引用本文: 魏文文, 樊文英, 吳佩蓓, 楊秀芬, 馬凱, 劉寧樸. 糖基化終產物受體基因-429T/C和G1704T多態性位點與增生型糖尿病視網膜病變的相關性. 中華眼底病雜志, 2016, 32(2): 130-134. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.02.005 復制
高血糖環境下葡萄糖等還原性糖與循環蛋白或結構蛋白通過共價交聯,發生非酶糖化作用形成糖基化終產物(AGEs)[1]。AGEs與其主要受體(RAGE)結合后,啟動一系列級聯放大反應,導致微血管病變的發生發展[2]。研究表明,AGEs-RAGE之間的相互作用在糖尿病視網膜病變(DR)發生發展過程中具有重要作用[3]。RAGE作為AGEs發揮生物活性最重要的受體,其編碼基因表達變化影響DR發生發展。目前已在RAGE中確認了超過30個單核苷酸多態性位 點,其中與DR相關的最常見多態性位點包括-374T/A、 Gly82Ser、-429T/C和G1704T[4-7]。在中國糖尿病人群中發現-374T/A及Gly82Ser多態性與DR發生相關[8-10]。而-429T/C及G1704T多態性與中國糖尿病人群DR發生的相關研究少有報道。為此,本研究基于北京德勝糖尿病眼病研究隊列人群,探討分析了-429T/C及G1704T多態性位點與中國2型糖尿病(T2DM)人群增生型DR(PDR)發生的相關性。現將結果報道如下。
1 對象和方法
本研究為符合赫爾辛基宣言原則,并經首都醫科大學附屬北京同仁醫院倫理委員會審核批準的病例對照研究。所有志愿者均知情同意并簽署相應文件。
從北京德勝糖尿病眼病研究1467例患者人群中選取所有PDR患者97例(PDR組)以及糖尿病病程 15年且沒有任何DR的患者105例(DWR組),共202例患者納入本研究。納入標準同文獻[11]:(1) 明確診斷為T2DM,且通過單純飲食控制、服用降血糖藥物或皮下注射胰島素進行控制血糖治療;(2) 至少2次空腹血糖檢測結果≥7.0 mmol/L;(3) 隨機血糖檢測結果≥11.1 mmol/L;(4) PDR組患者同時符合PDR的診斷標準[12]。以首次被確診為T2DM至入選本研究的時間為糖尿病病程[13]。202例患者中,男性 88例,女性114例。年齡49~86歲,平均年齡(67.1± 7.7)歲。糖尿病病程14~19年,平均糖尿病病程16年。
采用問卷調查表的方式收集兩組患者性別、年齡、胰島素使用、吸煙史等基本信息,并記錄身高、體重。均行視力、裂隙燈顯微鏡及眼底彩色照相檢查。參照文獻[12]的標準,通過對患者眼底像的判讀進行DR分級。同時抽取所有患者靜脈血5 ml進行空腹血糖、糖化血紅蛋白、總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、血肌酐及血尿酸等實驗室生物化學檢查。與DWR組比較,PDR組患者年齡更小(t=2.47)、糖尿病病程更短(t=3.97)、甘油三酯水平更高(Z=-2.03)、 使用胰島素比例更高(χ2=8.82),差異均有統計學意義(P<0.05);兩組之間性別、體重指數、糖化血紅蛋白、空腹血糖、高血壓病史、總膽固醇、血肌酐、血尿酸、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、吸煙史等因素比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。
