FoXO1在2型糖尿病中表达及与胰岛β细胞去分化的关系*

梁 健 陈 燕 胡玉花 洪芸芸 刘 强

广东省珠海市第五人民医院内分泌科 519055

糖尿病是一种复杂的慢性全身性疾病，伴有代谢紊乱，包括高血糖、高胰岛素血症和高甘油三酯血症。随着人们生活水平的提高，糖尿病的发病率大幅度上升，预计截至2035年，糖尿病人数可达到5.92亿[1]。糖尿病包括1型糖尿病和2型糖尿病，其中，2型糖尿病的患病率和发病率占所有糖尿病病例的90%以上，且在全球范围内均呈上升趋势[2]。早期识别高危糖尿病个体，及时干预，对延迟或预防全面发展的疾病具有重要作用。胰岛素抵抗及胰腺的胰岛素分泌缺陷为2型糖尿病的主要病理生理机制。近年来有研究表明[3]，在2型糖尿病中，最初的外周胰岛素抵抗通常会发展为由β细胞去分化和凋亡引起的胰岛素缺乏。近年来研究表明，胰岛β细胞去分化为糖尿病胰岛β细胞功能受损的重要机制。叉头框蛋白1(Forkhead box protein 1，FoXO1)属于转录因子家族一员，在机体代谢紊乱、肿瘤发展等过程中均发挥着重要作用。关于FoXO1与胰岛β细胞去分化的关系尚不明确。有研究发现[4]，FoXO1能够通过调节靶组织自噬来改善胰岛素抵抗，从而促进胰岛β细胞的存活。FoXO1可能参与胰岛素抵抗、胰岛β细胞增殖分化等多种过程。本研究旨在探讨FoXO1在2型糖尿病中表达及与胰岛β细胞去分化的关系，为临床2型糖尿病的治疗提供一定依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究经过医院伦理委员会同意批准，均符合医学伦理学。按照随机、双盲的方法选取2021年5月1日—2022年5月31日在我院进行诊治的2型糖尿病患者87例作为研究组。入组标准：所有研究对象均符合关于2型糖尿病的诊治标准[5]；伴有多饮、多尿、多食、体重减轻的典型症状及随机血糖超过11.1mmol/L或空腹血糖超过7.0mmol/L或口服葡萄糖耐量测试(OGTT)2h血浆葡萄糖超过11.1mmol/L；患者年龄18～75周岁；患者及家属知情同意，并签署知情同意书。排除标准：伴有艾滋病、乙肝等感染性疾病；肝肾功能或心脏功能严重不全的患者；1型糖尿病患者；妊娠期或哺乳期患者。选取同时期在本院进行健康体检的健康受检者87例作为对照组。研究组年龄(56.58±11.61)岁，男50例，女37例；对照组年龄(58.24±13.12)岁，男47岁，女40例，两组年龄、性别对比无统计学差异(P>0.05)，具有可比性。

1.2 实时荧光定量PCR法[6]抽取患者空腹静脉血3ml，置入装有等量淋巴细胞分离液的抗凝管中，以2 000r/min的速度离心，取中间单个核细胞层，加入等量生理盐水，离心，取下层沉淀物，依次加入适量Trizol、氯仿，离心，取上层清液，而后加入适量异丙醇，离心，取沉淀物，加入75%乙醇，混匀；去除乙醇，经650μl去离子水稀释，使用分光光度计检测260nm的吸光度值；以Oilgo(dT)15为引物，经逆转录反应体系合成cDNA；设计引物序列，建立PCR反应体系，在95℃起始模板变性120s，95℃ PCR循环中模板变性15s，55℃退火20s循环40次，68℃延伸30s的反应条件进行DNA扩增，采用2△△Ct计算目的基因表达情况。

1.3 观察指标 (1)采用实时荧光定量PCR法检测血清FoXO1 mRNA水平。(2)采用实时荧光定量PCR法检测胰岛β细胞去分化相关指标水平，包括SRY相关促HMG盒9(SOX9)mRNA、神经元素3(NGN3)mRNA、胰腺十二指肠同源盒因子-1(PDX-1)mRNA、NK6转录因子相关基因1(NKx6.1)mRNA。(3)采用Pearson相关性检验分析FoXO1与胰岛β细胞去分化的相关关系。

2 结果

2.1 FoXO1在2型糖尿病中的表达水平 研究组患者血清FoXO1 mRNA水平为2.13±0.86，明显高于对照组的1.01±0.02(t=12.144，P<0.001)。

2.2 2型糖尿病患者胰岛β细胞去分化相关指标表达 与对照组对比，研究组患者血清SOX9 mRNA、PDX-1 mRNA、NKx6.1 mRNA水平均明显降低，NGN3 mRNA水平明显升高(P<0.05)。见表1。

