青少年Mody2糖尿病發(fā)病機制和基因診斷

戴藝

[摘要] 青少年發(fā)病成年型糖尿病MODY屬于高度異質(zhì)性單基因遺傳病，主要臨床特點為兒童青少年起病，輕度高血糖，輕度糖耐量異常，陽性家族史，滿足常染色體顯性遺傳規(guī)律。目前，已發(fā)現(xiàn)了13個基因與MODY發(fā)病相關(guān)。MODY2（葡萄糖激酶GCK突變）是常見類型，致病基因在胰島β細胞表達，導(dǎo)致β細胞功能部分失活引起高血糖。MODY發(fā)病相關(guān)基因研究進展使得早期診斷成為可能，避免誤診為I型或2型糖尿病。該文就MODY2發(fā)病機制和相關(guān)的基因診斷進行綜述。

[關(guān)鍵詞] 兒童；青少年；高血糖；MODY2；糖尿病；基因診斷

[中圖分類號] R587.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-4062（2017）12（a）-0191-02

青少年發(fā)病成年型糖尿病（maturity onset diabetes of young，MODY）屬于高度異質(zhì)性單基因遺傳病，常染色體顯性遺傳，發(fā)病年齡早，且較常見于兒童和青少年[1]。1974年由Tattersall等首次報道一個家系[2]。目前，已發(fā)現(xiàn)了13種MODY亞型， MODY約占糖尿病的1%～3%，兒童發(fā)生率21～45/1 000 000，成人100/1 000 000[3]，常誤診為Ⅰ型或2型糖尿病。其中，MODY2占MODY的10%～60%左右[4，9]。診斷依靠基因分析。我國目前只有部分家系報道[5]。尚無全國的患病率數(shù)據(jù)。

1 青少年MODY2的發(fā)病機制

MODY2由于葡萄糖激酶基因（glucokinase，GCK）突變[6]，導(dǎo)致胰島β細胞分泌功能缺陷，而非胰島素抵抗。1992年，F(xiàn)roguel 等[7]首次報道。GCK是由465個氨基酸構(gòu)成的相對分子質(zhì)量為50 000的單體蛋白，屬于已糖激酶，是糖代謝過程中第一個限速酶，特異性將葡萄糖磷酸化為6磷酸葡萄糖，編碼基因在7號染色體短臂，包括11個內(nèi)含子和12個外顯子。MODY2患者GCK突變導(dǎo)致酶部分失活，但仍保持了近50%正常功能[8]。GCK突變主要包括兩種，失活及激活。激活突變會出現(xiàn)持續(xù)性的高胰島素血癥性低血糖，完全失活突變會出現(xiàn)永久性的新生兒糖尿病，部分失活導(dǎo)致MODY2[9]。MODY發(fā)病基因單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）構(gòu)成2型糖尿病的多基因遺傳背景。

GCK存在胰島β細胞和肝細胞中，胰島β細胞中的GCK受到葡萄糖濃度的調(diào)節(jié)，血糖的升高導(dǎo)致GCK的活性升高，促進了糖代謝，產(chǎn)生ATP，關(guān)閉了胰島β細胞表面中的K+通道，Ca2+出現(xiàn)內(nèi)流使胰島素釋放入血[10]。GCK的突變導(dǎo)致葡萄糖激酶表達受影響，降低活性，使胰島β細胞降低了對于葡萄糖的敏感性下降，提高了胰島素分泌閾值，降低胰島素分泌。肝臟GCK受胰島素水平的調(diào)節(jié)，血液胰島素激活肝細胞GCK導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)變成為6-磷酸葡萄糖，合成肝糖原。如果GCK出現(xiàn)變化，使葡萄糖激酶的表達受到影響，降低肝糖原的合成，提高葡萄糖，以此就會導(dǎo)致高血糖[11]。

