一种新的2型糖尿病易感基因：TCF7L2

【关键词】 TCF7L2； 2型糖尿病； 单核苷酸多态性

　　20世纪90年代，采用定位克隆策略发现了一些符合孟德尔遗传模式的糖尿病：如MODY（年轻人中的成人发病型糖尿病）。但2型糖尿病属于复杂的多基因遗传病，基因突变、环境因素、个体易感性这三者共同作用最终导致了疾病的发生，其中单个基因的突变只对疾病的发生起很小的作用。近年来，全基因组关联研究和数以万计的病例对照研究发现了许多对糖尿病的发生起作用的基因，如肝细胞核因子1β（TCF2）、WFS1(Wolfram)、锌转运子（SLC30A8）、干细胞表达同源盒（HHEX）、周期素依赖性蛋白激酶抑制因子2A/2B（CDKN2A/2B）、胰岛素样生长因子2mRNA结合蛋白2（IGF2BP2）。其中，TCF7L2是目前发现的在欧洲人群中作用最强的基因［1-2］。
　　
　　1 TCF7L2基因的发现
　　
　　早在1991年，Van等［3］就报道了TCF家族的原型，TCF7(TCF1)是一种淋巴样转录因子。而现在这个家族成员大都被认为是许多器官和组织发育的转录调节子。在TCF7(TCF1)的结构被搞清楚以后，Castrop等［4］就成功分离出了TCF7L1和TCF7L2的cDNA，并将其分别命名为TCF3和TCF4。因为TCF7L1，TCF7L2和TCF7的DNA序列表现出很大的相似性，于是Castrop等就提出它们很可能是TCF7高迁移率族(HMG)盒转录因子的亚单位。Duval［5］2000年与他的合作者们利用原位杂交免疫荧光技术描绘出了TCF7L2的基因图谱并将其定位于染色体10q25.3区域。
　　
　　2003年deCODE公司研究组的遗传科学家们在冰岛人群中进行了2型糖尿病全基因组扫描家系连锁研究，他们对来自227个家庭的763名2型糖尿病患者的906个微卫星序列进行了检测，最终发现10号染色体微卫星DG10S1773上存在连锁信号（LOD=1.69）［6］。2006年3月Grant等［7］报道了使用定位克隆技术发现的2型糖尿病第2个易感基因TCF7L2，他们在进行基因解码研究时发现10号染色体长臂与2型糖尿病连锁，该区域内的基因TCF7L2第3个内含子中的多态性位点，包括DG10S478以及与之呈紧密连锁不平衡的单核苷酸多态性（SNP）位点rs12255372和rs7903146与冰岛、英国及丹麦的2型糖尿病相关，其易感等位基因杂合子和纯合子携带者的风险性分别为非携带者的1.45倍和2.41倍。自从Grant等的研究结果发表以后，对不同地区不同人群的研究基本上都证实了TCF7L2与2型糖尿病的相关性［8-12］。其中位点rs7903146的基因变异型被认为是与2型糖尿病发病风险相关性最强的基因。
　　
　　2 TCF7L2的多态性与2型糖尿病的关系
　　
　　2006年Florez等［13］通过3年的前瞻性研究发现rs12255372和rs7903146两个位点与糖尿病病情的进展有关，它们可以增加那些糖耐量减低患者患糖尿病的风险。Sale等［14］发现位点rs7903146和rs7901695与居住在美国的非洲人的糖尿病肾病有关。由于遗传背景的差异，rs7903146位点及rs12255372这两个SNP的T等位基因在中国人群中频率远低于白种人，因此未显示出其对2型糖尿病易感性的影响。最近Chang等［15］在对台湾的汉族人群的研究显示：位于该基因3′末端的位点rs290487与2型糖尿病相关，其CT基因型的OR值为1.3（P=0.0063），CC基因型的OR值为1.51（P=0.0085）。而Ng等［16］对中国香港人群的研究显示：rs11196218位点G等位基因增加2型糖尿病的风险（OR值为1.43），其人群特异危险度为42％。总的来说，从现已有的研究结果来看，TCF7L2基因变异所引起的2型糖尿病易感性增加效应远超过了其他一些已被证实的易感基因（如PPARγ及KCNJ11等）。
　　
　　现在TCF7L2基因多态性与其他疾病的相关性研究也取得了一些进展。如HuertasVazqez等［17］发现TCF7L2基因的变异与脂质代谢紊乱有关，其中rs7903146和rs12255372可以增加患家族性高脂血症和高三酰甘油血症的风险。最近Folsom等［18］和Slattery等［19］又报道TCF7L2基因的多态性与结直肠癌的发病有关。
　　
　　3 Wnt信号传导通路与TCF7L2的功能
　　
