课件：特殊糖尿病.ppt

贾伟平 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病重点实验室 上海交通大学附属第六人民医院,特殊类型糖尿病,1994,2008,患病率(%),Yang W, et al. N Engl J Med 2010,糖尿病在中国的流行趋势,糖尿病：9240万 糖尿病前期：1.48亿,发病年轻化：20-40岁,世界第一,糖尿病的病因学分型 (WHO1999),I. 1型糖尿病（细胞损害，常导致胰岛素绝对缺乏） IA. 自身免疫中介性 IB. 特发性 2型糖尿病（可自明显胰岛素抵抗伴相对胰岛素缺乏到明显胰岛素分泌缺陷伴或不伴胰岛素抵抗） 其他特殊类型 VI. 妊娠糖尿病,糖尿病类型分布,其它特殊类型,细胞功能遗传性缺陷 胰岛素作用的遗传性缺陷 胰腺外分泌疾病 内分泌疾病 药物或化学性 感染 免疫介导的罕见类型 伴糖尿病的其他遗传综合征,糖尿病分型及病因机制的关系,遗传因素,环境因素,伴糖尿病的遗传综合征 细胞遗传缺陷 胰岛素作用遗传缺陷 2型糖尿病 1型糖尿病 非常见免疫中介型 妊娠糖尿病 内分泌腺病 胰外分泌病 药物 感染,III-8 III-1 III-2 II I III-7 IV III-4 III-3 III-5 III-6,胰岛素分泌及/或作用不足,其他特殊类型糖尿病 III-1及III-2: -细胞功能的遗传缺陷及胰岛素作用的遗传缺陷,III-1 HNF4gene (MODY1) Glucokinase gene (MODY2) HNF1gene (MODY3) IPF1 gene (MODY4) HNF1gene (MODY5) NeuroD/Beta 2 (MODY6) Mitochondrial DNA,III-2 A 型胰岛素抵抗 小精灵综合征 Rabson-Mendenhall综合征 脂肪萎缩性糖尿病,其他特殊类型糖尿病 III-8: 伴糖尿病的其他遗传综合征,Down综合征 Turner综合征 Klinefeter综合征 Wolfram综合征 Friedrich共济失调,Huntington舞蹈病 Laurence-Moon-Beidel综合征 强直性肌营养不良 卟啉病 Prader-Willi综合征及其他,线粒体和线粒体DNA的结构与功能 线粒体DNA突变糖尿病,线粒体超微结构模式图,氧化磷酸化酶亚单位基因,外环为重链，内环为轻链 OH：重链转录起始点；OL：轻链转录起始点,12S和16S rRNA基因 各种氨基酸tRNA基因,DiMauro S, et al. N Eng J Med, 2003, 348: 2656-2668.,丝氨酸(AGY),亮氨酸(CUN),苯丙氨酸,12S,缬氨酸,16S,亮氨酸(UUR),异亮氨酸,谷氨酰胺,丙氨酸,天冬酰胺,半胱氨酸,酪氨酸,天冬氨酸,赖氨酸,甘氨酸,精氨酸,组氨酸,D-环区,脯氨酸,苏氨酸,谷氨酸,NDI,ND2,COX1,COX2,A8,A6,COX3,ND3,ND4L,ND4,ND6,Cyt b,丝氨酸（UCN）,色氨酸,甲硫氨酸,ND5,OH,OL,线粒体DNA上的基因分布及排列,环状双链超螺旋结构 共16569bp，内H链和C链组成 13个oxphos编码基因 22个tRNA和2个rRNA基因 1个非编码区控制区 无内含子,线粒体结构及其功能特点,真核细胞的一个重要细胞器 细胞内供能站，换能中心， 供生命活动的80%能量 代谢率高的组织细胞内数目多 心肌、肝脏及胰岛细胞等多 肝脏约2000多，精子细胞约25个 分布多集中于需能高的部位,1988年首先确认了三种线粒体DNA突变病 线粒体DNA大段缺失致线粒体肌病、 线粒体ND4基因G11778A突变致Leber遗传性视网膜神经病（LHON综合征） 线粒体tRNA Lys基因A8344G突变致肌强直性癫痫伴破红肌纤维病变（MERRF综合征）,线粒体基因突变糖尿病的发现,Holt et al，1988 Wallace et al，1988,线粒体基因突变糖尿病的发现,1992年， van den Ouweland及Ballinger等分别报道由于tRNA tRNALeu(UUR)基因突变及线粒体 DNA大段缺失引起的仅呈糖尿病及耳聋家系 提示线粒体基因突变糖尿病可能隐匿于群体糖尿病患者中 被称为母系遗传糖尿病伴耳聋（maternally inherited diabetes and deafness，MIDD）,tRNALeu(UUR)A3243G突变检测结果标示于各家系成员下，“+”为突变阳性，“- “为突变阴性,Xiang KS, et al. Chinese Med J, 1997, 110: 372-378.,一个中国人线粒体基因tRNA Leu(UUR)突变家系,mt3243 突变DNA序列测定,正常序列,突变杂合子,中国糖尿病患者中线粒体tRNA Leu(UUR) A3243G突变糖尿病的患病率,项坤三, 等. 