2 CGK和β細胞的聯(lián)系

1992年，研究人員[10]在圣路易斯華盛頓大學(xué)實驗室中第一次克隆了人的GCK，發(fā)現(xiàn)具有多個外顯子、獨立胰腺及肝臟啟動子；之后還對于多個MODY家系連鎖進行了全面的研究，研究結(jié)果表示其中有14個和葡萄糖激酶連鎖，有45個不同種類的GCK的突變。截止到目前，相關(guān)文獻顯示，有1441個家系的表征存在620種的GCK突變。GCK處于染色體7P中[12]，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的GCK基因突變類型的相序主要包括：葡萄糖激酶外顯子7中的無義突變；GAG和TAG；相關(guān)人員還報道了兩個外顯子錯義突變，突變葡萄糖激酶因為損傷β細胞的葡萄糖感受功能，以此使胰島素無法正常分泌。在2011年，報道了中國的高血糖家庭[13]，發(fā)現(xiàn)GCK中的全新錯義突變——E339K，此突變會降低葡萄糖激酶合成，并且還會導(dǎo)致GCK的穩(wěn)定性及活力有所降低。總體來說，GCK突變會對葡萄糖激酶造成影響，從而對胰島的分泌功能造成影響，引起血糖升高[14]。①基因的突變降低葡萄糖激酶基因酶；②基因突變對蛋白結(jié)構(gòu)造成了影響，并且也對酶的穩(wěn)定性造成了一定的影響；③基因突變降低了葡萄糖激酶基因的活力；④基因突變對葡萄糖激酶基因和相應(yīng)蛋白的協(xié)調(diào)作用造成了一定的影響，從而導(dǎo)致葡萄糖磷酸化潛力有所降低，以此降低胰島β細胞和葡萄糖的敏感性，所以在用餐之后的肝糖原合成會有所缺陷，以此導(dǎo)致出現(xiàn)高血糖[15]。

3 MODY2診斷與基因診斷

兒童起病的高血糖患者，血糖輕度升高，并且時間較長，高達數(shù)月或者多年。糖化血紅蛋白輕度升高；父母或曾父母有2型糖尿病史，沒有相關(guān)并發(fā)癥，或者父母沒有糖尿病；糖耐量試驗 2 h血糖的增值70%在3 mmol/L以下， 95%在5 mol/L以下，>6 mmol/L 的并不常見[16]。這種患兒高度懷疑MODY。MODY2診斷只能根據(jù)基因分析。臨床醫(yī)生對MODY2認知不足，疾病臨床表現(xiàn)沒有特異性，容易誤診為I型或2型糖尿病，因此需要大數(shù)據(jù)對臨床進行指導(dǎo)[17]。

目前多個國家的研究學(xué)者要求有以下病史特點的患兒進行基因檢測：①空腹血糖的輕度升高，并且時間較長，高達數(shù)月或者多年，并且糖化血紅蛋白的輕度升高；②父母沒有相關(guān)并發(fā)癥的2型糖尿病患者，或者父母沒有糖尿病；③OGTT 2 h血糖的增值在3 mmol/L以下。

研究人員在對大量I型糖尿病患者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果患者滿足以下標準，那么GCK突變的檢測陽性率上升到50%左右。①胰島素抗體陰性；②家族中連續(xù)三代都具有糖尿病；③每天的胰島素量在0.5 U/（kg.d）以下，糖化紅血蛋白在7%以下。

目前發(fā)現(xiàn)GCK基因突變有200多個，包括單堿基突變或小片段缺失、插入，包括錯義突變、移碼突變、無義突變等。

對單基因病的致病基因分析可以通過定位克隆、物理圖譜、候選基因法等實現(xiàn)。從20世紀90年代開始Sanger 到2009年全外顯子組測序技術(shù)的開展，有助實現(xiàn)高精度SNP檢測，是發(fā)現(xiàn)更多單基因病的方法，多重鏈接探針擴增技術(shù)（MLPA）可以檢測基因拷貝數(shù)變化和大片段重復(fù)、缺失。已經(jīng)開展的全基因組外顯子檢測被認為有助于單基因病分子診斷。目前，一代測序是驗證MODY2的標準[18]。

綜上所述，GCK突變導(dǎo)致MODY2的特點就是早發(fā)、持續(xù)的空腹血糖升高，有家族史，臨床表現(xiàn)與I型和2型糖尿病無特異性，容易誤診為I型或2型糖尿病。確診需要基因分析。

[參考文獻]

[1] Stefan S，F(xiàn)ajans MD，Graeme I，et al.Polonsky MD，Molecular Mechanisms And Clinical Pathophysiology of Maturity-Onset Diabetes Of The Young[J].N Engl Med，2001，345（3）：971-980.

