RAGE及其基因多态性与2型糖尿病微血管病变相关关系的研究进展＊

顾喆瑶综述 姚 勇审校

微血管病变是2型糖尿病（Type 2Diabetes Mellitus，T2DM）的主要并发症，其发病机制和治疗方案是医学研究的难点和热点。大量科学实验证实，长期高血糖状态可激活晚期糖基化终产物（Advanced Glycation End Products，AGEs）及其受体（Receptor for Advanced Glycation End Products，RAGE），启动AGEs-RAGE信号传导通路，最终导致全身微血管不可逆损害及相关脏器功能的丧失。目前研究已初步证实RAGE基因序列的变异可改变AGEs-RAGE的相互作用而影响T2DM微血管并发症的发生［1］；调控RAGE对T2DM微血管并发症的防治有重要作用［2］。但RAGE在T2DM微血管并发症发病过程中的具体机制仍在进一步研究中。本文对RAGE及其基因多态性与T2DM微血管并发症的相关性研究作如下综述。

1 RAGE概述

1.1 分子结构

RAGE最初是由Neeper从牛肺组织中提取、分离出来，并被证实能特异性结合AGEs的蛋白质。人RAGE基因位于染色体6p21，3，含有11个外显子、10个内含子以及一个长约1.7kb的5’侧域，最初的翻译产物含有383个氨基酸残基。RAGE基因启动子区位于5’侧域内，含有两个能直接影响RAGE表达的核因子κappa-B（Nuclear Factor–κB，NF-κB）样结合位点，两结合位点同时突变可大大降低RAGE的表达。全长的RAGE由3个部分组成：胞外段，跨膜段以及胞内段。其中，胞外段由1个V型区和2个C型区（配体结合部位和两个免疫球蛋白样结构）构成，并与ɑ-双螺旋结构的跨膜段以及短小胞内段相衔接；胞内段含有大量电荷，为胞内RAGE相关信号转导所必须。

1.2 生物学活性

RAGE是细胞膜表面免疫球蛋白超家族跨膜受体成员之一［3］，被认为是主要的内在免疫应答成分。正常生理状态下，RAGE在一些组织和细胞，如肝脏、肾脏、心脏以及神经细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、炎症细胞等呈低水平表达。但一些特定环境下，如高血糖、氧化应激等可引起RAGE表达明显增强［4］。RAGE可与多个配体相关联，包括S100蛋白家 族 （如 S100B、S100P、S100A4、S100A6、S100A8／9、S100A11、S100A13）、高 迁 移 率 族 蛋 白 l（High Mobility Group Box Protein 1，HMGBl）和朊病毒蛋白分子［5］。RAGE通过结合不同配体，激活相对应的信号转导途径而发挥不同生物学效应。如RAGE通过丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）／磷 脂 酰 肌 醇 激 酶-3（Phosphoinositide 3-Kinase，PIK3）／蛋白激酶 B（Protein Kinase B，PKB／AKT）途径，明显上调多种细胞中结缔组织生长因子（Connective Tissue Growth Factor，CTGF）表达，是导致阿尔茨海默病（Alzheimer’s Diaease，AD）发生的关键作用因子［6］；RAGE还可以通过一些胞外信号传导因子及核因子途径，促进T2DM微血管并发症的发生发展［7］。有研究者通过电泳分析提取3种RAGE基因转录引物（AGEs、肿瘤坏死因子-ɑ和17β-雌二醇）时发现，RAGE与AGEs及肿瘤坏死因子-ɑ的结合均与NF-κB有关；T2DM患者体内的RAGE与NF-κB结合后，一方面启动AGEs-RAGE途径，激活RAGE免疫源性而导致血管损伤，同时也刺激肿瘤坏死因子-ɑ大量分泌，促使微血管扩张，通透性增强，最终导致T2DM微血管病变的加速发展［8］。

2 RAGE蛋白水平与T2DM微血管并发症

T2DM微血管病变常常发生在某些重要的器官，如肾脏、眼、心脏等。有研究表明，T2DM肾病与RAGE的形成和堆积有着密切联系［9］。AGEs-RAGE系统可刺激T2DM大鼠足细胞大量分泌血管-细胞黏附分子-1（Vascular Cell Adhesion Molecule-1，VCAM-1），引起巨噬细胞聚集，最终导致肾小球毛细血管急剧损伤，甚至肾功能急性衰竭［10］。曾信幸等［11］通过对人肾小球系膜细胞进行体外培养证实，AGEs-RAGE可诱导超氧阴离子生成及下调二氢叶酸还原酶（Dihydroflate Reductase，DHFR）表达，加重了T2DM肾病的氧化应激反应；而 Wendt等［12］将可溶性RAGE（Soluble Form of RAGE，sRAGE）以50μg／天剂量注射到13 周龄的T2DM小鼠腹腔内，观察至27周，与对照组比较后，发现注射组尿蛋白减少，足细胞内的血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）表达显著下降，肾小球系膜细胞水肿及肾小球基底膜增殖程度也有所减轻。T2DM视网膜病变时，视网膜微血管内皮细胞内RAGE的大量集聚，促进了白细胞活化、黏附和浸润，可增加视网膜毛细血管通透性，导致视网膜的血-视网膜屏障损害［13］；而 Kaji等［14］研究发现，将sRAGE注射到含有RAGE的小鼠腹腔后，发现视网膜毛细血管内皮细胞内的白细胞黏附降低，血-视网膜屏障损伤减轻。体外培养神经细胞实验发现，AGEs-RAGE信号传导途径可通过提高细胞内氧化应激水平 ，促进氧自由基生成，活化半胱天冬酶-3（Caspas-3），诱导神经细胞程序性死亡［15］；对雪旺细胞体外培养研究也显示，RAGE能抑制雪旺细胞的增殖、迁移能力并诱导其凋亡，可能是导致受损神经再生修复障碍的原因之一［16］。

