糖尿病肾病遗传易感性的研究进展

张耀东，沈 罡

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种导致人体发生代谢紊乱的综合性疾病，其主要并发症常导致各种微血管及大血管病变，如糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）、视网膜病变、神经病变等。DN作为重要并发症之一，影响了超过40%的DM人群。DN的临床特征表现为蛋白尿、肾小球滤过率降低、高血压等，如不及时治疗干预，可能发展为肾衰竭，导致肾透析或需要肾移植。高血糖、高血压、遗传等各种因素都会导致DN的发生。有研究显示［1］，DM发展为DN与其血糖的控制无关，因此，基因检测能及早发现DM患者发生肾病的遗传学倾向，对DN预测起到非常重要的作用。DN患者遗传基因鉴别是DM研究重点，可以使人们从分子学角度评估基因位点改变对DN的影响，从而对疾病治疗和并发症预防发挥作用。目前在预测DN发病易感基因研究中发现，单核苷酸多态性是DN最主要因素，大量DN相关基因评估围绕单核苷酸多态性易感基因展开［2］，其基因多态性研究对高危患者的预测及预防具有重要意义。

1 炎性细胞因子

炎性细胞因子直接参与DN病理变化过程，在DN患者中发现编码炎性细胞因子基因发生突变率升高，证明编码细胞因子基因突变与DN患病有关。

1.1 白细胞介素（interleukin，IL） 研究发现，IL-1β基因启动子（-511C/T）多态性及白细胞介素1受体拮抗基因（IL-1βRN）内含子2和外显子2突变均与DN有显著相关性。IL-6基因启动子区域634 C/G多态性是DN易感因素，尤其在日本2型DM并发大量蛋白尿患者中G/G纯合子频率高［3］。在Wang等［4］研究中发现，IL-6外显子 9中一种错义突变（V385I）与2型DM患者中DN发生率升高有关。在对台湾2型DM发生DN患者研究中发现，IL-10基因启动子区域-592A/C多态性，导致IL-10和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的产生受到影响［5］。

1.2 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）

TNF-α基因6号染色体短臂具有高度多态性，其中TNF-α 308G/A基因多态性与DN发病率升高有关，据研究显示它将会增加2型DM发生肾衰竭的风险［6，7］。 但 Lindholm 等［8］证实，在 1 型和 2 型 DM中，TNF-α 308G/A和LTA T60N基因多态性发生概率是相似的，与DN是否发病无关。近年来研究发现［9］，具有TNF-α 308G/A基因多态性的DM患者，可以作为保护因素降低DN发病率，但其仍存在种族特异性。

2 细胞外基质成分

2.1 Ⅵ型胶原蛋白基因α1（COL4A1） Ⅵ型胶原蛋白是广泛存在于人体多种组织的重要组成成分，其中COL4A1在Ⅵ型胶原蛋白合成中起到主要作用。COL4A1内含子1中两个单核苷酸多态性（rs614282 and rs679062）被发现与DN发病率升高显著相关［3］。

2.2 层粘连蛋白 （aminin，LAM） LAM是细胞外基质糖蛋白中主要的非胶原基底膜成分，它参与细胞黏附、分化、迁移、信号转导、神经突增生和代谢等多种生物过程。Ewens等［10］发现DN患病中LAM A4基因内含子区域一个基因突变 （rs3734287）和LAM C1基因Asn837Asn突变（rs20557）较高。

2.3 基质金属蛋白酶9（matrix metalloprotease 9，MMP9） Maeda 等［11］和 Hirakawa 等［12］研 究 证明，在日本人和高加索人2型DM患者中，发生DN者其MMP9微卫星位点启动子 （D20S838）短串联重复序列具有多态性，Ewens等［10］发现在MMP9中5’端一段 8.2kb单核苷酸（rs11697325）多态性与DN发病率升高存在显著关联性。

