家族性糖尿病人群中线粒体基因突变筛查及家系分析研究

摘要

糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的一组以糖代谢异常为特征的代谢异常综合征，其病因呈明显异质性。多基因糖尿病因其为多个基因的相互作用以及受环境因素的影响较大，研究其基因变异与临床表型之间的联系难度较大。阐明单基因糖尿病的分子遗传学机制，可以为进一步研究多基因糖尿病的基因型和临床表现型之间的关系打好基础。线粒体突变糖尿病是最常见的一种单基因糖尿病。作为糖尿病遗传病因学的重要窗口，近10多年来，线粒体基因缺陷糖尿病一直是糖尿病研究领域的一大热点。迄今为止，国内外学者已发现约有20种线粒体基因点突变可能与糖尿病的发病有关，但是，目前唯有线粒体基因nt3243A→G突变所致糖尿病为大家所公认。其他位点突变由于研究对象不同且多受样本数的限制而使其患病率的结果报道不一。我们近十多年来收集了足够数量且符合分子病因学研究要求的家系标本。本研究利用较大数量家族性糖尿病人群对近年来发现的一些主要的与糖尿病相关或者尚存在较大争议的线粒体基因突变或变异位点进行筛查和研究，可以进一步明确这些位点突变或变异在中国家族性糖尿病人群中确切的发生率，并分析其临床特点及与糖尿病的相关性。在确定突变携带者后，进一步对其进行家系遗传学分析及临床特点分析，提高对该病的认识，指导临床治疗。 我们应用PCR-RFLP技术结合直接测序方法对随机抽取的无亲缘关系的770个糖尿病家系的先证者及309例非糖尿病对照者进行线粒体基因tRNA<'Leu>(3243，3256)，tRNA<'Ser>(12258)，tRNA<'Glu>(14709)，tRNA<'Lys>(8296，8344，8363)，ND-1(3316，3394，3426)，ND-4(12026)区11个已知位点突变或变异的筛查。结果见到，在糖尿病先证者组中发现13例tRNA<'Leu>3243 A→G突变(13／770，1.69％)，9例tRNA<'Glu>14709T→C变异(9／770，1.17％)，17例ND-13316 G→A变异(17／770，2.21％)，18例ND-13394 T→C变异(18／770，2.34％)，28例ND-412026A→G变异(28／770，3.64％)；在正常对照组中发现5例14709 T→C变异(5／309，1.62％)，5例3316 G→A变异(5／309，1.62％)和6例3394 T→C变异(6／309，1.94％)变异，9例12026 A→G变异(9／309，2.91％)，未见到3243 A→G，12258C→A突变和ND-1区新的突变携带者。在两组中均未见到tRNA<'Leu>3256C→T，tRNA<'Leu>8296A→G，tRNA<'Lys>8344A→G，tRNA<'Lys>8363G→A，tRNA<'Ser>12258C→A和ND-13426A→G突变。在糖尿病先证者组中尚见到同时伴有两个位点改变的情况，其中3243 A→G突变和3394 T→C变异者2例，3243 A→G突变和12026 A→G变异2例。分别比较14709，3316，3394，12026位点变异在糖尿病先证者组和对照组的发生率，未见到统计学差异。由此提示，在所研究的11个位点中，线粒体基因tRNA<'Leu>3243 A→G突变是中国人群线粒体糖尿病的致病基因，14709，3316，3394，12026位点变异仅是中国人线粒体基因多态，中国人群中未见到tRNA<'Leu>3256C→T，tRNA<'Lys>8296A→G，tRNA<'Lys>8344A→G，tRNA<'Lys>8363G→A，tRNA<'Ser>12258C→A和ND一13426 A→G突变，它们可能不是中国人线粒体糖尿病的致病基因。 为了明确线粒体糖尿病的遗传规律及临床特点，我们对在第一部分研究中检测出来的13例线粒体DNAnt3243A→G突变携带者以及4例双重突变携带者(3243 A→G突变和3394 T→C变异者2例，3243A→G突变和12026 A→G变异2例)的家系成员进行基因筛查家系分析研究。在研究中未见到家系一级亲亲属以及其他成员携带复合突变的情况，提示家系先证者携带的3394 T→c或12026 A→G变异很可能仅是微效基因，对线粒体糖尿病的发病不起决定作用，或者是与糖尿病无关的基因。研究发现，较之2型糖尿病患者，线粒体糖尿病患者发病年龄轻(38.42±9.21岁)，体型消瘦(19.19±2.48 kg／m<'2>)，空腹C肽及空腹胰岛素水平较低；线粒体糖尿病患者的总体胰岛素敏感性(HIOMA-IR指数)高于2型糖尿病患者(3.51±2.19 vs 5.19±2.80，P=0.02)，但从现有资料看，部分患者存在的胰岛素抵抗亦可能与之有关。线粒体糖尿病患者胰岛素分泌水平低于2型糖尿病患者，大多用胰岛素治疗(14／24，58.33％)。就伴随症状而言，线粒体糖尿病患者多伴有神经性耳聋(16／24，66.67％)。线粒体糖尿病的临床特点如下：①多数呈母系遗传，少数可为散发，在家族性糖尿病人群中的发生率为1.69％；②多于45岁以前发病；③体型多偏瘦(BMI<23kg／m<'2>)；④胰岛B细胞分泌功能明显降低，部分患者同时伴有胰岛素抵抗；⑤多数患者伴神经性耳聋。研究结果还提示应结合临床特点，对高度可疑的线粒体糖尿病高危个体，即使线粒体tRNA<'LeU>3243 A→G突变检查阴性，也应对先证者的一级亲属进行基因筛查。 本研究为进一步阐明线粒体糖尿病的分子病因奠定基础；为线粒体糖尿病临床个体化治疗提供理论依据和指导。

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第一部分家族性糖尿病人群中线粒体基因点突变的筛查研究 引言

第一部分家族性糖尿病人群中线粒体基因点突变的筛查研究 对象与方法

第一部分家族性糖尿病人群中线粒体基因点突变的筛查研究 结果

第一部分家族性糖尿病人群中线粒体基因点突变的筛查研究 讨论

第二部分线粒体糖尿病家系的筛查及遗传学分析研究 引言

第二部分线粒体糖尿病家系的筛查及遗传学分析研究 对象与方法

第二部分线粒体糖尿病家系的筛查及遗传学分析研究 结果

第二部分线粒体糖尿病家系的筛查及遗传学分析研究 讨论

结论

参考文献

致谢

线粒体与糖尿病发病关系的研究进展

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