糖尿病视网膜病变易感性与相关基因多态性研究进展

[摘要] 糖尿病视网膜病变是糖尿病的并发症之一，在糖尿病患者中，有血糖控制不良且病程较长但未发生糖尿病视网膜病变的情况，也有血糖控制良好且病程较短的但发生严重糖尿病视网膜病变的患者。通过大量的流行病学调查发现，糖尿病视网膜病变的发生、发展除了与血糖控制的情况、病程长短等因素有关外，还与每个人的个体差异有关。

[关键词] 糖尿病视网膜病变；基因多态性

[中图分类号] R587.2[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2007）12（b）-005-03

Recent advances in the studies of genetic polymorphisms in diabetic retinopathy

A RI Gu-na,HAN Ping

(Department of Ophthalmology,the First Affiliated Hospital,Inner Mongolia Medical College, Huhhot010050,China )

[Abstract] Diabetic retinopathy is one of the most serious complications of diabetesmellitus.The development of procedures for prevention and treatment ofdiabetic retinopathy is one of the most important problems that should be solved. Epidemiological studies indicate that the development of diabetic retinopathy is not only determined by duration of diabetes and blood glucose control, but also relates to individual diversities .

[Key words] Diabetic retinopathy; Genetic polymorphism

糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病的严重微血管并发症之一，其发病机制研究中，以炎症-免疫机制、基因多态性为研究热点。DR表现为一种增殖过程，可引起视网膜脱落，并最终导致患者视功能丧失，是欧美各国四大致盲眼病中占第一位的眼病。我国糖尿病患者也日渐增多，因此DR致盲者也呈上升趋势。DR的发生、发展是一个很长的临床过程，根据血糖控制情况、病程长短，合并全身其他病变，环境因素而不同，除此之外，还受一定的遗传因素的影响，很多基因的多态性导致了疾病的个体差异，因此，了解DR与相关基因多态性的关系对DR的防治有重要的意义。基因多态性是在一个群体中，存在两种或两种以上的，由遗传决定的不同表型，其中一个或多个罕见等位基因的频率不小于0.01，携带该等位基因的杂合子频率大于0.02。目前认为DR的发病受多种基因的影响，现将与DR发病密切相关的基因多态性研究结果综述如下：

1 肿瘤坏死因子基因（TNF基因）

TNF基因位于第六号染色体的短臂上，处于HLA复合体中HLA-B和HLA-C2之间，由TNF-α和TNF-β基因组成，各自含有4个外显子和3个内含子。

TNF-α基因的下游和TNF-β基因的上游有高度重复的5-核苷酸序列，分别为等位基因A1-13，B1-7，C1-2，D1-4，E1-7，共有33种多态性重复序列。研究发现TNF-β基因第一内含子中含有单碱基点突变造成的酶切位点的多态性。于强等用PCR-RFLP方法研究了178 例患者（其中，100例为DR患者，78例为NDR患者），发现增殖型糖尿病视网膜病变（PDR）组TNF-β的基因频率较DR组增高，认为TNF-β基因多态性可能是PDR 的一个遗传易感标记，这一结果同Karaskova等的研究结果一致。

2 锰过氧化物歧化酶（Mn-SOD）基因

Mn-SOD作为线粒体中关键的ROS清除酶，在阻止与糖尿病的氧化应激有关的并发症发生、发展中起关键的作用。Mn-SOD 基因位于染色体6q25 区域，近来研究发现，人类Mn-SOD的缬氨酸(GTT)或丙氨酸(GCT)多态性位于信号肽的16位氨基酸[Val(16)Ala ]，它在使Mn-SOD靶向定位于线粒体中起关键作用。研究发现，Mn-SOD基因Val(16)Ala的多态的等位基因频率在俄罗斯人T1DM和非糖尿病间无显著性差异，而V等位基因与神经病变显著相关。国内研究结果显示，在糖尿病者和非糖尿病者之间Mn-SOD 基因Val (16)Ala的多态的等位基因频率无显著性差异，携带A等位基因的AA+VA基因型在T2DM病伴DR者频率显著低于糖尿病无DR者，并且Logistic回归分析显示，Mn-SOD的VV基因型是DR的独立危险因素，这提示Mn-SOD的Val(16)Ala多态性与中国人T2DM的DR相关。可能的机制为A等位基因的Mn-SOD是在线粒体中发挥清除功能的一种活性类型，它可以阻止ROS相关性疾病的发生，而V等位基因则增加ROS引起的氧化应激损伤造成的糖尿病微血管并发症发生的风险。