抽取所有患者外周靜脈血2 ml,2%乙二胺四乙酸抗凝,采用DNA提取試劑盒(TIANamp Blood DNA Kit,北京天根生物技術公司)提取基因組DNA。使用紫外分光光度儀檢測DNA純度和含量。RAGE基因的-429T/C、G1704T多態性位點采用聚合酶鏈反應(PCR)擴增,使用Primer 3 Input 4.0.0軟件進行引物設計。引物由上海生工生物技術有限公司合成。-429T/C:上游引物5′-GGCAGTTCTCTCCTCAC TTGTA-3′,下游引物5′-CAATTGGGCCTGCATC ATGA-3′,擴增片段長度為216堿基對(bp);G1704T上游引物5′-TGTGAGTGACCTGGAGAGAG-3′,下游引物5′-CCTGGTCCTGAGGCCCTA-3′,擴增片段長度為247 bp。PCR反應體系均為20 μl。-429T/C擴增體系包括HotMaster PCR MasterMix(北京天根生化科技有限公司)8.5 μl,上、下游引物各0.5 μl,DNA模板2 μl,去離子水8.5 μl;G1704T擴增體系包括HotMaster PCR MasterMix 9 μl,上下游引物各0.5 μl,DNA模板2 μl,去離子水8 μl。反應條件:94℃預變性5 min,94℃變性30 s,退火30 s,72℃延伸45 s。 -429T/C、G1704T退火溫度分別為60、62℃。共35個循環。循環完畢后72℃延伸5 min,再降至4℃保存。-429T/C PCR產物用Alu Ⅰ酶(美國NEB公司)37℃酶切16 h。將-429T/C酶切產物和G1704T PCR產物在含溴化乙錠的3%的瓊脂糖凝膠上電泳,紫外燈下觀察結果并攝片。
-429T/C PCR產物總長度為216 bp。RAGE基因啟動子區-429存在T/C多態性。若-429基因型為T,則不能被Alu Ⅰ酶切開;若-429基因型為C,則可被Alu Ⅰ酶切分為58、158 bp兩個片段。-429T/C基因型為野生型TT時,酶切后只能在紫外燈下觀察到1個216 bp條帶;基因型為變異型純合子CC時,可觀察到58、158 bp 2個條帶;基因型為變異型雜合子TC時,可觀察到58、158、216 bp 3個條帶 [14, 15]。隨機抽取15%的樣本進行DNA直接序列測序,驗證酶切測序結果可靠性。G1704T PCR產物總長度為247 bp,因未能獲取適合的內切酶,該位點基因型的判定基于PCR產物直接序列測序結果。
采用SPSS19.0軟件進行統計分析。基因型分布的Hardy-Weinberg平衡檢驗采用χ2檢驗。組間正態計量資料比較采用t檢驗,非正態計量資料比較采用秩和檢驗,計數資料比較采用χ2檢驗。采用多變量logistic回歸分析計算比值比(OR)和95%可信區間(CI)并進行基本情況校正。因變異型純合子CC和TT頻率較低,在基因型分組比較時將其分別與相應的變異型雜合子組TC和GT組合并進行統計分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
-429T/C多態性位點所有PCR產物均通過限制性內切酶酶切分析均得出基因型判定結果(圖 1)。隨機抽取的15%樣本經DNA直接序列測序,結果與限制性內切酶酶切分析對基因型的判定結果完全一致(圖 2)。G1704T多態性位點所有PCR產物經DNA直接序列測序完成基因型判定(圖 3,4)。DWR組、PDR組-429T/C及G1704T基因型分布均符合Hardy-Weinbery平衡定律(P>0.05)。

DWR組105例患者中,-429T/C野生型TT基因型占81.0%;變異型雜合子TC 基因型占16.1%;變異型純合子CC基因型占2.9%。野生型T等位基因占89.0%,變異型C等位基因占11.0%。PDR組97例患者中,-429T/C野生型TT基因型占77.3%;變異型雜合子TC 基因型占20.6%;變異型純合子CC基因型占2.1%。野生型T等位基因占87.6%,變異型C等位基因占12.4%。兩組之間-429T/C基因型頻率和等位基因頻率比較,差異均無統計學意義(χ2=0.40、0.20,P>0.05)(表 1)。

