中国东北汉族人群解偶联蛋白3基因-55C/T多态性与2型糖尿病相关性研究

刘佳南,王 茜,吴 玫,郑锦花,张桂珍*

(1.吉林大学中日联谊医院中心研究室,吉林长春 130033;2.吉林大学中日联谊医院肾内科,吉林长春 130033)

中国东北汉族人群解偶联蛋白3基因-55C/T多态性与2型糖尿病相关性研究

刘佳南1,王 茜2,吴 玫1,郑锦花1,张桂珍1*

(1.吉林大学中日联谊医院中心研究室,吉林长春 130033;2.吉林大学中日联谊医院肾内科,吉林长春 130033)

目的探讨解偶联蛋白3(uncoupling protein 3,UCP3)基因-55C→T变异与中国东北地区2型糖尿病的关系。方法用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性检测100例2型糖尿病患者(男/女为58/42)及113名糖耐量正常者(男/女为56/57)UCP3基因-55C→T变异的基因型。结果2型糖尿病组与正常对照组三种基因型频率及等位基因频率分布差异均有显著性意义,P值分别为0.027和0.003,两组间携带T的基因型(CT+TT)频率差异有显著意义(P=0.008);T等位基因与2型糖尿病患者血清总胆固醇(CHOL)及低密度脂蛋白(LDLC)频率升高相关(P为0.021,0.024)。结论UCP3基因-55C→T变异与中国东北汉族人群2型糖尿病患者局部体脂代谢存在相关性,该基因变异与2型糖尿病发病相关。

解偶联蛋白3基因;2型糖尿病;多态性

(Chin J Lab Diagn,2010,14:0896)

解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)是线粒体质子运载体,可将呼吸链与ATP产生过程解偶联而影响体内能量的平衡,因而在2型糖尿病的分子生物学研究中倍受关注,先后有学者在白种人、Pima印地安人、高加索人群等人种中发现UCP3-55C/T变异与2型糖尿病的发病相关,由于2型糖尿病易感基因变异具有种族和地域差异,因此,本文对解偶联蛋白3(uncoup ling protein 3,UCP3)基因-55C→T变异与中国东北地区2型糖尿病者的关系进行了研究。

1 对象与方法

1.1 对象 T2DM组:2007年1月至2007年12月入我院100例T2DM 患者,男58例,女42例,平均年龄52.94±11.94;受试者间无亲缘关系。T2DM诊断依据1999年WHO制定的诊断标准:空腹血浆葡萄糖(FBG)≥7.0 mmol/L和(或)口服糖耐量实验(OGTT)2 h血糖≥11.1 mmol/L。根据病史、家族史除外Ⅰ型糖尿病、继发性糖尿病及遗传性缺陷导致的糖尿病。排除严重肝肾损害及心功能不全。所有受试者均进行人体测量学检查,如体重指数,同时也测定相关生化指标和脂代谢相关指标。受试者的临床及代谢性指标数据见表1。

正常对照组:健康体检者113例,男51例,女62例,年龄40.57±11.27。明确排除T2DM及其它内分泌代谢疾病,一级亲属中无T2DM或其它内分泌代谢疾病。

表1 T2DM患者组临床及代谢性指标

1.2 方法 各受试者于采血前夜22:00后禁食,次晨抽取肘静脉血2 ml用EDTA抗凝,用上海生物工程技术公司外周血基因组DNA提取试剂盒说明进行基因组DNA的提取,以100 ngDNA为模板在总反应体系20 μ l行错配PCR扩增。上游引物为 5'-CCTCCCCTCTCACCTCACTG-3',下游引物为 5'-GGCACTGGTCTTATACCCAC-3'(Sangong公司合成),其中 10×缓冲液 5 μ l Mgcl2(25 mM),dNTPs(2.5 mM),上 、下游引物(10 μ M),TaqE(5 U/μ l);PCR 反应条件:94℃预变性5 min,94℃变性45 s,58℃退火45 s,72℃延伸1 min,共进行30循环,末次循环后72℃延伸10 min。PCR扩增产物为118 bp片段,继以限制性内切酶BseDⅠ(MBI Fermenta)在55℃酶解PCR产物4 h,经2.5%的琼脂糖凝胶,0.5×TBE电泳缓冲液,5 V/cm电压条件下分离酶解产物片段,于紫外灯下观察。

