基础医学与临床Basic & Clinical Medicine
December 2020Vol.40 No.12
LOCAMO2020年 12月 第40卷第12期
文章编号：1001-6325 ( 2020 ) 12-1640-05
研究论文
两例GCK 基因突变家系的分子遗传学分析及临床思考
王志新，左庆瑶，李 伟，陈 佳，邓 微*大黄丹
*收稿日期：2020- 03-29 修回日期：2020- 08 - 26
基金项目：北京市优秀人才培养(2017000021469G260)
*
通信作者(corresponding author ) : dengwei95 @ 163
(北京积水潭医院北京大学第四临床医学院内分泌科，北京100035)
摘要：目的探讨2例葡萄糖激酶基因(GCK,NM_000162. 4、NP_ 000153. 1)突变导致的青少年的成人发病型糖尿
病(MODY)患者的分子遗传学及临床特征。方法 收集2015年4月至2015年12月北京积水潭医院收治并疑诊为 MODY 的2例患者的临床资料并进行分析，对该2例患者及其家系成员进行GCK 基因测序，分析致病原因。结果
在2例家系中，发现1个新的GCK 基因杂合突变p.T82P(c.244 A>C)和1个已报告的GCK 基因杂合突变
p. V412M(c. 1234G>A) °在临床表现方面，在2个家系的3例GCK 基因突变携带者中，除血糖升高外，尚有不同程 度的代谢综合征的临床表现。结论GCK 基因T82P 突变可能是MODY2的致病原因。GCK 基因突变携带者临床
表现复杂，在和预后判断上需要个体化。
关键词：青少年的成人发病型糖尿病；葡萄糖激酶；基因突变 中图分类号:R44 文献标志码：A
Molecular genetic analysis and
clinical consideration of two families with GCK gene mutation
WANG Zhi-xin, ZUO Qing-yao, LI Wei, CHEN Jia, DENG Wei *
(Department of Endocrinology, Beijing Jishuitan Hospital , 4th Medical College of Peking LDiversity , Beijing 100035, China)
Abstract : Objective To explore the molecular genetics and clinical characteristics of two cases of maturity-onset
diabetes of the young ( MODY ) type 2 caused by glucokinase ( GCK) gene mutation. Methods Two patients who
were admitted into Beijing Jishuitan Hospital with suspected diagnosis of MODY from April 2
015 to December 2015 were collected and analyzed by their clinical data. GCK gene sequencing was carried out for the two patients and their family members to find the cause of their disease. Results A new GCK heterozygous mutation p. T82P
(c. 244 A > C) and a reported GCK heterozygous mutation p. V412M ( c. 1234 G > A) were found in the two fami lies. In the aspect of clinical manifestations, in addition to stable hyperglycemia, the 3 GCK gene mutation carriers
in the two families showed metabolic syndrome of varying degrees. Conclusions GCK gene mutation p. T82P may
be the cause of MODY2. The clinical manifestations of GCK gene mutation carriers are complex, and they need to be individualized and managed in treatment and prognosis.
Key words : maturity-onset diabetes of the young; glucokinase; gene mutation
王志新两例GCK基因突变家系的分子遗传学分析及临床思考1641
在中国，糖尿病是常见病、多发病，其中最常见的是2型糖尿病和1型糖尿病。随着分子遗传学和检测技术的发展，有越来越多的特殊类型糖尿病被发现和诊断，其中包括青少年的成人发病型糖尿病(mat
urity-onset diabetes of the young，MODY)。有14个基因的基因突变可导致MODY，最常见的是GCK 基因突变导致的MODY2和HNF1A基因突变导致的MODY3。前期的临床研究已经发现,MODY2在中国的患病率约50/10万［1］，虽然该患病率并不高，但考虑到中国庞大的人口基数,MODY2患者的总体数量是不容忽视的。又由于该病是常染体显性遗传性疾病，其明确诊断对患者的、预后判断和遗传咨询均有重要意义，因此临床应予以重视。本研究报告两例GCK基因突变导致的MODY2家系及其GCK基因检测结果，并分析其临床特征，探讨如何加强对该疾病的诊治。
1资料与方法
1.1病例来源
病例为2015年4月至2015年12月于北京积水潭医院内分泌科疑诊为特殊类型糖尿病的两例患者及其家系成员。所有受试者均签署知情同意书，对于年龄小于18周岁的研究对象，获得其监护人的知情同意并签署知情同意书。该研究经北京积水潭医院伦理委员会批准(伦理审批编号：201805-17)。
1.2研究方法
1.2.1收集临床资料：询问先证者病史，查阅其既往病例资料。测量身高、体质量，计算体质指数(BMI)。统计化验指标：空腹血浆葡萄糖、餐后2h 血浆葡萄糖水平、糖化血红蛋白(HbAlc)、肝肾功能