上海交通大学附属第六人民医院/上海市糖尿病研究所资料,患病率 (%),n,项坤三, 等. 上海交通大学附属第六人民医院/上海市糖尿病研究所资料,中国糖尿病患者中线粒体tRNA Leu(UUR) A3243G突变糖尿病的患病率,线粒体基因突变糖尿病,耳聋及母系遗传糖尿病 线粒体tRNA Leu(UUR)基因3243位核苷酸A-G突变(常见) 胰岛功能异常 中国人中患病率0.4-1.8%（糖尿病中）,线粒体基因突变的致病机制,能量（ATP）生成减少：细胞的90%能量源自线粒体 ROS（Reactive oxygen species）的产生 呼吸链代谢和电子转运过程（ETC）中产生ROS（包括O2-，H2O2，OH），具毒性突变造成ETC受抑制，电子堆积于早期阶段，产生多量ROS 长期暴露于ROS导致mt和细胞内蛋白质，lipids和核酸的氧化损害 急性暴露于ROS导致ETC复合物，和三羧酸循环某些成分和酶失活 ATP+长期暴露于ROS激活mtPTP（渗透性转运孔）启动细胞凋亡,伴糖尿病的线粒体基因突变,突变临床检出率的影响因素,样本的杂胞质程度 突变检测方法,卵细胞和受精卵中的线粒体复制分离过程发生杂胞质性的机制,因为突变线粒体随机分配到子代细胞内，致子代细胞间的线粒体含突变线粒体数不等而形成杂胞质性(heteroplasmy),野生线粒体 突变线粒体,始基卵细胞（primordial follicle）,卵黄囊内胚层的 原始生殖细胞迁徙,卵原细胞（primary follicle）,初级卵母细胞（primary oocyte），100万个,青春期第一次减数分裂，排卵,极体,次级卵母细胞（secondary oocyte）,输卵管内第二次减数分裂后形成卵细胞,极体,合子（zygote）,闭锁,干细胞（stem cell）,精子,项坤三. 上海交通大学附属第六人民医院/上海市糖尿病研究所,受精,有丝分裂,有丝分裂,mt3243位点突变检测方法,由于不同组织细胞杂胞质程度不同，有必要进行开展突变比率的定量检测 适用于杂胞质程度5%的样本检测的方法： 限制性片段长度多态（PCR-RFLP）技术 直接测序（Sequencing） 高分辨率熔解曲线分析（HRM） 适用于杂胞质程度1-5%的样本检测的方法： 焦磷酸测序（Pyrosequencing）,直接测序法可以检出30以上的突变,上海市糖尿病研究所资料,直接测序法杂胞质性定量分析,PCR-RFLP法可以检出5以上的突变,上海市糖尿病研究所资料,PCR-RFLP法杂胞质性定量分析,HRM法可以检出5以上的突变,HRM杂胞质性定量分析,上海市糖尿病研究所资料,Yan JB, et al. J Mol Diag 2014,Prosequencing杂胞质性定量分析,拟合曲线分析定量,Yan JB, et al. J Mol Diag 2014,Pyrosequencing法可以检出2以上的突变,上海市糖尿病研究所资料,不同体液样本中mt3243突变定量检测,Yan JB, et al. J Mol Diag 2014,外周血,唾液,尿沉渣,外周血,尿沉渣,外周血,尿沉渣,突变率,对下列一种或多种情况者应疑及mt基因突变DM可能，而做进一步检查,起病早的偏瘦的2型糖尿病 细胞分泌功能明显降低，需INS治疗的2型DM 伴神经性耳聋的DM者 有母系遗传家族史的糖尿病患者 糖尿病患者伴有或其家族中有下列表现之一者 中枢神经系统，骨骼肌及心肌病 视网膜色素变形 视神经萎缩，眼外肌麻痹 乳酸酸中毒,治疗原则,饮食适当放宽 宜轻度运动，不宜剧烈运动 以胰岛素治疗为主 发病急或重者，诊断确定后即用INS，病情轻，进展慢者，可在一段时期内口服磺脲类降糖药 不主张用双胍类药,OXPHOS辅助因子和底物 刺激丙酮酸脱氢酶 防止氧自由基对线粒体损伤 药物 辅酶Q10（COQ10） 150mg/日2-3年以上 以旦确诊即开始治疗 长期治疗 效果 显著改善胰岛素B细胞功能 减轻运动后血乳酸水平 改善听力,特殊治疗代谢治疗,结果为均值 标准差,Suzuki S, et al. Diabetologia, 