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胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR)是肌肉组织和脂肪组织对胰岛素作用反应性降低的一种状态。IR是2型糖尿病的发病基础,同时也是肥胖、高血脂、高血压和动脉粥样性硬化等多种疾病的共同病理基础,改善IR对治疗2型糖尿病及心血管疾病具有重要的意义。
二甲双胍可增加胰岛素与受体的结合,增强外周组织对胰岛素的敏感性,改善IR,从而降低糖尿病患者心血管并发症的风险,目前被多国指南推荐用作2型糖尿病的一线治疗药物。有机阳离子转运体1(Organic cation transporter1,OCT1)以及多药和毒性化合物排出转运蛋白1(Multidrug and toxin extrusion1,MATE1)分别由OCT1和MATE1基因编码,负责二甲双胍吸收、摄取和排泄。OCT1和MATE1基因突变会导致OCT1和MATE1转运体功能改变,从而影响二甲双胍在体内的血药浓度,导致二甲双胍疗效差异。共济失调毛细血管扩张症突变基因(Ataxia telangiectasia mutated,ATM)是磷脂酰肌醇3激酶家族的成员之一,其能够调节单磷酸腺苷活化蛋白激酶(Adenosine monophosphate.activated protein kinase,AMPK)的激活而影响二甲双胍的血糖反应。OCT1、MATE1和ATM基因多态性对二甲双胍疗效的影响可能会导致应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗存在差异。目前关于OCT1、MATE1和ATM基因多态性与应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗之间的关联性研究较为有限,有待进一步研究。
目的：了解中国2型糖尿病人群应用二甲双胍治疗后IR的情况,同时探讨OCT1rs622342、MATE1rs2252281、MATE1rs2289669及ATM rsl1212617基因多态性与应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者IR之间的关联性,以期寻找IR改善的遗传预测因子,为二甲双胍在临床上的个体化应用提供数据参考。
方法：本实验以2018年4月到2019年5月在山东第一医科大学第一附属医院内分泌科诊断为2型糖尿病并且应用至少6个月二甲双胍治疗的住院患者作为本次实验的研究对象。使用医院病历信息系统查询研究对象的姓名、年龄、性别、体重、身高、体重指数(Body mass index,BMI)、发病年龄、病程、血压、血脂、空腹血糖(Fasting plasma glucose,FPG)、肝肾功能、糖化血红蛋白(Glycated hemoglobin,HbA1c)、胰岛素、C肽、合并用药以及合并疾病等信息。使用Sanger双脱氧链终止法对OCT1rs622342、MATE1rs2252281、MATE1rs2289669和ATM rsl1212617这4个位点进行基因分型,使用卡方检验检测这4个位点的基因型频率是否遵循Hardy-Weinberg平衡定律。用稳态模型胰岛素抵抗指数(Homeostasis model assessment for insulin resistance,HOMA-IR)牙H稳态模型胰岛B细胞功能指数(Homeostasis model assessment for beta cell function,HOMA-BCF)评价患者IR和β细胞功能。使用线性回归模型和广义多因子降维法(generalized multifactor dimensionality reduction,GMDR)分别分析OCT1rs622342、MATEl rs2252281、MATE1rs2289669和ATM rsl1212617单一基因多态性及基因一基因交互作用与HOMA-IR和HOMA-BCF之间的关联性,同时调整性别、病程、体重指数(Body mass index,BMI)、FPG、HbA1c和胰岛素等潜在混杂因素的干扰。mass index,BMI)、FPG、HbA1c和胰岛素等潜在混杂因素的干扰。
结果：本研究一共纳入了111名2型糖尿病研究对象,Hardy-Weinberg平衡检验显示,OCT1rs622342(x2=0.088,P=0.767)、MATE1rs2252281(x2=0.662,P=0.338)、MATE1rs2289669(x2=0.003,P=0.954)和ATM rsl12126174(x2=0.705,P=0.401)这4个位点多态性均遵循Hardy-Weinberg平衡定律。
