(jī)體正常的能量代謝和體質(zhì)量［8］。動物實驗表明，SH2B1是體內(nèi)瘦素敏感性的內(nèi)源性增強(qiáng)子，可增強(qiáng)下丘腦中瘦素/瘦素受體（LepRb）神經(jīng)元控制能量平衡及體質(zhì)量的能力，這或許是通過增強(qiáng)LepRb/JAK2信號傳導(dǎo)實現(xiàn)的；并且SH2B1通過將IRS蛋白募集到JAK2來介導(dǎo)瘦素對PI3激酶途徑的刺激。由此推測，LepRb/SH2B1/PI3激酶這一途徑也可能會介導(dǎo)瘦素刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)/棕色脂肪組織途徑來增加能量消耗［20］。

最新研究通過分析響應(yīng)胰島素或瘦素細(xì)胞刺激的7個SH2B1變體（Arg67Cys、Lys150Arg、Thr175 Ala、Thr343Met、Thr484Ala、Ser616Pro和Pro689Leu）的罕見等位基因表達(dá)，檢測到單核苷酸多態(tài)性位點rs7498665（Thr484Ala）降低了瘦素信號傳導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)。表明SH2B1變異體會對瘦素信號傳導(dǎo)中的基因表達(dá)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響［21］。

上述研究均證實，SH2B1基因多態(tài)性與瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有顯著關(guān)聯(lián)，通過增強(qiáng)瘦素信號來影響瘦素水平，進(jìn)而影響胰島素功能，在T2DM的發(fā)病及病程進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。

3 SH2B1參與脂肪細(xì)胞分化

3.1 調(diào)控脂肪細(xì)胞分化 脂肪細(xì)胞分化是肥胖和機(jī)體脂肪貯存的病理生理基礎(chǔ)，脂肪細(xì)胞分化由胰島素和IGF-1共同調(diào)節(jié)，它們通過激活受體酪氨酸激酶來傳遞信號。SH2B1是一種適配器蛋白，含有與胰島素和IGF-1受體信號有關(guān)的SH2結(jié)構(gòu)域。SH2B1β可參與調(diào)控脂肪細(xì)胞分化，在SH2B1缺乏的小鼠中，胚胎成纖維細(xì)胞的脂肪細(xì)胞分化減少；同時反轉(zhuǎn)錄—聚合酶鏈反應(yīng)表明，SH2B1β過表達(dá)增加了成脂轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，這表明SH2B1水平與脂肪生成密切相關(guān)［22］。據(jù)此推測，如果SH2B1β缺失或被阻斷，將使脂肪干細(xì)胞難以分化為成熟的脂肪細(xì)胞，不利于脂肪細(xì)胞中脂質(zhì)的積累，從而引起體質(zhì)量增加。

3.2 提高肥胖風(fēng)險 BMI升高是胰島素抵抗和早期T2DM的重要危險因素，肥胖會增加罹患T2DM的風(fēng)險［23-24］。而SH2B1基因與肥胖有密不可分的關(guān)系，是導(dǎo)致肥胖的遺傳決定因素之一。

全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）確定了SH2B1（rs7498665）中的A484T變體是肥胖癥的重災(zāi)區(qū)之一，且rs7498665變體等位基因?qū)⒎逝职Y的風(fēng)險提高了11%～26%［25］。隨后GWAS研究發(fā)現(xiàn)，在染色體16p11.2上，與肥胖相關(guān)的變異主要集中在SH2B1基 因 上，其 編 碼 變 體rs7498665（SH2B1：p.Thr484Ala）被鑒定為包含1 Mb連鎖不平衡區(qū)的肥胖相關(guān)信號［26］。

一項針對肥胖兒童和青少年進(jìn)行SH2B1突變篩查結(jié)果顯示，約1%的肥胖兒童攜帶非同義SH2B1變異（不包括已知的多態(tài)性T484A）［27］。另一項針對嚴(yán)重早發(fā)性肥胖癥患者的基因測序分析中，確定了4個SH2B1的變種，即T546A、A663V、V695M和A723V［28］。在歐洲人群中已發(fā)現(xiàn)4個SH2B1的錯義突變，即P90H、T175N、P322S和F344LfsX20，其中F344LfsX20A突變體表達(dá)SH2B1蛋白明顯減少，并且由于其缺乏SH2結(jié)構(gòu)域，失去了對瘦素、脂肪細(xì)胞的正性調(diào)節(jié)作用，從而引起肥胖［29］。

密歇根大學(xué)的最新研究顯示，在SH2B1的PH域編碼區(qū)中鑒定出4個與人類肥胖相關(guān)的變異，即R270Q、R270W、E299G和P322S；經(jīng)相關(guān)評估顯示，存在上述變異的個體的胰島素抵抗指數(shù)明顯增高，顯著增加了T2DM的發(fā)病風(fēng)險［12］。一項薈萃分析確定了64種與BMI及雙相情感障礙顯著相關(guān)的基因，其中大多數(shù)位于NPIPL1和SH2B1基因附近［30］。上述研究表明，SH2B1基因與肥胖關(guān)系密切，是導(dǎo)致肥胖的遺傳決定因素之一。SH2B1基因多態(tài)性及其遺傳變異可影響SH2B1在脂肪細(xì)胞分化中的作用，進(jìn)而影響T2DM的發(fā)病、病程進(jìn)展及血糖控制。我們推測，與BMI相關(guān)的SH2B1基因多態(tài)性研究可為SH2B1或附近編碼蛋白在T2DM中的病因?qū)W作用提供重要的新見解。

綜上所述，SH2B1的銜接蛋白及增強(qiáng)子功能在抗肥胖和或抗糖尿病中起重要作用。關(guān)于SH2B1及其家族成員的研究尚處于中期階段，許多重要問題仍未解決，針對SH2B1基因變異、缺失導(dǎo)致的肥胖和T2DM進(jìn)行治療，或開發(fā)以SH2B1基因為作用靶點的新藥，將為T2DM的治療帶來全新的應(yīng)用前景。