3 RAGE基因多态性与T2DM微血管并发症

3.1 启动子区的多态性

人类RAGE启动子区域的多态性研究以-374T／A和-429T／C多态性较多。在研究T2DM引起的局部微血管病变中，Hudson等［17］的结果表明，RAGE基因的转录活性与启动子区-374T／A及-429T／C多态性有关，两者同时突变能提高其2-3倍转录活性；同时发现-429C等位基因频率在T2DM视网膜病变患者中显著增加，因此推测这两个位点是T2DM视网膜病变的危险因素。然而，最新的一项Meta分析却表明，这两个位点与T2DM视网膜病变无明显相关性［18］。故两者的相关性仍有待进一步研究论证。

在研究T2DM引起的全身微血管病变中，Falcone等［19］发现，RAGE-374A等位基因是非T2DM患者合并心血管疾病突发心衰的独立保护因素，并指出这种保护能力可随长期高血糖刺激引起的RAGE水平升高而衰减。近期一项以高血压患者为研究对象的研究［20］表明，男性患者的-374A等位基因与T2DM肾小球滤过率降低有关，提示-374A等位基因是T2DM肾病的独立危险因素。对土耳其人的研究也发现，-374A等位基因能够诱导AGEs生成，致使大量巨噬细胞的聚集，最终引起T2DM冠状动脉硬化［21］。除此之外，Peng等［22］研究还认为，-429C等位基因与T2DM患者体内RAGE水平升高虽然有关，但-429T／C多态性并不是T2DM合并心血管病变的独立危险因素。徐积兄等［23］采用PCR-RFLP法检测T2DM或者合并肾病患者以及正常人启动子区-429T／C多态性，并比较各组间基因型频率和等位基因频率，得出RAGE基因-429C等位基因及CC基因型可减缓T2DM肾病进展，可能是中国人T2DM肾病的保护因子。可见-374T／A和-429T／C与T2DM全身微血管病变有着密切联系，但具体机制尚待明确。

3.2 外显子区的多态性

外显子3密码子82的甘氨酸突变成丝氨酸（简称Gly82Ser）的多态性与T2DM微血管并发症的相关性是外显子区研究最热、争议最多的位点之一。Kumaramanickavel等［24］对50名健康者和200名T2DM患者进行了对照研究，发现RAGE基因Gly82Ser多态性在T2DM视网膜病变组和单纯的T2DM组之间存在差异，同时证实82密码子Ser（简称Ser82）等位基因是印度人群中T2DM合并视网膜病变的低危险因素。针对中国人群的一项研究表明，Gly82Ser多态性与T2DM视网膜病变有关，并指出该基因内含子1704位点G等位基因和Ser82构建的G-A单倍体型是T2DM合并视网膜病变的基因标记［25］。同时郝琳娜［26］在T2DM增殖性视网膜病变（Proliferative Diabetic Retinopathy，PDR）遗传相关易感性研究中也发现，Gly82Ser多态性与PDR具有关联性，Gly82Ser的AA单倍体型基因是PDR发病的危险因素。但一项对亚洲和白种人群的Meta分析却显示Gly82Ser多态性与T2DM视网膜病变、肾病无相关性［27］。此外，高锦雄等［28］对汉族人群的研究表明，Ser82等位基因在左心室肥厚组显著增高。

3.3 内含子区的多态性

研究发现，T2DM的抗氧化应激反应受到-1704G／T多态性和-2184A／G多态性的显著影响。杨斯韬等［29］对昆明地区汉族人群进行的流行病学调查发现，T2DM肾病组的GT+TT基因型频率和T等位基因频率高于单纯T2DM组，并认为RAGE基因-1704T阳性基因型与T2DM肾病有关，是T2DM肾病发生的可能遗传危险因素。而Ng等［30］对马来西亚人群的研究显示，-1704G／T、-2184A／G以及-2245G／A多态性与T2DM视网膜病变无相关性。

4 小结

综上所述，RAGE基因的转录、翻译及表达在T2DM微血管病变的发生发展中发挥着关键作用。RAGE基因多态性在不同种族和人群中存在显著差异。RAGE基因多态性在T2DM微血管病变进展中的作用机制虽未明了，但这一研究已为T2DM微血管并发症的诊断和治疗提供了新的靶点，进一步充分了解RAGE基因某位点的多态性对RAGE结构和功能的影响将是未来的研究热点，也会使T2DM微血管并发症的发病机制更加清晰，治疗策略更加丰富、有效。

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