妊娠期糖尿病相關機制的研究進展

姚　蘭(綜述)，蔣成霞※,徐　勇(審校)

(1.宜賓市第二人民醫院內分泌科，四川 宜賓 644000； 2.瀘州醫學院附屬醫院內分泌科，四川 瀘州 644600)

妊娠期糖尿病相關機制的研究進展

姚蘭1(綜述)，蔣成霞1※,徐勇2(審校)

(1.宜賓市第二人民醫院內分泌科，四川 宜賓 644000； 2.瀘州醫學院附屬醫院內分泌科，四川 瀘州 644600)

摘要：造血干細胞表達同源盒基因、T細胞因子7L2基因、絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶11基因、脂聯素啟動子基因及巨噬細胞遷移抑制因子基因等遺傳多態性與妊娠期糖尿病(GDM)的發生密切相關；腺苷受體的高表達及脂溶性維生素D缺乏也與GDM相關。GDM引起胎盤線粒體DNA拷貝數下降和DNA氧化損傷，并使胎盤的微血管內皮功能發生障礙，導致不良圍生期結果。鈣蛋白酶10基因與2型糖尿病相關，但與妊娠期糖尿病沒有聯系，表明基因只是糖尿病可能發生的基礎，表觀遺傳修飾也發揮重要作用。

關鍵詞：妊娠期糖尿病；2型糖尿病；基因

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠過程中發生的任何程度的糖耐量異常，是臨床常見的妊娠合并癥之一；如果不能恰當診治GDM，可危及母嬰雙方的健康。宮內暴露于高血糖的胎兒，不僅增加了出生體質量過大的風險，出生后還可繼續發展為兒童期及成年后肥胖，同時也面臨更高的糖尿病風險。GDM是孕婦產后發生2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)的一個征兆，實際上多數GDM患者會在5年內發展成T2DM。目前大部分研究發現[1-2],T2DM與GDM發病機制類似，都是內在遺傳基因及外部環境因素協同作用的結局。有T2DM家族史的妊娠婦女發生GDM的風險明顯增大[1]，GDM婦女產后發生T2DM的風險也顯著升高(RR=7.43)[2]，均提示GDM和T2DM有相似的遺傳基因背景。現就GDM相關機制的研究進展作一綜述。

1Wnt信號轉導通路方面

研究證實[3-4]，部分T2DM易患基因，如造血干細胞表達同源盒(hematopoietically expressed homeobox，HHEX)基因位于人類第10號染色體q23.33長270 kb的連鎖不平衡區，這些基因增加了GDM的發病風險。HHEX基因包括3個片段：胰島素降解酶基因、驅動蛋白家族成員11基因和HHEX基因。Sladek等[5]發現，該區域在T2DM發病機制中起關鍵作用，HHEX基因的3′端是基因變異位點，其中包括rs1111875位點G/A單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)。隨后，多項研究證實了基因rs1111875位點G/A多態性與T2DM發病密切相關[6-8]。Cho等[3]和Lauenborg等[4]進一步研究發現，HHEX基因rs1111875 SNPs增加了GDM的發病風險。由于在胚胎中胰腺胚芽和成熟的胰腺中均高表達該基因編碼的轉錄因子，該基因產物在參與Wnt信號轉導通路的同時，還調節胰腺β細胞的生長及功能[9-10]。研究證實，敲除該基因后，明顯影響內胚層上皮細胞的增殖，最后損害胰腺胚芽的發生與形態。因此，HHEX基因SNPs可能減少了胰腺激素(如胰島素)的分泌量。據此推斷，攜帶GG基因型可能導致胰島β細胞功能損害，減少了胰島素的分泌，誘發糖尿病的產生。

同樣，T細胞因子7L2(T cell factor 7L2，TCF7L2)基因位于第10號染色體q25.3，表達產物是T細胞轉錄因子4，屬于T細胞因子/淋巴細胞增強子結合因子之一，T細胞因子/淋巴細胞增強子結合因子和β連環蛋白形成的異二聚體是Wnt信號途徑的主要組成部分。TCF7L2基因是通過Wnt信號途徑來阻止胰升血糖素原基因在腸內分泌細胞的表達，從而在維持血漿葡萄糖的穩態中起重要作用。既往研究發現，TCF7L2基因5個SNPs：rs12255372、rs7903146、rs7901695、rs11196205、rs7895340與糖尿病有關，其中rs12255372、rs7903146與T2DM顯著相關。而薈萃分析表明，轉錄因子TCF7L2 rs7903146位點的遺傳多態性與GDM的風險增加有關，顯示GDM與T2DM遺傳易患性相似[11]。

