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编号:10227140
胰岛淀粉样物多肽基因Ser20Gly突变与中国人非胰岛素依赖型糖尿病的关系
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1998年第11期
     作者:项坤三 郑泰山 陆惠娟 孙多奇 陆俊茜 李杰

    单位:200233 上海市第六人民医院内分泌科

    关键词:糖尿病,非胰岛素依赖型;胰淀粉样物;基因

    中华医学杂志981105 【摘要】 目的 明确中国人是否存在胰岛淀粉样物多肽(IAPP)基因Ser20Gly突变以及该突变是否与中国人非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)相关。方法 896例中国人,其中无亲缘关系个体825例,其中NIDDM 609例,非糖尿病(ND)216例;群体筛查所得IAPP基因Ser20Gly突变携带者的家系成员71例。应用聚合酶链反应-限制性片段长度多态(PCR-RFLP)MspI酶解法在群体中筛查突变,部分尚行直接DNA序列分析。按关联及连锁途径分析数据。结果 IAPP基因Ser20Gly突变在NIDDM者中(17例,占2.8%)较ND者(1例,占0.5%)中多见(Fisher确切P=0.05)。PCR-RFLP测得的突变携带者经DNA直接序列分析证实为IAPP基因cDNA中相当于氨基酸残基密码20的nt582 A→G点突变。群体筛查中所见突变携带者均为杂合子。12个NIDDM伴Ser20GLy突变的家系成员分析,见到两个家系中突变与疾病不呈共同分离。Ser20Gly突变携带者年龄越大,NIDDM越多见(P=0.0001)。以常染色体显性遗传伴不完全外显模式进行参数性连锁分析,12个家系总lod值最高为0.021(θ=0)。结论 中国人存在IAPP基因Ser20Gly突变。该突变不致单基因遗传糖尿病,但是NIDDM复杂病的发病因素之一。
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    The impact of the missense mutation-ser20gly in islet amyloid polypeptide gene on NIDDM in Chinese Xiang Kunsan,Zheng Taishan, Lu Huijuan, et al. Department of Endocrinology, Diabetes Research Laboratory, Medical Genetics Research Laboratory, Shanghai 6th People Hospital, Shanghai 200233

    【Abstract】 Objectives To ascertain the presence of the Ser 20Gly mutation of islet amyloid polypeptide (IAPP) gene and its impact on NIDDM in Chinese. Methods In 896 Chinese, 825 were unrelated subjects (NIDDM in 609 and non-diabetics, 216) and 71 were family members of the pedigrees with IAPP gene-Ser 20Gly carrier probands detected from population screening. The mutation was examined by PCR-RFLP MspI digestion in population screening and the results was randomly checked by direct DNA sequencing. Data were analyzed through association as well as linkage approaches. Results The Ser20Gly mutation of the IAPP gene was observed in Chinese. It was more prevalent in NIDDM (17 cases, 2.8%) than in non-diabetics (1 cases, 0.5%) (Fisher two-tailed exact P=0.05). The mutation carrier detected by PCR-RFLP was confirmed to be the A to G point mutation in nucleotide 582 of IAPP gene cDNA encoding the amino acid codon 20. All the mutation carriers detected in population screening were heterozygotes. Analysis of the family members of the 12 NIDDM pedigrees with the IAPP gene Ser20Gly mutation showed that in two families, the mutation was not cosegregated with the affection status. The older was the age of Ser20Gly mutant carrier, the more prevalent was the diabetes in families (P=0.0001). The highest total lod score of this 12 pedigree was 0.021(θ=0) in parametric linkage analysis with the model of autosomal dominance with incomplete penetrance. Conclusion The Ser20Gly mutation of IAPP gene was present in Chinese. This mutation does not cause monogenic inheritance diabetes, but may be a pathogenetic factor for the development of NIDDM, the complex genetic disease.
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    【Key words】 Diabetes mellitus, non-insulin dependent Isletamyloid polypeptide Gene

    (Natl Med J China, 1998, 78:817-820)

