妊娠期糖尿病患者胎盤中不同亞型11β-羥類固醇脫氫酶基因的表達(dá)水平及其臨床意義▲

廖建華 李婉婷 梁真嬌

(南方醫(yī)科大學(xué)附屬小欖醫(yī)院婦產(chǎn)科，廣東省中山市 528415，電子郵箱：ak06363@163.com)

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠期間首次出現(xiàn)的糖耐量異常，以胰島素抵抗、糖代謝異常為特點；GDM不僅會直接影響孕婦和胎兒的健康，還會增加胎兒進(jìn)入成年期后發(fā)生肥胖、糖尿病、高血壓等疾病的風(fēng)險[1]。胎盤是妊娠過程中重要的胎兒附屬器官，其功能改變與多種妊娠期并發(fā)癥的發(fā)生有關(guān)，而GDM患者體內(nèi)胰島素抵抗的產(chǎn)生與胎盤功能的改變存在密切關(guān)系[2-3]，但具體的機(jī)制仍未明確。11β-羥類固醇脫氫酶(11β-hydroxysteroid dehydrogenase，11β-HSD)是體內(nèi)催化有活性的皮質(zhì)醇和無活性的脫氫皮質(zhì)醇相互轉(zhuǎn)化的代謝酶，包括11β-HSD1和11β-HSD2兩種亞型。在胎盤組織中，不同亞型的11β-HSD對皮質(zhì)醇活性的改變能夠影響胰島素生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而造成母體糖脂代謝發(fā)生改變，并參與GDM的發(fā)生[4-5]。為明確不同亞型11β-HSD在GDM發(fā)生、發(fā)展中的作用，本研究分析了GDM胎盤中不同亞型11β-HSD基因的表達(dá)情況，及其與母體胰島素及脂代謝、胎盤炎癥及胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2015年2月至2018年6月在我院診斷為GDM的80例孕婦作為GDM組。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)妊娠24～28周時行口服糖耐量試驗，結(jié)果符合GDM的診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]；(2)孕期通過飲食和運動干預(yù)控制血糖達(dá)標(biāo)；(3)取得知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)血糖控制不達(dá)標(biāo)的患者，或有酮癥、酮癥酸中毒病史的患者；(2)合并子癇前期等其他妊娠期并發(fā)癥的患者；(3)妊娠前有糖尿病史的患者。另選取同期在我院產(chǎn)檢并分娩的70例健康孕婦作為對照組。GDM組孕婦年齡24～35(28.12±4.77)歲，分娩時孕周37～40(38.29±4.68)周，孕期增重(14.38±2.12)kg，分娩前體質(zhì)指數(shù)(25.47±4.51)kg/m2。對照組孕婦年齡21～35(28.19±4.74)周，孕期增重(14.51±2.37)kg，分娩時孕周37～41(38.98±4.96)周，分娩前體質(zhì)指數(shù)(25.84±4.76)kg/m2。兩組孕婦的一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。

1.2 研究方法

1.2.1 血清指標(biāo)的檢測：取孕24～28周產(chǎn)檢時的空腹靜脈血5 mL，采用全自動生化分析儀測定空腹血糖、LDL-C、HDL-C的含量，采用電化學(xué)發(fā)光法測定空腹胰島素(fasting insulin，F(xiàn)ins)的含量，根據(jù)穩(wěn)態(tài)模型計算胰島素抵抗(homeostatic model assessment for insulin resistance,HOMA-IR)指數(shù)和胰島B細(xì)胞功能(HOMA-β)指數(shù)。HOMA-IR指數(shù)=Fins×空腹血糖/22.5，HOMA-β指數(shù)=20×Fins/(空腹血糖-3.5)。

1.2.2 胎盤基因表達(dá)水平的檢測：在胎盤娩出后30 min內(nèi)，收集適量胎盤絨毛組織，采用超純RNA提取試劑盒(北京康為世紀(jì)公司，批號：CW0597)提取分離組織中的總RNA，采用SuperRT cDNA第一鏈合成試劑盒(北京康為世紀(jì)公司，批號：CW0741)將總RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA，采用UltraSYBR Mixture試劑盒(北京康為世紀(jì)公司，批號：CW2601S)對cDNA進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增的基因包括11β-HSD1、11β-HSD2、Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)、NOD樣受體家族包含pyrin結(jié)構(gòu)域蛋白3(NOD-like receptor family,pyrin domain-containing 3，NLRP3)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-10、IL-18、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、胰島素受體底物1(insulin receptor substrates-1,IRS-1)、蛋白酪氨酸磷酸酶1B(protein tyrosine phosphatase 1B，PTP1B)、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(glucose transporter，GLUT)1、GLUT4、抵抗素。以β-肌動蛋白為內(nèi)參，擴(kuò)增反應(yīng)程序為95℃ 15 s、特異性退火溫度20 s、72℃ 25 s，重復(fù)40個循環(huán)。擴(kuò)增反應(yīng)完成后，在軟件中自動生成循環(huán)閾值(Ct)，代入公式2-△△Ct計算基因的mRNA相對表達(dá)水平。PCR儀購自Bio-Rad公司，引物序列見表1。