　　TCF7L2编码的蛋白为TCF4，属于含有高迁移率族(HMG)DNA结合域的转录因子家族。该蛋白在Wnt信号传导途径中起重要作用：当Wnt信号没有被激活时，β连接素（βcatenin）被糖原合酶激酶3（GSK3）磷酸化，细胞核中的HMG盒的TCF蛋白是以转录抑制子形式存在的，这样Wnt的靶基因就不能够表达；当Wnt激活TCF4的受体后，β连接素去磷酸化，这时TCF就变成了转录激活物，于是TCF4会和β连接素结合，形成TCF4/β连接素复合体，并诱导TCF4的靶基因表达。目前认为该信号途径与细胞增殖、迁移、正常胚胎的发生有关，并且还参与了肌肉组织和脂肪组织的形成［20］。最近的研究［21］表明其在胰腺和胰岛细胞的胚胎发育中起着至关重要的作用，但是具体机制还不清楚。TCF7L2纯合基因敲除的小鼠出生后不久就会死亡［22］，这些小鼠虽然体质量和解剖结构基本正常，但由于缺乏表皮干细胞而致肠道发育缺损。事实上，肠道内分泌系统也来源于表皮干细胞，该系统主要分泌肠促胰岛素分泌激素，后者在进食后分泌，调节胃排空、饱胀感及糖代谢。
　　
　　4 转录因子TCF7L2与胰岛β细胞的关系
　　
　　TCF7L2基因在胰岛β细胞中是存在的，并且位于细胞核内［23］ 。Lyssenko［24］在尸检中发现，糖尿病患者胰岛细胞TCF7L2基因的表达比非糖尿病患者要高出5倍。Lyssenko等［25］发现在非糖尿病患者中rs7903146位点TT型基因携带者TCF7L2的表达高于其他基因型，因为TCF7L2基因的SNPs位于非编码区，所以他们认为TCF7L2基因变异型可能是通过影响其在胰岛中的表达来发挥作用的。2007年Schafer等［26］在德国对1 100名非糖尿病患者的TCF7L2基因进行了分型并进行了口服葡萄糖耐量试验，同时他们还对一部分人进行了静脉葡萄糖耐量试验并且检测了胰高血糖素样肽1（GLP1）的分泌情况。研究结果显示TCF7L2的多态性与胰岛素分泌水平降低有关，但是TCF7L2基因的变异并不影响口服葡萄糖后血浆GLP1的浓度。位点rs7903146的风险等位基因T可以使胰岛素分泌减少、肠促胰岛素的水平下降、肝糖原输出增加。
　　
　　为了进一步探讨TCF7L2基因在胰岛β细胞中所起的作用，Shu等［27］把胰腺从体内分离出来并抑制TCF7L2基因表达，结果显示，当TCF7L2基因被抑制后，β细胞的凋亡增加了5.1倍、增殖减少了2.2倍，且高糖刺激后胰岛素的分泌降低了2.6倍。相反，TCF7L2基因的过度表达可以对葡萄糖和细胞因子诱导的β细胞凋亡产生保护作用。同样的结果在TCF7L2被敲除的小鼠实验中也得到了验证。对TCF7L2基因变异与临床性状相关性的分析结果表明，其参与2型糖尿病发生主要与胰岛素分泌缺陷相关，风险等位基因携带者表现出一相胰岛素分泌受损，糖刺激后胰岛素分泌曲线下面积减少［28］， 但同时也有研究显示其与胰岛素敏感性相关［29］。所以不难看出，虽然TCF7L2与胰岛素基因的表达呈正相关，却与高糖刺激后胰岛素的分泌呈负相关，那么可否认为TCF7L2基因的变异是对糖尿病患者胰岛素抵抗的一种代偿反应呢？
　　
　　5 TCF7L2基因型变异导致了前胰岛素加工障碍
　　
　　Loos等［30］研究发现，在rs7903146位点，基因型为TT的其血清完整的前胰岛素浓度比CT型高15%，而CT型又比CC型高9%。TT型32，33裂解的前胰岛素浓度比CT型高15%，而CT型又比CC型高6%，在对TCF7L2的其他多态性位点进行研究时也表现出相似的结果。因此TCF7L2基因发生突变可以使前胰岛素水平增加。他们又通过检测OGTT后的胰岛素水平，发现正是因为变异型基因携带者的胰岛素储存颗粒衰竭，才不断地增加了前胰岛素的分泌，而前胰岛素分泌的增加正是机体对前胰岛素加工作用减弱的一种代偿反应。
　　
　　TCF7L2参与糖尿病发生的具体分子机制目前尚不清楚，可能与胰岛β细胞中有功能的TCF7L2基因表达减少、基因变异所导致β细胞对前胰岛素加工障碍以及Wnt信号通路异常有关。TCF7L2通过参与Wnt信号通路来调节肠内分泌L细胞分泌胰高血糖素样肽1（GLP1），而GLP1不仅能调节餐后胰岛素分泌，还能动态调节胰岛β细胞数量，改善β细胞功能。
　　
　　6 总结
　　
　　TCF7L2是目前为止发现的与2型糖尿病的发病关系最密切的易感基因，并且在不同种族的人群中有很好的重复性。TCF7L2基因变异增加2型糖尿病的发病风险，可能是通过其在糖尿病患者的胰岛β细胞中的过表达，Wnt信号通路异常以及胰岛β细胞对前胰岛素加工障碍等途径最终导致了胰岛素分泌障碍和胰岛素作用下降，但其确切机制以及是否会引起胰岛素抵抗到目前尚不清楚。此外，是否应该对不同TCF7L2基因型的糖尿病患者选用不同的GLP1激动剂，还有待于临床的进一步证实。在全基因组关联分析技术和后续的功能研究的支持下，相信对TCF2L2基因将会有更加深入的了解，从而有利于更好地预防和治疗2型糖尿病。

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