    研究表明,有96%非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)患者的胰岛有淀粉样物质沉积[1],已确认其关键物质是一种37个氨基酸残基的多肽,被命名为胰岛淀粉样物多肽(IAPP),又称胰淀素(amylin)或糖尿病相关肽(diabetes associated peptide)[2,3]。1988年Sanke等[4]克隆了IAPP基因。1996年Sakagashira及Sanke等[5]报道IAPP基因外显子3中相当于成熟IAPP多肽分子氨基酸残基20的密码子发生错义突变。此种Ser20Gly突变在日本人中仅见于NIDDM者。IAPP基因Ser20Gly突变可能导致糖耐量减退,且体外研究见到突变IAPP多肽与IAPP受体的亲和性降低可能致体液内积聚。IAPP基因Ser20Gly突变在日本人中是导致NIDDM发病的因素之一。但是,在白种人糖尿病研究均未检出突变[6,7]。为明确中国人中是否存在IAPP基因Ser20Gly突变以及突变是否与中国人NIDDM发病有关,我们进行了以下研究。
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    对象与方法

    一、对象

    1.无亲缘关系中国人群体:825例,临床资料及DNA标本取自本科数据库及DNA库,分为两组:(1) NIDDM组:609例。年龄58±10岁,男306例,女303例,诊断符合1985年WHO标准。411例有发病年龄纪录,为54±11岁,病程5±7年。(2) 非糖尿病(ND)组:216例,年龄54±13岁,男100例,女116例,为本院职工或单位、社区健康检查对象,均无明显临床心、肺、肝、肾疾病。

    2.IAPP基因Ser20Gly突变携带者家系:13个家系71例,为上述群体研究中筛查所得突变携带者的家系成员。

    二、方法

    1.IAPP基因(染色体12p12.3~p12.1)Ser20Gly突变筛查:Ser20Gly突变的位置相当于Sanke等[4]报道的IAPP前体(precursor)cDNA核苷酸序列号(nt)582的A→G突变。采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,所用上、下游引物分别为IAPP前体cDNA nt483~502及nt800~821反义序列[4]。PCR退火温度56 ℃。反应产物以限制性内切酶MspI于37 ℃水解3小时并过夜。水解片段以12%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。Ser20等位基因无MspI切点,水解片段长度为239 bp;Gly20等位基因有MspI切点,水解片段长度为140 bp及99 bp。
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    2.IAPP基因Ser20Gly突变确认:对部分PCR-RFLP筛查对象,以上述引物行PCR反应后,用低溶点琼脂糖电泳或Wizard DNA纯化系统(美国Promega公司产品)纯化片段后作为测序模板,以γ-32 P-ATP标记引物,并与模板各1pmol行DNA序列分析。

    3.血糖及激素测定:血糖(PG)采用葡萄糖氧化酶法;胰岛素(INS)及C肽(CP)采用放射免疫法。

    4.统计学处理:(1) 无亲缘关系群体样本:组间IAPP基因Ser20Gly突变频率比较用Fisher双侧确切P检验。突变组与非突变组间临床表型变量比较用Student t检验。变量中INS、CP以log10转换后分析,文内以几何均数及95%可信区间表示。采用美国统计分析系统(SAS)软件。(2) 突变携带者家系样本:除进行上述分析外,尚进行参数性家系连锁分析。所用参数中,IAPP基因Ser20Gly等位基因频率按本组筛查结果;疾病基因频率按本组NIDDM筛查结果及近年报道的中国人糖尿病患病率计算[8];易患级按本组家系调查结果计算;表型模拟(phenocopy)率按中国人糖尿病患病率计算[8],计算方法按文献[9]。采用Ott J(美国哥伦比亚大学)的LINKAGE软件中的MLINK。
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    结果

    一、无亲缘关系群体

    1.IAPP基因Ser20Gly突变出现情况:本组对象中见到IAPP基因Ser20Gly突变。609例NIDDM者中有17例(2.8%),216例ND者中有1例(0.5%),两组间频率比较,Fisher双侧P=0.05。所有突变携带者均为杂合子。9例Ser20Gly携带者及12例非携带者经直接DNA序列分析证实为nt 582A→G突变(附图)。

