胰島素受體底物2基因突變可能與青少年起病的成人型糖尿病有關：一例報道及其遺傳學分析

【摘要】 青少年起病的成人型糖尿病（MODY）是一類以胰島β細胞功能障礙為特征的、有較高遺傳異質性的單基因遺傳糖尿病。截至2022年8月，已發現14種明確的MODY致病基因。本文報道了1例疑似MODY患者，通過外顯子組測序鑒定了1個胰島素受體底物2（IRS2）基因突變，并在患者11名家系成員中進行了驗證，提出IRS2基因是一個新的MODY候選致病基因，為MODY的診斷和治療提供更多的參考資料。

【關鍵詞】 糖尿病；青少年起病的成人型糖尿病；胰島素受體底物2；過氧化物酶體增殖物激活受體；基因突變；基因診斷；系譜分析

【中圖分類號】 R 587.1 【文獻標識碼】 D DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2022.0717

任玉梅，許敏，葉梅蕾，等. 胰島素受體底物2基因突變可能與青少年起病的成人型糖尿病有關：一例報道及其遺傳學分析［J］. 中國全科醫學，2023，26（18）：2301-2305. ［www.chinagp.net］

REN Y M，XU M，YE M L，et al. A mutation in the insulin receptor substrate 2 gene may be associated with maturity-onset diabetes of the young：a case report with genetic analysis［J］. Chinese General Practice，2023，26（18）：2301-2305.

A Mutation in the Insulin Receptor Substrate 2 Gene May Be Associated with Maturity-onset Diabetes of the Young：a Case Report with Genetic Analysis REN Yumei1，XU Min1，YE Meilei2，ZHANG Qiu1，HU Honglin1*

1.Department of Endocrinology，the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022，China

2.Department of Endocrinology，Qimen People's Hospital，Huangshan 245699，China

*Corresponding author：HU Honglin，Chief physician；E-mail：479375436@qq.com

【Abstract】 Maturity-onset diabetes of the young（MODY）belongs to a kind of monogenic diabetes characterized by pancreatic β-cell dysfunction and high level of genetic heterogeneity. As of August 2022，14 genes responsible for MODY have been identified clearly. In this paper，a case of suspected MODY was reported. A mutation in the insulin receptor substrate 2（IRS2）gene was identified by exome sequencing，and also found in 11 family members of the patient. It is proposed that IRS2 gene may be a new candidate gene for MODY，informing the diagnosis and treatment of MODY.

【Key words】 Diabetes mellitus；Maturity-onset diabetes of the young；Insulin receptor substrate 2；Peroxisome proliferator activated receptor；Gene mutation；Gene diagnosis；Pedigree analysis

近年來，隨著經濟的快速發展和生活方式的改變，糖尿病在全球患病率逐年增加，且糖尿病的年輕化趨勢日漸明顯。青少年起病的成人型糖尿病（maturity-onset diabetes of the young，MODY）是一類以胰島β細胞功能障礙為特征的、有較高遺傳異質性的單基因遺傳糖尿病。MODY的臨床診斷標準為：有2代及以上的糖尿病家族史，其中至少有1例發病年齡lt;25歲；病理特征是胰島素分泌受損，胰島素作用缺陷極小或沒有缺陷（在沒有并發肥胖癥的情況下）［1］。MODY一般呈現常染色體顯性遺傳方式，是最常見的單基因型糖尿病［2］。截至2022年8月，根據致病基因的不同，已經明確了14種MODY亞型［3］，但尚未有胰島素受體底物2（insulin receptor substrate 2，IRS2）基因突變導致MODY病例的報道。本文報道了1例疑似MODY患者，通過外顯子組測序鑒定了1個新的 IRS2致病性變異并在患者11名家系成員中進行了驗證，通過探討IRS2變異致病性、家系共分離，結合臨床表型綜合分析，提出IRS2是一個新的MODY候選基因，為MODY的診斷和治療提供更多的參考資料。本研究經過安徽醫科大學第一附屬醫院倫理委員會批準（倫理證明編號：PJ2022-12-18），且患者及參與的家系人員均已簽署知情同意書。

1 病例簡介

患者，男，21歲，2年前無明顯誘因出現口干多飲、多尿癥狀，飲水量約8 L/d，日間小便次數5～6次，夜間小便次數3～4次，每次尿量400～500 ml，伴體質量減輕，兩年間體質量減輕14.5 kg，未予以重視。2018-09-09患者于當地醫院查空腹血糖16.2 mmol/L，于2018-09-10就診于安徽醫科大學第一附屬醫院內分泌科門診。