3 肾相关蛋白

3.1 血管紧张素转换酶 （angiotensin con-vering enzyme，ACE） ACE是一种很强的缩血管效应升压物质。ACE基因多态性决定了其产生和血循环中的水平，ACE基因DD型与1型DM患者发生DN有直接关系［13-15］。对一项来自欧洲（EURAGEDIC）白种人大范围病例对照研究和以家庭为基础的传递与不平衡检验中显示［13］，ACE基因DD型、I/D型和Ⅱ型均在DN患者中发现，亚洲伊朗人群中也同样发现类似的结果［16］。 经一项荟萃分析结果显示［17］，1型和2型糖尿病患者中ACE基因I/D型比Ⅱ型更容易发生DN，其患病风险将提高22%。

3.2 血管紧张素原（angiotensinogen，AGT）和血管紧张素 2 受体（angiotensinz 2 receptors，AT2R）Mooyaart等［18］研究中未发现 AGT基因 rs699和AT2R I型基因rs5186多态性与DN的发病有关，但AT2R-1332 G：A多态性，与女性DM患者DN发病率升高相关。

4 内皮细胞功能和氧化应激

4.1 一氧化氮合成酶 （NO synthase，NOS） NOS基因认为是DN发病的一种易感基因，表现为内含子4中一段27bp重复序列三个基因错义突变G894T （rs1799983），NOS 启 动 子 （rs2070744）T786C单核苷酸多态性与DN易感性相关［19-22］。G894T突变可能增加大量蛋白尿发病风险，加速微量蛋白尿向大量蛋白尿病程进展，降低肾小球滤过率，增加血肌酐水平［23，24］，但目前仍有 待进 一步 证实。有研究发现，内皮型NOS-4b/a多态性与2型DM 患者 DN 发病率增加有关［25，26］，但在阿拉伯人群中却未被证实［27］。

4.2 过氧化氢酶 （catalase，CAT） CAT是生物氧化过程中重要的抗氧化酶，能有效地清除各种活性氧基团，保护细胞不受活性氧的氧化损伤。CAT非翻译区 5’端（rs1049982）和内含子 1（rs560807）的变异增加1型DM患者发生DN的风险［21］。

4.3 超氧化物歧化酶 （superoxide dismatase，SOD） SOD通过清除自由基来保护体内的细胞免受氧化损伤。1型DM患者体内的锰超氧化歧化酶（MnSOD）第9位氨基酸密码子突变导致缬氨酸（Val，GTT）被丙氨酸（Ala，GCT）所取代［28］，发生 DN的风险较高。墨西哥人群1型DM患者参与的研究中显示，出现大量蛋白尿患者的MnSOD发生Val16Ala的比例较尿蛋白正常者高出6.7%［29］。而在日韩人群2型DM患者中，DN主要表现为丙氨酸（Ala，GCT）被缬氨酸（Val，GTT）取代，发生该种氨基酸密码子突变的占全部调查人群的85%～90%，明显高于北高加索人群（50%）［30，31］。

5 葡萄糖和脂质代谢

5.1 脂联素（ADIPOQ） ADIPOQ是脂肪组织细胞特异性分泌的一种细胞因子，具有调控生物体能量稳态、糖类和脂类代谢、肥胖、抗炎症反应等多种生物学功能。Wu等［32］在对台湾地区2型DM患者研究中发现，ADIPOQ （rs266729/-11377）C等位基因频率高于未发生DN人群，携带CC和CG基因型患者比携带GG基因型的患者有更易患DN的风险（OR=1.58）。在非裔美国人中DN组与正常对照组相比，ADIPOQ内含子1（rs182052）的A等位基因是DN 的易感基因（P=0.0015，OR=1.37）［33］。 赵海燕等［17］对中国深圳地区汉族人群研究发现，携带-11377CC和-11391GG基因型者，患DN危险增加，且血清三酰甘油和总胆固醇水平较变异组 （-11377CG+GG和 11391GA+AA）显著增高。Vionnet等［34］在对丹麦、芬兰和法国1型DM患者分析染色体3q24-3qter上与DN相关的14种基因上69种单核苷酸多态性时，首次报道了ADIPOQ与1型DM微血管病变有关联。其中丹麦人群的ADIPOQ启动子区域G/A（rs17300539/-11391）上的A等位基因可以增加1型DM患DN的风险（OR=1.46），G等位基因可以降低此风险，而在芬兰和法国人群中未发现这种关联（P=0.784和P=0.07），表明基因多态性与种族有关。