    箭头示A→G错义突变

    附图 IAPP基因外显子3片段DNA直接序列分析检测Ser 20Gly突变

    2.NIDDM者中Ser20Gly突变携带者及非携带者间的临床表型比较:突变携带者以女性为多见(P=0.007),空腹胰岛素水平较高(P=0.004)及有糖尿病家族史者较多见(P=0.001)(附表)。
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    附表 NIDDM者中IAPP基因Ser 20Gly突变携带者与非携带者间临床表型单变量比较 组别

    年龄

    性别

    (男/女)

    确诊

    年龄

    (岁)

    病程

    (年)

    糖尿

    病家

    族史(%)
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    空腹INS*

    (U/L)

    空腹CP*

    (μg/L)

    体块

    指数

    (kg/m2)

    收缩压

    (kPa)

    舒张压

    (kPa)

    携
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    带

    者

    58±10

    3/14

    50±7

    8±6

    58.8

    11.74(4.48~30.83)

    1.88(0.27~13.03)

    25±4

    17.7±3.2

    11.8±1.4
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    (17)

    (17)

    (12)

    (12)

    (17)

    (12)

    (14)

    (17)

    (14)

    (14)

    非

    携

    带者
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    58±10

    303/289

    54±11

    5±7

    21.4

    7.03(1.01~48.98)

    2.01(0.57~7.16)

    24±4

    18.2±2.9

    11.3±1.6

    (592)

    (592)
, 百拇医药
    (399)

    (399)

    (393)

    (425)

    (276)

    (591)

    (403)

    (403)

    t值

    0.050

    2.739

    1.295

    1.583
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    3.411

    0.265

    0.940

    0.983

    1.226

    P值

    0.960

    0.006

    0.196

    0.114

    0.001

    0.004

, 百拇医药     0.795

    0.348

    0.333

    0.221

    注:* 在变量分析时作log 10转换,在表内用几何均数(95%可信区间)表示; Fisher双侧确切概率检验;括号内数字为例数

    二、家系

    1.Ser20Gly突变携带者家系调查:对13个同意进行调查的家系(12个NIDDM家系及1个ND家系)成员包括先证者总共84例进行了突变及临床表型检测。ND家系中仅先证者为Ser20Gly突变携带者,该例为女性,60岁。两个子女分别为35及32岁,均非突变携带者,亦无糖尿病。12个NIDDM伴Ser20Gly突变者的家系调查结果:(1)36例Ser20Gly突变携带者中35例为杂合子,1例为纯合子。携带者的糖耐量状态与年龄有明显关系。≤45岁、46岁~及61~岁中糖尿病者分别占7%(1/15例)、50%(5/10)及91%(10/11)(Fisher P=0.0001)。(2) Ser20Gly非携带者44例中,仅3例为糖尿病者,在≤45岁、46~岁及61岁~组中各占1例,频率分别为4%(1/28)、13%(1/8)及13%(1/8)。3例中配偶、同胞及子女各1例。家系内非糖尿病者伴或不伴Ser20Gly突变者临床表型间差异无显著意义。
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    2.参数性家系连锁分析:按上述家系调查结果,采用常染色体显性或隐性遗传伴年龄相关外显(age-related penetrance)及表型模拟模式进行分析。12个家系总lod值用显性模式时最高者为0.0210,隐性模式时为0(θ=0时)。各家系中无lod值>+3.0或<-2.0者。

    讨论

    研究表明,中国人中IAPP基因存在Ser20Gly突变。结合文献结果[5~7],即本突变仅见于中国人及日本人而不见于白种人,表明该突变存在明显种族异质性。本组中国人及文献报道日本人中,ND者中Ser20Gly突变率分别为0.5%及0%,NIDDM者中分别为2.8及4.1%。可见,即使在中国人及日本人中,该突变出现频率亦较低,且主要见于NIDDM者中,比较符合致病突变在群体中的出现情况。