DWR組105例患者中,G1704T野生型GG基因型占66.7%;變異型雜合子GT 基因型占29.5%;變異型純合子TT基因型占3.8%。野生型G等位基因占81.4%,變異型C等位基因占18.6%。PDR組97例患者中,野生型GG基因型占78.4%;變異型雜合子GT 基因型占21.6%。野生型T等位基因占89.2%,變異型C等位基因占10.8%。兩組之間G1704T基因型頻率比較,差異無統計學意義(χ2=3.44,P>0.05);等位基因頻率比較,差異有統計學意義(χ2=4.79,OR=1.88,95%CI:1.06~3.33,P<0.05)(表 2)。經多元回歸分析校正血脂、年齡等兩組間有統計學差異的因素后,兩組間等位基因G/T頻率差異依舊存在統計學意義(OR=1.02,95%CI:1.01~1.04,P<0.05)(表 2)。

3 討論
本研究以北京德勝社區糖尿病眼病研究的隊列人群為基礎,嚴格按照納入標準納入研究對象共計202例。其中,DWR組105例,PDR組97例。通過對比兩組患者的一般情況,我們發現DWR組患者甘油三酯水平和胰島素使用比例均低于PDR組,而糖尿病病程和年齡均大于PDR組。我們分析認為DWR組患者糖尿病病程和年齡大于PDR組的原因與本研究設立的納入標準有關。DWR組納入糖尿病病程均≥15年的DWR患者,而PDR組患者的納入只與DR的嚴重程度有關,沒有糖尿病病程限制。
Ramprasad等[5]在研究印度南部T2DM患者DR與-429T/C多態性的相關關系時發現,-429T/C多態性與DR發生并不相關。Ng等[4]在馬來西亞T2DM患者中研究得出了同樣的結論。Kang等[16]、Yuan等[17]和Niu等[18]的薈萃分析結果進一步支持了-429T/C多態性與DR發生并不相關的結論。而Hudson等[14]研究發現,英國DR患者中變異型C等位基因頻率高于DWR患者。顧喆瑤等[19]對無錫漢族糖尿病患者進行研究,發現-429T/C多態性與DR發生相關,變異型C等位基因是DR發生的危險因素。需特別指出的是,Bansal等[20]在印度T2DM患者中發現,變異型純合子CC基因型糖尿病患者相比其他基因型患者更易發生糖尿病大血管并發癥。Tripathi等[6]在印度北部T2DM患者中發現-429T/C與糖尿病大血管并發癥和微血管并發癥發生相關。本研究結果顯示,DWR組與PDR組之間的-429T/C多態性位點基因型和等位基因分布比較,差異均無統計學意義。提示-429T/C多態性與DR發生并不相關。
Niu等[18]關于RAGE基因多態性與糖尿病相關性的薈萃分析結果顯示,G1704T多態性與糖尿病及DR發生相關,此相關關系在東亞人群中尤為顯著。Zhang等[9]在一項病例對照研究中發現,DR患者G-A單倍型(包含1704G和82S等位基因)明顯高于無DR患者。Kang等[16]關于RAGE基因多態性與糖尿病及糖尿病微血管并發癥相關性的薈萃分析結果顯示,G1704T多態性與T2DM及DR發生不相關。Yoshioka等[21]在日本T2DM患者中同樣未確認G1704T多態性與DR發生的相關性。Kankova等[22]在一項捷克非胰島素依賴型糖尿病患者隊列研究中也報道了G1704T與DR發生不相關。本研究結果顯示,DWR組與PDR組之間G1704T基因型頻率無明顯差異,但等位基因分布卻有明顯區別。該結果與Niu等[18]和Zhang等[9]研究結果一致,提示G1704T多態性與中國T2DM人群DR發生相關。
不同研究結果存在差異的可能原因包括:(1)入選研究的對象不一;(2)DR是一種環境和遺傳因素都參與致病的疾病,環境因素在DR的發生發展中也起到了一定的作用。-429T/C及G1704T多態性與DR發生的相關性在不同人群中并不完全一致。在某些糖尿病患者中-429T/C多態性表現為與DR發生相關,其可能的原因包括-429T/C多態性與除DR之外的其他糖尿病微血管或大血管并發癥相關,而糖尿病微血管或大血管并發癥之間互為危險因素促進了DR發生發展。
