FoXO1在2型糖尿病中表達及與胰島β細胞去分化的關系*

梁 健 陳 燕 胡玉花 洪蕓蕓 劉 強

廣東省珠海市第五人民醫院內分泌科 519055

糖尿病是一種復雜的慢性全身性疾病，伴有代謝紊亂，包括高血糖、高胰島素血癥和高甘油三酯血癥。隨著人們生活水平的提高，糖尿病的發病率大幅度上升，預計截至2035年，糖尿病人數可達到5.92億[1]。糖尿病包括1型糖尿病和2型糖尿病，其中，2型糖尿病的患病率和發病率占所有糖尿病病例的90%以上，且在全球范圍內均呈上升趨勢[2]。早期識別高危糖尿病個體，及時干預，對延遲或預防全面發展的疾病具有重要作用。胰島素抵抗及胰腺的胰島素分泌缺陷為2型糖尿病的主要病理生理機制。近年來有研究表明[3]，在2型糖尿病中，最初的外周胰島素抵抗通常會發展為由β細胞去分化和凋亡引起的胰島素缺乏。近年來研究表明，胰島β細胞去分化為糖尿病胰島β細胞功能受損的重要機制。叉頭框蛋白1(Forkhead box protein 1，FoXO1)屬于轉錄因子家族一員，在機體代謝紊亂、腫瘤發展等過程中均發揮著重要作用。關于FoXO1與胰島β細胞去分化的關系尚不明確。有研究發現[4]，FoXO1能夠通過調節靶組織自噬來改善胰島素抵抗，從而促進胰島β細胞的存活。FoXO1可能參與胰島素抵抗、胰島β細胞增殖分化等多種過程。本研究旨在探討FoXO1在2型糖尿病中表達及與胰島β細胞去分化的關系，為臨床2型糖尿病的治療提供一定依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究經過醫院倫理委員會同意批準，均符合醫學倫理學。按照隨機、雙盲的方法選取2021年5月1日—2022年5月31日在我院進行診治的2型糖尿病患者87例作為研究組。入組標準：所有研究對象均符合關于2型糖尿病的診治標準[5]；伴有多飲、多尿、多食、體重減輕的典型癥狀及隨機血糖超過11.1mmol/L或空腹血糖超過7.0mmol/L或口服葡萄糖耐量測試(OGTT)2h血漿葡萄糖超過11.1mmol/L；患者年齡18～75周歲；患者及家屬知情同意，并簽署知情同意書。排除標準：伴有艾滋病、乙肝等感染性疾病；肝腎功能或心臟功能嚴重不全的患者；1型糖尿病患者；妊娠期或哺乳期患者。選取同時期在本院進行健康體檢的健康受檢者87例作為對照組。研究組年齡(56.58±11.61)歲，男50例，女37例；對照組年齡(58.24±13.12)歲，男47歲，女40例，兩組年齡、性別對比無統計學差異(P>0.05)，具有可比性。

1.2 實時熒光定量PCR法[6]抽取患者空腹靜脈血3ml，置入裝有等量淋巴細胞分離液的抗凝管中，以2 000r/min的速度離心，取中間單個核細胞層，加入等量生理鹽水，離心，取下層沉淀物，依次加入適量Trizol、氯仿，離心，取上層清液，而后加入適量異丙醇，離心，取沉淀物，加入75%乙醇，混勻；去除乙醇，經650μl去離子水稀釋，使用分光光度計檢測260nm的吸光度值；以Oilgo(dT)15為引物，經逆轉錄反應體系合成cDNA；設計引物序列，建立PCR反應體系，在95℃起始模板變性120s，95℃ PCR循環中模板變性15s，55℃退火20s循環40次，68℃延伸30s的反應條件進行DNA擴增，采用2△△Ct計算目的基因表達情況。

1.3 觀察指標 (1)采用實時熒光定量PCR法檢測血清FoXO1 mRNA水平。(2)采用實時熒光定量PCR法檢測胰島β細胞去分化相關指標水平，包括SRY相關促HMG盒9(SOX9)mRNA、神經元素3(NGN3)mRNA、胰腺十二指腸同源盒因子-1(PDX-1)mRNA、NK6轉錄因子相關基因1(NKx6.1)mRNA。(3)采用Pearson相關性檢驗分析FoXO1與胰島β細胞去分化的相關關系。

2 結果

2.1 FoXO1在2型糖尿病中的表達水平 研究組患者血清FoXO1 mRNA水平為2.13±0.86，明顯高于對照組的1.01±0.02(t=12.144，P<0.001)。

2.2 2型糖尿病患者胰島β細胞去分化相關指標表達 與對照組對比，研究組患者血清SOX9 mRNA、PDX-1 mRNA、NKx6.1 mRNA水平均明顯降低，NGN3 mRNA水平明顯升高(P<0.05)。見表1。

