过氧化物酶体增殖物激活受体γ与妊娠期糖尿病相关性Relationship between peroxisome proliferator-activated receptor γ and gestational diabetes mellitus

刘可琢, 王慧艳

(南京医科大学附属常州妇幼保健院 产科, 江苏 常州, 213003)

妊娠期糖尿病(GDM)是指妊娠后首次发现或发病的糖尿病，约占糖尿病孕妇的80%以上，发生率为1.5%～14.0%, 近年来有明显升高趋势。作为妊娠期常见合并症之一, GDM可引起胎儿流产、羊水过多、巨大儿、胎儿畸形、新生儿低血糖、新生儿呼吸窘迫综合症等，增加其他妊娠合并症及难产、胎儿病死等发生率，影响母儿远期预后。国内外大量研究[1-3]表明, GDM孕妇分娩以后, 2型糖尿病(T2DM)发生概率显著提高，故可将GDM 认定为T2DM的早期阶段。尽管目前对妊娠期糖尿病的发病原因还未完全阐明，但随着近年来对妊娠期糖尿病的研究深入，人们将其病因归结为妊娠期胰岛素抵抗、炎症因子、脂肪因子等几个方面。作为重要原因之一的胰岛素抵抗[4], 目前的观点已从以往的糖代谢中心论转变为脂肪代谢中心论，即导致胰岛素抵抗的主要原因是脂肪代谢异常、分布异常、过度堆积[5]。研究发现，脂肪组织才是胰岛素抵抗的关键部位，而过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)对脂肪细胞增殖与分化有重要影响[6], 且已成为抗糖尿病药物的作用靶点。虽然PPARγ与T2DM的关系很明确，但其与GDM的研究较少。本文从PPARγ与GDM脂代谢、基因表达多态性、配体与妊娠期糖尿病的相关性做简要阐述。

1 PPARγ概述

PPAR作为核受体超家族成员，是一类核转录因子。目前已知的PPAR有PPARα、PPARβ/δ和PPARγ 3种亚型。其中PPARγ分为PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4共4种异构体，是根据其启动子以及拼接方式不同分类。人类PPARγ基因位于3号染色体3p25位，全长约100 kb。PPARγ基因可转录生成上述4种异构体，不同种类的PPARγ异构体在机体分布情况不同，其表达及生物学作用也不完全相同。PPARγ1作为最主要异构体，其分布范围最广，几乎存在于所有组织中; PPARγ2主要存在于脂肪组织，它在心肌组织、骨骼肌中含量较低; 在T淋巴细胞、巨噬细胞、结肠上皮及脂肪组织中常常可见PPARγ3、PPARγ4的分布[7]。由于PPARγ1、PPARγ3、PPARγ4 的mRNA产物相同，所以PPARγ只翻译2种蛋白产物PPARγ1和PPARγ2。PPARγ2存在于氨基端内一个区域内，该区域依靠胰岛素活化，而不依赖于配体。PPARγ能被内源性天然配体或外源性合成配体激活。激活后和视黄醇x受体a(RXRa)形成异源二聚体，再与靶基因启动子区的PPAR反应元件(PPRE)结合，通过调控靶细胞核内基因的转录过程产生对机体内糖、脂、蛋白质的代谢过程具有调节作用的转录产物[8], 从而对细胞内能量代谢、炎症反应、细胞分化与发育等过程产生影响[9]。

2 PPARγ与GDM脂代谢

2.1 PPARγ在脂代谢过程中的作用

研究[10]表明，敲除PPARγ后小鼠不能形成脂肪细胞，而且有严重脂肪代谢障碍，说明PPARγ在脂肪细胞分化中起决定作用。PPARγ主要表达在白色脂肪组织，随后是棕色脂肪。研究表明, PPARγ参与摄取脂肪酸和脂肪储存的基因转录。PPARγ同时参与前脂肪细胞分化与脂肪细胞凋亡过程的调节。PPARγ一方面通过促进小脂肪细胞功能，提高对胰岛素的敏感性，从而促进脂肪细胞生长，另一方面促进大脂肪细胞功能，降低对胰岛素的敏感性，从而促进脂肪细胞凋亡[11]。