[2] Tattersall RB.Mildfamilialdiabetes withdominantinheritance[J].OJ Medals，1974，43：339-357

[3] Ahmet Anik，Gonul Catli，Ayhan Abaci，et al.Maturity-onset diabetes of the young（MODY） an update[J].J Pediatr Endocr Met，2015，28（3-4）：251.

[4] 王志新. 中國青少年成人起病型糖尿病（MODY）患者篩查及GCK基因突變功能學(xué)研究[D]. 北京：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院， 2014.

[5] 梁黎， 王春林. 青少年發(fā)病的成人型糖尿病診治進展[J]. 中華實用兒科臨床雜志， 2015， 30（20）：1528-1531.

[6] 周慶菊， 李蓉. MODY2的認識及診療進展[J]. 國際內(nèi)分泌代謝雜志， 2016，36（3）：180-183.

[7] Froguel P，Vaxillaire M，Sun F，et al.Close linkage of glucokinase locus on chromosomen7P to early-onset non-insulin-dependent diabetes mellitus[J].Nature，1992，356（6365）：162-164.

[8] 王志新，于淼，鄭佳，等.四例中國青少年的成人起病型糖尿病2型家系的臨床與分子遺傳學(xué)研究[J]. 中國糖尿病雜志， 2014， 6（1）：21-26.

[9] 肖芳芳，時立新，張淼，等. 一個葡萄糖激酶基因Gly162Asp錯義突變致青少年發(fā)病的成年型糖尿病2型家系報告[J]. 中國糖尿病雜志， 2017， 25（8）：680-685.

[10] 李秀珍， 劉麗， 梁翠麗，等. 青少年發(fā)病的成年型糖尿病2型一家系[J]. 中華兒科雜志， 2014， 52（11）：867-871.

[11] 劉子勤， 宋福英， 劉穎，等. 青少年起病的成人型糖尿病5例基因診斷及臨床特征[J].中華實用兒科臨床雜志， 2016，31（20）：1546-1549.

[12] 羅伊. 青少年的成年起病型糖尿病及糖尿病周圍神經(jīng)病變的分子遺傳學(xué)研究[D].上海：上海交通大學(xué)， 2015.

[13] Zhang M， Zhou JJ， Cui W， et al. Molecular and phenotypic characteristics of maturity-onset diabetes of the young compared with early onset type 2 diabetes in China[J]. Journal of Diabetes， 2015， 7（6）：858-863.

[14] 馬帥， 郭振奎， 丁文宇，等. 1個早發(fā)糖尿病合并腎發(fā)育異常家系的HNF1β基因分析[J].山東醫(yī)藥，2016，56（14）：52-54.

[15] 王亞超， 郭振奎， 榮海欽. 早發(fā)糖尿病合并肝囊腫家系肝細胞核因子1β基因的突變研究[J].臨床薈萃，2013，28（6）：640-642.

[16] McDonald TJ，Ellard S.Maturity onset diabetes of the young：identification and diagnosis[J].Ann Clin Biochem，2013，50（Pt5）：403-415.

[17] 郭靈東， 劉國良. MODY2的研究、認識現(xiàn)狀及處理[J].實用糖尿病雜志， 2017（1）：8-10.

[18] 羅伊， 王從容. 青少年的成人起病型糖尿病基因大片段缺失、重復(fù)研究進展[J].中國糖尿病雜志，2014，6（12）：907-910.

（收稿日期：2017-09-06）