SLC30A8基因多态性及启动子区甲基化对维吾尔族T2DM发病及糖代谢状态进展影响的研究

摘要

目的：了解SLC30A8基因多态性与新疆维吾尔人群2型糖尿病的发病和胰岛素抵抗的关联，分析该基因对非糖尿病人群发生2型糖尿病（T2DM）或糖调节受损（IGR）的风险影响，同时探索SLC30A8基因的启动子区甲基化水平与危险因素及T2DM发病风险的关联，结合随访数据分析该基因的甲基化对非糖尿病人群糖代谢状态转化风险的影响。并以外周血清锌离子水平为重要指标，分析其与T2DM的关联，拟从锌离子转运蛋白表达的基因水平和外周血锌离子浓度影响入手，为进一步探索SLC30A8基因在胰岛素合成和分泌通路上促进T2DM发病的机制奠定基础。方法：（1）调查对象均为新疆维吾尔族，来自前期一项研究维吾尔族代谢综合征遗传差异的973课题，2012年3月～2013年6月在新疆医科大学第一附属医院或喀什地区第一人民医院住院或体检，其中474例研究对象使用火焰原子吸收光谱法测定血清锌、铜、钙、镁的浓度，比较其浓度在对照组、糖尿病前期和糖尿病组是否有差异，分析影响糖尿病的一般危险因素和影响锌离子水平的因素，多元logistics回归分析目标人群T2DM发病风险的因素。（2）对来自前期973课题的基线人群进行为期54个月（4.5年）的随访，共有547例完成随访并符合纳入排除标准者进入课题第二部分研究，按基线数据分为对照（NGT）191例、糖尿病前期（Pre-DM）62例和2型糖尿病组（T2DM）221例，比较三组人群人口特征、生化指标和SLC30A8基因SNP的组间分布差异，分析SLC30A8基因的不同基因型的空腹血糖和餐后血糖水平，随访期间，共有53人糖代谢状态有进展（包括从NGT→ Pre-DM11例、NGT→T2DM15例、Pre-DM→T2DM27例），进一步比较进展组和无进展组SLC30A8基因rs13266634 SNP在组间的分布差异。（3）215例研究对象（NGT90例、Pre-DM45例、T2DM80例）焦磷酸测序法检测SLC30A8基因启动子区6个CpG位点甲基化率，方差分析比较SLC30A8基因启动子区的6个CpG位点在三组间的差异，并进一步使用方差分析或双变量相关分析各位点的甲基化与危险因素（血脂、吸烟、运动、睡眠、压力、OSASH）的关联，本组人群4.5年随访中共有36人糖代谢状态有进展（包括从NGT→Pre-DM5例、NGT→T2DM5例、Pre-DM→T2DM26例），结合单因素分析和专业角度考虑进行自变量筛选，logistic回归分析影响糖代谢紊乱发生的危险因素。结果：（1）第一部分：在474例研究对象中，Pre-DM组和T2DM组农村的来源比率分别为44.0%和44.7%，明显高于NGT组11.4%，文化程度方面，Pre-DM组和T2DM组小学及以下文化程度的构成比分别为22.9%和17.5%，高于NGT组3.0%，肥胖占比从NGT组到Pre-DM、T2DM组依次升高（分别为19.4%、40.3%和49.3%），腹型肥胖的比率从糖尿病组到对照组依次降低（分别为91.8%，85.0%，78.3%）（P＜0.05）；甘油三脂亦存在从NGT组到Pre-DM、T2DM组依次升高的趋势，而高密度脂蛋白趋势则相反，差异有统计学意义（P＜0.05）。血清锌离子的浓度在三组间无差异，但血清铜、钙、镁在三组间均有差异，女性血清锌离子浓度低于男性（分别为18.15和16.80μmol/L) ，肥胖者锌离子浓度高于超重和正常组（分别为18.39、16.53和17.43μmol/L），合并肾病的患者血清锌离子浓度明显低于未合并者（分别为16.36和17.98μmol/L)，以上均为P＜0.05。进一步将离子浓度按四分位数法分组，比较不同离子浓度与NGT、Pre-DM和T2DM的关联性，可看出，调整混杂因素前后，血清锌离子的浓度与Pre-DM和T2DM关联均无显著性，调整后铜离子浓度与T2DM的OR值为1.350（（95%CI：1.087-1.677，P＜0.05），与T2DM+Pre-DM组OR值为1.23（95%CI：1.01-1.51，P＜0.05）。血清镁离子水平调整前后均与糖尿病前期组、糖尿病组均保持明显关联（P＜0.05）。Logistic回归显示，高密度脂蛋白降低（OR：7.57，95%CI：1.615-35.489）、吸烟（OR：8.27，95%CI：1.453-47.101）是男性发生糖代谢异常的危险因素，而高密度脂蛋白降低（OR：11.61，95%CI：2.464-54.720）、家族史（OR：6.26，95%CI：1.050-37.291）和低镁（OR：0.435，95%CI：0.218-0.867）是患病的女性发生糖代谢异常的危险因素。（2）第二部分：糖尿病组高血压的发生率呈现出从对照组到糖尿病前期组、糖尿病组依次上升的趋势（分别为17.4%，37.8%和57.4%）（P＜0.05），冠心病和脂代谢异常在糖尿病前期组和糖尿病组间无差异，但是均高于对照组，且差异有统计学意义（P＜0.05）。SLC30A8基因rs13266634的基因型频率分布在三组间差异有统计学意义，C等位基因为风险基因。