1.3 统计学分析 采用SPSS 13.0软件进行统计学分析。计量资料用±s表示,使用 t检验或方差分析比较;分类计数资料比较使用卡方检验;双侧P＜0.05认为统计学有显著性差异。

2 结果

2.1 基因型的判定

UCP3-55C/T基因型的判定见图1,CC纯合子电泳条带为94 bp,TT纯合子为118 bp,CT杂合子电泳条带带为94 bp及118 bp(图1)

2.2 UCP3-55C/T基因型的分布

T2DM患者与正常对照组患者的UCP3-55C/T基因型频率和等位基因频率分布见表2,两组间三种基因型频率及等位基因频率分布差异均有显著性意义,P值分别为0.027和0.003。与正常对照组相比,T2DM组等位基因T频率升高,C频率降低。两组间携带T的基因型(CT+TT)频率差异有显著意义(P=0.008)。

图1 UCP3基因PCR-RFLP结果 M:分子量标准

表2 UCP3-55C/T基因型及等位基因频率分布n(%)

2.3 UCP3-55C/T基因型与T2DM临床变量之间的关系

T2DM患者UCP3-55C/T各基因型间临床变量的比较见表3,血脂分别取TG为1.6mmol/L,CHOL为5.82 mmol/L,HDLC为1.52 mmol/L,LDLC≥3.1 mmol/L为切割点,体重指数BMI以25为切割点。将各组的临床变量分为高于切割点或低于切割点亚组,分别比较两亚组间的基因型频率,从中可以看出只有CHOL两亚组间基因型差异有显著意义,CHOL≥5.82 mmol/L组的CC基因型频率高于CHOL＜5.82 mmol/L,P值为0.021。虽然LDL两亚组间基因型差异没有显著意义,但CC基因型的患者LDL水平高于CT+TT基因型,P值为0.024。可见,UCP3基因-55C/T基因多态性虽然与T2DM患者高LDL血症不相关,但携带C等位基因的患者血清中LDL倾向于升高。UCP3-55C/T基因型在其他变量组间的差异均无统计学意义。

表3 T2DM患者临床变量与UCP3基因-55C/T基因型的关系

注:*为P＜0.05

3 讨论

解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)是分布于线粒体内膜的质子转运载体,通过质子转运降低电化学梯度,同时释放能量。UCP基因上的遗传变异,有可能导致机体能量消耗程度的差异,从而可能导致个体间的体脂代谢、体脂含量及分布的差异。体脂异常是导致胰岛素抵抗的重要原因,而胰岛素抵抗是 2型糖尿病的重要发病机理之一[1]。Schrauwen[2]等研究发现糖耐量减低阶段(IGT)患者和2型糖尿病患者骨骼肌中UCP3蛋白表达水平均下降,且推测其可能与持续高血糖、高血脂抑制线粒体功能,或线粒体保护功能下降相关。

UCP3基因定位于染色体11q13,长8.7 kb,其启动子区-55 bp处、即TA TA盒上游6个bp处存在C→T变异,我们应用RFLP方法对T2DM患者及正常对照组该基因的多态性进行了检测,并对该变异与T2DM患者体脂代谢指标之间的关系进行了研究。结果发现UCP3基因-55 C→T变异频率在T2DM组患者和正常对照组之间存在较大差异,差异具有显著性意义。T2DM患者组等位基因T频率升高,C频率降低,且携带T等位基因的基因型(CT+TT)明显高于正常对照组。此结果与项坤三研究组对上海地区糖尿病患者研究的结果一致。[3]但是,我们发现其在北方汉族人的发病率高于南方。Otabe[4]等报道了该变异与白种人BMI相关,基因型为TT者较非TT者BMI显著升高。我们的研究结果显示BMI高者与BMI正常者相比,等位基因频率及基因型频率差异均无显著性,这与Schrauwen等对Pima印地安人的研究报道一致。Meirhaeghe[5]等报道了该变异与白种人的血脂水平相关,基因型为TT者较之非TT者LDL-C水平较高,Hamada[6]等证实了-55T与HDL-C水平升高相关。而我们在对该变异和T2DM患者脂代谢指标之间的关系研究中发现,T等位基因与TG、LDL-C和HDL-C均无相关性。但是,我们的研究结果显示UCP3-55C/T变异与血清总胆固醇相关,携带T等位基因的患者CHOL降低。虽然,LDL两亚组间基因型差异没有显著意义,但CC基因型的患者LDL高于CT+TT基因型,P值为0.024。可见,UCP3基因-55C/T基因多态性虽然与T2DM患者高LDL血症不相关,但携带C等位基因的患者血清中LDL倾向于升高。这说明该变异可能中国人2型糖尿病患者的体脂代谢紊乱相关。