門診檢查：查空腹血糖15.7 mmol/L，K+ 3.66 mmol/L，HCO3- 24.6 mmol/L，尿常規提示酮體3+，葡萄糖3+，以糖尿病酮癥酸中毒（DKA）急診入院。病程中，患者無畏寒發熱，無頭暈頭痛，無惡心嘔吐，無腹痛腹瀉，無肢端麻木，無手足發涼，無視物模糊，飲食睡眠可。

體格檢查：身高170 cm，體質量72 kg，體質指數（BMI） 24.9 kg/m2意識清、精神差，皮膚干燥、彈性差，淺表淋巴結未觸及腫大，甲狀腺無腫大，頸軟、咽不紅，雙肺呼吸音清，未聞及干濕性啰音。心率：105次/min，律齊，各瓣膜區未聞及雜音，腹軟、肝脾肋下未觸及，無壓痛及反跳痛，肝腎區叩痛（-），雙下肢無水腫，雙下肢皮溫正常，雙側足背動脈搏動正常，雙側膝反射可引出，雙側巴氏征陰性。

家族史調查：對患者家系進行遺傳學調查并繪制系譜圖（圖1）。先證者家系中Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-9、Ⅳ-5均具有糖尿病病史。家系中成員Ⅱ-2、Ⅱ-3患病判斷依據其家庭成員提供的信息，其他成員均經實驗室檢測血糖確診糖尿病。家系中糖尿病患者的一般資料見表1，檢查結果見表2。

基因檢測及診斷：與先證者及家屬充分溝通并簽訂知情同意書后，2018-09-26對先證者及其家系均用乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝管抽取靜脈血各3.0 ml提取DNA，送至北京智因東方轉化醫學研究中心有限公司進行外顯子組測序（whole-exome sequencing）。外顯子組文庫構建采用The xGen Exome Research Panel v1.0（IDT公司，美國）捕獲芯片，使用NovaSeq 6000系列測序儀（Illumina，美國）進行高通量測序。測序數據的清洗、質檢、參考基因組（hg19）的比對以及點突變和lt;50 bp插入/缺失變異的篩選，得到測序數據的目標序列覆蓋度≥99%。基因變異的注釋以及自動化致病性和疾病關聯分析均在全譜遺傳病精準診斷云平臺系統（智因東方公司，https：//cloud.chigene.org：18081/）完成。突變的致病性參考美國醫學遺傳學會（American College of Medical Genetics，ACMG）臨床實踐指南［4］，分為5級：致病性（pathogenic）、可能致病（likely pathogenic）、致病性不明（uncertain significance）、可能良性（likely benign）和良性（benign）。IRS2和過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator activated receptor gamma，PPARG）基因注釋采用的參考轉錄本分別為NM_003749.3和NM_138711.6。基因檢測結果顯示，先證者有雜合性IRS2移碼突變c.1586delC（p.P529Rfs*15）和雜合性PPARG錯義突變c.147Tgt;G（p.H49Q），家系中Ⅲ-2、Ⅲ-9、Ⅳ-5均檢測出IRS2基因c.1586（exon1）delC移碼突變及PPARG基因c.147（exon3）Tgt;G錯義突變（均為雜合突變），Ⅲ-3、Ⅳ-2檢測出IRS2基因c.1586（exon1）delC移碼突變（為雜合突變），Ⅲ-1、Ⅲ-5、Ⅳ-3、Ⅲ-7、Ⅳ-4、Ⅱ-4均為致病基因的野生型，見圖2。

IRS2基因c.1586（exon1）delC移碼突變及PPARG基因c.147（exon3）Tgt;G錯義突變在SNP數據庫和文獻中均無報道，為新發現的（novel）變異。根據ACMG指南分類，IRS2 c.1586delC為致病性（pathogenic，PVS1+PM2+PP1），具體證據如下，（1）超強致病證據PVS1：功能丟失型（LOF，loss of function）變異導致基因功能可能喪失；（2）中等致病證據PM2：MAFlt;0.005，屬于低頻變異；（3）可能致病證據PP1：（家系）該家系成員中支持共分離。PPARG錯義突變c.147Tgt;G為致病性不明確（uncertain significance，PM1+PM2+PP1），具體證據如下，（1）中等致病證據PM1：錯義變異位于深入研究的無良性變異的外顯子功能域（clinvar無benign變異）；（2）中等致病證據PM2：MAFlt;0.005，屬于低頻變異；（3）可能致病證據PP1：（家系）該家系成員中支持共分離。利用智因東方的診斷云平臺，同時排除了符合糖尿病表型的其他可能致病基因變異（表3）。使用ABI3730測序儀（Thermo Fisher Scientific公司，美國）進行Sanger測序，用以驗證IRS2和PPARG的DNA序列點突變；用于Sanger測序的PCR引物分別為，IRS2 c.1586delC：F-CTGCAACACAGCCGCTCCATGTC，R-ACAGTGGCTCAGGGGCCTGTC和PPARG c.147Tgt;G：F-GGGTTACTGAGAGATGAGTCCAAT，R-GAAATGACCATGGTTGACACAGAG（結果見圖3）。

