过氧化物酶体增殖物激活受体在妊娠期糖尿病发病中的作用研究进展

徐征鹏，崔雪娜，徐金娥

(青岛大学附属医院东区，山东青岛266100)

过氧化物酶体增殖物激活受体在妊娠期糖尿病发病中的作用研究进展

徐征鹏，崔雪娜，徐金娥

(青岛大学附属医院东区，山东青岛266100)

过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是一类由配体激活的核转录因子超家族成员，有PPARα、PPARβ和PPARγ三种亚型。PPAR可通过胰岛素抵抗、脂质代谢和胎盘代谢等方面导致妊娠期糖尿病。PPARγ可通过促进白色脂肪细胞的增殖分化、调控脂肪细胞分泌功能、促进与胰岛素信号转导有关的基因转录、激活细胞内代谢有关激酶等途径促进胰岛素抵抗。PPAR可促进机体脂肪细胞分化，调节脂质代谢异常。PPARγ高表达于人体脂肪组织，可提高机体对胰岛素的敏感性。PPARγ在妊娠期糖尿病(GDM)患者皮下脂肪中表达下降而在胎盘中表达上调。PPAR可通过胰岛素抵抗、脂质代谢和胎盘代谢等方面在GDM的发生发展中起重要作用。

过氧化物酶体增殖物激活受体；糖尿病；妊娠期糖尿病；胰岛素抵抗；脂质代谢

妊娠合并糖尿病包括糖尿病患者妊娠(即糖尿病合并妊娠)及妊娠期糖尿病(GDM)。 GDM是妊娠期间首次发生的不同程度糖耐量异常[1]及糖尿病引起的不同程度的高血糖；是妊娠期常见疾病，世界范围内发病率1%～14%，近年GDM发病率逐年上升。研究[2]发现GDM患者分娩后发生Ⅱ型糖尿病(T2DM)的概率高于普通产妇，因此可认为GDM是T2DM的早期阶段。GDM的发病原因和具体发病机制仍未完全阐明。GDM是由多种因素共同作用导致的，研究认为胰岛素抵抗(IR)[3]和脂质代谢紊乱、胰岛B细胞分泌功能降低是GDM发生过程中的重要环节。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是一类由配体激活的核转录因子超家族成员，是一种甾体激素受体，其在GDM发生、发展中的具体作用机制是目前的研究热点。现将PPAR在娠期糖尿病发病中的作用研究进展综述如下。

1 PPAR的结构、功能及基因多态性

PPAR是一种核受体，含有四个功能域，即 N末端配体非依赖的转录活化域(A/ Bdomain)、DNA 结合域(Cdomain 或 dbd)、铰链区(Ddomain)及一个较大的C末端区域(E/ Fdomain)。其中 E/ Fdomain 中含配体结合域(LBD)和配体依赖的转录活化域，主要影响着脂肪细胞分化、糖脂代谢、炎症反应及肿瘤细胞的分化与凋亡等生理病理进程[4]。

PPAR家族有PPARα、PPARβ和PPARγ三种亚型。PPARα是人类发现的PPAR家族中第一个亚型，由468个氨基酸残基组成，其编码基因定位于染色体22q13,31，主要分布在肝脏、骨骼肌、心肌、血管内皮细胞等脂肪酸代谢旺盛的组织。PPARα主要通过与配体结合后活化而发挥其生物学效应，可调节脂肪酸氧化的编码基因，影响脂蛋白脂酶、载脂蛋白、炎症等相关基因的转录，可能在高脂血症、动脉粥样硬化及2型糖尿病等疾病的发病机制中发挥重要作用。PPARβ有441个氨基酸残基，编码基因位于6p21.1～21.2，在体内多种组织中均表达，尤其在脂肪组织、骨骼肌、心脏和小肠等脂质代谢活跃的组织中高表达。PPAR在脂肪细胞分解、能量消耗及炎症反应中发挥重要作用。PPARγ主要分布于脂肪组织和免疫细胞中，其生物学功能复杂，主要通过PPARγ激活剂特异激活，是胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类药物的靶基因[5]。PPARγ有479个氨基酸残基，基因位于3p25，含有9个外显子，包含超过100 kb的基因组DNA,其mRNA 约有4 000个核苷酸。它可以促进脂肪细胞分化，增加胰岛素敏感性，是脂肪细胞基因表达和胰岛素细胞间信号转导的主要调节者，在胰岛素抵抗、动脉粥样硬化等代谢性疾病的发生、发展及防治过程中发挥着重要作用。