    NIDDM是一种遗传异质情况。就本研究中所见IAPP基因Ser20Gly突变出现情况,即在普通群体中频率较低,筛查的突变携带者均为杂合子,突变携带者中年龄越大糖尿病越多见,应考虑IAPP Ser20Gly突变是否可能导致与年龄相关的外显不全的常染色体显性单基因遗传糖尿病。本文家系连锁分析未能提供充分信息。但是,本组的2个家系中见到突变与糖尿病不呈共同分离(co-segregation),先证者的同胞及子女糖尿病患者各1例为非突变携带者。其次,在1例已年近60的ND者亦见到该突变。因此,我们认为,IAPP基因的Ser20Gly突变导致单基因遗传糖尿病的可能性较小。但是,本组及日本人群体均见IAPP基因Ser20Gly突变在NIDDM中较ND者中为多见,提示本突变可能是不呈孟德尔遗传的NIDDM复杂病的发病因素。
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    IAPP基因Ser20Gly突变产物与受体亲和性降低可能导致IAPP清除障碍[5]。IAPP对机体糖稳定具有调节作用,体外实验中见到高浓度IAPP可抑制胰岛β细胞分泌胰岛素。研究还表明,胰岛内呈β-片型(β-sheet)结构的淀粉样物沉积量与IAPP第20~29位氨基酸残基性质有密切关系[10],此外,高浓度IAPP亦可抑制周围组织中胰岛素对糖的外置能力,形成胰岛素抵抗[11]。本文在比较伴与不伴Ser20Gly突变的NIDDM者的临床表型中见到突变携带者血胰岛素水平较高。高胰岛素血症是否与突变IAPP清除障碍,体液内积聚致周围组织胰岛素抵抗有关,有待进一步研究。

    本课题为上海市医学领先专业重点学科基金资助项目

    参考文献

    1 Cooper GJS, Leighton B, Dimitriadis GD,at al.Amylin found in amyloid deposits in human type 2 diabetes mellitus may be a hormone that regulates glycogen metabolism in skeletal muscle. Proc Natl Acad Sci USA,1988,85:7763-7766.
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    2 Cooper GJS, Willis AC, Clark A, et al. Purification and characterization of a peptide from amyloid-rich pancreas of type 2 diabetic patients. Proc Natl Acad Sci USA,1987, 84:8628-8632.

    3 Westermark P, Wernstedt C, O′Brien TD, et al. Islet amyloid in type 2 human diabetes mellitus and adult diabetic cats contains a novel putative polypeptide hormone. Am J Pathol,1987,127:414-417.

    4 Sanke T, Bell GI, Sample C, et al. An islet amyloid peptide is derived from an 89-amino acid precursor by proteolytic processing. J Biol Chem, 1988,263:17243-17246.
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    5 Sakagashira S, Sanke T, Hanabusa T, et al. Missense mutation of amylin gene (S20G) in Japanese NIDDM patients. Diabetes,1996,45:1279-1281.

    6 Birch CL, Fagan LJ, Armstrong MJ, et al. The S20G islet-associated polypeptide gene mutation in familial NIDDM. Diabetologia, 1997,40:1113.

    7 Alevizake M, Anastasiou E, Thalassinou L, et al. Absence of the S20G mutation of the amylin gene in patients with gestational diabetes mellitus. Diabetologia, 1997,40(suppl 1):A167.
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    9 Terwilliger JD,Ott J.Handbook of human genetic linkage.Baltimore:Johns Hopkins Press, 1994. 65-72.

    10 Glenner GG, Eanes ED, Wiley CA. Amyloid fibril formed from a segment of the pancreaic islet amyloid protein. Biochem Biophys Res Commun, 1988,155:608-614.

    11 Young AA. Amylin regulation of fuel metabolism. J Cell Biochem,1994,55(suppl):12-18.

    (收稿:1998-03-16 修回:1998-08-04), 百拇医药