血糖的穩(wěn)定依賴胰島β細(xì)胞分泌的胰島素和《細(xì)胞分泌 的胰高血糖素的平衡。胰島細(xì)胞數(shù)量的相對不足和功能紊亂 是糖尿病發(fā)病的重要原因。1型糖尿病是由于胰島β細(xì)胞的 自身免疫破壞，2型糖尿病則以胰島素分泌受損伴隨胰島素抵 抗為特點(diǎn)，而其他特殊類型的糖尿病亦存在胰島β細(xì)胞數(shù)量 和/或質(zhì)量的改變。因此，深入了解β細(xì)胞可塑性的分子機(jī)制 將為減少β細(xì)胞死亡、增加β細(xì)胞復(fù)制從而進(jìn)行糖尿病的治療 提供一個新的方向。近年來，對糖尿病發(fā)病機(jī)制的研究越 來越深入到基因水平，力圖從基因角度進(jìn)一步揭示該病的發(fā)病 機(jī)制，以期為糖尿病的治療和預(yù)防提供新的方向。與胰島 β細(xì)胞功能密切相關(guān)的胰島特異性轉(zhuǎn)錄因子-配對盒4（paired box4，Pax4）逐漸進(jìn)入人們的視野。研究發(fā)現(xiàn)，Pax4基因?qū)ι?理?xiàng)l件下胰島β細(xì)胞的生存和增殖具有至關(guān)重要的作用，同時 Pax4基因的多態(tài)性與糖尿病的發(fā)生相關(guān)。本文對Pax4基因與糖尿病近幾年的研究進(jìn)展作一綜述。

    1 Pax4基因的結(jié)構(gòu)和功能

    Pax4基因?qū)儆诰幋a促進(jìn)胚胎細(xì)胞增殖、分化及存活的轉(zhuǎn) 錄因子家族。這類因子參與細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的高級調(diào)控，在胚 胎發(fā)育過程中對細(xì)胞分化、更新、凋亡等都起著十分重要的調(diào) 控作用。脊椎動物中Pax家族共包含9個成員（Paxl- Pax9），通常包括配對域（paired domain，PD）、八肽域（octapep- tide，OP）和同源結(jié)構(gòu)域（homeodomain，HD） 3個保守結(jié)構(gòu) 域。根據(jù)結(jié)構(gòu)域組成的差異將Pax家族分為4個亞組。 Pax4屬于缺乏OP結(jié)構(gòu)域的漢亞組，主要在胰島細(xì)胞中表達(dá)， 并在胰島祖細(xì)胞的產(chǎn)生、胰島β細(xì)胞和胰島a細(xì)胞的分化中發(fā) 揮重要的調(diào)控作用。

    胚胎發(fā)育過程中，Pax4轉(zhuǎn)錄最初在9. 5天的胰腺胚芽中 出現(xiàn)，胚胎13. 5-15. 5 d時達(dá)到高峰，然后下降至低表達(dá)水 平。Greenwood等的譜系示蹤技術(shù)證實(shí)，含有Pax4重組基 因啟動子的小鼠可以產(chǎn)生更多的胰島內(nèi)分泌細(xì)胞。Wang 等的基因打靶技術(shù)也提示，Pax4的缺乏可以導(dǎo)致胰島β細(xì) 胞和S細(xì)胞的成熟障礙和胰島a細(xì)胞的大量增加。其中胰島a細(xì)胞的增加一方面由于胚胎時期被Pax4抑制的a細(xì)胞特異性 轉(zhuǎn)錄因子Arx的表達(dá)增加，另一方面，Pax4的缺乏可以促使成 體β細(xì)胞向a細(xì)胞和PP細(xì)胞轉(zhuǎn)化。Sui等在小鼠胚胎干細(xì) 胞向胰腺前體分化的過程中，觀察到轉(zhuǎn)錄因子Pax4在誘導(dǎo)分 化的第15天出現(xiàn)顯著上調(diào)。Liang等在鏈脲霉素誘導(dǎo)糖尿 病鼠的研究中觀察到，轉(zhuǎn)錄因子pax4作為關(guān)鍵下游信號分子 參與了胰十二指腸同源框1-神經(jīng)源素3-Pax4信號軸，并在受 損胰島β細(xì)胞再生中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。以上研究均提 示Pax4基因的表達(dá)對于維持胰島β細(xì)胞的增殖和分化及胰島細(xì)胞表型具有至關(guān)重要的作用。

    2.Pax4基因的表達(dá)調(diào)控

    活化蛋白A和β細(xì)胞素可以刺激Pax4基因的表達(dá)，同時 增加鼠胰島β細(xì)胞的增殖。Wortmannin抑制β細(xì)胞素誘導(dǎo)的 Pax4的表達(dá)，提示PI3K信號通路參與這種作用。還有研究發(fā) 現(xiàn)活化蛋白A和