表1 2型糖尿病患者胰島β細胞去分化相關指標表達

2.3 FoXO1與胰島β細胞去分化的相關關系 經Pearson相關性檢驗分析，FoXO1與SOX9、PDX-1、NKx6.1呈明顯負相關(r=-0.691、-0.695、-0.690，P<0.001)，與NGN3呈明顯正相關(r=0.513，P<0.001)。見圖1。

圖1 FoXO1與胰島β細胞去分化的相關關系

3 討論

糖尿病是一種以血糖升高為特征的進行性代謝性疾病，目前，它影響了約9%的世界人口，并且其流行率正在逐漸增加，現已成為繼癌癥和心血管疾病之后的第三大慢性疾病，嚴重影響了人們的生活質量甚至生命健康。2型糖尿病是一種巨大的醫療保健、社會成本及發病率相關的公共衛生負擔，由于流行病學變化，包括營養轉變、城市化及久坐不動的生活方式，該病的發病率在世界上每個地區都在增加，尤其是低收入及中等收入國家[7]。相較于1型糖尿病，2型糖尿病的病因更加復雜，其中胰島β細胞被自身免疫破壞，導致胰島素缺乏，進而促進疾病的發生、發展。

作為叉頭框蛋白家族的一員，FoXO1調節基本的細胞過程，包括細胞分化、新陳代謝和細胞周期停滯，其活性可受磷酸化、乙?；头核鼗恼{節。研究表明[8]，FoXO1在胰腺、骨骼肌、脂肪組織、肝臟等多種組織中廣泛表達。此外，FoXO1還在胰腺β細胞中高度表達，據報道[9]，FoXO1為胰島素通路的下游調節因子，與2型糖尿病關系密切，其可與多種靶基因的啟動子結合，調節胰島β細胞中的細胞增殖、凋亡、分化、抗氧化應激和胰島素分泌，影響胰島素靶組織的胰島素敏感性。在動物研究中發現[10]，在高脂飲食誘導的糖尿病大鼠中，F抑制FoXO1能夠明顯減輕胰島素抵抗，抑制肝糖異生。本研究通過對比健康受檢者及2型糖尿病患者FoXO1表達，結果顯示，2型糖尿病患者血清FoXO1 mRNA水平明顯升高。認為FoXO1可以作為檢測2型糖尿病的重要指標。究其原因，FoXO1能夠影響氧化應激，調節炎性反應細胞因子的表達，調節脂質的生產及積累，影響胰島β細胞功能，調節胰島素敏感性，進而影響疾病發展。

與生物體的所有細胞一樣，胰島腺β細胞通過稱為分化的復雜細胞過程起源于胚胎干細胞。分化涉及以時間依賴性方式協調和嚴格控制特定效應子和基因簇的激活/抑制，從而產生特定的形態和功能細胞特征。胰島β細胞是可塑性的，β細胞的數量根據胰島素的代謝需要而變化。研究發現[11]，在特定條件下，成熟的β細胞可能會在不同程度上喪失其分化表型和細胞特性，并退化為分化程度較低甚至類似前體的狀態，即胰島β細胞去分化。胰島β細胞首先去分化為祖細胞，然后轉化為產生胰高血糖素的α細胞并失去其胰島素分泌功能，從而導致糖尿病的發作。SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1等均為反映胰島β細胞去分化的重要指標，在胰島細胞的增殖、分化過程中扮演著重要角色，能夠有效維持胰島β細胞的功能。據報道[12]，當發生胰島β細胞去分化時，SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1水平明顯異常，與本研究結果相同。此外，本研究中分析FoXO1表達與胰島β細胞去分化的關系，結果表明，FoXO1與胰島β細胞去分化具有明顯相關性。談究其原因，FoXO1廣泛存在于各組織器官，在正常葡萄糖條件下，其可在β細胞的細胞質中檢測到，而在輕度高血糖情況下，它位于細胞核中。FOXO1可能通過觸發去分化和β細胞特性的喪失而導致β細胞功能障礙。

綜上所述，FoXO1在2型糖尿病中表達升高，且其與胰島β細胞去分化具有重要關系。但由于本研究中樣本量較少，且時間尚短，關于去分化胰島β細胞的可塑性及FoXO1在糖尿病中的作用機制尚不明確，其可能為預防和/或逆轉2 型糖尿病中的β細胞衰竭開辟新途徑，但后續仍有待進一步探討。