脂联素受体1基因多态性与冠心病以及2型糖尿病的关系

孔祥赟 蒲连美 李红 金泽宁

冠心病（coronary artery disease，CAD）是严重危害人类健康的常见病，致死率、致残率（丧失劳动能力）高，2型糖尿病（type 2 diabetes，T2D）和CAD经常并存，并在全球范围内造成巨大的公共卫生和经济负担。研究表明，基因和环境的相互作用在两者的发生发展过程中发挥重要作用。脂联素（Adiponectin，APN）是由白色脂肪组织分泌的一种激素蛋白，具有改善胰岛素抵抗、抗动脉粥样硬化、抗炎等作用。APN主要通过与其靶器官和组织上的相应受体（脂联素受体1）结合而发挥其病理生理作用。脂联素受体1（Adiponectin receptor1，ADIPOR1）基因变异可能使其的表达活性减弱或数量减低，进而减弱其分子保护作用。本文就ADIPOR1基因多态性与冠心病以及T2D遗传易感性的关联研究进展作一概述。

1.型糖尿病与冠心病密切相关

糖尿病是以血液循环中葡萄糖升高为基本特征的临床代谢综合征，其主要特征为胰岛素抵抗和（或）胰岛素分泌不足，属于终身性疾病，T2D是其主要类型。在糖尿病的发生发展过程中，机体脂代谢以及凝血系统均会发生异常，致使内皮细胞功能障碍，引发血管炎症，促进动脉粥样硬化以及血栓形成［1］。调查研究显示，T2D患者中CAD发病率高达55%，其患病率是普通人群的2～4倍［2］，全世界近50%的T2D患者最终死于CAD［3-4］，一系列遗传关联研究和家族聚集性研究表明T2D合并CAD的易感性50%是遗传因素导致的［5］，因此，从分子遗传学角度寻找降低两者发病率和死亡率的新干预靶点是当今热点问题。

2.脂联素在冠心病及2型糖尿病的发生发展过程中的保护作用

脂联素是由白色脂肪组织分泌的一种有益的蛋白质，由244个氨基酸组成，分为羧基端的一段球形结构域、胶原样结构域、小的非螺旋区和氨基端的一段分泌信号序列四个区域，其中球状区脂联素具有更为活跃而广泛的生物学作用。脂联素主要以三种形式存在：三聚体（＜10%）、六聚体（＜l0%）和高分子质量（HMW）多聚体（ ＞80%）［6］。 血浆中APN的浓度大约为5～30 mg/L，约占人血浆蛋白总量的0.01%［7］，其中女性血浆脂联素水平比男性高 15%［8］。 其无昼夜分泌规律的变化，而且不受进餐的影响。

脂联素作为一种脂肪细胞因子，具有加速脂肪酸氧化、促进糖转运及降低肝糖输出、对抗血管内皮炎症反应、改善内皮依赖性血管舒张功能、抗凋亡、胰岛素增敏等作用［9］，并可以通过抑制单核细胞粘附到内皮细胞、平滑肌细胞增殖和泡沫细胞的形成，发挥其抗动脉粥样硬化、抗心肌缺血的作用［10］。几项横断面研究表明低血浆脂联素水平与胰岛素抵抗、T2D、冠状动脉的严重程度、斑块的不稳定性及不良心血管事件［11-12］有关。

脂联素主要通过与其靶器官和组织上的相应受体结合而发挥其病理生理作用，脂联素受体在不同的组织中介导产生不同的功能［13］，因此编码脂联素受体的基因变异可能也具有相同的增加胰岛素抵抗及冠心病的相关风险的效应，故应进一步研究脂联素受体及其基因变异对冠心病和糖尿病患病风险的影响。

3.脂联素受体基因多态性与冠心病及2型糖尿病易感性的关系

（1）ADIPOR分型 经典的 ADIPOR分为 ADIPORl和ADIPOR2，2003年，Yamauchi等采用分子克隆技术确定了脂联素存在两种异构体受体，将其称为ADIPORl、ADIPOR2。ADIPORl，在小鼠的心、肾、脑、肺、肝、脾及睾丸、骨骼肌均有表达，其中在骨骼肌中表达量高；ADIPOR2在肝中表达量高，ADIPORl/2结构上相似度较高，均包含了活化分子信号和7次跨膜结构域，与G蛋白耦联受体家族的结构布局相反，序列上的同源性也较低，羧基端在细胞外部，氨基端在细胞内部，ADIPORl/2不通过与G蛋白耦联发挥作用，而是可能直接连接到下游腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）、p38有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPK）、过氧化物酶体增生物激活受体Q（PPAR-Q）等信号分子，传递脂联素的信息，提高外周组织胰岛素敏感性、增加脂肪酸的氧化及抑制糖异生等［14-15］。

2004年Hug等［16］发现T-cadherin是脂联素的又一新受体，在心血管系统中表达最高，且T-cadhefin是脂联素六聚体和高分子质量多聚体的受体，经典的钙粘蛋白分子由细胞外钙结合区及跨膜区两部分组成，而T-cadherin缺失跨膜区而经糖基磷脂酰肌醇（glycosyl phosphatidyr linositol，GPI）附着于细胞膜上。T-cadherin在球囊血管成形术后的再狭窄、动脉粥样硬化、异常迁移生长及肿瘤血管生成中发挥正性调节作用，T.cadherin在内皮细胞发生氧化应激时其表达增加，在凋亡细胞内表达易上调，刺激细胞发出信号以对抗氧化应激导致的细胞凋亡。在这3种受体中，ADIPOR1是介导脂联素生物学效应的主要受体之一。