本研究發現G1704T多態性位點等位基因頻率與PDR發生相關,-429T/C多態性位點與PDR發生不相關。提示G1704T多態性位點與DR發生存在相關性,1704G等位基因可能增加PDR發生風險。但由于本項研究樣本的選取依賴于北京德勝糖尿病眼病研究隊列人群,所能夠選取的樣本量存在制約,研究結果有待于更多的研究進一步證實。
高血糖環境下葡萄糖等還原性糖與循環蛋白或結構蛋白通過共價交聯,發生非酶糖化作用形成糖基化終產物(AGEs)[1]。AGEs與其主要受體(RAGE)結合后,啟動一系列級聯放大反應,導致微血管病變的發生發展[2]。研究表明,AGEs-RAGE之間的相互作用在糖尿病視網膜病變(DR)發生發展過程中具有重要作用[3]。RAGE作為AGEs發揮生物活性最重要的受體,其編碼基因表達變化影響DR發生發展。目前已在RAGE中確認了超過30個單核苷酸多態性位 點,其中與DR相關的最常見多態性位點包括-374T/A、 Gly82Ser、-429T/C和G1704T[4-7]。在中國糖尿病人群中發現-374T/A及Gly82Ser多態性與DR發生相關[8-10]。而-429T/C及G1704T多態性與中國糖尿病人群DR發生的相關研究少有報道。為此,本研究基于北京德勝糖尿病眼病研究隊列人群,探討分析了-429T/C及G1704T多態性位點與中國2型糖尿病(T2DM)人群增生型DR(PDR)發生的相關性。現將結果報道如下。
1 對象和方法
本研究為符合赫爾辛基宣言原則,并經首都醫科大學附屬北京同仁醫院倫理委員會審核批準的病例對照研究。所有志愿者均知情同意并簽署相應文件。
從北京德勝糖尿病眼病研究1467例患者人群中選取所有PDR患者97例(PDR組)以及糖尿病病程 15年且沒有任何DR的患者105例(DWR組),共202例患者納入本研究。納入標準同文獻[11]:(1) 明確診斷為T2DM,且通過單純飲食控制、服用降血糖藥物或皮下注射胰島素進行控制血糖治療;(2) 至少2次空腹血糖檢測結果≥7.0 mmol/L;(3) 隨機血糖檢測結果≥11.1 mmol/L;(4) PDR組患者同時符合PDR的診斷標準[12]。以首次被確診為T2DM至入選本研究的時間為糖尿病病程[13]。202例患者中,男性 88例,女性114例。年齡49~86歲,平均年齡(67.1± 7.7)歲。糖尿病病程14~19年,平均糖尿病病程16年。
采用問卷調查表的方式收集兩組患者性別、年齡、胰島素使用、吸煙史等基本信息,并記錄身高、體重。均行視力、裂隙燈顯微鏡及眼底彩色照相檢查。參照文獻[12]的標準,通過對患者眼底像的判讀進行DR分級。同時抽取所有患者靜脈血5 ml進行空腹血糖、糖化血紅蛋白、總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、血肌酐及血尿酸等實驗室生物化學檢查。與DWR組比較,PDR組患者年齡更小(t=2.47)、糖尿病病程更短(t=3.97)、甘油三酯水平更高(Z=-2.03)、 使用胰島素比例更高(χ2=8.82),差異均有統計學意義(P<0.05);兩組之間性別、體重指數、糖化血紅蛋白、空腹血糖、高血壓病史、總膽固醇、血肌酐、血尿酸、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、吸煙史等因素比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。
抽取所有患者外周靜脈血2 ml,2%乙二胺四乙酸抗凝,采用DNA提取試劑盒(TIANamp Blood DNA Kit,北京天根生物技術公司)提取基因組DNA。使用紫外分光光度儀檢測DNA純度和含量。RAGE基因的-429T/C、G1704T多態性位點采用聚合酶鏈反應(PCR)擴增,使用Primer 3 Input 4.0.0軟件進行引物設計。引物由上海生工生物技術有限公司合成。-429T/C:上游引物5′-GGCAGTTCTCTCCTCAC TTGTA-3′,下游引物5′-CAATTGGGCCTGCATC ATGA-3′,擴增片段長度為216堿基對(bp);G1704T上游引物5′-TGTGAGTGACCTGGAGAGAG-3′,下游引物5′-CCTGGTCCTGAGGCCCTA-3′,擴增片段長度為247 bp。