2膜受體方面

Hayes等[12]進行了妊娠期血糖代謝的全基因組關聯研究，共入組4437名孕婦，包括歐洲人(n=1367)、泰國人(n= 1178)、加勒比黑人(n=1075)和西班牙裔血統(n=817),并發現兩個新的全基因組，即核苷酸結合己糖激酶轉移酶基因1和淀粉樣β分泌酶2(beta site APP cleaving enzyme 2，BACE2)與懷孕期間血糖升高顯著相關。核苷酸結合己糖激酶轉移酶1位于10q21.3，目前已知與糖酵解途徑有關，具體機制有待進一步研究。謝建和劉勝春[13]研究顯示，BACE2表達于人體胰腺中的胰島和胰島素瘤中；免疫組織化學雙染發現BACE2和胰島素淀粉樣多肽在胰島中表達部位(即 β細胞)相同，由此認為BACE2可能與T2DM的淀粉樣蛋白沉積相關。已經發現位于細胞膜表面蛋白質Tmen27能夠增加小鼠體內胰島聚集。如果敲除Tmen27基因，該蛋白質完全失活。反之，可增加Tmen27蛋白水平，結果有利于促進β細胞的生長。而酶蛋白BACE2也像Tmen27一樣錨定在胰島β細胞的表面；工作人員用缺失BACE2基因的小鼠研究發現，與正常小鼠相比，缺失BACE2的小鼠胰島體積更大，胰島中胰島細胞數量增多，能更好地清除血液中多余的葡萄糖。反之,BACE2基因表達可能抑制β細胞的功能，使血糖升高[14]。

Wojcik等[15]研究顯示，腺苷受體基因的高表達與高血糖及GDM的發生密切相關。其中白細胞腺苷受體的高表達尤為明顯,并伴隨著復雜的變化，如糖尿病相關基因的表達,碳水化合物及脂質代謝出現紊亂，引起氧化應激和炎癥。另外，國內研究顯示[16]，褪黑素受體1A和褪黑素受體1B基因的遺傳變異與我國漢族女性的GDM密切相關，主要引起胰島素抵抗。

3脂肪代謝方面

脂聯素是20世紀末發現的一種由成熟脂肪細胞分泌的內源性生物活性多肽，屬于胰島素增敏激素，能增加胰島素敏感性及心血管保護作用；主要由氨基末端的分泌信號序列(aa1-18)、一段特異序列(aa19-41)、一組膠原重復序列(aa42-107)、一段球狀序列(aa108-244)組成。其中球狀區和腫瘤壞死因子α的結構相似，是脂聯素生物活性的關鍵部位。全基因組研究發現[17]，脂聯素基因定位于染色體3q27，而該區域同時存在T2DM的易患位點，因此本區域內SNPs越來越成為當今研究的熱點。人脂聯素基因長約17 kb，有研究表明脂聯素基因啟動子區-11391G/A、-11377C/G基因變異直接影響血中脂聯素水平，通過酶聯免疫吸附法研究發現，低血漿脂聯素水平與肥胖、T2DM相關[18]。國內研究結果表明[19]，脂聯素SNP 11377C/G位點與西安地區漢族人群中T2DM無明顯相關性，且11391G/A在研究人群中未發現突變。但最近Beltcheva等[20]的研究提示，脂聯素啟動子基因SNPs rs266729與GDM相關。小G等位基因似乎能減少GDM的發生，這種效應可能與妊娠期間脂聯素轉錄上調有關。同樣，Lappas[21]的研究顯示，孕婦肥胖或發生GDM與脂肪組織脂代謝異常相關,提示脂類代謝相關基因的異常表達在這些疾病的發病機制中發揮作用。另有研究顯示[22]，孕婦有無GDM對嬰兒可能的心血管風險影響因素沒有差異，但孕婦脂聯素的差異可能導致嬰兒不同的相關血管風險。而且，脂溶性維生素D缺乏可能在導致GDM的發生、發展中起促進作用[23]。

4其他基因方面

絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶11(serine threonine protein kinase 11,STK11)基因位于人類染色體 19p13.3區，目前認為是腫瘤抑制基因的一種。其表達的蛋白質是一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶,廣泛分布于細胞內,與細胞的生長、增殖等行為密切相關,且可能在誘導細胞凋亡過程中起關鍵作用。最近Bassols等[24]研究發現，STK11中的一個常見基因變異與GDM有關，對于孕婦尤其是肥胖者，STK11 rs8111699位點的G等位基因更有利于孕婦機體代謝,可能防止GDM的發生、發展。國內研究表明[25]，巨噬細胞遷移抑制因子-rs1007888位點的SNPs和GDM的發病密切相關，其中巨噬細胞遷移抑制因子-rs1007888的SNPs與孕婦發生胰島素抵抗及胰島β細胞功能下降有關，巨噬細胞遷移抑制因子-rs1007888 GG基因型可能是GDM發病的遺傳易患因素。

