梁 健 陳 燕 胡玉花 洪蕓蕓 劉 強
廣東省珠海市第五人民醫(yī)院內(nèi)分泌科 519055
糖尿病是一種復(fù)雜的慢性全身性疾病,伴有代謝紊亂,包括高血糖、高胰島素血癥和高甘油三酯血癥。隨著人們生活水平的提高,糖尿病的發(fā)病率大幅度上升,預(yù)計截至2035年,糖尿病人數(shù)可達到5.92億[1]。糖尿病包括1型糖尿病和2型糖尿病,其中,2型糖尿病的患病率和發(fā)病率占所有糖尿病病例的90%以上,且在全球范圍內(nèi)均呈上升趨勢[2]。早期識別高危糖尿病個體,及時干預(yù),對延遲或預(yù)防全面發(fā)展的疾病具有重要作用。胰島素抵抗及胰腺的胰島素分泌缺陷為2型糖尿病的主要病理生理機制。近年來有研究表明[3],在2型糖尿病中,最初的外周胰島素抵抗通常會發(fā)展為由β細胞去分化和凋亡引起的胰島素缺乏。近年來研究表明,胰島β細胞去分化為糖尿病胰島β細胞功能受損的重要機制。叉頭框蛋白1(Forkhead box protein 1,F(xiàn)oXO1)屬于轉(zhuǎn)錄因子家族一員,在機體代謝紊亂、腫瘤發(fā)展等過程中均發(fā)揮著重要作用。關(guān)于FoXO1與胰島β細胞去分化的關(guān)系尚不明確。有研究發(fā)現(xiàn)[4],F(xiàn)oXO1能夠通過調(diào)節(jié)靶組織自噬來改善胰島素抵抗,從而促進胰島β細胞的存活。FoXO1可能參與胰島素抵抗、胰島β細胞增殖分化等多種過程。本研究旨在探討FoXO1在2型糖尿病中表達及與胰島β細胞去分化的關(guān)系,為臨床2型糖尿病的治療提供一定依據(jù)。
1.1 一般資料 本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會同意批準,均符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)。按照隨機、雙盲的方法選取2021年5月1日—2022年5月31日在我院進行診治的2型糖尿病患者87例作為研究組。入組標準:所有研究對象均符合關(guān)于2型糖尿病的診治標準[5];伴有多飲、多尿、多食、體重減輕的典型癥狀及隨機血糖超過11.1mmol/L或空腹血糖超過7.0mmol/L或口服葡萄糖耐量測試(OGTT)2h血漿葡萄糖超過11.1mmol/L;患者年齡18~75周歲;患者及家屬知情同意,并簽署知情同意書。排除標準:伴有艾滋病、乙肝等感染性疾?。桓文I功能或心臟功能嚴重不全的患者;1型糖尿病患者;妊娠期或哺乳期患者。選取同時期在本院進行健康體檢的健康受檢者87例作為對照組。研究組年齡(56.58±11.61)歲,男50例,女37例;對照組年齡(58.24±13.12)歲,男47歲,女40例,兩組年齡、性別對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05),具有可比性。
1.2 實時熒光定量PCR法[6]抽取患者空腹靜脈血3ml,置入裝有等量淋巴細胞分離液的抗凝管中,以2 000r/min的速度離心,取中間單個核細胞層,加入等量生理鹽水,離心,取下層沉淀物,依次加入適量Trizol、氯仿,離心,取上層清液,而后加入適量異丙醇,離心,取沉淀物,加入75%乙醇,混勻;去除乙醇,經(jīng)650μl去離子水稀釋,使用分光光度計檢測260nm的吸光度值;以O(shè)ilgo(dT)15為引物,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系合成cDNA;設(shè)計引物序列,建立PCR反應(yīng)體系,在95℃起始模板變性120s,95℃ PCR循環(huán)中模板變性15s,55℃退火20s循環(huán)40次,68℃延伸30s的反應(yīng)條件進行DNA擴增,采用2△△Ct計算目的基因表達情況。
1.3 觀察指標 (1)采用實時熒光定量PCR法檢測血清FoXO1 mRNA水平。(2)采用實時熒光定量PCR法檢測胰島β細胞去分化相關(guān)指標水平,包括SRY相關(guān)促HMG盒9(SOX9)mRNA、神經(jīng)元素3(NGN3)mRNA、胰腺十二指腸同源盒因子-1(PDX-1)mRNA、NK6轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因1(NKx6.1)mRNA。(3)采用Pearson相關(guān)性檢驗分析FoXO1與胰島β細胞去分化的相關(guān)關(guān)系。
2.1 FoXO1在2型糖尿病中的表達水平 研究組患者血清FoXO1 mRNA水平為2.13±0.86,明顯高于對照組的1.01±0.02(t=12.144,P<0.001)。
2.2 2型糖尿病患者胰島β細胞去分化相關(guān)指標表達 與對照組對比,研究組患者血清SOX9 mRNA、PDX-1 mRNA、NKx6.1 mRNA水平均明顯降低,NGN3 mRNA水平明顯升高(P<0.05)。見表1。
表1 2型糖尿病患者胰島β細胞去分化相關(guān)指標表達