PCR反應體系均為20 μl。-429T/C擴增體系包括HotMaster PCR MasterMix(北京天根生化科技有限公司)8.5 μl,上、下游引物各0.5 μl,DNA模板2 μl,去離子水8.5 μl;G1704T擴增體系包括HotMaster PCR MasterMix 9 μl,上下游引物各0.5 μl,DNA模板2 μl,去離子水8 μl。反應條件:94℃預變性5 min,94℃變性30 s,退火30 s,72℃延伸45 s。 -429T/C、G1704T退火溫度分別為60、62℃。共35個循環。循環完畢后72℃延伸5 min,再降至4℃保存。-429T/C PCR產物用Alu Ⅰ酶(美國NEB公司)37℃酶切16 h。將-429T/C酶切產物和G1704T PCR產物在含溴化乙錠的3%的瓊脂糖凝膠上電泳,紫外燈下觀察結果并攝片。
-429T/C PCR產物總長度為216 bp。RAGE基因啟動子區-429存在T/C多態性。若-429基因型為T,則不能被Alu Ⅰ酶切開;若-429基因型為C,則可被Alu Ⅰ酶切分為58、158 bp兩個片段。-429T/C基因型為野生型TT時,酶切后只能在紫外燈下觀察到1個216 bp條帶;基因型為變異型純合子CC時,可觀察到58、158 bp 2個條帶;基因型為變異型雜合子TC時,可觀察到58、158、216 bp 3個條帶 [14, 15]。隨機抽取15%的樣本進行DNA直接序列測序,驗證酶切測序結果可靠性。G1704T PCR產物總長度為247 bp,因未能獲取適合的內切酶,該位點基因型的判定基于PCR產物直接序列測序結果。
采用SPSS19.0軟件進行統計分析。基因型分布的Hardy-Weinberg平衡檢驗采用χ2檢驗。組間正態計量資料比較采用t檢驗,非正態計量資料比較采用秩和檢驗,計數資料比較采用χ2檢驗。采用多變量logistic回歸分析計算比值比(OR)和95%可信區間(CI)并進行基本情況校正。因變異型純合子CC和TT頻率較低,在基因型分組比較時將其分別與相應的變異型雜合子組TC和GT組合并進行統計分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
-429T/C多態性位點所有PCR產物均通過限制性內切酶酶切分析均得出基因型判定結果(圖 1)。隨機抽取的15%樣本經DNA直接序列測序,結果與限制性內切酶酶切分析對基因型的判定結果完全一致(圖 2)。G1704T多態性位點所有PCR產物經DNA直接序列測序完成基因型判定(圖 3,4)。DWR組、PDR組-429T/C及G1704T基因型分布均符合Hardy-Weinbery平衡定律(P>0.05)。

DWR組105例患者中,-429T/C野生型TT基因型占81.0%;變異型雜合子TC 基因型占16.1%;變異型純合子CC基因型占2.9%。野生型T等位基因占89.0%,變異型C等位基因占11.0%。PDR組97例患者中,-429T/C野生型TT基因型占77.3%;變異型雜合子TC 基因型占20.6%;變異型純合子CC基因型占2.1%。野生型T等位基因占87.6%,變異型C等位基因占12.4%。兩組之間-429T/C基因型頻率和等位基因頻率比較,差異均無統計學意義(χ2=0.40、0.20,P>0.05)(表 1)。

