第41卷第1期 2015年2月 文章编号:1000.2812(2015)01-0029—05 兰州大学学报(医学版) of Lanzhou University(Medical Sciences) Vo1.41 NO.1 Feb.2015 遗传性血色病突变基因与糖代谢紊乱的关系研究 王玉平la,b,成建国k,孙蔚明k,韩婕k,程小燕 ,陈彦杏 1.兰州大学第一医院a甘肃省胃肠病重点实验室,b消化科,C内分泌科甘肃兰州730000 2.兰州大学第一临床医学院,甘肃兰州730000 摘要:目的检测2例遗传性血色病患者HFE基因突变情况,初步观察HFE基因突变与糖代谢紊乱的关系。方法采集患 者外周血提取基因组DNA,针对常见HFE基因突变区域设计引物进行PCR,测序后分析基因序列;构建野生型和突变 型HFE基因表达载体,转染L02细胞检测胰岛素信号通路及下游有关糖代谢关键酶的表达水平。结果2例患者均为 C282Y A/A纯合突变,无H63D/S65C突变;过表达突变型HFE基因的细胞Akt磷酸化水平较弱,6.磷酸果糖激酶.1表 达水平下调而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和葡萄糖.6.磷酸酶表达水平上调。结论HFE基因C282Y突变可能与患者的糖代 谢紊乱有关。 关键词:遗传性血色病;HFE基因;基因突变;糖尿病 中图分类号:R596 文献标识码:A doi:10.13885 ̄.issn.1000 2812.2015.01.006 Study on relationships between the gene mutations of hereditary hemochromatosis and the glycometabolism disorder Wang Yu—ping ,Cheng Jian-guok,Sun Wei-mingk,Han Jiek, Cheng Xiao—yan2,Chen Yan—xing 1.a Key Laboratory for Gastrointestinal Diseases of Gansu Province,b Department of Gastroenterology,c Department of Endocrinology,First Hospital of Lanzhou University,Lanzhou 730000,China 2.First Clinical School of Lanzhou University,Lanzhou 730000,China Abstract:Objective To detect HFE gene mutations in two cases of hereditary hemochromatosis(HH)and to observe relationships of HH gene mutations and glycometabolism disorder preliminarily.Methods The periph— eral blood was collected from HH patients.The genomics DNA was extracted and PCR was performed with primers against regions of HFE gene mutations.The sequences were sequenced and analyzed.Expression vec— tors containing wide and mutant types of HFE gene were constructed and then transfected into L02 cell line. Insulin signaling pathway and expression of key enzymes in glycometabolism were detected.Results Both of HH patients were C282Y A/A homozygote mutation and had no H63D/S65C mutations.Cells transfected with mutant HFE had weaker phosphorylation leve1.Expression of PKF1 was down—regulated,while PEPCK and G6PC were upregulated.Conclusion C282Y mutation of HFE gene maybe relate with glycometabolic disor— der in HH patients. Key words:hereditary hemochromatosis;HFE gene;gene mutation;diabetes mellitus 遗传性血色病(hereditary hemochromatosis, 疾病,多见于北欧地区的男性,发病率不足2%t“, HH)是一种铁代谢紊乱所致的常染色体隐性遗传 我国病例罕见。本病原因为小肠铁吸收过量增 收稿目期:2014—1卜20 基金项目:兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(1zujbky.2012—150);国家自然科学基金面上项目(81372145) 作者简介:王玉平(1977一),男,安徽五河人,助理研究员,博士,研究方向为疾病遗传及代谢机制,email:wangyuping@lzuedu.ca .30 兰州大学学报(医学版) 第41卷 加,逐渐沉积于肝脏、皮肤、胰腺、心脏、关 超显示:(1)心脏扩大,室壁搏幅减低;(2)左 节、甲状腺、垂体、肺等,表现为相应的器官功 心收缩功能减低。诊断:(1)原发性血色病并扩 能异常口 。临床表现常见为肝功能异常、糖尿 张性心肌病;(2)继发性糖尿病;(3)甲状腺功 病、性功能低下、甲状腺机能减退、关节损伤及 能减退症。家系调查:家族其他成员无类似表现。 皮肤色素沉着等 ]。HH的发生与HFE基因突变有 1.2样本采集 关,其突变以C282Y(282位半胱氨酸突变为酪 在告知患者并得到同意后,采集患者外周静 氨酸)常见,占80%~90%,其次为H63D(63位 脉血4 mL,3000 r/min离心10 min,将血浆与血细 组氨酸突变为天冬氨酸)和¥65C(65位丝氨酸突 胞分装,于一80℃保存。 变为半胱氨酸),其他突变类型少见 。 3 HFE基因突变检测 本研究对兰州大学第一医院收治的2例临床 1.诊断为血色病继发糖尿病患者的HFE基因进行突 步研究。 采用血液基因组提取试剂盒(天根生化科技 DNA。聚合酶链反应(polymerase chain reaction。 