表1 2型糖尿病患者胰岛β细胞去分化相关指标表达

2.3 FoXO1与胰岛β细胞去分化的相关关系 经Pearson相关性检验分析，FoXO1与SOX9、PDX-1、NKx6.1呈明显负相关(r=-0.691、-0.695、-0.690，P<0.001)，与NGN3呈明显正相关(r=0.513，P<0.001)。见图1。

图1 FoXO1与胰岛β细胞去分化的相关关系

3 讨论

糖尿病是一种以血糖升高为特征的进行性代谢性疾病，目前，它影响了约9%的世界人口，并且其流行率正在逐渐增加，现已成为继癌症和心血管疾病之后的第三大慢性疾病，严重影响了人们的生活质量甚至生命健康。2型糖尿病是一种巨大的医疗保健、社会成本及发病率相关的公共卫生负担，由于流行病学变化，包括营养转变、城市化及久坐不动的生活方式，该病的发病率在世界上每个地区都在增加，尤其是低收入及中等收入国家[7]。相较于1型糖尿病，2型糖尿病的病因更加复杂，其中胰岛β细胞被自身免疫破坏，导致胰岛素缺乏，进而促进疾病的发生、发展。

作为叉头框蛋白家族的一员，FoXO1调节基本的细胞过程，包括细胞分化、新陈代谢和细胞周期停滞，其活性可受磷酸化、乙酰化和泛素化的调节。研究表明[8]，FoXO1在胰腺、骨骼肌、脂肪组织、肝脏等多种组织中广泛表达。此外，FoXO1还在胰腺β细胞中高度表达，据报道[9]，FoXO1为胰岛素通路的下游调节因子，与2型糖尿病关系密切，其可与多种靶基因的启动子结合，调节胰岛β细胞中的细胞增殖、凋亡、分化、抗氧化应激和胰岛素分泌，影响胰岛素靶组织的胰岛素敏感性。在动物研究中发现[10]，在高脂饮食诱导的糖尿病大鼠中，F抑制FoXO1能够明显减轻胰岛素抵抗，抑制肝糖异生。本研究通过对比健康受检者及2型糖尿病患者FoXO1表达，结果显示，2型糖尿病患者血清FoXO1 mRNA水平明显升高。认为FoXO1可以作为检测2型糖尿病的重要指标。究其原因，FoXO1能够影响氧化应激，调节炎性反应细胞因子的表达，调节脂质的生产及积累，影响胰岛β细胞功能，调节胰岛素敏感性，进而影响疾病发展。

与生物体的所有细胞一样，胰岛腺β细胞通过称为分化的复杂细胞过程起源于胚胎干细胞。分化涉及以时间依赖性方式协调和严格控制特定效应子和基因簇的激活/抑制，从而产生特定的形态和功能细胞特征。胰岛β细胞是可塑性的，β细胞的数量根据胰岛素的代谢需要而变化。研究发现[11]，在特定条件下，成熟的β细胞可能会在不同程度上丧失其分化表型和细胞特性，并退化为分化程度较低甚至类似前体的状态，即胰岛β细胞去分化。胰岛β细胞首先去分化为祖细胞，然后转化为产生胰高血糖素的α细胞并失去其胰岛素分泌功能，从而导致糖尿病的发作。SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1等均为反映胰岛β细胞去分化的重要指标，在胰岛细胞的增殖、分化过程中扮演着重要角色，能够有效维持胰岛β细胞的功能。据报道[12]，当发生胰岛β细胞去分化时，SOX9、NGN3、PDX-1、NKx6.1水平明显异常，与本研究结果相同。此外，本研究中分析FoXO1表达与胰岛β细胞去分化的关系，结果表明，FoXO1与胰岛β细胞去分化具有明显相关性。谈究其原因，FoXO1广泛存在于各组织器官，在正常葡萄糖条件下，其可在β细胞的细胞质中检测到，而在轻度高血糖情况下，它位于细胞核中。FOXO1可能通过触发去分化和β细胞特性的丧失而导致β细胞功能障碍。

综上所述，FoXO1在2型糖尿病中表达升高，且其与胰岛β细胞去分化具有重要关系。但由于本研究中样本量较少，且时间尚短，关于去分化胰岛β细胞的可塑性及FoXO1在糖尿病中的作用机制尚不明确，其可能为预防和/或逆转2 型糖尿病中的β细胞衰竭开辟新途径，但后续仍有待进一步探讨。