DWR組105例患者中,G1704T野生型GG基因型占66.7%;變異型雜合子GT 基因型占29.5%;變異型純合子TT基因型占3.8%。野生型G等位基因占81.4%,變異型C等位基因占18.6%。PDR組97例患者中,野生型GG基因型占78.4%;變異型雜合子GT 基因型占21.6%。野生型T等位基因占89.2%,變異型C等位基因占10.8%。兩組之間G1704T基因型頻率比較,差異無統計學意義(χ2=3.44,P>0.05);等位基因頻率比較,差異有統計學意義(χ2=4.79,OR=1.88,95%CI:1.06~3.33,P<0.05)(表 2)。經多元回歸分析校正血脂、年齡等兩組間有統計學差異的因素后,兩組間等位基因G/T頻率差異依舊存在統計學意義(OR=1.02,95%CI:1.01~1.04,P<0.05)(表 2)。

3 討論
本研究以北京德勝社區糖尿病眼病研究的隊列人群為基礎,嚴格按照納入標準納入研究對象共計202例。其中,DWR組105例,PDR組97例。通過對比兩組患者的一般情況,我們發現DWR組患者甘油三酯水平和胰島素使用比例均低于PDR組,而糖尿病病程和年齡均大于PDR組。我們分析認為DWR組患者糖尿病病程和年齡大于PDR組的原因與本研究設立的納入標準有關。DWR組納入糖尿病病程均≥15年的DWR患者,而PDR組患者的納入只與DR的嚴重程度有關,沒有糖尿病病程限制。
Ramprasad等[5]在研究印度南部T2DM患者DR與-429T/C多態性的相關關系時發現,-429T/C多態性與DR發生并不相關。Ng等[4]在馬來西亞T2DM患者中研究得出了同樣的結論。Kang等[16]、Yuan等[17]和Niu等[18]的薈萃分析結果進一步支持了-429T/C多態性與DR發生并不相關的結論。而Hudson等[14]研究發現,英國DR患者中變異型C等位基因頻率高于DWR患者。顧喆瑤等[19]對無錫漢族糖尿病患者進行研究,發現-429T/C多態性與DR發生相關,變異型C等位基因是DR發生的危險因素。需特別指出的是,Bansal等[20]在印度T2DM患者中發現,變異型純合子CC基因型糖尿病患者相比其他基因型患者更易發生糖尿病大血管并發癥。Tripathi等[6]在印度北部T2DM患者中發現-429T/C與糖尿病大血管并發癥和微血管并發癥發生相關。本研究結果顯示,DWR組與PDR組之間的-429T/C多態性位點基因型和等位基因分布比較,差異均無統計學意義。提示-429T/C多態性與DR發生并不相關。
Niu等[18]關于RAGE基因多態性與糖尿病相關性的薈萃分析結果顯示,G1704T多態性與糖尿病及DR發生相關,此相關關系在東亞人群中尤為顯著。Zhang等[9]在一項病例對照研究中發現,DR患者G-A單倍型(包含1704G和82S等位基因)明顯高于無DR患者。Kang等[16]關于RAGE基因多態性與糖尿病及糖尿病微血管并發癥相關性的薈萃分析結果顯示,G1704T多態性與T2DM及DR發生不相關。Yoshioka等[21]在日本T2DM患者中同樣未確認G1704T多態性與DR發生的相關性。Kankova等[22]在一項捷克非胰島素依賴型糖尿病患者隊列研究中也報道了G1704T與DR發生不相關。本研究結果顯示,DWR組與PDR組之間G1704T基因型頻率無明顯差異,但等位基因分布卻有明顯區別。該結果與Niu等[18]和Zhang等[9]研究結果一致,提示G1704T多態性與中國T2DM人群DR發生相關。
不同研究結果存在差異的可能原因包括:(1)入選研究的對象不一;(2)DR是一種環境和遺傳因素都參與致病的疾病,環境因素在DR的發生發展中也起到了一定的作用。-429T/C及G1704T多態性與DR發生的相關性在不同人群中并不完全一致。在某些糖尿病患者中-429T/C多態性表現為與DR發生相關,其可能的原因包括-429T/C多態性與除DR之外的其他糖尿病微血管或大血管并發癥相關,而糖尿病微血管或大血管并發癥之間互為危險因素促進了DR發生發展。
本研究發現G1704T多態性位點等位基因頻率與PDR發生相關,-429T/C多態性位點與PDR發生不相關。提示G1704T多態性位點與DR發生存在相關性,1704G等位基因可能增加PDR發生風險。但由于本項研究樣本的選取依賴于北京德勝糖尿病眼病研究隊列人群,所能夠選取的樣本量存在制約,研究結果有待于更多的研究進一步證實。