1998,辅酶Q10治疗线粒体突变糖尿病患者的效果,150mg/日3年,MODY青少年的成年起病型糖尿病 （maturity-onset diabetes of the young),MODY年轻的成年发病型糖尿病 （maturity-onset diabetes of the young) MODY是一种单基因突变所致的糖尿病 胰岛细胞分泌缺陷为已知MODY基因的主要发病机制,MODY的定义,Monogenic,disorder,mutation,Complex disorder,Gene A,Gene C,Gene D,Gene B,Gene,Gene variations,Inheritance pattern,(dominant or recessive),1 2 3 4,Family,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,30,Percent,Inheritance pattern(complex),Environment/life,-,style,Genetic risk in population,(epidemiological evidence),A,B,C,D,100,30,Impact of variations,In different genes on,disease phenotype,(percent),Impact of mutations,In a single gene on,disease phenotype,(percent),100,Genetic risk in,population,1 2 3 4,Genetic risk in different families,Percent,100,Modified from Peltonen L & McKusick VA. Science 291:1224,2001,Inheritance of monogenic and complex diseases,MODY临床特征,发病年龄小于25岁 有三代或三代以上糖尿病家族遗传史，糖尿病在家系中的传递符合常染色体显性遗传（AD）规律 确诊后至少2年内不需用胰岛素,MODY与2型糖尿病的临床特点比较,N Engl J Med 2001, 345: 971-980,MODY亚型分类,酶基因突变： 葡萄糖激酶（ GCK/MODY2） 转录因子基因突变： 肝细胞核因子-4 （ HNF-4/MODY1） 肝细胞核因子- 1 （ HNF-1/MODY3） 胰岛素启动因子-1 （ IPF-1/MODY4） 肝细胞核因子- 1 （ HNF-1/MODY5） 神经源性分化因子1/ 细胞E盒转录因子2 （NeuroD1/BETA2 MODY6）,MODY相关蛋白质在细胞中的作用模式,MODY亚型比较,中国人早发及多发糖尿病家系中 5个MODY基因的筛查,研究对象,DM家系总组： 收集早发及/或多发糖尿病家系共154个。 已剔除GAD及/或IA-2阳性、线粒体nt3243位点突变家系 取其先证者作为初筛对象。 DM家系A组：家系中至少一个成员发病年龄40岁。 DM家系B组：家系中发病年龄40岁，至少3代有糖尿病者 或二代糖尿病者超过3人。 非糖尿病对照组（ND）：经OGTT证实血糖正常者,病史 个人史 家族史,身高、体重 血压、腰围 臀围、股围,OGTT、血糖 胰岛素、C肽 TC 、TG HDL-c LDL-c,GAD抗体 IA-2抗体 线粒体基因 MODY,家系调查,基本资料,体检资料,生化检查,糖尿病分型,家系临床资料收集,对象与方法,* 年龄65岁，BMI25kg/m2，无糖尿病史及家族史，无高血压，无血脂异常,MODY3启动子区 nt -128 TG 家系,突变与糖尿病共分离 “超正常”对照组中未查见该突变 nt -128 TG位于5端保守的非编码区，其功能改变有待于进一步研究,方启晨，张 蓉，王从容等。中华医学遗传学杂志，2004,21(4):329,MODY4-P239Q家系,“超正常”对照组中见到该突变 非糖尿病者中突变携带者餐后2小时血糖显著高于非突变携带者 P239Q表达产物的转录活性较野生型下降（Weng J , et al. Diabetologia, 2001 ）,张 蓉，方启晨， 王从容等。