3 醛糖还原酶（aldose reductase，AR）基因

AR是多元醇通路的限速酶，该通路的激活在糖尿病微血管并发症的发生和进展中起重要作用。多元醇通路的活性受许多因素的影响，除高血糖等环境因素以外，AR基因的变异致AR活性及基因表达的异常可能亦是重要因素之一。AR基因位于人类染色体7q35，全长约18 kb，含有10个外显子和9个内含子，存在多个多态性位点。近年来的研究发现，位于AR基因5′-端转录起始点上游2.1 kb处(AC)n重复序列多态性与糖尿病视网膜病变的发生相关。Kao等在AR基因启动子区发现了一个新的C(-106)T单碱基突变，携带C等位基因的1型糖尿病患者发生视网膜病变的危险性增加。Li等在国内首次应用单链构象多态性（SSCP）的方法检测了中国人AR基因5′调控区多态性，发现存在C(-12)G 及C(-106)T多态位点，2型糖尿病合并DR患者CT基因型频率显著增加，而C(-12)G多态基因型分布与对照组无差异。于德民等的报道则显示AR基因C(-12)G位点G等位基因是2型糖尿病患者糖尿病肾病（DN）发生的危险因素。Wang等的研究认为，中国人2型DM并发DN和DR存在表型上的异因同效性，AR基因(AC)n二核苷酸重复序列多态性Z-2等位基因及C(-106)T多态CT/TT基因型、T等位基因与糖尿病微血管并发症密切相关。还有，研究C(-106)T基因多态位点与糖尿病视网膜的关系发现，CT/TT基因型频率及T等位基因频率在BDR组及PDR组均较无并发症组明显增高，Logistic回归分析显示，CT/TT 基因型是2型糖尿病视网膜病变的危险因子，说明AR基因C(-106)T这一多态性与糖尿病视网膜病的发生和进展均密切相关，T等位基因可能为其危险因素。

4 维生素D受体（Vitamin D receptor，VDR）基因

维生素D受体为亲白，属于类固醇激素/甲状腺受体超家族的成员，广泛分布于视网膜，血浆中的1,25-(OH)2 维生素D浓度与DR严重程度呈负相关。维生素D可能通过抗感染、抗氧化、抑制增生等途径保护视网膜。VDR与1,25-(OH)2-VitD3形成复合物之后，常与其他的核受体形成异二聚体，主要是视黄醇类X受体(RXR)。在RXR的辅助下，VDR与靶基因上的特异位点结合作用于靶基因，对靶基因的转录和翻译进行调控。人类VDR基因位于常染色体12q13-14，现发现有14个外显子，其基因组DNA全长75 kb。VDR基因多态性分别对应多个内切酶酶切位点，可用限制性内切酶进行检测，其中研究较多的有BsmⅠ，Apa Ⅰ，TaqⅠ，FokⅠ4个酶切位点，依次位于第Ⅷ内含子，第Ⅸ外显子和转录起始位点。

不同区域的多态性位点对VDR基因表达产生的影响不同，如BsmⅠ，ApaⅠ酶切位点位于Ⅷ内含子上，其多态性不影响VDR的氨基酸序列。TaqⅠ酶切位点位于编码区上，FokⅠ多态性位点位于转录起始部位，其多态性可导致氨基酸序列长度发生改变。目前的研究认为，5′-端启动子区内的多态性位点会影响mRNA的表达模式和表达水平，而3′-端非翻译区的多态性位点则影响mRNA的稳定性和蛋白质的翻译效率，并且这种影响与其所在细胞的类型、分化阶段和活性状态有关。近来Sun等研究VDR基因多态位点发现DR患者和正常对照者的VDR基因型构成有显著性差异。Borissova等认为，维生素D3的缺乏与胰岛素的分泌障碍有关，并且可能与胰岛素的作用缺陷有关。1,25-(OH)2-D3能够通过对VDR的上调而抑制B-细胞的生长，这一发现提示了VDR的变异可能通过影响B-细胞的分化而改变胰岛素应答。

