乙醛脱氢酶2基因多态性与空腹血糖受损的相关性

梁绮君 余寿益 胡晨鸣 李淑华 陈诗慧 杨焱 莫巧璇

佛山市中医院健康管理中心 528000

乙醛脱氢酶2(ALDH2)是乙醇代谢通路的关键酶和重要的抗氧化应激分子。人ALDH2基因共发现84个单核苷酸多态性位点，其中最重要的是位于第12号外显子上的rs671位点多态性，即鸟嘌呤(G)被腺嘌呤(A)所替换，导致第504位氨基酸由谷氨酸(Glu)突变为赖氨酸(Lys)(Glu504Lys)。ALDH2有两种等位基因：野生型(ALDH2*1)和突变型(ALDH2*2)。因此，人群中ALDH2存在3种基因型：野生纯合型(ALDH2*1/1)、突变杂合型(ALDH2*1/2)和突变纯合型(ALDH2*2/2)。突变杂合型的ALDH2酶活性仅为野生纯合型的6%，而突变纯合型ALDH2几乎无任何活性。ALDH2基因的rs671位点多态性在欧美白种人和黑种人中罕见，却高发于东亚黄种人群。本研究对健康体检人群的数据进行分析，探索中国汉族人群ALDH2基因多态性与空腹血糖的关系。

1 对象与方法

1.1 研究对象 收集2016年3月—2017年12月于佛山市中医院进行健康体检的2 213名中国人。纳入标准：年龄18～65岁，汉族，不饮酒。排除标准：已知合并糖尿病，下丘脑性疾病，垂体性疾病，甲状腺功能亢进症，甲状腺功能减退症，肾上腺疾病，严重的肝、肾、胃肠道、心脏、血液、呼吸、神经精神类疾病；近3个月存在外伤或行外科手术；正在使用其他激素类、降糖类、减重类、降压类、调脂类、抗血小板类、抗凝类、抗炎类等药物；怀孕及哺乳期妇女。

1.2 研究方法

1.2.1 ALDH2基因多态性的测定 采集静脉全血，用细胞裂解法提取外周血细胞基因组DNA，利用PCR扩增ALDH2基因的特异性片段。将带生物素标记的扩增产物与固定在醛基基片上的ALDH2基因型检测探针进行特异杂交反应(BaiO®e-Hyb全自动杂交仪，上海百傲)。通过酶促显色反应，使特异性杂交信号呈现出颜色。对芯片进行扫描(BaiO®BE-2.0生物芯片识读仪，上海百傲)，经过基因芯片图像分析软件分析判断样品的基因型。按其基因分型分成野生型基因组(ALDH2*1/1)和突变型基因组(ALDH2*1/2、ALDH2*2/2)。

1.2.2 观察指标 隔夜空腹测量身高、体重、血压，采血测定空腹血糖、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)、尿酸。以空腹血糖5.6～7.0 mmol/L为标准，诊断空腹血糖受损。采用化学发光法测定空腹血清胰岛素，运用稳态模型2(HOMA2)计算器[1]计算胰岛β细胞功能指数(HOMA2%-β)和胰岛素抵抗指数(HOMA2-IR)，评估胰岛素抵抗水平和胰岛β细胞功能。

2 结果

2.1 基因型的分布 研究共纳入2 213人，其中男性1 576人，女性637人。基因型ALDH2*1/1、ALDH2*1/2和ALDH2*2/2分别为1 347人、753人和113人。ALDH2基因的rs671点突变率为39.12%。将ALDH2基因型分布进行遗传平衡检验，计算预计值，研究结果与预计值进行比较，提示总体的基因型分布符合HWE(χ2=0.188,P>0.05)，有群体代表性。

2.2 人体测量学指标的比较 在男性人群和女性人群中，突变型基因组的体重、体重指数均低于野生型基因组(P均<0.05)。男性和女性的年龄、身高、血压均无显著差异(表1)。

2.3 代谢指标的比较 在男性人群和女性人群中，两组间的血脂和尿酸水平均无显著差异。在男性人群和女性人群中，突变型基因组的空腹血糖水平均高于野生型基因组(男性t=6.76，女性t=7.12，P均<0.05)。在男性人群和女性人群中，突变型基因组的空腹血糖受损患病率均高于野生型基因组(男性43.79%比30.71%，χ2=51.78，P<0.05； 女性32.96%比23.43%，χ2=12.50，P<0.05)。引入年龄、体重、血压、血脂、尿酸、ALDH2基因型等因素后，logistic回归分析显示，年龄、体重、ALDH2*2突变是空腹血糖受损的独立危险因素(男性OR=1.89， 95%CI：1.52～2.36，P<0.05；女性OR=1.89，95%CI：1.29～2.78，P<0.05)，见表2。

