武汉大学学报(医学版)   2016, Vol. 37Issue (1): 29-33, 112   DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.01.007.
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引用本文 

孙力, 尚桂莲, 胡雪梅, 黄琦, 陈静, 徐焱成. 孤儿核受体NR2E1与新诊断2型糖尿病患者亚临床炎症状态的相关性[J]. 武汉大学学报(医学版), 2016, 37(1): 29-33, 112. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.01.007.
SUN Li, SHANG Guilian, HU Xuemei, HUANG Qi, CHEN Jing, XU Yancheng. Predictive Value of NR2E1 Expression in Peripheral Blood from Newly Diagnozed Type 2 Diabetic Patients[J]. Medical Journal of Wuhan University, 2016, 37(1): 29-33, 112. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.01.007.

作者简介

孙力,女,1990-,医学博士,主要从事糖尿病及其发病机制的研究;
尚桂莲,女,1969-,医学硕士,副主任医师,主要从事糖尿病及其发病机制的研究

基金项目

国家自然科学基金资助项目(编号:81370872;81170769)

通讯作者

徐焱成,男,1950-,教授,博士生导师,主要从事糖尿病及其发病机制的研究

文章历史

收稿日期:2015-08-20
孤儿核受体NR2E1与新诊断2型糖尿病患者亚临床炎症状态的相关性
孙力 1, 尚桂莲 2, 胡雪梅 1, 黄琦 1, 陈静 1, 徐焱成 1     
1. 武汉大学中南医院内分泌科 湖北 武汉 430071;
2. 武汉科技大学天佑医院 湖北 武汉 430064
[摘要] 目的: 探讨孤儿核受体NR2E1与新诊断2型糖尿病的关系。 方法: 研究对象分为糖尿病组(29名新诊断2型糖尿病患者)和对照组(48名健康志愿者)。测定研究对象身高、体重,抽取空腹静脉血测定血浆游离脂肪酸(FFAs)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-c)、空腹血浆胰岛素(FIN)、空腹血糖(FBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)等临床指标,采用稳态模型评估胰岛素抵抗指数(HOMA-IR),分离外周血单个核细胞(PBMCs)实时荧光定量RT-PCR检测NR2E1 mRNA水平,Western blotting检测NR2E1蛋白水平,ELISA检测肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素6(IL-6)表达水平;健康志愿者外周血PBMCs分别给予0、16.7mmol/L葡萄糖、250 μmol/L棕榈酸刺激后培养24 h,Western blotting检测NR2E1蛋白水平,ELISA检测上清中TNF-α、IL-6表达水平。分析糖尿病患者NR2E1表达水平和其他变量的相关性。 结果: 糖尿病组HDL-c较对照组明显降低(P<0.01),FIN、FBG、HbA1c、HOMA-IR、TG、FFAs、hs-CRP、TNF-α、IL-6表达较对照组明显升高(均P<0.01);糖尿病组NR2E1表达较对照组明显增加(P<0.01),且糖尿病组NR2E1 mRNA与HbA1c (r=0.772,P<0.01),HOMA-IR (r=0.811,P<0.01)以及FFAs (r=0.752,P<0.01),hs-CRP (r=0.492,P<0.05)、TNF-α(r=0.625,P<0.01),IL-6(r=0.630,P<0.01)呈明显正相关。体外培养PBMCs经16.7 mmol/L葡萄糖、250 μmol/L棕榈酸刺激后NR2E1、TNF-α、IL-6表达较空白对照组明显升高(P<0.01)。 结论: 在新诊断2型糖尿病中,NR2E1的升高可能与糖脂毒性及2型糖尿病患者体内炎症状态有关。
关键词糖尿病    炎症    NR2E1    
Predictive Value of NR2E1 Expression in Peripheral Blood from Newly Diagnozed Type 2 Diabetic Patients
SUN Li1, SHANG Guilian2, HU Xuemei1, HUANG Qi1, CHEN Jing1, XU Yancheng1     
1. Dept. of Endocrinology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan 430071, China;
2. Tianyou Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430064, China
[Abstract] Objective: To evaluate the expression of NR2E1 (nuclear receptor subfamily 2, group E, member 1) and its correlation with type 2 diabetes. Methods: Plasma and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were collected from 29 diabetic and 48 healthy individuals. The levels of FFAs, TG, HDL-c, FIN, and FBG, HbA1c, and hs-CRP were measured. The insulin resistance index was calculated by using the homeostasis model assessment (HOMA). Levels of NR2E1 in PBMCs were analyzed by using real-time RT-PCR and Western blots. TNF-α and IL-6 in plasma were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). PBMCs isolated from healthy volunteers were cultured with 0, 16.7 mmol/L glucose or 250 μmol/L palmitate for 24 h, then levels of NR2E1 were tested by RT-PCR and Western blots, the concentration of TNF-α and IL-6 in the supermatant were measured by ELISA. The relationship between NR2E1 and other variables was performed by using SPSS 19.0 software. Results: FIN, FBG, HbA1c, HOMA, and hs-CRP, TNF-α, IL-6 were significantly different between diabetic patients and the control group. Levels of NR2E1 were higher in the diabetic group compared with the control group. NR2E1 expression was positively correlated to HbA1c and HOMA, FFAs, hs-CRP, TNF-α and IL-6. The level of NR2E1 expression and the secretion of inflammatory cytokines increased under treatment with 16.7 mmol/L glucose and 250 μmol/L palmitatein cultureed PBMCs. Conclusion: Increased NR2E1 level may be closely associated with inflammation and disorder of lipid and glucose metabolism in diabetic patients.
Key words: Diabetes    Inflammation    NR2E1    