2.2 脂肪组织在机体能量代谢中的作用及各种功能

脂肪组织能够分泌多种蛋白质类激素及细胞炎性因子，称之为脂肪因子。这些脂肪因子广泛地影响和调节着机体的能量代谢及各种功能，对调节胰岛素敏感性起着重要作用，比如脂联素和瘦素，是有利于增强胰岛素敏感性的指标，而肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、单核细胞趋化因子-1(MCP-1)这些炎性因子则能增加胰岛素抵抗[12]。而且这些脂肪因子的表达大都受PPARγ的调控。脂联素和瘦素通过干扰或减弱胰岛素信号转导通路，进而诱发或加重胰岛素抵抗。PPARγ激动剂能增加脂联素水平，减弱胰岛素抵抗，是通过抑制脂肪细胞表达TNF-α, 干扰TNF-α信号传导，减弱TNF-α生物学效应，对脂肪细胞分化(数量增多，体积减小)产生促进作用，从而抑制机体产生胰岛素抵抗分子。研究[13]已经证实, C反应蛋白升高是因为脂肪细胞长期过度分泌白细胞介素-1(IL-1)、IL-6、TNF-α等可引起炎性反应而导致的，炎性反应因子通过干扰胰岛素受体底物/P13K信号转导通路导致胰岛素抵抗。在肌肉中能量来源为葡萄糖和脂肪酸的互相竞争，血糖升高和糖异生增加与肝脏中游离脂肪酸(FFA)水平的升高密切相关。PPARγ被激活后，调控脂肪酸的转运体脂肪酸转运蛋白和CD36会选择性促进脂肪组织摄取FFA, 降低循环中甘油三酯和FFA的水平，进而使葡萄糖在肌肉和肝脏的利用增加，改善糖、脂代谢，缓解胰岛素抵抗[14]。PPARγ还可调节肉毒碱乙酰肉毒碱转位酶( CACI)、胆固醇反转运物(CRT)的产生从而影响脂类代谢; 通过增加细胞内磷脂和促进胆固醇外流，提升高密度脂蛋白转运胆固醇的能力[6]，增加脂肪储存，减少脂肪分解，从而减少游离脂肪酸水平。

2.3 miRNA在糖尿病的发生发展和胰岛素抵抗中的作用

在糖尿病的发生发展和胰岛素抵抗中, miRNA也起着重要作用。李吉隆等[15]将miRNA-200c类似物、miRNA-200c抑制剂转染至3T3-L1前体脂肪细胞，从而在细胞中增强或抑制miRNA-200c的表达，油红0染色检测转染后3T3-L1前体脂肪细胞诱导成熟后的脂滴形成。实时PCR结果表明，转染miRNA-200c类似物后, 3T3-L1前体脂肪细胞中脂滴显著增多, PPARγ表达显著升高。转染miRNA-200c抑制剂后, 3T3-L1前体脂肪细胞中脂滴明显减少, PPARγ表达亦显著降低。可见, miRNA-200c与脂肪分化、脂肪细胞特异性转录因子PPARγ的表达成正相关。谢军等[16]通过TargetScan预测PPARγ为miRNA-27a 参与介导胰岛素抵抗的主要靶基因。实验结果显示, miRNA-27a抑制剂可恢复PPARγmRNA的表达，故推测miRNA-27a可通过直接靶向减少PPARγ的表达，促进炎症因子IL-6的表达，进而抑制胰岛素活化信号通路PI3K/Akt 途径实现[17]。关于PPARγ介导的miRNA在妊娠期糖尿病的作用机制、信号通路需待进一步研究明确。