    β細(xì)胞素可以誘導(dǎo)胰臟細(xì)胞株P(guān)ax4基因的 表達(dá)，刺激人胚胎胰臟細(xì)胞的生長和分化。此外，葡萄糖、活化 蛋白A和β細(xì)胞素也可以誘導(dǎo)人內(nèi)源性Pax4 mRNA水平的 增加。Cheung等的研究發(fā)現(xiàn)，鼠胰島中過表達(dá)faax4基因 一方面可以激活c-myc/Id2細(xì)胞增殖信號通路，另一方面還能 誘導(dǎo)抗凋亡基因bcl-xl的上調(diào)。同時，c-myc的表達(dá)需要bcl-xl 誘導(dǎo)的存在，從而促進(jìn)β細(xì)胞的增殖而不是凋亡。人胰島細(xì)胞 中過度表達(dá)Pax4也可以誘導(dǎo)增殖并減少細(xì)胞因子介導(dǎo)的凋 亡。還有研究發(fā)現(xiàn)，Pax4蛋白可以通過定位在成對結(jié)構(gòu)域上 的一種新的蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)域滲透進(jìn)胰島細(xì)胞，從而對抗TNF-a 誘導(dǎo)的凋亡。同時，還在動物和人類轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞中觀察到了 c- myc和bcl-xl的表達(dá)上調(diào)。近年來，Hu等研究也發(fā)現(xiàn)上調(diào) Pax4基因的表達(dá)能夠抑制胰島β細(xì)胞的凋亡，這種保護(hù)作用 可能是通過抑制NF-KB并上調(diào)Bd-2的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。另一 方面，PPax4還可以通過抑制MafA同時上調(diào)Cdk4和c-myc的 表達(dá)來實(shí)現(xiàn)其促進(jìn)胰島β細(xì)胞分化和增殖的作用。

    對致炎細(xì)胞因子IL-1β的研究為faax4基因參與胰島β細(xì) 胞對生理性刺激的反應(yīng)提供了證據(jù)。低濃度的IL-1β可以剌 激Pax4基因的表達(dá)，增加人胰島β細(xì)胞的增殖分化。相反，高 濃度的IL-1β則是通過增加凋亡來抑制Pax4 mRNA水平。 Fas信號通路參與了這種雙面效應(yīng)，當(dāng)FLICE抑制蛋白 （FLIP）失活時，F(xiàn)as信號通路可以從調(diào)節(jié)絲裂信號轉(zhuǎn)換為凋亡 信號。Fas信號通路在維持胰島β細(xì)胞的分泌功能方面也發(fā) 揮著重要作用。Fas缺陷鼠表現(xiàn)出葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌 受損。所以，Pax4參與了 Fis/FLIP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，對細(xì)胞因 子IL-1P起正向或負(fù)向的作用。這種作用在1型和2型糖尿 病患者體內(nèi)可以被觀察到。近年來，睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子也被發(fā) 現(xiàn)可以顯著上調(diào)Pax4 mRNA水平，并促進(jìn)新生鼠胰島細(xì)胞的 生存。綜上所述，：Pax4是胰島β細(xì)胞成熟和分化過程中重要 的信號通路分子和可塑性的作用靶點(diǎn)。

    3.Pax4基因的多態(tài)性與糖尿病

    3.1 Pax4基因多態(tài)性與1型糖尿病和2型糖尿病

    3.1.1 1型糖尿病是自身免疫造成的胰腺β細(xì)胞破壞與再生間的平衡被破壞而導(dǎo)致的胰島素絕對缺乏，β細(xì)胞的發(fā)育和再 生障礙是1型糖尿病發(fā)生的重要過程之一。PPax4在瑞士和德 國的獨(dú)立研究中均發(fā)現(xiàn)Pax4基因突變在健康人群和1型糖尿患者群中有顯著性差異。Biason-Lauber等研究發(fā)現(xiàn)，1型 糖尿病兒童中存在73%的fiX4C突變，而在健康人群中僅為 32%，相反，Pax4A/C雜合子在健康對照中為62%，而在胰島 細(xì)胞抗體陽性的人群中為73. 6%，這些人群僅有17. 5%發(fā)展 為糖尿病。Zhang等研究也發(fā)現(xiàn)PiX4基因多態(tài)性和中國 漢族1型糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)。然而，在對498例芬蘭和匈 牙利1型糖尿病患者的研究中，卻未發(fā)現(xiàn)Paax4基因1168C/A 多態(tài)性與1型糖尿病有關(guān)。近年來Howson等和BSerrgholdt 等的兩個大樣本獨(dú)立性研究也都未發(fā)現(xiàn)^=4基因單核苷 酸多態(tài)性位點(diǎn)和/或單倍型和1型糖尿病的發(fā)生相關(guān)。