（2）ADIPOR1基因多态性与 CAD、T2D的关联研究ADIPOR1基因全长17.5kb，包括8个外显子。由于遗传背景以及生活环境的不同，基因变异对个体表达水平的影响也可能会有不同。2005年［17］，在德国高加索人群中研究显示ADIPOR1基因两个单核苷酸多态性位点（SNPs）（启动子区域的-8503 G→A和内含子区域的-1927T→C）与胰岛素抵抗以及肝脏中脂肪量存在一定的相关性。ADIPOR1基因变异与胰岛素抵抗相关，但不增加2型糖尿病的患病风险这一观点同样在芬兰［18］和美国墨西哥人［19］中得到证实。2006年有研究发现ADIPOR2基因的3个单核苷酸位点的多态性略增加法国人2型糖尿病的患病风险［20］。一项多种族人群研究（糖尿病预防计划）显示ADIPOR1基因的2个SNPs位点（rs 1342387和 rs 12733285）可使 T2D发病率增加 18%［16］。Soccio等［21］的实验室研究结果发现ADIPOR1基因 3'侧翼序列区的变异可能在调节动脉粥样硬化的形成中发挥重要作用，在2型糖尿病的人群中可能增加其患冠心病的风险高达3倍。

2010 年，马晓伟等［22］从 HapMap（phaselI）（http：//www.hapmap.org）的中国汉族人群数据库中，选取ADIPOR1的10个单倍型标记的SNPs（r2＜0.8，次要等位基因频率MAF≥0.05），其中 rs7514296、rs2275737、rsl2045862、rsl6850797，rsl539355，rsl6850799，rs2275735，rsl342387 和 rs3737884 均位于内含子，rs7 539 542位于外显子。其研究发现，T2DM患者中ADIPOR1 rsl342387与CAD风险显著相关，其GG及AG基因型携带者发生CAD的风险是AA基因型携带者的2～3倍，SNP rsl2045862与CAD的风险有相关趋势。两个多态性合并分析发现，两种风险基因型的组合GX/CC携带者发生CAD的风险约是非携带者的4倍，两种保护性基因型组合AA/TX携带者发生CAD的风险较非携带者下降70%以上。2014年，金泽宁等［23］研究发现，ADIPOR1基因 rs3737884-G和rs16850797-C是与T2D和T2D合并CAD的易感性及临床表型（如收缩压、BMI等）相关的共同变异，且对上述疾病的易感性存在累积效应。另 Li等［24］发现 ADIPOR1的3个SNPs位点（rs7539542-G，rs 7514221-C和 rs 3737884-G）显著增加了无糖尿病患者的冠心病患病风险。

（3）CAD、T2D患者中ADIPOR1基因的表达水平 综上所述，多个研究证实了ADIPOR1基因变异与CAD、T2D发生发展的关系，然而，ADIPOR1 mRNA和蛋白质的表达水平与冠心病、2型糖尿病的关系尚未完全确定。既往通过乳鼠心肌细胞在缺血/在灌注（H/R）模型下的研究发现，单纯H/R组与正常对照组相比，ADIPOR1在mRNA和蛋白水平表达明显下降，因此推测脂联素对损伤后心肌的保护作用，可能主要通过 ADIPOR1 发挥作用［25］。 Sopic等［26］研究表明CAD患者较正常人具有较高的血浆APN水平和较低的单核细胞表面ADIPOR1的mRNA水平。Karina等［27］通过比较研究颈动脉斑块中ADIPOR1 mRNA表达与不稳定性斑块的斑块特征相关性（包括炎性细胞的浸润）结果发现血浆中脂联素水平与斑块中ADIPOR1mRNA表达呈负相关，而不稳定性斑块特征与ADIPOR1mRNA的表达水平无明确相关关系。然而Ignatios等［28］通过横断面研究单核细胞表面ADIPOR1的mRNA和蛋白质表达水平、脂联素水平与冠状动脉粥样硬化程度的程度的相关性，结果发现冠心病多支病变较单支血管病变者有较高的ADIPOR1 mRNA表达水平，这与以往关联研究的结果不一致，推测ADIPOR1 mRNA和蛋白质表达水平的增加可能用来对抗冠心病发生发展过程中过度的炎症反应和动脉粥样硬化的进展，这或许可以提供一个潜在的药物治疗靶点，即我们可以通过激活脂联素受体来发挥其有益作用，从而阻止冠心病患者动脉粥样硬化的进展。

此外，Patel等［29］研究发现，ADIPOR1过表达可增加靶细胞的糖摄取和糖原合成进而改善IR。低水平的脂联素和ADIPOR1表达水平与T2D的高发病率有关［30］。然而，近来有研究表明T2D患者单个核细胞表面ADIPOR1mRNA的表达增加［31］。尽管越来越多的与冠心病、T2D易感性相关的ADIPOR1基因多态性位点被发现，但目前发现的这些多态性位点多位于基因内含子区域或者非翻译区，ADIPOR1基因功能区变异与冠心病、糖尿病易感性的关系以及ADIPOR1基因在冠心病、T2D患者的表达水平高低尚待进一步研究验证。

4.结语

脂联素及其受体参与糖脂代谢，具有改善胰岛素抵抗、抗动脉粥样硬化、抗炎、抗凋亡等作用。而脂联素受体基因多态性变异可能减弱其分子保护作用，增加冠心病、糖尿病等代谢相关性疾病的易感性。随着基因组学研究的不断进展，有望通过基础结合临床的前瞻性研究，发现更多与冠心病、糖尿病发病有关的疾病候选基因作为遗传标记，为早发高危冠心病人群的筛选、个体化临床决策的选择及疾病预后的评估、新的药物治疗靶点的研究提供参考。