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医学遗传学
1.10.2 第二节 糖尿病

第二节 糖尿病

糖尿病(diabetes mellitus,DM)的患病人数正随着生活水平提高、人口老化、生活方式改变及诊断技术的进步而迅速蹿升。欧美人群糖尿病患病率为2%~3%,中国人糖尿病发病率达6.7%(2011),已超过世界平均水平(6.4%)。在发达国家,糖尿病是继心血管疾病和肿瘤之后的第三大非传染性疾病,为世界第5位死亡原因,成为严重威胁人类健康的全球性公共卫生难题。

一、糖尿病的临床特征

糖尿病的临床表现是以慢性血糖升高为特征的碳水化合物、蛋白质、脂肪代谢紊乱的综合征。慢性高血糖导致各种脏器尤其是眼、肾、神经及心血管的长期损害、功能不全和衰竭。糖尿病包括多种亚型。

(一)1型糖尿病

1型糖尿病(OMIM#222100)也称为青少年型糖尿病,常在青少年期即发病,起病急、症状重且易发生酮症酸中毒。患者消瘦,必需使用胰岛素控制病情,属于自身免疫性疾病。患者由于胰岛β细胞膜上HLA-Ⅱ类基因异常表达,使得β细胞成为抗原递呈细胞,在环境因素(病毒感染等)作用下,免疫反应被激活,产生自身抗体,导致胰岛细胞炎症,演变而成为糖尿病。

(二)2型糖尿病

2型糖尿病(OMIM#125853)常发生于中年以后,患者一般都较肥胖,起病缓慢、症状较轻。发病多为自主神经类型,表现为副交感神经张力增加,交感神经张力减弱,导致低血糖倾向及多食、肥胖。2型糖尿病患者随年龄增长出现胰岛β细胞数目减少,胰岛素分泌缺陷或终末器官对胰岛素产生抵抗性,导致糖尿病。老化过程中胰岛素原合成减少16%~39%(表7-2)。2型糖尿病的发病率占糖尿病的90%~95%。

表7-2 1型糖尿病和2型糖尿病的主要特征

续表

(三)其他类型的糖尿病

其他类型的糖尿病包括呈常染色体遗传的糖尿病、妊娠糖尿病等。

二、糖尿病发生的遗传因素

糖尿病的发生有着明显的遗传基础,青少年型糖尿病的遗传度高达75%。研究显示,糖尿病患者家族史阳性者占25%~50%;双生子研究也发现单卵双生子的糖尿病发病一致率为45%~96%。

(一)糖尿病的候选基因

通过基因组扫描等技术已获得与1型糖尿病和2型糖尿病相关的一些基因,目前研究得比较多的候选基因包括以下几个。

1.胰岛素基因 胰岛素基因位于11p15,由3个外显子和2个内含子组成,该基因已被克隆并已完成测序。目前发现该基因上5个位点的突变与糖尿病的发生有关。

2.胰岛素受体基因 胰岛素受体是一种细胞膜糖蛋白,其基因位于19p13.3-13.2,基因长度为120kb左右,由22个外显子和21个内含子组成。胰岛素受体基因突变,可引起胰岛素受体蛋白结构和功能的改变,从而影响受体与胰岛素的特异性结合,与糖尿病的发生有关。

3.葡萄糖激酶(GCK)基因 GCK基因位于7号染色体短臂,由10个外显子组成。GCK的基因突变多为错义突变,引起GCK结构的改变,降低酶的活性。GCK的突变可导致一种青少年起病的成年型糖尿病(maturity onset of diabetes in young,MODY)。

4.HNF1α和HNF4α基因 该基因位于12号染色体,是肝细胞中的重要的转录因子,也是对胰腺β细胞的发育和功能有着重要影响的转录因子。HNF4α位于20号染色体长臂,是HNF1α基因的转录调控因子。

5.IPF-1基因 位于13q12.1,IPF-1也是一种转录因子,目前已至少有4种IPF-1的突变被认为会导致胰腺发育不全。

6.线粒体基因 1992年,Ballinger首先在一个母系遗传的糖尿病伴感觉神经性耳聋的家系中发现1例DNA 10.4kb的缺失,以后又在这一类糖尿病的家系中发现mtDNA中tRNA基因3243位点存在A→G点突变,至今已报道45个家系199名2型糖尿病患者带有此点突变,其中82%患者患有糖尿病,说明该位点的突变和2型糖尿病相关。

(二)糖尿病与HLA多态性

HLA-DQB1*301、DQB1*302、DQB1*201与1型糖尿病有一定的关联。DQα链52位为非精氨酸,DQβ为非天冬氨酸时对1型糖尿病强烈易感;HLA-DRB1的DR3与DQB1*201之间存在连锁不平衡,HLA-DRB1的DR4与DQA1*301之间存在连锁不平衡,所以DR和DR4也与1型糖尿病相关。各种HLA等位基因本身并不一定直接导致糖尿病的发生,但可能协同糖尿病的易感基因发挥作用。

三、糖尿病发生的环境因素

在糖尿病的发病中,年龄、饮食习惯等环境因素也起到重要的作用。由于生活习惯的改变,近年来我国糖尿病的发病率呈上升趋势。

(一)肥胖

肥胖是2型糖尿病的重要诱发因素。肥胖会使外周靶组织的细胞膜胰岛素受体减少,而且伴有受体后缺陷,使胰岛素的生物学效应降低,导致血糖升高。

(二)感染

曾有报道,在柯萨奇B4病毒感染流行后发现人群中糖尿病的发病率上升。在1型糖尿病致病因素的研究中,发现柯萨奇B4病毒、腮腺炎病毒、脑心肌炎病毒等可导致实验动物的胰岛感染,β细胞破坏,而造成糖尿病的发生。

(三)拮抗激素

胰高血糖素等拮抗胰岛素生理作用的激素分泌过多,引起胰岛分泌功能的调节异常,在导致糖尿病代谢紊乱的机制上有重要影响。

(四)其他

应激、缺乏体力活动、多次妊娠与分娩均有可能成为2型糖尿病的诱发因素。应激状态下胰高血糖素等拮抗激素分泌上升;肾上腺素、雌激素、钙离子拮抗剂、苯妥因钠等激素或药物也会成为糖尿病的诱因。