国际糖尿病联盟(international diabetes federation, IDF)最新数据显示,2013年,在世界范围内有3.82亿糖尿病患者,至2035年糖尿病患者人数将上升到5.92亿,中国2013年糖尿病的患病人数为9 840万,居全球首位;到2035年,中国的糖尿病患病人数将达到1.43亿[1]。有研究表明,低度慢性炎症状态在肥胖和2型糖尿病的发生发展中起着重要的作用。脂肪组织和肌肉组织中浸润的巨噬细胞产生的炎症因子,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素1β(IL-1β)等,可促进胰岛素抵抗的形成[2],而胰岛素抵抗是2型糖尿病发病的关键环节之一。C反应蛋白(CRP)也与胰岛组织炎症密切相关,2型糖尿病患者的胰岛组织可表现出典型的炎症反应,进一步导致胰岛β细胞功能障碍。有研究表明,循环中炎症因子大部分来自于外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs),同时PBMCs可迁移至脂肪组织,激活脂肪组织产生炎症因子,如TNF-α、IL-6。因此,PBMCs可作为研究及评价全身炎症反应和胰岛素抵抗相关性的模型[3]

核受体是一种可调控代谢或炎症反应的重要受体。NR2E1(nuclear receptor subfamily 2,group E,member 1)属于核受体中的孤儿核受体,广泛表达于中枢神经系统、胰岛、肾上腺、脾脏、淋巴细胞等组织细胞。有研究发现NR2E1敲除小鼠的体重与脂肪垫含量较对照组明显减少[4]。同时,一项全基因组关联分析(GWAS)研究表明,肉牛中转录因子PPARGC1A、HNF4G可与NR2E1协同作用调节肌肉内脂肪沉积[5]。在人类遗传学研究中,PPARGC1A与胰岛素抵抗、肥胖和2型糖尿病的易感性密切相关,HNF4G与高度肥胖相关。在2型糖尿病发生发展过程中,目前尚无NR2E1与慢性炎症反应相关性的研究。本研究旨在通过测定29名新诊断2型糖尿病患者及48名健康志愿者PBMCs中NR2E1的表达水平、血清中炎症因子水平,分析NR2E1与炎症因子TNFα、IL-6的相关性,测定健康对照志愿者PBMCs经16.7 mmol/L葡萄糖、250 μmol/L棕榈酸刺激后NR2E1与炎症因子TNFα、IL-6的表达水平,以探讨NR2E1的表达与新诊断2型糖尿病患者慢性炎症状态间的关系。