PPARα的基因结构取决于hPPARαCDNA序列，hPPARα基因包括8个外显子，通过测定hPPARα的外显子编码，可以得知第5外显子变异是162密码子中G→C易位，导致PPARα基因L162V错义突变，使亮氨酸→缬氨酸，此为PPARα常见的基因多态性。此外，还包括PPARaC2528G与PPARaV227A基因多态性等。PPARβ的常见基因多态性包括位于外显子4翻译位点上游第87个碱基对的rs2016520 C/T；位于外显子9酶切位点上游两个碱基对的rs3734254以及位于外显子9非编码区3的C/T rs9794 C/G等。而PPARγ的最常见的基因多态性为Lv等[6]在1997年报道过的Pro12Ala和C1431T。其中，关于PPARγ的Pro12Ala突变研究最多。有研究指出，PPAR基因Pro12Ala等位基因频率存在着人种的差异，白种人Ala等位基因频率明显高于亚洲人，即使在国内，不同地区的等位基因频率也有所差异，比如中国北京地区GDM妇女PPARγ2的基因型Pro12A la为5.4%，上海地区则为3.9%。

2 PPAR与IR的关系

IR是糖尿病以及GDM发病的基础。有研究显示，GDM孕妇空腹胰岛素、胰岛素敏感指数均较正常孕妇高，提示GDM患者存在严重IR。当孕妇体内的胰岛素分泌不能代偿慢性胰岛素抵抗时就会发生GDM，从而易于发展为T2DM。从免疫学角度来看，胰岛素分泌的下降与胰岛细胞的进行性破坏有关。多数实验结果都表明GDM孕妇比糖耐量正常孕妇的胰岛B细胞功能下降了30%～70%。早期研究提示骨骼肌是IR的始发部位，但现在越来越多的研究发现脂肪组织才是IR的始发部位[7]。

研究显示，PPARγ在脂肪组织中的表达比其他两种亚型更具有特异性。PPARγ能被内源性天然配体(主要为脂肪酸代谢产物)或外源性合成配体(如贝特类降脂药、噻唑烷二酮类药物等)激活，参与调节细胞内能量代谢、炎症过程、细胞分化与发育[8]。大量的基础研究证实外源性合成配体激活PPARγ后，主要通过以下方式提高胰岛素敏感性，改善IR：①促进白色脂肪细胞分化，使其数量增多、体积减小，并增加胰岛素受体的数目。抑制脂肪细胞的肥大和脂肪分解，诱导大脂肪细胞的凋亡。②调控脂肪细胞的分泌功能：减少IR相关分子的产生，增强脂联素等细胞因子的合成。③促进与胰岛素信号转导有关的多种基因的转录：通过上调磷脂酰肌醇．3激酶(PI．3K)亚单位p85、CAP和葡萄糖转运体4等的表达，进而在PI3K及CAP/Cbl/Tcl0这两条途径上促进胰岛素信号转导。④激活细胞内与代谢有关的激酶，如AMP活化的蛋白激酶。通过非胰岛素依赖机制促进外周组织细胞的葡萄糖转运，抑制糖诱导的胰岛素释放，以改善糖耐量异常和高胰岛素血症。正是由于外源性合成配体激活PPAR改善IR，使很多人认为PPAR的表达和激活程度越高，胰岛素增敏作用越强，但有研究发现PPARγ表达降低的PPARγ+/-杂合突变小鼠的胰岛素敏感性高于野生正常表达PPARγ水平的小鼠[9]，因此有学者推测与外源性合成配体不同，内源性天然配体对PPARγ的生理作用是降低胰岛素敏感性，促进IR。相对于内源性天然配体，外源性合成配体活性较差，对PPARγ起到的是部分激动作用，在某种程度上是内源性配体的竞争性拈抗剂，可以抑制体内异常增加的PPARγ激活。同时也有关于人PPARγ基因突变的报道说，PPARγ基因的Pro12→Ala突变，可以增加胰岛素敏感性，降低胰岛素水平，降低体质指数。