5涉及胎盤方面

妊娠期復雜的代謝改變使GDM患者的血糖控制要求更為嚴格，妊娠期胎兒所需的營養物質均由母體供給，葡萄糖不僅是胎兒能量物質，而且是脂肪、糖原合成的原料。控制血糖導致的低血糖引起胎兒缺氧，使胎兒宮內發育遲緩；如果缺血、缺氧嚴重，就可能出現出生后腦癱等后遺癥。胎兒血液供應的通道——胎盤功能顯得尤為重要。

Qiu等[26]研究顯示，GDM可能引起胎盤線粒體DNA拷貝數下降和DNA氧化損傷，提示胎盤線粒體功能異常導致活性氧類缺乏，進而引起不良圍生期結果。胎盤氧化應激和線粒體功能障礙的后果在懷孕過程中的危害及結果仍有待進一步研究。蛋白質組學分析顯示[27],參與氧化還原蛋白質的體內平衡狀態在GDM顯著改變,表現為線粒體超氧化物生成增加,蛋白質氧化、DNA損傷明顯,谷胱甘肽合成減少，可能引起胎兒產后發生T2DM和心血管疾病的風險增加。一項針對44名正常妊娠和30例GDM孕婦分娩時的胎盤和臍帶血樣本進行表觀遺傳學機制的研究分析了可能參與代謝疾病途徑的基因[28]，其中胎盤3271個基因，臍帶血3758個基因,DNA甲基化差異有統計學意義[(5.7±3.2)% 比(3.4±1.9)%]。結果表明,GDM表觀遺傳基因影響胎兒的生長發育,DNA甲基化參與了胎兒不良代謝，使其出生后發生慢性疾病的風險增加。其他宮內表觀遺傳學研究結論類似[29]。

有研究證實[30]，GDM使胎盤的微血管內皮功能發生障礙。胎盤是一個高度血管化器官，缺乏神經支配,所以血流量是由局部釋放血管活性的分子調節,包括內源性腺苷核苷和一氧化氮。GDM改變胎盤內皮腺苷代謝和吸收狀態，增加腺苷酸轉運蛋白和腺苷酸受體的表達，這些原因導致細胞外腺苷的合成增加,進而影響胎盤血流量,對GDM胎兒的生長和發育產生不良影響。而Shchegolev等[31]通過比較免疫組織化學研究，評價血管內皮生長因子及其受體在GDM和1型糖尿病孕婦胎盤絨毛上的差別，結果顯示，血管內皮生長因子及其受體的表達能促進增加胎盤終端上的絨毛，在大部分1型糖尿病孕婦中胎盤絨毛更易受損,從而導致胎兒宮內生長障礙。

6展望

雖然多項研究提示，calpain-10基因SNPs與T2DM發病密切相關，但Neuhaus等[32]的研究顯示，calpain-10 SNPs-43、-63和 Indel-19并不會增加患GDM的風險，表明calpain-10基因與GDM沒有聯系。同樣，雖然孕婦營養不良、肥胖或者發生GDM增加了后代發生慢性疾病的風險，但通過GDM 脂肪素候選基因和表觀遺傳變化的研究表明[33]，基因只是疾病發生的基礎，而表觀遺傳修飾也發揮重要作用。這些均說明GDM發病有其獨特性，有關遺傳基因和環境因素共同作用方面的研究可能進一步揭示其發病機制。

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Research Progress in the Mechanism of Gestational Diabetes MellitusYAOLan1,JIANGCheng-xia1,XUYong2.(1.DepartmentofEndocrine,YibinSecondPeople′sHospital,Yibin644000,China; 2.DepartmentofEndocrine,theAffiliatedHospitalofLuzhouMedicalCollege,Luzhou646000,China)

Abstract:The mechanism of gestational diabetes mellitus(GDM) is closely related with genetic polymorphisms of hematopoietically expressed homeobox,T cell factor 7L2,serine threonine protein kinase 11,adiponectin gene promoter,macrophage migration inhibitory factor and so on,which is also associated with high expression of adenosine receptors and fat soluble vitamin D deficiency.GDM causes the placenta mitochondrial DNA copy number decrease and DNA oxidative damage,and obstacles in the placental microvascular endothelial function,resulting in adverse perinatal outcome.Calpain-10 gene is associated with type 2 diabetes mellitus,but not with gestational diabetes,indicating that the gene is only the basis of diabetes mellitus,and epigenetic modifications also play an important role.

Key words：Gestational diabetes mellitus; Type 2 diabetes mellitus; Gene

收稿日期：2014-10-13修回日期：2015-03-06編輯：伊姍

基金項目：2011年宜賓市衛生局科研項目：2011-10

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.041

中圖分類號：R589

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)17-3183-03