1 对象与方法 1.1 研究对象

29例糖尿病组研究对象来自2013年8月至2014年3月间于武汉大学中南医院就诊的新诊断的2型糖尿病患者,其中男性21例,女性8例。所有入组患者2型糖尿病的诊断依据参照WHO糖尿病专家委员会(1999)提出的诊断和分类标准,并排除急性感染、应激状态、高血压病、心血管疾病以及肝肾疾病等慢性疾病。对照组为2013年8月至2014年3月间于武汉大学中南医院体检中心筛选出的健康体检者,共48例,经糖耐量试验,排除糖尿病患者,并详细询问既往史,其中男性28例,女性20例。所有研究对象签署知情同意书。

1.2 方法 1.2.1 资料收集

通过调查问卷的方式收集研究对象的基本资料、既往史及家族史,由专业医务人员测量身高、体重,体重指数(BMI)=体重/身高2(kg/m2)。

1.2.2 临床血生化指标检测

清晨空腹状态下抽取研究对象的静脉血,于我院检验科测定空腹血糖(FBG)、空腹血清胰岛素(FIN)、糖化血红蛋白(HbA1c)、甘油三酯(TG)、游离脂肪酸(FFAs)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)等指标的水平。稳态模型评估胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)=FIN (μU/mL)×FBG (mmol/L)/22.5。

1.2.3 梯度离心法收集PBMCs

抽取研究对象空腹静脉血2 ml于含有肝素钠的试管中,加入2 ml外周血单个核细胞提取液(天津灏洋生物科技公司),2 000 r/min离心25 min,收集第2层中PBMCs,使用PBS溶液洗涤细胞2次,2 000 r/min离心10 min,收集PBMCs用于后续实验。

1.2.4 外周血单个核细胞体外培养

用含10%胎牛血清的RPMI 1640培养基重悬PBMCs,以2 ml/孔接种至6孔板内,37 ℃ 5% CO2培养至70%-80%融合后,弃上清,加入新鲜的含0,16.7 mmol/L葡萄糖以及250 μmol/L棕榈酸继续培养24 h。

1.2.5 总RNA提取和实时荧光定量PCR

采用RNA提取试剂盒(北京赛百盛公司),按照说明书提取PBMCs总RNA,并采用紫外分光光度计测定RNA在260 nm和280 nm处吸光值以评价RNA样品纯度。总RNA采用逆转录试剂盒(Promega)逆转录为cDNA,置于-80 ℃冰箱中保存备用。Primer premier 5.0软件设计引物如下:NR2E1(NM_003269.4)上游引物5′-TGAGTGAGGTAGATTGCTGTCC-3′,下游引物5′-ATTCGTTTCCTGTCTGGTGTG-3′;β-actin (NM_001101.3)上游引物5-CCTGGCACCCAGCACAAT-3′,下游引物5′-GGGCCGGACTCGTCATAC-3′(引物由上海生物工程有限公司合成)。反应体系25 μl,包括SYBR Premix Ex Taq Ⅱ(日本Takara公司)12.5 μl,上下游引物各1 μl,ROX Reference Dye Ⅱ(日本Takara公司)0.5 μl,cDNA模板2 μl,余下体积不足部分由双蒸水补足。荧光实时定量PCR扩增条件为:95 ℃预变性5 min,95 ℃变性30s,58 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,循环35次,最后72 ℃延伸10 min,通过熔解曲线图评估PCR产物纯度。Mx3000P软件分析扩增曲线确定周期阈值(Ct)。以β-actin为内参校正每个样品的Ct值。以2-ΔΔCT表示糖尿病组及对照组中目标基因表达水平的倍数变化比。

1.2.6 Western blotting测定外周血单个核细胞中蛋白水平

应用蛋白变性裂解液提取上述PBMCs中的总蛋白,测定蛋白浓度后,SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳转印至PVDF膜上,用含5%脱脂奶粉的PBS-T溶液封闭,分别用稀释后的一抗(1:500兔抗人NR2E1, 1:10 000兔抗人GAPDH)(美国Santa Cruz)孵育,洗脱后用HRP标记的山羊抗兔二抗(1:10 000)孵育过夜,ECL发光液暗室曝光显色,扫描胶片,AlphaEaseFC 4.0软件分析灰度值,以NR2E1蛋白和GAPDH的灰度比值表示NR2E1蛋白表达水平。