程琰等[10]研究中发现，GDM孕妇与其子代都是PPARγPro/Pro的比例为72.5%，显著低于非GDM孕妇及其子代的92.0%，而GDM孕妇与其子代为不同基因型的比例(27.5%)显著高于非GDM孕妇与其子代(6.0%)，提示孕妇及子代基因型不一致可能与GDM的发病有关，母胎基因型不同可能更倾向于发生GDM。基于这种研究结果，有学者认为母亲与胎儿的PPAR基因型冲突可能与GDM发病有关。胎儿作为携带父源基因的个体与母亲的基因型肯定是存在差异的，这种差异在从受精卵发育、逐渐分化成胎儿和胎盘的过程中会逐渐得到体现。一般正常妊娠时这种基因的差异在允许和可接受范围内，但当母亲的基因型与胎儿的基因型的各自组合方式产生冲突的时候，就可能引起胎儿或胎盘下游控制的蛋白质与母体蛋白质这些功能的执行者发生矛盾冲突，引起IR，导致GDM发生。简单讲就是胎儿和母体的基因冲突达到某种程度时会引起GDM的发病，这不只是因为母体的易感因素，而是胎儿与母体基因相互作用而导致的结果。

3 PPAR与脂质代谢的关系

与正常妊娠妇女比较，GDM患者，尤其是妊娠后期空腹血糖(FBS)、血清总胆固醇、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白水平显著升高，高密度脂蛋白水平显著降低，证实了GDM患者确实存在脂代谢异常[11]。

临床研究[12]表明，PPAR在GDM孕妇脂肪组织中的表达是下降的，但PPAR与GDM的发病却并无直接关系。孕妇Prol2Ala多态性的基因型频率和等位基因频率与GDM发病无显著的相关性，与FBS和血脂水平变化也无显著相关性。虽然如此，但PPAR却可以通过参与糖脂代谢等生理过程来影响GDM的发生发展。晏益民等[13]研究显示，PPARγ基因多态性虽与GDM发病无相关性，但GDM组GA、AA基因型Fins、HOMA -IR高于GG基因型，PP基因型体质指数(BMI)高于PA基因型，推测其可能与GDM患者肥胖及IR存在一定关系。PPARγ突变可导致转录活性的下降[14]，使机体能量消耗减少，即表现为皮下脂肪的蓄积。例如Du 等[15]研究发现，PPARγ基因Pro12Ala多态性可增加年轻女性的肥胖风险。

PPAR在脂肪细胞分化和调节脂质代谢方面有着十分重要的意义。在脂肪的储存方面，PPAR在其分化的初始阶段就对脂肪细胞内基因的表达起到了促进作用。有研究表明，人类PPARγ2近乎于全部的在脂肪细胞中表达，并有证据显示它是噻唑烷二酮类药物的靶分子，可以在体外刺激脂肪细胞的分化，对提高胰岛素的敏感性有着重要的作用[16]。PPARγ与配体结合后再与视黄醇X受体α形成一个异源二聚体，然后与靶基因启动子区PPAR反应元件(PPRE)结合，从而调控靶细胞核内基因的转录，转录产物再进一步调节糖、脂、蛋白质的代谢，从而可以对机体内的脂肪进行储存。Surya 等[17]对印度人的研究发现，携带Ala基因的非糖尿病者的肥胖与该种基因有关。Blanchard 等[18]研究发现也表明，携带Ala12基因的非糖尿病者较携带Pro基因的的人群有着较大的皮下脂肪堆积和腰围，该调查说明了PPAR的基因多态性影响着非糖尿病人群对脂肪的敏感性,该突变为腹部皮下脂肪含量的独立危险因素。有学者[16]研究证明了PPARγ基因多态性与体重成正相关的关系，带有Ala的人群与Pro/Pro纯合子的人相比在BMI、血TG以及腰围方面有着明显的升高。然而，也有部分学者持有反对意见，赵艳红等[19]研究表明男性对照组中Ala等位基因与较低的BMI轻微相关；近期有部分学者[20]在对青少年和儿童的基因型进行了系统分析后也得出rs1801282基因的变异对该类人群的BMI是没有影响的；Wang等[21]研究也表明PPAR基因表达的变异与肥胖的发生没有关系。