PCR)扩增HFE基因的3个突变位点区域,引物 变检测,并对该基因与糖代谢紊乱的关系进行初 (北京)有限公司产品)抽提患者外周血基因组 1材料与方法 1.1一般资料 序列见表1。反应条件为94℃预变性5 min, 94℃变性30 S,55 oC退火30 S,72 oC延伸30 S, 患者1,男,56岁,口干、乏力、消瘦10年, 35个循环,最后72℃延伸10 min。扩增产物经 加重3月。3年前诊断为“糖尿病”。查体:皮肤 2%琼脂糖凝胶电泳、割胶,琼脂糖凝胶回收试 色素沉着,腹软,肝脏肋骨下缘未触及,双下肢 剂盒(天根生化科技(北京)有限公司产品)回收 无水肿。实验室检查:血清铁28.6 pmol/L(正常 并纯化,装ApMD 18一T载体(日本TaKaRa公司 值范围11 30 pmol/L),铁蛋白>1500 pg/L(正 产品),送美国Life Technologies公司测序。 常值范围18~370 gg/L)。口服葡萄糖耐量试验为 1.4 HFE基因野生型及C282Y突变型表达质粒构建 胰岛素缺乏。CT显示肝实质密度增高。病理检查 用Trizol试剂(美国Invitrogen公司产品)分 结果:含铁血黄素沉着症。临床诊断:原发性血 别提取患者及健康体检者外周血单个核细胞总 色病,继发性糖尿病。 RNA作为模板,用Oligo(dT)15引物逆转录为 患者2为患者1的胞弟,48岁,胸闷、腹 cDNA,通过表2的PCR引物扩增HFE全长基因, 胀、腹痛半月,加重3天。1年前确诊为“2型糖 利用限制酶Xho I和 I装入表达质粒pcDNA 尿病”并二甲双胍治疗。体检:皮肤色素沉着, 3.1/myc—His(一)B(美国Life Technologies公司产 右肺呼吸音减低;心界略向两侧扩大,双下肢凹 品),送美国Life Technologies公司测序验证。 陷性水肿。实验室检查:铁蛋白>1500 pg/L,三 1.5细胞培养及转染 碘甲状腺原氨酸1.0 nmol/L(正常值范围1.2~ 3.1 nmol/L),甲状腺素88.8 nmol/L(正常值范围 培养成人正常肝细胞株L02,培养条件为含 61.8~181.5 nmol/L),促甲状腺素24.43 gU/mL 10%胎牛血清(以色列Biological Industries公司 (正常值范围0.27~4.2 txU/mL),口服葡萄糖耐量 产品)的DMEM高糖培养基(美国Gibco公司产 试验示胰岛素缺乏。B超显示:(1)肝脏弥漫性 品),置于37℃、饱和湿度、5%CO:孵箱中培 病变;(2)胸水、腹水;(3)脾脏增大。心脏彩 养。质粒转染采用脂质体Lipofectamine@2000 表1 HFE基因突变检测引物 第1期 王玉平,等:遗传性血色病突变基因与糖代谢紊乱的关系研究 表2构建表达质粒所需引物序列 引物序列 上游:5'-1’AA I △ ACCATGGGCCCGCGAGCCAGG-3’ 下游:5'-GAA 坠 GACTCACGTTCAGCTAAGACGTAGTGCCC一3 31 酶切位点 0I KpnI (美国Invitrogen公司产品),具体步骤参照试剂说 号通路的变化,B一肌动蛋白(13-actin,美国Santa 明书进行。收蛋白前8 h换为无血清培养基,血清 Cruz公司产品)作为内参。 饥饿后加入胰岛素(美国Invitrogen公司产品)刺 1.7荧光定量PCR检测 激10 min,终浓度4 ̄tg/mL。 1.6蛋白免疫印迹实验 将培养的细胞样本常规提取总RNA,用随机 引物逆转录为cDNA,采用荧光定量PCR仪(Light 采用2×SDS裂解液(100 mmol Tris—C1,pH 6.8, Cycler 480,瑞士Roche公司产品)检测6.磷酸果 4%SDS,20%甘油)充分裂解细胞获得总蛋白,常 糖激酶一1(6 phosphofructokinase一1,PFK一1)、磷 规SDS.PAGE蛋白凝胶电泳分离样品 ,用HFE抗 酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate car— 体(英国Abcam公司产品)检测转染蛋白的表达 boxykinase,PEPCK)和葡萄糖一6.磷酸酶(glu. 水平,用蛋白激酶B(Akt)和磷酸化Akt(p—Akt)抗体 cose一6一phosphatase,G6PC)糖代谢相关基因的表 (美国Cell Signaling Technology公司产品)检测信 达水平。PCR引物序列见表3。表3糖代谢相关基因PCR引物 1.8统计学方法 患者1 M l 2 l 患者2 2 采用Graphpad Prism 5统计软件包进行数据 分析。计量资料以均数4-标准差( -4-s)表示, 组间差异采用f检验,P<0.05为差异有统计学意 义。 2结果 2.1 HFE基因突变检测 M:DL2000 DNA分子量标准;1:H63D/S65C;2:C282Y 图1 HFE基因突变检测扩增产物 以患者基因组DNA为模板,采用表1所列的 2.2 HFE基因突变对胰岛素信号通路的影响 突变检测引物进行PCR扩增,经琼脂糖凝胶电泳 培养的L02细胞经转染野生型和突变型HFE 检测得到清晰的条带,见图1。所得PCR产物装 基因表达载体后,在血清饥饿和胰岛素刺激后, 入T载体后送公司测序,结果如图2所示。所测 蛋白免疫印迹技术证实突变型HFE基因会引起 序列与美国国家生物技术信息中心(NCBI)数 据库中HFE mRNA序列NM 000410.3进行比 Akt蛋白473位丝氨酸磷酸化水平的减弱,说明过 对,证实2例患者均为C282Y A纯合突变,而 表达突变型HFE基因能够引起L02细胞对胰岛素 无H63D/S65C突变。 信号的反应减弱,见图3。 第1期 参考 文献 王玉平,等:遗传性血色病突变基因与糖代谢紊乱的关系研究 33 【7]Goswami L Andrews N C.Hereditay rhemochromatosis protein,HFE,interaction with transferrin receptor 2 sug- ‘[1]Emanuele D,Tuason I,Edwards Q HFE—associated gests a molecular mechanism for mammalian iron sens- hereditary hemochromatosis:overview of genetics and clinical implications for nurse practitioners in primary ing[J].J Biol Chem,2006,281(39):28494—28498. 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