2.3 FoXO1與胰島β細胞去分化的相關(guān)關(guān)系 經(jīng)Pearson相關(guān)性檢驗分析,F(xiàn)oXO1與SOX9、PDX-1、NKx6.1呈明顯負相關(guān)(r=-0.691、-0.695、-0.690,P<0.001),與NGN3呈明顯正相關(guān)(r=0.513,P<0.001)。見圖1。
圖1 FoXO1與胰島β細胞去分化的相關(guān)關(guān)系
糖尿病是一種以血糖升高為特征的進行性代謝性疾病,目前,它影響了約9%的世界人口,并且其流行率正在逐漸增加,現(xiàn)已成為繼癌癥和心血管疾病之后的第三大慢性疾病,嚴重影響了人們的生活質(zhì)量甚至生命健康。2型糖尿病是一種巨大的醫(yī)療保健、社會成本及發(fā)病率相關(guān)的公共衛(wèi)生負擔(dān),由于流行病學(xué)變化,包括營養(yǎng)轉(zhuǎn)變、城市化及久坐不動的生活方式,該病的發(fā)病率在世界上每個地區(qū)都在增加,尤其是低收入及中等收入國家[7]。相較于1型糖尿病,2型糖尿病的病因更加復(fù)雜,其中胰島β細胞被自身免疫破壞,導(dǎo)致胰島素缺乏,進而促進疾病的發(fā)生、發(fā)展。
作為叉頭框蛋白家族的一員,F(xiàn)oXO1調(diào)節(jié)基本的細胞過程,包括細胞分化、新陳代謝和細胞周期停滯,其活性可受磷酸化、乙酰化和泛素化的調(diào)節(jié)。研究表明[8],F(xiàn)oXO1在胰腺、骨骼肌、脂肪組織、肝臟等多種組織中廣泛表達。此外,F(xiàn)oXO1還在胰腺β細胞中高度表達,據(jù)報道[9],F(xiàn)oXO1為胰島素通路的下游調(diào)節(jié)因子,與2型糖尿病關(guān)系密切,其可與多種靶基因的啟動子結(jié)合,調(diào)節(jié)胰島β細胞中的細胞增殖、凋亡、分化、抗氧化應(yīng)激和胰島素分泌,影響胰島素靶組織的胰島素敏感性。在動物研究中發(fā)現(xiàn)[10],在高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中,F(xiàn)抑制FoXO1能夠明顯減輕胰島素抵抗,抑制肝糖異生。本研究通過對比健康受檢者及2型糖尿病患者FoXO1表達,結(jié)果顯示,2型糖尿病患者血清FoXO1 mRNA水平明顯升高。認為FoXO1可以作為檢測2型糖尿病的重要指標。究其原因,F(xiàn)oXO1能夠影響氧化應(yīng)激,調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)細胞因子的表達,調(diào)節(jié)脂質(zhì)的生產(chǎn)及積累,影響胰島β細胞功能,調(diào)節(jié)胰島素敏感性,進而影響疾病發(fā)展。
與生物體的所有細胞一樣,胰島腺β細胞通過稱為分化的復(fù)雜細胞過程起源于胚胎干細胞。分化涉及以時間依賴性方式協(xié)調(diào)和嚴格控制特定效應(yīng)子和基因簇的激活/抑制,從而產(chǎn)生特定的形態(tài)和功能細胞特征。胰島β細胞是可塑性的,β細胞的數(shù)量根據(jù)胰島素的代謝需要而變化。研究發(fā)現(xiàn)[11],在特定條件下,成熟的β細胞可能會在不同程度上喪失其分化表型和細胞特性,并退化為分化程度較低甚至類似前體的狀態(tài),即胰島β細胞去分化。胰島β細胞首先去分化為祖細胞,然后轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰高血糖素的α細胞并失去其胰島素分泌功能,從而導(dǎo)致糖尿病的發(fā)作。SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1等均為反映胰島β細胞去分化的重要指標,在胰島細胞的增殖、分化過程中扮演著重要角色,能夠有效維持胰島β細胞的功能。據(jù)報道[12],當(dāng)發(fā)生胰島β細胞去分化時,SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1水平明顯異常,與本研究結(jié)果相同。此外,本研究中分析FoXO1表達與胰島β細胞去分化的關(guān)系,結(jié)果表明,F(xiàn)oXO1與胰島β細胞去分化具有明顯相關(guān)性。談究其原因,F(xiàn)oXO1廣泛存在于各組織器官,在正常葡萄糖條件下,其可在β細胞的細胞質(zhì)中檢測到,而在輕度高血糖情況下,它位于細胞核中。FOXO1可能通過觸發(fā)去分化和β細胞特性的喪失而導(dǎo)致β細胞功能障礙。
綜上所述,F(xiàn)oXO1在2型糖尿病中表達升高,且其與胰島β細胞去分化具有重要關(guān)系。但由于本研究中樣本量較少,且時間尚短,關(guān)于去分化胰島β細胞的可塑性及FoXO1在糖尿病中的作用機制尚不明確,其可能為預(yù)防和/或逆轉(zhuǎn)2 型糖尿病中的β細胞衰竭開辟新途徑,但后續(xù)仍有待進一步探討。