表1 引物序列及退火溫度

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。計量資料以(x±s)表示，組間比較采用t檢驗；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組胎盤11β-HSD1及11β-HSD2 mRNA相對表達(dá)水平比較 與對照組比較，GDM組胎盤中11β-HSD1 mRNA相對表達(dá)水平減少，11β-HSD2 mRNA相對表達(dá)水平升高(均P<0.05)，見表2。

表2 兩組胎盤11β-HSD1、11β-HSD2 mRNA相對表達(dá)水平的比較(x±s)

2.2 兩組血清胰島素及脂代謝指標(biāo)比較 與對照組比較，GDM組血清HOMA-IR指數(shù)、LDL-C水平升高，HOMA-β指數(shù)、HDL-C水平降低(均P<0.05)，見表3。

表3 兩組血清胰島素及脂代謝指標(biāo)的比較(x±s)

2.3 兩組胎盤中炎癥分子表達(dá)水平比較 與對照組比較，GDM組胎盤中TLR4、NLRP3、IL-1、IL-10、IL-18、TNF-α的mRNA相對表達(dá)水平均升高(均P<0.05)，見表4。

表4 兩組胎盤中炎癥分子mRNA相對表達(dá)水平的比較(x±s)

2.4 兩組胎盤中胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子mRNA表達(dá)水平的比較 與對照組比較，GDM組胎盤中IRS-1、GLUT1、GLUT4的mRNA表達(dá)水平減少，PTP1B、抵抗素的mRNA相對表達(dá)水平升高(均P<0.05)，見表5。

表5 兩組胎盤中胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子mRNA相對表達(dá)水平的比較(x±s)

2.5 GDM患者胎盤中11β-HSD mRNA表達(dá)水平與其他指標(biāo)的相關(guān)性 GDM患者胎盤中11β-HSD1 mRNA表達(dá)水平與IRS-1、GLUT1、GLUT4 mRNA表達(dá)水平、HOMA-β指數(shù)、HDL-C均呈正相關(guān)，與TLR4、NLRP3、IL-1、IL-10、IL-18、TNF-α、PTP1B、抵抗素mRNA表達(dá)水平、HOMA-IR指數(shù)、LDL-C均呈負(fù)相關(guān)(均P<0.05)；11β-HSD2 mRNA表達(dá)水平與IRS-1、GLUT1、GLUT4 mRNA表達(dá)水平、HOMA-β指數(shù)、HDL-C呈負(fù)相關(guān)，與TLR4、NLRP3、IL-1、IL-10、IL-18、PTP1B、TNF-α、抵抗素mRNA表達(dá)水平、HOMA-IR指數(shù)、LDL-C均呈正相關(guān)(均P<0.05)。見表6。

表6 GDM患者胎盤中11β-HSD mRNA表達(dá)水平與其他指標(biāo)水平的相關(guān)性

3 討 論

胎盤具有強(qiáng)大的內(nèi)分泌功能和物質(zhì)代謝調(diào)控功能，當(dāng)其功能發(fā)生異常時會影響胰島素敏感性，因此在GDM的病情發(fā)展變化過程中起到關(guān)鍵作用。11β-HSD是體內(nèi)調(diào)節(jié)有活性皮質(zhì)醇和無活性脫氫皮質(zhì)醇相互轉(zhuǎn)化的催化酶，胎盤中的11β-HSD1能夠?qū)⒂谢钚云べ|(zhì)醇轉(zhuǎn)化為無活性脫氫皮質(zhì)醇，而11β-HSD2能夠?qū)o活性脫氫皮質(zhì)醇轉(zhuǎn)化為有活性皮質(zhì)醇[7-8]；當(dāng)不同亞型的11β-HSD表達(dá)異常時，胎盤中皮質(zhì)醇的濃度發(fā)生變化并直接影響孕婦糖代謝以及胰島素敏感性[9]。本研究對GDM患者胎盤中11β-HSD兩種亞型的表達(dá)水平進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，GDM組胎盤中11β-HSD1的mRNA表達(dá)水平低于對照組，11β-HSD2的mRNA表達(dá)水平高于對照組(均P<0.05)。這提示胎盤中11β-HSD1的低表達(dá)以及11β-HSD2的高表達(dá)可能與GDM的發(fā)生有關(guān)。結(jié)合11β-HSD兩種亞型的功能，我們推測胎盤中11β-HSD1和11β-HSD2表達(dá)的改變能夠使有活性的皮質(zhì)醇增多，進(jìn)而通過皮質(zhì)醇的生物活性來阻礙胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，影響母體糖脂代謝。

