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目前认为, 环境与遗传等因素是诱发2型糖尿病的重要病因之一,因此又称其为遗传易感性疾病。自上个世纪80年代以来,应用分子生物学技术进行家族性糖尿病遗传学研究发现了一系列与糖尿病相关联的单基因,即胰岛素基因和胰岛素受体基因等。上个世纪90年代的大量实验研究表明,mtDNA是导致家族性糖尿病的重要病因之一,并逐渐成为糖尿病研究领域的一个热点。线粒体是细胞能量储存和供给的场所,它提供生命活动所需的能量,线粒体可以将能量转变为驱动细胞反应的各种形式。因此线粒体基因突变直接影响依赖于能量的各种生命形式。 线粒体DNA是半独立于核DNA以外的一组遗传物质,由于mtDNA直接暴露于氧化磷酸化所产生的自由基中,缺乏组蛋白的保护,修复酶相对不足,故比核DNA更易受到损伤,其突变率是核的10~20倍。而且mtDNA几乎不含有内含子,任何突变都可以累及功能区,导致线粒体产能装置的改变。此外,细胞线粒体的异质性决定其突变的致病效应不同。各种组织细胞异质性不同,与其他细胞相比胰岛β细胞出生后不再分裂,突变的mtDNA在细胞内聚集,细胞异质性高易发生突变。 线粒体基因突变可通过三羧酸循环障碍导致β细胞分泌胰岛素不足。在β细胞中三羧酸循环产生足够的ATP,使[ATP]/[ADP]浓度比值升高。K+通道关闭。Ca+通道开放和大量Ca+内流激活G蛋白,进<WP=35>而激活各种激酶的级联反应最终促进胰岛素分泌;线粒体基因突变可导致呼吸链结构的改变,影响氧化磷酸化过程,能量产生减少,从而影响β细胞的正常分泌功能。线粒体基因ND1 3316突变、mtDNA 3243A/G突变、mtDNA nP3394 T/C突变和mGTDH基因突变都从不同途径影响其产能过程或直接损伤胰岛β细胞而导致其分泌功能下降。 由于目前较一致的观点认为2型糖尿病的两大发病基础是胰岛素抵抗和β细胞分泌功能下降。线粒体基因在通过上述途径影响β细胞分泌功能的同时;在肌肉和脂肪等葡萄糖利用的靶组织,由于能量的减少也会诱发胰岛素抵抗。肝脏和肌肉等糖代谢旺盛的组织,呼吸链多肽结构的异常或量的减少不仅影响氧化磷酸化,还干扰三羧酸循环的进行。三羧酸循环障碍致使乙酰辅酶A无法利用,严重影响周围组织葡萄糖的代谢,造成胰岛素抵抗,最终引发糖尿病。 虽然目前已经筛选出大量2型糖尿病的易感基因,但对于各易感基因与2型糖尿病发病机制的关系,详细阐述者甚少。本研究从mtDNA16189 T/C变异着手,主要从胰岛β细胞功能下降和胰岛素抵抗两方面阐述该变异与2型糖尿病的关系。实验中选取吉林大学第二医院2002年3月至2003年4月间住院并明确诊断2型糖尿病患者155例作为病例组,同期外科住院患者和病例组患者的爱人164例组成对照组,两组研究对象经严格核对符合研究标准,具有可比性,所有资料调查、取样由同一人完成减少误差。所得资料及检测结果均填入调查表,计算机保存。血样一部分用于检测临床指标,<WP=36>一部分保留至提取DNA。统一用同一批次试剂盒提取基因,采用经典的PCR-RELP技术进行酶切、分析。根据泳带分析结果将病例组分为变异组与非变异组,再进行临床指标的统计学分析。 实验结果PCR产物为229 bp,与参考文献相符。在166 bp处存在酶切位点,故酶切后得到两种泳带166 bp、229 bp,根据泳带情况判断样本是否发生变异。结果显示,mtDNA 16189 T/C变异在病例组中发生率为32.26%,在对照组中为15.24%,二者比较(P<0.05)差异具有显著性;病例组中变异组与非变异组的临床指标比较结果表明,FPG、GHbA1c、Fc-P和2h c-P两组比较差异无显著性;诊断年龄、病程、BMI、TG、CHO和HDL两组比较无显著性差异;而两组间胰岛素抵抗指数Homa IR比较(P<0.05)具有显著性差异;同时,本研究分析了一个典型家系的发病情况,结果与散发情况相符。 SNP是指基因组中某一核苷酸位置上存在两种碱基变化。SNP存在两种情况,其一指基因编码区的功能性突变,和位于表达调控序列的SNP一样在致病方面具有重要意义;其二指位于非编码区,变异没有实际意义。本研究所选位点位于线粒体基因D环,D环是线粒体基因表达调控的部位,因此该SNP在致病性方面具有重要意义。研究方法上选用目前较先进的检测SNP的技术PCR-RELP,这增加了实验的可信性。 由于2型糖尿病发病机制复杂,但胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能下降是其重要发病原因。因此,本研究以此作为突破口研究线粒体基因突变与2型糖尿病关系具有较重要研究价值。本研究所选用<WP=37>的反映β细胞分泌功能和胰岛素抵抗的指标均检测方便、顺应性好、价格合理和结果可靠。综合上述结果认为,mtDNA 16189T/C变异发生率在病例组和对照组间比较,具有显著性差异, mtDNA 16189T/C变异属功能性多态性即有意义变异;病例组中变异组与非变异组胰岛β细胞分泌功能比较,无显著性差异,mtDNA 16189T/C变异不能影响胰岛β细胞分泌功能;病例组中变异组与非变异组胰岛素敏感性比较表明,两组间胰岛素抵抗指数具有显著性差异。MtDNA 16189T/C变异可导致或加重胰岛素抵抗;在家系研究中,母亲、女儿、女儿的女儿均可检测到该变异,这符合文献报道具有母系遗传的特点;另外所有具有该变异并已发病的?