4 PPAR与胎盘代谢的关系

PPAR不仅在糖、脂代谢中发挥重要作用，还在胎盘滋养细胞的分化中起重要作用，可促进胎盘生乳素、绒毛膜促性腺激素等表达以增强胎盘代谢的作用。研究[22]发现，PPARγ敲除的小鼠胎盘无法发育，可见PPARγ在调节胎盘功能和胚胎生长发育方面也起着重要作用。Capobianco 等[23]报道PPARγ在糖尿病患者的胎盘中表达增加，并证实是高糖环境诱导了其表达的上调。因此有学者[24]推测，PPARγ在GDM患者皮下脂肪中表达下降而在胎盘中表达上调可能就是GDM病理机制之一。正是因为脂肪组织中PPARγ的表达降低，使脂肪因子发生改变，从而导致胰岛素抵抗的发生，继而引起血糖升高。而胎盘组织中PPARγ可能受血糖等因素的影响产生反馈性增强，因此降低GDM母体的血糖将会使胎盘组织中PPARγ表达下调。不仅是PPARγ，另有研究报道GDM胎盘中PPARα也存在这种现象，这为探明GDM的发病机制提供了一个新的线索。

综上所述，PPAR是一类由配体激活的核转录因子超家族成员，有四个功能域，PPARα、PPARβ和PPARγ三种亚型。PPAR可通过促进脂肪细胞的增殖分化、调控脂肪细胞分泌功能、促进与胰岛素信号转导有关的基因转录、激活细胞内代谢有关激酶等途径促进IR。PPAR可促进机体脂肪细胞分化，调节脂质代谢异常。PPARγ高表达于人体脂肪组织，可提高机体对胰岛素的敏感性。PPARγ GDM患者皮下脂肪中表达下降而在胎盘中表达上调。PPAR可通过胰岛素抵抗、脂质代谢和胎盘代谢等方面在GDM的发生发展中起重要作用。

目前，关于PPAR激动剂的相关研究进展较多，PPARα与PPARγ激动剂已经应用于临床。因此，研制开发新型PPAR激动剂将为治疗GDM提供新的方向。

[1] 潘宝龙，马润政，等. 转染人源 Omentin-1、Vaspin 妊娠期糖尿病脂肪细胞胰岛素受体底物和磷脂酰肌醇3激酶表达变化[J].山东医药,2016，56(35)：9-12

[2] Rashid FB, Khatoon H, Hasnat MA, et al. Perinatal Complications in Diabetes Mellitus with Pregnancy: Comparison between GestationalDiabetes Mellitus(GDM) and Diabetes Mellitus Prior to Pregnancy[J]. Mymensingh Med J， 2017,26(1):124-130.

[3] Mфrid K, Jenum AK, Sletner L,et al. Failure to increase insulin secretory capacity during pregnancy-induced insulin resistance is associated with ethnicity and gest ational diabetes [J]. Eur J Endocrionol， 2012，167(4):579-588.

[4] 龚青，徐进文，徐祖敏，等．PPAR基因RNA干扰质粒的构建与鉴定[J]．分子诊断与治疗杂志，2012，4(3)：163-166.

[5] Cariou B， Charbonnel B， Staels B. Thiazolidinediones and PPARγagonists: time for a reassessment[J]. Trends Endocrinol Metab， 2012,23(5):205-215.

[6] Lv X, Zhang L, Sun J, et al. Interaction between peroxisome proliferator-activated receptor gammapolymorphism?and obesity on type 2 diabetes in a Chinese Han population[J]. Diabetol Metab Syndr， 2017,19(9):7.

[7] Hernandez TL, Van Pelt RE, Anderson MA. Women with gestational diabetes mellitus randomized to a higher-complex carbohydrate/low-fat diet manifest lower adipose tissue insulin resistance,inflammation,glucose,and free fatty acids: a pilot study[J]. Diabetes Care, 2016,39(1):39-42．

[8] Subramani PA, Reddy MC, Narala VR,et al. The need for physiologically relevant peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-γ)ligands[J]. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets, 2013,13(2):175-183.