5 亚甲基四氢叶酸还原酶（methylenete trahydrofolate reductase，MTHFR）基因

有研究发现，亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)基因多态性可能是血管病变的重要因素。长期以来，人们对此进行了广泛的研究。同型半胱氨酸(Hcy)又称高半胱氨酸，属于含硫氨基酸，是蛋氨酸循环的重要中间产物。MTHFR是Hcy代谢的重要酶，编码此酶基因的C677T突变引起该酶缺陷，导致血浆同型半胱氨酸水平增高。研究发现，高Hcy是糖尿病微血管病变的重要危险因素。MTHFR将N5,N10-亚甲基四氢叶酸还原成N5-甲基四氢叶酸，后者作为Hcy再甲基化为蛋氨酸的甲基供体，在维生素B12作用下完成Hcy再甲基化代谢。MTHFR缺陷或活性降低均阻碍再甲基化通路，导致高Hcy血症。HUANG等的研究亦表明，DR组的血清Hcy浓度明显高于对照组，提示高Hcy浓度可能是DR的危险因素。对DR组和对照组的等位基因频率检验，两组之间差异有显著性(P

6 纤溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1）基因

PAI-1是组织型纤溶酶原激活物(t-PA) 和尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA) 的特异性快速抑制剂，属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族。t-PA和PAI-1是调节纤溶系统生理功能的一对重要产物，它们之间的生理平衡对调节血流畅通起重要作用。人类PAI-1基因位于7号染色体长臂上，长12. 2 kb，有9个外显子，8个内含子。目前已发现8个PAI-1 基因多态位点，但只有少数影响PAI-1活性。有人发现，PAI-1基因4G/5G多态性与糖尿病视网膜病变的发生有关；Festa等指出，糖尿病及肥胖患者中血浆PAI-1浓度升高，并且在合并各种血管并发症的糖尿病患者中，血浆PAI-1浓度升高更明显，表明PAI-1可能是糖尿病心血管疾病、糖尿病视网膜病变发生的一个危险因素。

7 糖基化终产物受体(RAGE) 基因

RAGE属于细胞表面分子免疫球蛋白超家族成员，能与多种配基相结合，是一种信号转导受体。RAGE不仅结合、摄取糖基化终产物(AGEs)，而且还与许多配体如AGEs、淀粉样纤维和amphoterin等相互作用，参与糖尿病并发症的病理过程。RAGE基因定位于染色体6p2113，包含11个外显子和1个长约117 kb的5′-侧域。该基因启动子区域存在3个核因子(NF)-κB样结合位点和两个特异蛋白1 (SP1) 结合位点。其中的两个NF-κB样结合位点能直接影响RAGE基因表达，两者同时发生突变将显著减少RAGE基因的表达；而SP1结合位点不直接影响RAGE基因的表达。Sakurai等发现，RAGE转基因糖尿病小鼠的视网膜病变比一般糖尿病小鼠严重。目前，已检测出几十种RAGE 基因多态性。有研究表明，G82S多态性与亚裔印第安人2型糖尿病视网膜病变相关，并提示S等位基因可能是2型糖尿病视网膜病变的低危险性等位基因。Hudson等的研究结果表明，位于RAGE 基因- 429T/C多态性与2型糖尿病视网膜病变有相关性。

8 其他基因

研究发现，糖尿病的易感性还与一氧化氮合酶（NOS）、血小板黏合素基因、β-肾上腺素能受体基因、对氧磷脂酶（PON）基因、脂蛋白E（ApoE）基因的多态性密切相关。

9 结语

由以上基因多态性的研究可以看到，基因在人群中存在着变异，不同的基因型可能通过影响转录和蛋白质的翻译，进而影响其基因产物的空间结构，从而成为影响DR发生、发展的一个原因。因此，DR的易感性与相关基因的多态性的研究可能为以后的基因诊断和治疗提供一定的线索和帮助，具有重要意义。目前，DR相关基因多态性的研究取得了一定的进展，但是不同的基因多态性在DR的发生、发展中起多大作用以及其作用机制，还有待于进一步研究。

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（收稿日期：2007-09-25）