1.2.7 TNF-α和IL-6浓度测定

采用人TNF-α和IL-6 ELISA试剂盒(武汉博士德公司),依照试剂盒说明书测定血浆及条件刺激细胞培养上清中TNF-α和IL-6浓度。

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0分析数据,结果均以均数±标准差(x±s)表示,正态分布资料采用两独立样本t检验,变量的线性关系采用Person’s相关性分析。P < 0.05代表差异有统计学意义。

2 结果 2.1 研究人群的临床特征

研究人群的临床特征如表 1所示,对照组和糖尿病组研究对象年龄、性别、身高、体重等指标间均无统计学差异。糖尿病患者组FBG、FIN、HbA1c、TG、FFAs和HOMA-IR、hs-CRP较对照组明显升高,差异具有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。

表 1 各组研究人群的临床特征(x±s)
2.2 NR2E1 mRNA和蛋白表达水平

糖尿病组PBMCs中NR2E1 mRNA相对表达量较对照组升高(2.03±0.74 vs 1.36±0.70,P<0.01),NR2E1蛋白表达水平较对照组显著升高(0.182±0.046 vs 0.085±0.007,P<0.01)(图 1)。健康志愿者外周血分离PBMCs分别给与16.7 mmol/L葡萄糖以及250 μmol/L棕榈酸刺激24 h后,NR2E1 mRNA水平较未刺激PBMCs组明显上调(0 vs 16.7 mmol/L葡萄糖:1.59±0.29 vs 3.14±0.22,P<0.01;0 vs 250 μmol/L棕榈酸:5.96±0.77 vs 1.35±0.33,P<0.01);NR2E1蛋白表达水平也明显增加(0 vs 16.7 mmol/L葡萄糖:0.095 5±0.009 4 vs 0.180 0±0.013 0,P<0.01;0 vs 250 μmol/L棕榈酸:0.106±0.031 vs 0.403±0.069,P<0.01)(图 2图 3)。

图 1 Western blotting法检测对照组及糖尿病组外周血单个核细胞中NR2E1蛋白表达水平 A. NR2E1 mRNA相对表达量;B. Western blot检测NR2E1蛋白水平表达;C.经GAPDH为内参校正后NR2E1蛋白相对表达量ontrol group=对照组,diabetes group=糖尿病组;GAPDH蛋白分子质量为37 kU,NR2E1蛋白分子质量为43 kU;**P<0.01
图 2 体外16.7 mmol/L高糖刺激培养PBMCs后NR2E1 mRNA及蛋白水平 A. NR2E1 mRNA相对表达量;B. Western blot检测NR2E1蛋白水平表达;C.经GAPDH为内参校正后NR2E1蛋白相对表达量;D.细胞上清液中TNF-α及IL-6的浓度;**P<0.01
图 3 体外250 μmol/L棕榈酸(PA)刺激培养PBMCs后NR2E1 mRNA及蛋白水平 A. NR2E1 mRNA相对表达量;B. Western blot检测NR2E1蛋白水平表达;C.经GAPDH为内参校正后NR2E1蛋白相对表达量;D.细胞上清液中TNF-α及IL-6的浓度;**P<0.01
2.3 炎症因子水平

糖尿病组患者血浆TNF-α和IL-6浓度高于对照组[分别为(94.54±28.94) vs (49.21±6.95) pg/ml,P<0.01;(18.53±6.58) vs (7.53±1.15) pg/ml,P<0.01]。同时,16.7 mmol/L葡萄糖及250 μmol/L棕榈酸刺激PBMCs的上清中TNF-α和IL-6的浓度较未刺激组明显增加[分别为0 vs 16.7mmol/L葡萄糖:TNF-α: (98.00±9.30) vs (21.60±2.42) pg/ml,P<0.01;IL-6 (17.78±1.58) vs (7.54±0.87) pg/ml,P<0.01;0 vs 250 μmol/L棕榈酸:TNF-α: (122.55±15.61) vs (22.03±2.04) pg/ml,P<0.01;IL-6 (29.01±1.62) vs (7.58±0.60) pg/ml,P<0.01]。