基因多态性与胰岛素抵抗的关联性分析显示：携带OCT1rs622342AA基因型的患者FPG(P=0.014)、HbA1c(P=0.046)和HOMA-IR(P=0.004)显著高于携带AC/CC基因型者,而携带rs622342AA基因型的患者胰岛素水平、C肽水平和HOMA-BCF指数与携带C等位基因的患者之间没有显著的统计学差异。rs2252281、rs2289669和rsl1212617这3个位点多态性与FPG、HbA1c、胰岛素、C肽、HOMA-IR和HOMA-BCF指数未观察到显著的关联性。进一步分析显示,OCT1rs622342变异对HOMA-IR的影响与性别相关,携带rs622342AA基因型的男性HOMA-IR显著高于携带AC/CC基因型的男性(P=0.021),而在女性中则未见有统计学意义的差异。ATMrsl1212617变异对HOMA-BCF的影响也与性别相关,携带rsl1212617CC基因型的女性HOMA-BCF显著高于携带AA/AC基因型的女性(P=0.038),然而在男性中未观察到这种显著性差异。
基因-基因交互作用分析显示：在HOMA-IR的交互作用模型中,rs622342-rsl1212617-rs2252281的三阶和rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用模型具有统计学意义(P=0.0010),而其他交互作用模型没有统计学意义P＞0.05),rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用模型检验平衡准确度为0.7782,在所有交互作用模型中最大,同时交叉验证一致性为10/10,为最佳模型。HOMA-BCF的基因一基因交互作用最佳模型为rs2289669-rs2252281二阶交互作用模型,其检验平衡准确度最大(0.6313),交叉验证一致性为10/10,但是该模型以及其他交互作用模型均没有统计学意义(P＞0.05)。
结论：在长期使用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者中,携带OCT1rs622342C等位基因者IR显著低于AA基因型,但β细胞功能在不同基因型患者中未见明显差异。因此,OCT1rs622342C等位基因可望作为应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者IR改善情况的预测因子。rs622342多态性与HOMA-IR之间的关联性以及rsl1212617多态性与HOMA-BCF之间的关联性与性别相关。rs622342、rs2252281、rs2289669和rsl1212617这4个SNP位点之间rs622342-rsl1212617-rs2252281三阶和rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用可能对应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗具有显著的影响,而对胰岛D细胞功能没有显著的影响。
二甲双胍可增加胰岛素与受体的结合,增强外周组织对胰岛素的敏感性,改善IR,从而降低糖尿病患者心血管并发症的风险,目前被多国指南推荐用作2型糖尿病的一线治疗药物。有机阳离子转运体1(Organic cation transporter1,OCT1)以及多药和毒性化合物排出转运蛋白1(Multidrug and toxin extrusion1,MATE1)分别由OCT1和MATE1基因编码,负责二甲双胍吸收、摄取和排泄。OCT1和MATE1基因突变会导致OCT1和MATE1转运体功能改变,从而影响二甲双胍在体内的血药浓度,导致二甲双胍疗效差异。共济失调毛细血管扩张症突变基因(Ataxia telangiectasia mutated,ATM)是磷脂酰肌醇3激酶家族的成员之一,其能够调节单磷酸腺苷活化蛋白激酶(Adenosine monophosphate.activated protein kinase,AMPK)的激活而影响二甲双胍的血糖反应。OCT1、MATE1和ATM基因多态性对二甲双胍疗效的影响可能会导致应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗存在差异。目前关于OCT1、MATE1和ATM基因多态性与应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗之间的关联性研究较为有限,有待进一步研究。
目的：了解中国2型糖尿病人群应用二甲双胍治疗后IR的情况,同时探讨OCT1rs622342、MATE1rs2252281、MATE1rs2289669及ATM rsl1212617基因多态性与应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者IR之间的关联性,以期寻找IR改善的遗传预测因子,为二甲双胍在临床上的个体化应用提供数据参考。