[9] Richard AJ, Burris TP, Sanchez-Infantes D, et al. Artemisia extracts activate PPARγ,promote adipogenesis,and enhance insulin sensitivity in adipose tissue of obese mice[J]. Nutrition， 2014,30(7-8):31-36

[10] 程琰，马瑶，程海东，等.孕妇及其子代过氧化物酶体增殖物激活受体γ2基因型差异与妊娠期糖尿病发病的关系[J].中华妇产科杂志，2010,45(3)：170-173.

[11] Ajala O，Jensen LA，Ryan E，et al. Women with a history of gestational diabetes on long-term follow up have normal vascular function despite more dysglycemia, dyslipidemia and adiposity[J]. Diabetes Res Clin Pract, 2015,110(3):309-314．

[12] Zhang M, Zhou Z, Wang J, et al. MiR-130b promotes obesity associated adipose tissue inflammation and insulin resistance in diabetes mice through alleviating M2 macrophage polarization via repression of PPAR-γ[J]. Immunol Lett, 2016 ,180(18):1-8.

[13] 晏益民，杨晓红，管晓峰，等.抵抗素299G/A和过氧化物酶体增殖物激活受体γPro12A la基因多态性与妊娠期糖尿病的相关性关系[J].中国糖尿病杂志，2015,23(4)：306-309.

[14] Couvigny B， de Wouters T， Kaci G，et al.Lapaque N.Commensal Streptococcus salivarius Modulates?PPARγ Transcriptional?Activity in Human Intestinal Epithelial Cells[J]. PLoS One, 2015 ,10(5):e0125371.

[15] Du J， Shi H， Lu Y，et al. Tagging single nucleoti depolymor-ph ism s in the PPAR-T and R X R gene and type2 diabetes risk：a case-control study of a Chinese H an popul ation[J]. J Biomed Res， 2012，25(1)：33-41.

[16] Chaudhary S， Dube A， Kothari V，et al. NS-1: a novel partial?peroxisome proliferator-activated recepto γ agonist to improve insulin sensitivity and metabolic profile[J]. Diabetes Eur J Pharmacol, 2012,684(1-3):154-160.

[17] Surya PB. Ala/Ala Genotype of rs1801282 Polymorphism in the Peroxisome Proliferator-Activated Receptor- γ2 Gene Is Associated with Obesity and Insulin Resistance in Asian Indians[J]. Diabetes Tech Thera, 2012,14(9):828-834.

[18] Blanchard PG, Turcotte V, Cyté M, et al. Peroxisome proliferator-activated?receptorγactivation favours selective?subcutaneous lipid deposition by coordinately regulating lipoprotein lipase modulators, fatty acid transporters and lipogenic enzymes[J]. Acta Physiol (Oxf), 2016,217(3):227-239.

[19] 赵艳红，陈曦，丛翔凤，等.PPARγ2过氧化物酶体增殖物激活受体基因rs1801282多态性与中国北方汉族人群肥胖症的相关性研究[J].中华检验医学杂志，2006,29(10)：918-922.

[20] Zmyslowska A, Szadkowska A. The Pro12Ala PPARg2 gene polymorphism involves residual C-peptide secretionand BMI in type 1 diabetes[J]. Pediatr Endocrinol Diabetes Metab, 2015,20(3):88-94.

[21] Wang P,Xu S,Li W,et al. Salvianolic acid B inhibited PPARγ expression and attenuated weight gain in mice with high-fat diet-induced obesity[J]. Cell Physiol Biochem, 2014,34(2):288-298.

[22] Ding H, Zhang Y，Liu L，et al. Activation of peroxisome proliferator activator receptor delta in mouse impacts lipid composition and placental development at early stage of gestation[J]. Biol Reprod, 2014,91(3):57.

[23] Capobianco E，Martínez N，Fornes D，et al. PPAR activation as a regulator of lipid metabolism, nitric oxide production and lipid peroxidation in theplacenta?from type 2 diabetic patients[J]. Mol Cell Endocrinol, 2013,377(1-2):7-15.

[24] 李珍，赖光锐，宋薇薇.PPARγ在妊娠期糖尿病脂肪及胎盘组织的表达研究[J].国际遗传学杂志，2014,37(6)：278-281.

徐金娥(E-mail: xujineqd@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.19.034

R587.1

A

1002-266X(2017)19-0108-04

2016-09-04)