合并Pre-DM和T2DM，进行rs13266634不同基因型空腹血糖（FPG）和餐后2小时血糖（OGTT2h）的比较，空腹血糖从CC型、CT型和TT型依次降低（分别为5.57、5.21和5.07mmol/L），差异有统计学意义（P＜0.05），餐后血糖也有依次降低的趋势，但差异无统计学意义（P＞0.05）。对新诊断的44例糖尿病患者计算HOMA-β并进行方差分析，可看出从CC型到TT型，数值依次升高，分别为68.50、69.88、82.17，但差异无显著性（P＞0.05）。随访期间，对照组有11人进展到糖尿病前期（Pre-DM发生率为4.54%）， 15人进展到T2DM（发病率为6.19%），糖尿病前期组26人新发T2DM（发病率为57.77%），对比糖代谢状态进展组和无进展组可看出，甘油三脂在有进展组明显高于无进展组（分别为2.68和1.87mmol/L，P＜0.05），高密度脂蛋白在有进展组明显低于无进展组（分别为1.22和1.19mmol/L，P＜0.05）。比较SLC30A8基因rs13266634 基因型在糖代谢有进展组和无进展组的分布，可看出CC型在有进展组的分布频率高于无进展组（分别为60.4%和44.4%），CC基因型可促进糖代谢状态进展的OR值为1.905（95%CI：1.035-3.506）。（3）第三部分：SLC30A8基因启动子区6个CpG位点呈高甲基化的状态（平均甲基化率为89.79%），以HDL为分层因素，在HDL降低的人群中，CpG3的甲基化率对照组低于糖尿病前期组和糖尿病组（分别为91.28%， 92.20%和92.04%），但在HDL正常的人群中则不具备该趋势。腰臀比与CpG2甲基化率之间存在负相关（r=-0.278，P＜0.001），HDL与CpG2之间存在正相关（r=0.139， P＜0.05），空腹血糖与CpG4和CpG5位点的甲基化率呈负相关（r分别为-0.145和-0.194，P＜0.05），CpG4、CpG5、CpG6三个位点的甲基化率与每周吸烟的支数呈明显正相关（相关系数0.321、0.266和0.401，P＜0.05），除CpG2位点外，无OSAHS （阻塞性睡眠呼吸暂停综合征）人群在其他位点的甲基化率均低于有OSAHS的甲基化水平，其中CpG3位点差异有统计学意义（P＜0.05），CpG1、CpG2、CpG5和CpG6的甲基化率在不同压力分组中有差异，总体上，随着压力增大，甲基化率增加，且有统计学意义（P＜0.05），但是甲基化率最高的在压力中等组，而非最大组。按随访期间是否发生糖代谢状态进展（NGT→Pre-DM或T2DM，Pre-DM→T2DM）分组，进行多因素Logistic回归，结果显示，CpG2和CpG3是疾病进展的危险因素，OR值分别为3.42和4.67（95%CI：1.15-10.176和1.066-20.487）（P＜0.05）。结论：（1）未发现血清锌离子浓度与Pre-DM、T2DM之间的关联，这可能与本研究中新疆维吾尔人群锌离子整体水平高有关，血清锌离子浓度与性别、年龄相关，在糖尿病合并肾病的患者中血清锌离子明显下降。血清铜离子增加和镁离子降低则与T2DM的患病危险提高相关，提示离子与糖尿病的关联可能随地区和人群有差异。（2）SLC30A8基因的rs13266634的CC基因型是新疆维吾尔人群T2DM的风险基因，该位点的CC基因型可能通过提高非糖尿病人群的胰岛素抵抗水平，促进非糖尿病人群的糖代谢状态的进展，包括发生T2DM和Pre-DM。（3）提示糖调节受损是糖尿病发病的最重要的危险因素，而TG升高和HDL降低是预测糖尿病发生的重要指标。（4）SLC30A8基因启动子区的甲基化对T2DM的发病风险有影响，HDL紊乱可能是影响糖尿病甲基化程度的重要因素，环境因素中，肥胖、吸烟、精神压力和睡眠低氧对该基因启动子区的甲基化有影响，这些因素可能通过调控该基因的甲基化影响T2DM的发病风险。

目录

声明

中英文缩略词对照表

前言

1 糖尿病和糖尿病前期的流行趋势及危害

2 SLC30A8基因突变与2型糖尿病发病风险

3 锌离子及SLC30A8遗传信息的改变与T2DM的关联

4 基因的甲基化与糖尿病发病风险的关联

第一部分 维吾尔族T2DM的一般危险因素及与血清锌水平的关联

1 研究内容与方法

2 结果

3 讨论

4 小结

第二部分 SLC30A8基因多态性对维吾尔族T2DM发病风险和糖代谢状态进展的影响

1 研究内容和方法

2 结果

3 讨论

4 小结

第三部分 SLC30A8基因启动子区甲基化对维吾尔族T2DM发病和糖代谢状态进展的影响

1 研究内容和方法

2 结果

3 讨论

4 小结

总结

1 维吾尔族T2DM的一般危险因素及与血清锌水平的关联

2 SLC30A8基因多态性对维吾尔族T2DM发病风险和糖代谢状态进展的影响

3 SLC30A8基因多态性对维吾尔族T2DM发病风险和糖代谢状态进展的影响

4 研究创新与展望

致谢

参考文献

附录

综述：基因甲基化调控与2型糖尿病机制的研究进展

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