2.4 PPAR在GDM孕妇孕期中的作用

在GDM孕妇孕期中PPAR参与了胎盘滋养细胞层的分化和成熟，并维持胎盘母胎营养物质的运输[18]。潘小佳等[19]临床研究认为, PPARγ在胎盘中表达容易受到抑制，致使胎盘部分的葡萄糖及蛋白质代谢紊乱，影响胰岛素敏感性。但也有研究持不同观点，据李珍等[20]研究发现，PPARγ在GDM脂肪组织表达下降，而在胎盘中表达却是上升的，推断是因PPARγ在脂肪组织中表达降低(脂肪因子改变)，从而诱导胰岛素抵抗、血糖升高，而受血糖，胎盘组织中的PPARγ反馈性增强。综上所述, PPARγ在妊娠期糖尿病中的存在表达异常的情况，关于其原因和可能机制需要更多的基础及临床研究来证实。

3 PPARγ基因多态性与妊娠期糖尿病

3.1 PPARγ基因变异对体内代谢平衡的影响

PPARγ基因变异可引起其转录活性改变，进而影响体内代谢平衡。Pro12Ala和C161-T是2种常见多态性[21]。C161-T多态性相关报道较少，与妊娠期糖尿病的相关性还有待研究。Pro12Ala多态性是指PPARγ2外显子的第12位密码子CCA→GCA突变，造成脯氨酸转变为丙氨酸，脯氨酸可抑制PPARγ2蛋白二级结构α螺旋的形成，而丙氨酸(Ala)可促进PPARγ2蛋白α螺旋的形成。因此, Pro12Ala多态性可通过脯氨酸与Ala的转换引起PPARγ2结构改变，继而降低PPARγ的转录活性，并增强胰岛素敏感性[22]。但该纯合子突变比例在不同种族人群中频率有很大差异，在高加索人群中突变率为12%, 美国人10%, 日本人则为4%, 中国人仅为1%[23]。

3.2 Pro12Ala多态性与GDM的发病风险的相关性

一项Meta分析研究[24]认为, Pro12Ala多态性与GDM的发病风险无相关性，但在亚洲人群中, Pro12Ala与之有显著关联性。张展等[25]分析了中国人群Pro12Ala多态性与GDM 发病风险的相关性，结果显示，携带等位基因Ala的孕妇患GDM的风险降低，故推测Pro12Ala多态性等位基因Ala是保护性突变型的一种。关于这一问题，郭乌兰等[26]系统评价了Pro12Ala多态性与中国汉族人群2型糖尿病的相关性，结果发现Pro12Ala多态性与2型糖尿病无显著相关性(OR=0.95, 95%CI: 0.80～1.12)。所以，由于GDM患者处在妊娠这一特殊时期，尽管GDM和2型糖尿病有相似的发病机制，但相对于2型糖尿病，胰岛素的敏感性和环境因素对GDM的影响更大。而程琰等[27]研究发现，孕妇Prol2Ala多态性的基因型频率和等位基因频率与GDM发病无显著相关性，与FBS和血脂水平变化也无显著相关性，这一结果与刘文惠[28]的研究结果相似。而且子代间的Prol2Ala多态性的基因型频率和等位基因频率比较发现，对照组子代和GDM组子代之间无差别，提示子代Prol2Ala多态性与孕妇发生GDM无明显相关性, Prol2Ala多态性在亲代与子代之间的遗传可能是较为随机的，无明显致病遗传倾向。但其将孕妇与子代基因型进行了配对比较后发现, GDM组孕妇与其子代Pro比例显著低于对照组，而GDM组孕妇的基因型与其子代不同比例较对照组显著增加，表明GDM的发病可能与孕妇及子代基因型不一致有关。研究结果提示了另一种GDM遗传学病因的可能性，母亲与其子代基因型的冲突同GDM的发病有关。胎儿与母亲的基因型存在差异，通常这种基因的差异在正常妊娠下是可接受的，而GDM发生的原因可能是当母体与胎儿的基因型发生冲突，引起两者基因表达产生的蛋白质在发挥功能过程中同样出现冲突时，最终才会导致胰岛素抵抗[29-31]。PPARγ在GDM孕妇及胎盘细胞中的研究较少，且受到种族、研究对象、检测方法、样本量等不一致的影响，为了进一步证实结果的准确性，还需在不同地域不同种族孕妇人群中进行大样本临床研究。