2 文獻復習并討論

單基因糖尿病是一種罕見的糖尿病，由單一基因缺陷引起，導致胰腺β細胞功能障礙，從而影響胰島素分泌。其被細分為3種主要類型：MODY、新生兒糖尿病和綜合征型糖尿病［5］，其中MODY是最常見的單基因糖尿病類型。

1998年，TATTERSALL［6］首次提出MODY診斷的臨床標準，包括：（1）糖尿病早發于lt;25歲；（2）至少2個或理想的3個家庭成員患有糖尿病（常染色體顯性遺傳模式）；（3）非胰島素依賴（即使在診斷后5年也不需要胰島素）；（4）沒有肥胖；（5）沒有DKA。但隨著后續更多新的MODY基因報道，發現其中一些并不嚴格符合TATTERSALL和FAJANS提出的臨床診斷標準，例如，某些MODY患者可能存在肥胖和DKA。

MODY最初被定義為早期診斷的家族性糖尿病的臨床亞組，于25歲之前發病，呈現胰島素非依賴性和常染色體顯性遺傳的特征［7-8］。研究者通過大家族的初步連鎖分析，發現了第1個MODY基因，為編碼葡萄糖激酶的GCK［9-10］。隨后很快發現了編碼肝核因子1α（HNF1A）［11］、肝核因子4α（HNF4A）［12］和肝核因子1β（HNF1B）［13］基因。至2022年8月，已發現14種明確的MODY致病基因［14］（表3），這表明MODY存在很高的遺傳異質性。本例患者在20歲之前出現糖尿病癥狀，21歲時確診為糖尿病，且有明確的糖尿病家族史，符合MODY的診斷。

IRS2基因是介導肝臟胰島素受體信號傳導的重要調控分子之一，并參與選擇性的胰島素抵抗，其中胰島素的脂肪生成作用不受影響，而葡萄糖攝取和糖原合成被破壞。動物實驗表明，IRS2基因缺陷會表現出選擇性胰島素抵抗，特異性敲除肝細胞IRS2基因則會激活糖異生途徑［15］。PPARG是核激素受體超家族的成員，其在肥胖人群脂肪組織的高表達水平可調節肥胖人群血脂穩態，從而降低肥胖人群罹患2型糖尿病（T2DM）的風險［16］。因此，IRS2基因及PPARG基因的異常均會引起血糖異常，增加人群患糖尿病的風險。

本文報道了一個特殊類型的MODY家系，并檢出了1個新的致病性IRS2變異c.1586delC。FAJANS等［17］2001年報道非胰島素依賴型糖尿病的外顯率為10%～40%，可解釋本研究家系IRS2-MODY 83%（5/6）的外顯率。此外，MODY的表型嚴重程度還可能與遺傳性狀/表型的表現度有關。表現度指遺傳缺陷的表現程度，不同的表現度代表不同的性狀/表型外顯程度，但致病突變攜帶者會有輕重不一的表型，而不會沒有表現。根據病程時間，疾病表型有時不能被單次的醫學檢查檢測到，表現為在連續多次醫療檢測中斷續地出現陽性結果，該現象稱之為表現度頓挫。在本家庭成員的病歷追溯中，由于時間的局限性、個人健康狀況以及生活習慣等因素的影響，推測IRS2-MODY表型可能較輕微而未能得到診斷（低表現度）、檢測時沒有糖尿病表現（表現度頓挫）或沒有表型（不外顯）。此外對于案例Ⅱ-4，IRS2 c.1586delC檢測陰性的患者，不排除因其他原因患病的可能。目前，尚未有研究表明IRS2是明確的MODY致病基因，這表明了本研究發現的創新性，然而還有待于更多類似患者或家系的發現及進一步研究來證實。

作者貢獻：章秋、胡紅琳進行文章的構思與設計；任玉梅負責病例資料的收集和整理，結果的分析與解釋，撰寫論文；許敏負責患者的診治和病例資料的提供；葉梅蕾負責論文的修訂；胡紅琳負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責。

本文無利益沖突。

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（收稿日期：2022-10-12；修回日期：2022-11-08）

（本文編輯：徐真）