2.4 糖尿病患者NR2E1以及其他参数相关性分析

在年龄、性别、BMI均衡的情况下,NR2E1 mRNA与HbA1c (r=0.772,P<0.01)、HOMA-IR指数(r=0.811,P<0.01)以及FFAs (r=0.752,P<0.01)呈明显正相关。此外,NR2E1 mRNA与炎症相关因子,如hs-CRP (r=0.492,P<0.05),TNF-α蛋白(r=0.625,P<0.01),IL-6蛋白(r=0.630,P<0.01)密切相关。

3 讨论

本研究首次发现新诊断2型糖尿病患者外周血单个核细胞中NR2E1 mRNA和蛋白水平较对照组明显增加,健康志愿者PBMCs经高糖、高脂刺激后NR2E1的表达较未刺激组明显升高。仅在真涡虫中观测到进食状态中NR2E1表达较空腹状态高[6],目前尚无NR2E1与糖脂代谢相关的研究报道。NR2E1能够募集P53、Pax6、Gli2(GLI family zinc finger 2)等辅助因子及调控SHH (sonic hedgehog)、Wnt/β-catenin、MAPK (mitogen-activated protein kinases)等信号通路[7],其中Pax6、Gli2等转录因子与胰岛β细胞功能密切相关[8]。我们推测,高糖高脂可能增加NR2E1的表达,但NR2E1与糖脂毒性的相互作用机制尚需进一步研究。

慢性低度炎症和免疫系统的活化在2型糖尿病发生发展中起着重要作用。在2型糖尿病患者的脂肪组织、肝脏、肌肉和胰腺中均可观察到炎症反应,并伴有巨噬细胞的浸润。巨噬细胞分泌的促炎性细胞因子包括TNF-α、IL-6和IL-1β以自分泌和旁分泌的方式激活JNK通路和NF-κB通路从而干扰外周组织胰岛素信号传导,促进胰岛素抵抗。同时,游离脂肪酸也可激活NF-κB通路促进TNF-α、IL-6等炎症因子的释放,进一步促进胰岛素抵抗的形成。C反应蛋白(CRP)是IL-6调控下肝脏分泌的炎症反应标记物,超敏CRP (hs-CRP)与胰岛素抵抗相关。长期高浓度炎症因子刺激可导致β细胞功能障碍和凋亡[9]。慢性低度炎症刺激能引起胰岛β细胞数量减少,功能障碍以及糖刺激胰岛素分泌减少[10, 11]。我们的研究显示,新诊断2型糖尿病患者外周血中游离脂肪酸,hs-CRP、炎症因子TNF-α、IL-6表达水平较对照组明显升高。体外培养的健康志愿者PBMCs经高糖高脂刺激后炎症因子的表达较未刺激PBMCs明显升高。这些结果与之前的研究相符[12]。同时,我们的研究首次发现新诊断2型糖尿病患者NR2E1表达水平与TNF-α、IL-6表达水平呈正相关。有文献报道中枢神经系统涉及免疫及炎症紊乱相关疾病,如神经退行性病变,与NR2E1有关[13]。NR2E1能够调控炎症因子IL-1β对NSPCs (neural stem progenitor cells)增殖和分化的损伤[14],在NSPCs中可观察到IL-1β与NR2E1表达呈剂量依赖性。我们的研究提示,其他的炎症相关疾病,如2型糖尿病,也可能与NR2E1表达有关。我们的研究结果表明在新诊断2型糖尿病患者中,NR2E1表达水平与HbA1c、TG、HOMA-IR等因素相关,进一步提示NR2E1表达水平可能与糖脂水平,胰岛素抵抗相关,但尚需在动物与细胞实验中通过敲除或过表达NR2E1进一步研究NR2E1在糖脂代谢中的作用。

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