4 PPARγ配体与妊娠期糖尿病

PPARγ同大多数甾体激素受体一样，需要通过配体的激活才能发挥自身作用。目前已知的PPARγ配体(又称激动剂)可分为2类，一类被称为天然配体，另一类则为人工合成配体[32]。天然配体包括亚麻酸、花生四烯酸和亚油酸等长链的多聚不饱和脂肪酸以及部分类花生酸衍生物; 前列腺素(PG)类，主要包括PGD2、l, 5-脱氧前列腺素J2(15-deoxy-delta-12, 14-prostaglandin J2, 15 d-PGJ2)、和PGA等，其中15 d-PGJ2的浓度达微摩尔水平时候即可激活。目前研究[33]表明, 15 d-PGJ2是天然PPARγ激动剂中作用最强的。人工合成配体包括噻唑烷二酮(TZD)类药物，是作为胰岛素增敏剂来治疗2型糖尿病的，其代表药物有曲格列酮、吡格列酮等; 非甾体抗炎药代表药物有氟灭酸、消炎痛和布洛芬等[34]，属于非胆固醇消炎药。天然配体主要来源于饮食和机体的代谢产物，属于内源性配体，人工合成配体属于外源性配体，其所能发挥的作用是天然配体的数倍。

许多研究者发现，应用外源性合成配体可以激活PPARγ, 从而起到改善胰岛素抵抗的作用，认为通过增强PPARγ的表达和激活程度能够提升胰岛素的增敏作用。但有研究[35]发现，野生型PPARγ水平表达正常的小鼠，其胰岛素敏感性低于PPARγ表达降低的PPARγ+/-杂合突变小鼠。此外，由于PPARγ表达与血胰岛素水平呈正相关, 2型糖尿病患者未患糖尿病的肥胖患者体内PPARγ表达水平和血胰岛素水平都存在异常升高[36]。因此有学者推测，在生理作用范围，内源性天然配体能够帮助PPARγ降低胰岛素敏感性，促进胰岛素抵抗。PPARγ低表达可在某种程度上抑制胰岛素抵抗，这与外源性合成配体不同。外源性合成配体的活性较内源性合成配体差，对内源性配体产生竞争性拈抗作用，部分激动PPARγ可以抑制体内PPARγ激活的异常增加。

TZDs(PPARγ激动剂)已被广泛应用于治疗2型糖尿病，但体质量增加、液体潴留、充血性心衰甚至心梗风险增加等不利影响限制了PPARγ靶向药物的效用性，新研究集中在阻断ERK/Cdk5介导的PPARγ丝氨酸273磷酸化的PPARγ配体。G蛋白偶联受体(GPR), 作为一种刺激胰岛素分泌的FFA和TZD类药物的受体，已确定为是潜在糖尿病治疗的新靶点，虽已研制成功，但尚未应用于临床[37]。同时具有更好抗糖尿病作用和更少不良反应的选择性PPARγ激动剂以及新型多靶点激动剂在不断研究中。因PPARγ配体能透过胎盘屏障，且尚无研究证实其对胎儿的影响，目前此类药物还没有应用于妊娠期糖尿病的治疗。因此，研发特异的PPARγ激动剂将是治疗GDM的一个新选择。

5 小 结

综上所述, PPARγ作为核受体超家族成员之一，发挥着核转录因子效应，在GDM疾病的过程中通过与胰岛素的作用效应调控着脂肪细胞进而影响糖脂代谢。PPARγ因基因突变引起的转录活性改变出现基因表达多态性，进而影响体内代谢平衡，其中Pro12Ala和C161-T是与GMD相关的2种常见多态性。PPARγ作为甾体激素受体，发挥作用需要配体激活，激活的PPARγ能够改善胰岛素抵抗，进而影响GMD。作者在国内外研究基础上对以上方面进行综述，为深入研究提供进一步的研究基础。