5.2 载脂蛋白E （aplipoprotein E，ApoE） 在对载脂蛋白E基因的研究中发现与DN的易感性有关［35］。ApoE的染色体上有3个等位基因异构体，包括 E2、E3、E4。 Mooyaart等［18］进行的荟萃研究分析发现，E2和E4基因异构体与DN发病率存在关联，其中E2是DN的风险因素，而E4则是保护性因素。另有研究发现ApoE三个等位基因异构体在DN发病进展中的影响作用相对较弱［36］。

5.3 醛糖还原酶 （aldose reductase，AR） AR作用在糖代谢多元醇通路的第一步骤，是葡萄糖转化为山梨醇的一个限速酶。KO等［37］首次发现了AR基因（AKR1B1）中的 7 个等位基因：Z-6、Z-4、Z-2、Z、Z+2、Z+4、Z+6，其（AC）n 的重复序列为：21、22、23、24、25、26和 27。 Z-2等位基因型在 DN 患者中明显增加，而Z+2相对减少，表明Z-2可能是DN的危险因子，增加DN易感性，而Z+2则是保护性因子［38，39］。 Moczulski等在对 1 型 DM AR 基因上游5’端（AC）n研究时发现Z-2基因型患者DN的发病率明显高于其他基因型。AR启动子区域的C-106T多态位点携带T基因者DN的风险明显高于C 基因型［40］，Gosek 等［41］对芬兰 2 型糖尿病人群研究中证实，具有DN高风险因素的血糖控制不佳者和微量蛋白尿者同样具有该种基因多态性。

5.4 葡萄糖转运蛋白-1（Glucose transporter-1，GLUT-1） GLUT-1是肾小球系膜细胞和上皮细胞中主要的葡萄糖转运蛋白。有证据显示GLUT-1与肾小球疾病导致的高血压有关［42］。 Ng 等［43］在研究1型DM患者 GLUT-1基因单核苷酸多态性时发现，XbaI内含子2和HaeIII外显子2中的基因突变与DN易感性有关，其中XbaI表现为识别序列TCTAGA中的G被T取代。在Zintzaras等［44］研究1型DM患者中发现，XbaI中SLC2A1基因突变也是导致DN易发的原因。XbaI有三种类型，包括XbaI（+/+）、XbaI（+/-）、XbaI（-/-）。 我国 2 型 DM 患者XbaI（-/-）基因型在DN的患者中出现的频率明显高于不伴肾损害者，提示XbaI（-/-）可能是2型DN的危险因素，但在其他族群研究中未发现一致结果，或提示存在种族差异性［45］。

综上所述，DN是50～70岁DM患者病死的主要原因，对其预防和干预引起人们越来越多关注。遗传和环境因素都会导致DN风险增加，其中易感基因是DN主要影响因素，同时等位基因多态性对DN进展有不同效果，可能作为DN的发病或保护性因素。多项研究成果已经发现与DN相关的易感基因，但存在较大争议，仍有较多DN候选基因有待被识别。随着人类在基因学领域、蛋白质学领域和生物信息学领域研究拓展，通过对DN相关基因识别，可以更好地了解DN发病机制，对DN进行早期评价，这将有助于对DN的早期诊断、治疗和预防，推迟和减少对患者的影响，以减少患者负担。

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