    3.1.2 2型糖尿病方面，2001年已有文獻(xiàn)報道Paax4基因 R121W多態(tài)性和日本人群2型糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)。其后，Tokuyama等在日本793例2型糖尿病患者Pa=4基因 的研究中發(fā)現(xiàn)，等位基因Trp121的頻率是3. 59%，并且 TrP121攜帶者胰島素使用率和第一相C-肽分泌水平顯著高于 對照人群。最近，Gong等研究發(fā)現(xiàn)Pax4基因R121W多態(tài) 性與2型糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)，其中R等位基因攜帶者餐 后胰島素水平顯著高于w等位基因攜帶者，使用瑞格列奈單一治療后，R/R基因型患者餐后血糖下降顯著高于W/W基因 型。然而，近年來Chavali等在對印度北部1019例2型糖 尿病患者Pa==4基因R121W多態(tài)性的研究中卻未發(fā)現(xiàn)其與2 型糖尿病密切相關(guān)。這些不同國家和地區(qū)的研究差異很可能 源于遺傳異質(zhì)性、群體差異或者是基因和環(huán)境的相互作用。在 1型糖尿病和2型糖尿病中均存在胰島β細(xì)胞功能的逐漸衰 退，所以，越來越多的學(xué)者推測，在胰島發(fā)育和（或）成熟過程中 的Pax4基因異常表達(dá)將會增加胰島細(xì)胞的凋亡易感性，同時 引起細(xì)胞增殖數(shù)量的減少，進(jìn)而產(chǎn)生胰島β細(xì)胞功能衰退，并最終導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生。

    3.2 Pax4基因多態(tài)性與特殊類型糖尿病

    3.2. 1 青少年期起病的成人型糖尿?。╩aturity onset dlabe- tes of the young，MODY） :MODY是一種單基因突變所致的常 染色體顯性遺傳病，近年來證實(shí)某些調(diào)節(jié)胰腺發(fā)育和功能的轉(zhuǎn) 錄因子突變是MODY發(fā)病的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。泰國的一項(xiàng)研究發(fā) 現(xiàn)^=4基因R164W及IVS7-1G > A的多態(tài)性可以加重 MODY的表型，并且Pax4基因R192H的多態(tài)性與MODY的 初發(fā)年齡相關(guān)。日本最近的研究也發(fā)現(xiàn)，Pax4基因3號 外顯子的36 bp雜合子缺失和MODY表型有關(guān)，并推測Pax4 基因可能作為糖尿病相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的下游靶器官，通過抑制細(xì) 胞復(fù)制和抗凋亡的能力來參與并且加重MODY的表型。然 而，Dusatkova等在53個捷克MODY家庭的研究中卻未發(fā)現(xiàn)Pax4基因存在突變。

    3.2.2 酮癥傾向糖尿病（ketosis prone diabetes，KPD）： KPD是一組具有較大異質(zhì)性的糖尿病，其臨床表型既可類似1型 糖尿病，也可能類似2型糖尿病。由于它以酮癥為首發(fā)癥狀， 故推測其胰島功能在起病時已遭受較大損害，可能存在遺傳性 胰島β細(xì)胞分泌缺陷而不能耐受高糖下的糖脂毒性，導(dǎo)致β細(xì) 胞分泌功能急劇下降而發(fā)生酮癥酸中毒。Haaknd等在對美國37例具有明顯2型糖尿病家族遺傳史，并以完全胰島素 依賴和胰島β細(xì)胞儲備缺乏為特點(diǎn)的胰島自身抗體陰性的酮 癥傾向糖尿病患者7個基因進(jìn)行掃描后發(fā)現(xiàn)，PDX-1基因5‘非翻譯區(qū)的P33T多態(tài)性和Pax4基因R121W多態(tài)性與酮癥傾 向糖尿病的發(fā)生相關(guān)。周敏等在中國南方漢族人群研究中 發(fā)現(xiàn)，Pax4基因P321H多態(tài)性與胰島自身抗體陰性的酮癥傾 向2型糖尿病未見關(guān)聯(lián)，但與男性和小于20歲的酮癥傾向糖尿病的發(fā)生有關(guān)。

    Pax4被視為胰島β細(xì)胞生長、分化的重要因子。在生理?xiàng)l件下，β細(xì)胞用來滿足增加的胰島素需求，比如說在懷孕和肥胖的條件下胰島素的需求增加。然而，基因的突變則會削弱其轉(zhuǎn)錄活性，從而影響胰島β細(xì)胞壽命或增殖。在胰島 β細(xì)胞喪失功能的情況下，也存在著未減弱的細(xì)胞凋亡，其共同的作用使胰島β細(xì)胞逐漸喪失，于是，就出現(xiàn)了胰島素的相 對缺乏、高血糖，以至發(fā)展為糖尿病。然而以不同國家和/或不 同人群糖尿病患者為研究對象的不同文獻(xiàn)報道了許多并不相同的Pax4基因多態(tài)性位點(diǎn)。另一方面，在不同國家、甚至同一國家的不同區(qū)域，同一多態(tài)性位點(diǎn)等位基因的分布頻率也不盡 相同，這種多態(tài)性分布的差異性對糖尿病的表型也存在著不同 的影響。這種差異很可能源于遺傳異質(zhì)性、群體差異或者是基 因和環(huán)境的相互作用。因此，Pax4基因在糖尿病中的復(fù)雜作 用尚待更多的研究，尤其是通過在不同的種族、不同地區(qū)中的 研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。（IntJ Lab Med,August 2012,Vol. 33,No. 16 袁文麗 鄧德耀 李亦平綜述，張瑛審校）