上海医学,2004,27(7):557,MODY5-S36F 家系,正常对照组中未查见该突变 一个突变携带者有肾囊肿,且肾小球、肾小管功能减退 S36F表达产物转录活性升高，提示获得功能性突变（文献报告）,Congrong Wang,Qichen Fang,Rong Zhang,et al. Acta Diabetol, 2004,41:137,1,1,2,血BUN（mmol/L）,5.3,5.1,6.2,尿酸（mmol/L）,0.58(),0.48 (),0.40,血Cr（mol/L）,108,85,76,24h尿Cr（mol）,6132.5,/,4914,24h尿微量白蛋白（mg）,4.06,/,血 2-MG（g/L）,1757（）,/,941,尿 2-MG（g/L）,52.4,/,内生肌酐清除率（ml/min/1.73m2）,67.37（）,/,93.22,肾脏超声,左侧肾囊肿1个,正常,正常,MODY5-S36F 家系临床资料,MODY6-S159P家系,S159S nd,基因型 诊断年龄(岁),S159P 29,S159P,S159S 51,S159P 63,S159P 63,S159P 50,基因型 诊断年龄(岁),基因型 诊断年龄(岁),糖尿病患者均携带S159P S159P突变可能通过影响NeuroD1/BETA2蛋白与胰岛素基因启动子的结合，引起胰岛素转录活性下降,早发及/或多发糖尿病家系中 各突变MODY基因的特点,方启晨，张 蓉，王从容等。中华医学遗传学杂志，2004,21(4):329 Congrong Wang, Qichen Fang, Rong Zhang, et al. Acta Diabetol, 2004,41:137 张 蓉，方启晨， 王从容等。上海医学,2004,27(7):557,Rabson-Mendenhall 综合征 Wolfram综合征,病例,11岁女性患者 糖尿病(随机血糖 22.9mmol/L HbA1c 12.5%) 发育迟缓、消瘦(BMI 14.72kg/m2)、黑棘皮、多毛、头发浓密、乳恒牙换牙提前伴牙质增生、指甲肥厚、阴蒂肥大 父母非近亲婚配且无糖尿病或其它代谢疾病家族史 胰岛素水平空腹416.8uU/ml，餐后120分钟396.19uU/ml 精氨酸试验INS指数：188.51 （正常值10.46） 糖尿病分型检查：胰岛素抗体、GAD-Ab、IA2-Ab、线粒体tRNAleu(UUR)A3243G突变均阴性 胰岛素(279U/d)及口服降糖药(二甲双胍、 拜糖平)治疗无效 肝肾功能正常,R-M综合征患者胰岛素敏感性和 细胞功能检测,R-M综合征患者胰岛素敏感性低于正常,总时间150分钟 钳夹过程中血浆葡萄糖水平稳定在平均5.0mmol/L 胰岛素水平维持在742.28uU/ml 钳夹120-150分钟达到胰岛素和葡萄糖作用的稳态期,R-M综合征患者细胞功能检测,注：父母非近亲婚配且无糖尿病或其它代谢疾病家族史 2种突变在93例正常人中未见到,R-M综合征家系图,先证者 R83Q A1028G,父亲 R83R A1028A,母亲 R83Q A1028A,R83Q （CGG-CAG）,A1028V（GCG-GTG）,筛查到的突变位点,R83Q,A1028V,新突变位点,Insulin receptor,A型胰岛素抵抗综合征 （未进行功能研究）,Rabson-Mendenhall综合征,1956年发现至今国际上的报道仅十余例 发现INSR基因突变位点十余个 突变可引发INSR结合及磷酸化下降等多种障碍 基因与表型关系不明,Rabson-Mendenhall综合征,临床表现 衰老貌/牙发育过早/指甲肥厚 黑棘皮/头发体毛浓密 外生殖器肥大/卵巢肿瘤 严重胰岛素抵抗性糖尿病 死于酮症或感染 胰岛素受体基因突变 常染色体隐性遗传 复合型杂合突变或纯合突变,Rabson SM. Am J Clin Path, 1956 Accili D, et al. EMBO J, 1989,Rabson-Mendenhall 综合征 Wolfram综合征,Wolfram, Wagener. Diabetes mellitus and simple optic atrophy among siblings:report of four cases. Mayo Clin Proc 1938; 9:715-718 Diabetes Insipidus, Diabetes Mellitus, Optic Atrophy, Deafness （尿崩症 / 糖尿病/视神经萎缩/耳聋） 一种进行性神经退化疾病 疾病在家系内的传递多符合常染色体隐性遗传,Wolfram / DIDMOAD综合征,主要临床特点及发病年龄,方