总之,我们的实验虽然证实UCP3-55C/T变异与东北地区2型糖尿病发病相关,并与部分脂代谢相关,但并未发现此变异与患者其他代谢指标相关,其可能与其它基因形成连锁不平衡共同影响体脂代谢,从而导致2型糖尿病发病。因此,阐明UCP3的主要生理作用及其基因变异与肥胖和2型糖尿病的关系将对2型糖尿病的预防和治疗起指导作用。

[1]Boss O,et al.Uncoupling protein-3 expression in rodent skeletal muscle is modulated by food intake but not by changes in environmental temperature[J].J Biol Chem,1998.273(1):p.5.

[2]Schrauwen P,et al.A novel polymorphism in the proximal UCP3 promoter region:effect on skeletal muscle UCP3 mRNA expression and obesity in male non-diabetic Pima Indians[J].Int J Obes Relat Metab Disord,1999.23(12):p.1242.

[3]申海莲,项坤三,贾伟平.解偶联蛋白3基因-55C/T变异与中国人体脂代谢、含量、分布及2型糖尿病的关系[J].中华医学遗传杂志,2002,19(4):317.

[4]Otabe S,et al.A genetic variation in the 5'flanking region of the UCP3 gene is associated with body mass index in humans in interaction with physical activity[J].Diabetologia,2000.43(2):p.245.

[5]Meirhaeghe A,et al.An uncoupling protein 3 gene polymorphism associated with a lower risk of developing Type II diabetes and with atherogenic lipid profile in a French cohort.Diabetologia[J].2000.43(11):p.1424.

[6]Hamada T,et al.The common-55 C/T polymorphism in the promoter region of the uncoupling protein 3gene reduces prevalence of obesity and elevates serum high-density lipoprotein cholesterol levels in the general Japanese population[J].Metabolism,2008.57(3):p.410.

uncoupling protein 3 gene-55C→T variant with Type 2 Diabetes Mellitus in Han population northeast in Chinese

LIUJianan1,WANGQian2,WU Mei1,et al.(1.Central Laboratory,China-JapanUnion Hospital,Jilin University,Changehun130033,China2.Department of nephrology,China-Japan Union Hospital,Jilin University,Changehun130033,China)

ObjectiveTo investigate the relationship of UCP3 gene-55C→T variantwith Type 2 DiabetesMellitus inHan population northeast in Chinese.MethodsPolymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism(PCR-R FLP)was used to detect the genotype of UCP3 gene-55C→T in a total of 213 Chinese including 113 individualswith normal glucose tolerance(NGT)and 100 patientswith type 2 diabetes.ResultsType 2 diabetes groups have the significance with the normal control group of genotype frequencies and the allele frequency distribution difference(P=0.027and P=0.003),during two groups carry T the genotype(CT+TT)frequency difference to have the remarkable significance(P=0.008);The T allele andType 2 diabetes groups of cholesterol(CHOL)and the low density lipoprotein(LDL)on frequency ascension correlation(P=0.021,0.024)Conclusion Although UCP3 gene-55C→T variant is associated with type 2 diabetesMellitus northeast in Chinese.

uncoupling protein 3 gene;type 2 diabetes mellitus;genetic polymorphisms

R587.1

A

1007-4287(2010)06-0896-03

*通讯作者

刘佳南,女,30岁,吉林大学中日联谊医院中心研究在读硕士,研究方向:糖尿病分子发病机制。

2009-04-29)