方法：本实验以2018年4月到2019年5月在山东第一医科大学第一附属医院内分泌科诊断为2型糖尿病并且应用至少6个月二甲双胍治疗的住院患者作为本次实验的研究对象。使用医院病历信息系统查询研究对象的姓名、年龄、性别、体重、身高、体重指数(Body mass index,BMI)、发病年龄、病程、血压、血脂、空腹血糖(Fasting plasma glucose,FPG)、肝肾功能、糖化血红蛋白(Glycated hemoglobin,HbA1c)、胰岛素、C肽、合并用药以及合并疾病等信息。使用Sanger双脱氧链终止法对OCT1rs622342、MATE1rs2252281、MATE1rs2289669和ATM rsl1212617这4个位点进行基因分型,使用卡方检验检测这4个位点的基因型频率是否遵循Hardy-Weinberg平衡定律。用稳态模型胰岛素抵抗指数(Homeostasis model assessment for insulin resistance,HOMA-IR)牙H稳态模型胰岛B细胞功能指数(Homeostasis model assessment for beta cell function,HOMA-BCF)评价患者IR和β细胞功能。使用线性回归模型和广义多因子降维法(generalized multifactor dimensionality reduction,GMDR)分别分析OCT1rs622342、MATEl rs2252281、MATE1rs2289669和ATM rsl1212617单一基因多态性及基因一基因交互作用与HOMA-IR和HOMA-BCF之间的关联性,同时调整性别、病程、体重指数(Body mass index,BMI)、FPG、HbA1c和胰岛素等潜在混杂因素的干扰。mass index,BMI)、FPG、HbA1c和胰岛素等潜在混杂因素的干扰。
结果：本研究一共纳入了111名2型糖尿病研究对象,Hardy-Weinberg平衡检验显示,OCT1rs622342(x2=0.088,P=0.767)、MATE1rs2252281(x2=0.662,P=0.338)、MATE1rs2289669(x2=0.003,P=0.954)和ATM rsl12126174(x2=0.705,P=0.401)这4个位点多态性均遵循Hardy-Weinberg平衡定律。
基因多态性与胰岛素抵抗的关联性分析显示：携带OCT1rs622342AA基因型的患者FPG(P=0.014)、HbA1c(P=0.046)和HOMA-IR(P=0.004)显著高于携带AC/CC基因型者,而携带rs622342AA基因型的患者胰岛素水平、C肽水平和HOMA-BCF指数与携带C等位基因的患者之间没有显著的统计学差异。rs2252281、rs2289669和rsl1212617这3个位点多态性与FPG、HbA1c、胰岛素、C肽、HOMA-IR和HOMA-BCF指数未观察到显著的关联性。进一步分析显示,OCT1rs622342变异对HOMA-IR的影响与性别相关,携带rs622342AA基因型的男性HOMA-IR显著高于携带AC/CC基因型的男性(P=0.021),而在女性中则未见有统计学意义的差异。ATMrsl1212617变异对HOMA-BCF的影响也与性别相关,携带rsl1212617CC基因型的女性HOMA-BCF显著高于携带AA/AC基因型的女性(P=0.038),然而在男性中未观察到这种显著性差异。
基因-基因交互作用分析显示：在HOMA-IR的交互作用模型中,rs622342-rsl1212617-rs2252281的三阶和rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用模型具有统计学意义(P=0.0010),而其他交互作用模型没有统计学意义P＞0.05),rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用模型检验平衡准确度为0.7782,在所有交互作用模型中最大,同时交叉验证一致性为10/10,为最佳模型。HOMA-BCF的基因一基因交互作用最佳模型为rs2289669-rs2252281二阶交互作用模型,其检验平衡准确度最大(0.6313),交叉验证一致性为10/10,但是该模型以及其他交互作用模型均没有统计学意义(P＞0.05)。
结论：在长期使用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者中,携带OCT1rs622342C等位基因者IR显著低于AA基因型,但β细胞功能在不同基因型患者中未见明显差异。因此,OCT1rs622342C等位基因可望作为应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者IR改善情况的预测因子。rs622342多态性与HOMA-IR之间的关联性以及rsl1212617多态性与HOMA-BCF之间的关联性与性别相关。rs622342、rs2252281、rs2289669和rsl1212617这4个SNP位点之间rs622342-rsl1212617-rs2252281三阶和rs622342-rsl1212617-rs2289669-rs2252281四阶交互作用可能对应用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者胰岛素抵抗具有显著的影响,而对胰岛D细胞功能没有显著的影响。