GDM最突出的病理生理特征與2型糖尿病類似，即表現(xiàn)為胰島素抵抗。表明胰島素雖然能夠代償性分泌增多，但仍不足以滿足體內(nèi)糖代謝的需求，因此GDM患者的機(jī)體處于胰島素相對不足而血糖異常升高的狀態(tài)。HOMA-β指數(shù)及HOMA-IR指數(shù)是反映胰島素分泌程度和抵抗程度的指標(biāo)，前者水平的降低提示胰島素分泌不足，后者水平的升高提示胰島素抵抗加重。本研究中，GDM組的HOMA-IR指數(shù)水平高于對照組，HOMA-β指數(shù)水平低于對照組(均P<0.05)。胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下代償性產(chǎn)生的高胰島素血癥能夠進(jìn)一步影響血脂代謝[10-11]，本研究中，GDM組的LDL-C水平高于對照組，HDL-C水平低于對照組(均P<0.05)，提示GDM患者存在脂代謝紊亂。進(jìn)一步相關(guān)分析結(jié)果顯示，GDM胎盤中11β-HSD1的mRNA表達(dá)水平與HOMA-β指數(shù)、HDL-C呈正相關(guān)，與HOMA-IR指數(shù)、LDL-C呈負(fù)相關(guān)，而11β-HSD2的mRNA表達(dá)水平與HOMA-β指數(shù)、HDL-C呈負(fù)相關(guān)，與HOMA-IR指數(shù)、LDL-C呈正相關(guān)(均P<0.05)。由此表明胎盤中11β-HSD1及11β-HSD2表達(dá)的改變與GDM孕婦的胰島素及脂代謝異常有關(guān)，在GDM的發(fā)生中起到重要作用。

炎癥反應(yīng)的激活是造成體內(nèi)胰島素抵抗的重要環(huán)節(jié)，在炎癥反應(yīng)激活過程中，多種炎癥細(xì)胞因子的大量分泌能夠拮抗胰島素生物信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，并造成胰島素抵抗的產(chǎn)生[12-13]。TLR4和NLRP3是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)過程中多種炎癥細(xì)胞因子分泌的上游信號分子，其中TLR4通過細(xì)胞內(nèi)髓樣分化因子88依賴或非依賴的途徑來啟動IL-1、IL-18、TNF-α等炎癥基因的表達(dá)[14-15]。TNF-α基因表達(dá)的產(chǎn)物具有直接的促炎活性[16]，IL-1、IL-18基因表達(dá)的產(chǎn)物則需要在NLRP3的介導(dǎo)下裂解產(chǎn)生具有促炎活性的細(xì)胞因子[17-18]。IL-10是一類具有抗炎活性的細(xì)胞因子，在炎癥反應(yīng)激活的過程中代償性分泌增多，其也能反映炎癥激活的程度。胎盤是妊娠過程中重要的胎兒附屬器官，能夠合成和分泌多種炎癥細(xì)胞因子，本研究結(jié)果顯示，GDM組胎盤中TLR4、NLRP3、IL-1、IL-10、IL-18、TNF-α mRNA相對表達(dá)水平高于對照組，且均與11β-HSD1的mRNA相對表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，與11β-HSD2 mRNA相對表達(dá)水平呈正相關(guān)(均P<0.05)。這表明GDM胎盤中11β-HSD1及11β-HSD2表達(dá)的改變與多種炎癥信號分子和炎癥細(xì)胞因子的高表達(dá)有關(guān)，表達(dá)異常的11β-HSD1及11β-HSD2可能通過增加局部皮質(zhì)醇的濃度來激活炎癥反應(yīng)，進(jìn)而通過炎癥反應(yīng)來影響胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

胎盤在孕期糖代謝的調(diào)控中起到重要作用，11β-HSD1及11β-HSD2表達(dá)改變后皮質(zhì)醇的增多能夠直接影響糖代謝及胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，也能通過炎癥反應(yīng)的激活來阻礙胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。IRS-1和PTP1B是在胰島素與其受體結(jié)合后影響下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子，前者能夠通過促進(jìn)下游信號分子的磷酸化來增強(qiáng)胰島素的生物學(xué)效應(yīng)，而后者能夠通過促進(jìn)下游信號分子的去磷酸化來阻礙胰島素的生物學(xué)效應(yīng)[19]。當(dāng)胰島素生物信號傳至下游后，GLUT1、GLUT4被激活并促進(jìn)葡萄糖的轉(zhuǎn)運[20-21]。抵抗素是一種能夠直接拮抗胰島素生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞因子，能夠加重胰島素抵抗的程度[22]。本研究結(jié)果顯示，GDM組胎盤中IRS-1、GLUT1、GLUT4的mRNA相對表達(dá)水平減少，且與11β-HSD1的mRNA相對表達(dá)水平呈正相關(guān)，與11β-HSD2的mRNA相對表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)(均P<0.05)；PTP1B及抵抗素的mRNA相對表達(dá)水平升高，且與11β-HSD1的mRNA相對表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，與11β-HSD2的mRNA相對表達(dá)水平呈正相關(guān)(均P<0.05)。這表明GDM胎盤中11β-HSD1及11β-HSD2表達(dá)的改變與多種胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子表達(dá)的改變有關(guān)，表達(dá)異常的11β-HSD1及11β-HSD2可能通過增加局部皮質(zhì)醇的濃度來阻礙胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、引起胰島素抵抗。

綜上所述，GDM患者胎盤中11β-HSD1呈低表達(dá)而11β-HSD2呈高表達(dá)，兩者與母體胰島素及脂代謝紊亂、胎盤炎癥反應(yīng)激活及胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙有關(guān)。