2型糖尿病与胰腺癌表达谱的相关分析

孙丽岩，李 珺，王 泳

(中国人民武装警察部队北京市总队第二医院，北京100037)

糖尿病与癌症都是目前全球性的高发疾病，都有急剧上升趋势。流行病学研究表明，2型糖尿病患者患癌症的概率高于正常人［1～4］。统计学研究表明，糖尿病患者发生胰腺癌的比例高于正常健康人。但目前对胰腺癌与糖尿病的因果关系还存在一些争议。为探讨2型糖尿病与胰腺癌之间的关系，我们进行了相关研究。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料 从基因表达汇编(GEO)数据库中下载2型糖尿病患者及其对照的基因表达谱数据(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE13760)［5］，以及胰腺癌患者及其对照的基因表达谱数据(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE16515)［6］。其中2型糖尿病患者10例，对照者11例，平台为affymatrix的HG-U133A_2。胰腺癌患者10例，对照者10例，平台为Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0。

1.2 方法

1.2.1 分析方法 使用R语言affy包对基因表达谱数据进行标准化，用Limma包筛选2型糖尿病患者与其对照之间的差异基因，以及胰腺癌与其对照之间的差异基因。将差异基因提交到DAVID数据库(david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp)分析全基因及代谢途径(KEGG)通路。KEGG数据库中包含代谢网络、细胞过程及人类疾病等通路信息。DAVID数据库提供了很多注释工具，这些工具可以将一个基因列表富集到特定的通路中。将2型糖尿病及其对照的差异基因提交到DAVID在线网站上，分析这些基因会在哪些KEGG通路上富集。随后，我们将胰腺癌及其对照的差异基因进行了同样分析。得到这些通路后，对二者的KEGG通路进行比较。

1.2.2 统计学方法 采用 R语言统计软件，P≤0.05为有统计学差异。

2 结果

2.1 2型糖尿病的基因表达谱分析 采用R统计学语言，通过Limma进行统计分析。我们共筛选出416个上调基因，348个下调基因(P均＜0.05)。其中，上调基因主要富集到15条通路上(见表1)，下调基因主要富集到10条通路上(见表2)。

2.2 胰腺癌的基因表达谱分析 通过Limma分析，我们共筛选出778个上调基因，129个下调基因(P均＜0.05)。其中，上调基因主要富集到20条通路上(见表3)，下调基因主要富集到15条通路上(见表4)。

2.3 2型糖尿病与胰腺癌通路之间的比较 从表1、3中可以看出，2型糖尿病上调的差异基因所富集到的通路与胰腺癌上调的差异基因所富集到的通路相同的有3条，分别为癌症通路、轴突导向通路和小细胞肺癌通路。其中2型糖尿病在癌症通路中共有18个基因，而胰腺癌在该通路中共有37个基因。对这些基因进行比较后发现，在癌症通路中共有一个基因ENTREZ_GENE_ID:3845。而在轴突导向通路中，2型糖尿病有7个基因，胰腺癌有11个基因，其中Nras(ENTREZ_GENE_ID:4893)和Kras(ENTREZ_GENE_ID:3845)是这两个疾病共有的。在小细胞肺癌通路中，2型糖尿病有6个基因，胰腺癌有11个基因，它们之间不存在相同的基因。从表2、4中可以看出，2型糖尿病和胰腺癌下调基因所富集到的通路相同的有2条，分别为ECM-受体相互作用和局部粘连通路。其中2型糖尿病在ECM-受体相互作用通路中所富集的基因有7个，胰腺癌有2个。局部粘连通路中2型糖尿病有10个基因，胰腺癌有3个基因。

表1 2型糖尿病中上调的差异基因在DAVID中富集到的通路

表2 2型糖尿病中下调的差异基因在DAVID中富集到的通路

3 讨论

研究报道，肝癌、胰腺癌、子宫内膜癌、大肠直肠癌、膀胱癌及乳腺癌与2型糖尿病都有明显的正相关关系，风险甚至比正常人高两倍以上。近年来，胰腺癌在我国的发病率呈明显上升趋势，而且趋于年轻化。关于胰腺癌的致病因素目前尚无定论，一方面胰腺癌可造成糖代谢异常，引发糖尿病;另一方面糖尿病也可能是胰腺癌的致病因素［7，8］。Slim 等［9］认为胰腺癌可能会产生源自肿瘤的糖尿病物质，使血糖增高，引发糖尿病。2010年Huang等［10］发现，一些生化指标可用于胰腺癌高风险人群的2型糖尿病筛选，用于尚无临床症状的早期胰腺癌早期诊断。

表3 胰腺癌上调的差异基因在DAVID中富集到的通路

表4 胰腺癌下调的差异基因在DAVID中富集到的通路

本文从生物信息学角度，对2型糖尿病和胰腺癌的基因表达谱进行分析。结果显示，在2型糖尿病上调的差异基因所富集到的通路与胰腺癌上调的差异基因所富集到的通路中，共有一个基因ENTREZ_GENE_ID:3845，该基因为Kras，它涉及到乳腺癌、肺癌、胰腺癌等很多癌症。而在轴突导向通路中，2型糖尿病有7个基因，胰腺癌有11个基因，其中Nras(ENTREZ_GENE_ID:4893)和Kras(ENTREZ_GENE_ID:3845)是这两个疾病共有的。Nras是一个非常重要的致癌基因，它与Kras同属于RAS基因家族。2型糖尿病和胰腺癌相同的下调基因所富集到的通路共有2条，其中2型糖尿病在ECM-受体相互作用通路中所富集的基因有7个，胰腺癌有2个;在局部粘连通路中，2型糖尿病有10个基因，胰腺癌有3个基因。

通过分析，我们发现RAS基因家族在2型糖尿病和胰腺癌中起重要的作用，它的两个家族成员Kras和Nras在2型糖尿病和胰腺癌的通路中都有出现。因此推断这两个基因的过表达可能是导致2型糖尿病和胰腺癌共同发生的一个主要原因。虽然在下调基因中没发现2型糖尿病和胰腺癌在同一个通路中存在共同基因，但由于这些基因都存在于同一个通路中，所以它们之间是相互影响的。也就是说如果胰腺癌患者该通路发生变化，会导致2型糖尿病发生，反之亦然。综上所述，我们从理论的角度进一步论证了2型糖尿病和胰腺癌之间有必然的联系。

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