2.4 胰岛素抵抗水平和β细胞功能的比较 无论在男性还是女性人群中，突变型基因组和野生型基因组的HOMA2-IR水平均无显著差异。在男性人群和女性人群中，突变型基因组的HOMA2%-β水平均低于野生型基因组(P<0.05)。当引入HOMA2%-β后，回归分析显示ALDH2基因型与空腹血糖受损无显著相关(P均>0.05)。

3 讨论

乙醇在乙醇脱氢酶作用下代谢为乙醛，再由ALDH代谢为乙酸，进入三羧酸循环。迄今为止，共发现19个ALDH同工酶，其中ALDH2广泛分布于人体各器官组织中的线粒体内，在乙醛氧化成乙酸的过程中发挥主要作用。ALDH2基因的rs671位点多态性存在于30%～50%的东亚黄种人群中[2-3]。在本研究中，中国汉族人群ALDH2基因的rs671点突变率为39.12%。

近年来，东南亚地区的研究显示，ALDH2*2突变是糖尿病发生的危险因素[4]。来自日本的一项研究显示，女性ALDH2*2突变携带者空腹血糖水平显著高于野生基因型人群[5]。关于中国汉族冠心病患者的研究显示，ALDH2*2突变增加女性冠心病患者的2型糖尿病发病风险[6]。本研究首次在中国汉族非饮酒人群中发现，ALDH2突变型基因人群的空腹血糖水平显著高于野生型基因人群，且ALDH2*2突变增加空腹血糖受损的发生。

ALDH2对内源性和外源性醛类均具有解毒作用。

表1 ALDH2野生型基因组与突变型基因组的各项指标比较

注：ALDH2：乙醛脱氢酶2；BMI：体重指数；FPG：空腹血糖；TG：甘油三酯；TC：总胆固醇；LDL-C：低密度脂蛋白-胆固醇；HDL-C：高密度脂蛋白-胆固醇；UA：尿酸；HOMA2-IR：稳态模型2评估胰岛素抵抗指数；HOMA2%-β：稳态模型2评估胰岛β细胞功能；1 mmHg=0.133 kPa

表2 空腹血糖受损多因素logistic回归分析

注：模型1引入年龄、身高、体重、收缩压、舒张压、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白-胆固醇、高密度脂蛋白-胆固醇、尿酸和ALDH2*2突变做logistic回归分析；模型2在模型1的基础上引入HOMA2%-β；HOMA2%-β：稳态模型2评估胰岛β细胞功能；ALDH2：乙醛脱氢酶2

除乙醛外，人体病理生理过程中也可产生多种醛类物质，如氧化应激时脂质过氧化产生四羟基壬烯、丙二醛等，突变杂合型和突变纯合型人群ALDH2活性显著降低会引起有害醛类大量聚积。乙醛和其他脂肪族醛等有害醛类易透过细胞膜与细胞内蛋白、DNA和脂类等大分子物质结合形成加合物，产生细胞毒性作用[7]。这可能影响糖尿病发病的两大病理生理机制，即胰岛素抵抗和β细胞功能受损。来自韩国的研究报道，ALDH2*2突变增加男性的胰岛素抵抗的易感性[8]。而本研究发现，ALDH2*2突变不增加胰岛素抵抗的发生，但显著损伤胰岛β细胞功能。当引入HOMA2%-β，回归分析显示ALDH2基因型与空腹血糖受损无显著相关，提示ALDH2*2突变增加空腹血糖受损的发病风险，可能与损伤胰岛β细胞功能有关。

有实验研究显示，ALDH2基因敲除小鼠的体重和寿命显著低于野生型小鼠[9]。本研究也发现，在中国汉族男性和女性人群中，突变型基因组的体重和体重指数均显著低于野生型基因组。其中的机制以及ALDH2*2突变是否影响人类寿命，值得进一步研究。

综上所述，ALDH2*2突变增加中国汉族人群空腹血糖受损风险，可能与损伤胰岛β细胞功能有关。