及血脂水平。记录未用药时口服75g无水葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)结果。对先证者进行1型糖尿病相关抗体检测：谷氨酸脱羧酶自身抗体(glutamic acid decarboxyl-ase antibody,GADA)、胰岛细胞抗体(islet cell antibody, ICA)、胰岛素自身抗体(insulin autoantibody,IAA)，条件允许时同时测定蛋白酪氨酸磷酸酶IA-2自身抗体(autoantibody against protein tyrosine phosphatase IA-2,IA2A)［GADA、IAA和IA2A采用酶联免疫吸附法(ELISA)、ICA采用间接免疫荧光法测定。1.2.2基因检测：抽取研究对象外周血，采用全血基因组DNA快速提取试剂盒(北京博迈德科技发展有限公司)按操作说明提取DNA。采用文献［2］的引物序列扩增GCK基因(NM_000162.4、NP_000153.1) 1~10号外显子及外显子和内含子交界区后进行直接测序(北京博迈德科技发展有限公司ABI3730XLDN 分析系统)。测序结果通过美国加州大学圣克鲁斯分校(UCSC)数据库(genome,ucsc.edu/cgi-bin/ hgBlat)进行在线序列比对。对于检测到的基因突变或变异，与dbSNP147数据库、Clinvar数据库和人类基因突变数据库(http：//,2017年公共版)进行比对。
wdc20102结果
2.1研究对象临床资料
病例1(图1A)：先证者女，18岁，汉族。足月出生，出生体质量3.3kg，母乳喂养。患者10岁时因颈部
淋巴结炎检查发现空腹血糖升高，空腹血糖波动在6.2~6.8mmol/L，餐后2h血糖6.8mmol/L，糖化血红蛋白波动在6.3%~6.5%，诊断为“糖尿病”。患者曾应用格列喹酮，因效果不佳停药，停药后血糖稳定，无酮症酸中毒史。既往史：可疑有“先天性梨状窝痿”。家族史：先证者父亲于40岁时因“头晕”检查发现血糖升高，空腹血糖12.0mmol/L，无酮症酸中毒病史，诊断为“2型糖尿病”，平素服用二甲双胍500mg每日两次，监测空腹及餐后2h血糖均在8~9mmol/L。有咼脂血症、冠心病冠脉支架植入病史。先证者母亲血糖正常。查体：身高155cm，体质量61kg,BMI25.4kg/m2。化验肝肾功能、血脂、尿酸均正常，尿蛋白阴性, GAD、ICA、IAA、IA-A2均阴性。OGTT提示胰岛素分泌高峰后移(表1)。先证者父亲身高174cm，体质量91kg,BMI30.1kg/m2。
Table1Oral glucose tolerance test results of proband1表1先证者1的口服葡萄糖耐量试验结果
items0min30min60min120min glucose/(mmol/L) 6.4310.6612.0811.83 insulin/(mU/L)9.2072.0591.4595.51
c-peptide/(ng/mL) 1.60 6.719.439.60
1642基础医学与临床 Basic & Clinical Medicine 2020. 40(12)
A. family 1 ；
B. family 2 ； the black arrow indicates
probands; square symbols indicate males, and round
symbols indicate females; full filled quadrant indicates diagnosis of diabetes; semifilled indicates diagnosis of
impaired fasting glucose regulation; question mark indi
cates that blood glucose and gene detection are
unknown; NN indicates normal GCK gene; NM indicates
the corresponding GCK gene heterozyg-ous mutation
图1两病例家系图
Fig 1 Pedigrees of two families with hyperglycemia
病例2(图1B)：先证者，男，16岁，汉族。足月
出生，出生体质量不详。患者15岁时偶然发现空腹 血糖6. 4 mmol/L , HbA1c 6. 4%，后复查空腹血糖
5. 8 mmol/L,OGTT 服糖后 2 h 血糖 7. 4 mmol/L, HbA1c
6.0%，诊断为“糖尿病前期”，通过运动控制
血糖，未用药。既往史：有高尿酸血症病史。家族史:
父亲空腹血糖4.9~5.5 mmol/L,HbA1c 5. 8%°母亲
血糖不详。查体：身高172 cm，体质量60 kg,
BMI 20.3 kg/m 2°化验肝肾功、血脂均正常，尿酸
499 »mol/L，尿蛋白阴性。GAD 、ICA 、IAA 抗体均阴性。
52se2.2葡萄糖激酶(GCK )基因的检测
于病例1先证者及其父亲发现GCK 基因第3外
显子c.244A>C 杂合突变(图2A,B)，该突变导致第
82位苏氨酸突变为脯氨酸(p. Thr82Pro)，经与数据库
比对，该突变为新报告的突变。采用生物信息学软件 PolyPhen-2( http ://genetics , bwh. harvard, edu/pph2/)
预测该突变为“很可能有害”(probably damaging ，评
分 0. 992)，采用 PROVEAN(http ：/// seq_submit.php)软件预测该突变为“有害” (deleteri ous, 评分-4. 891)°
于病例2先证者中发现GCK 基因第9外显子 c. 1234G>A 杂合突变(图2C,D)，该突变导致第412
位缬氨酸突变为甲硫氨酸(p. Val412Met)°经与数
据库比对，该突变为致病性突变，且已在多个家系中 被报告过⑶，其HGMD 登记号为CM096950°先证
者父亲血糖正常，未检测到该突变，先证者母亲血糖 情况不详，拒绝进行基因检测。
2.3病例随访
病例1：已随访先证者至22岁。先证者21岁
mal control of this locus
图2 GCK 基因测序结果
Fig 2 Sequencing results of GCK
gene
王志新两例GCK基因突变家系的分子遗传学分析及临床思考1643
时因闭经、肥胖（身高155cm，体质量72kg,BMI 30.0kg/m2）、空腹血糖升高（8.5mmol/L）外院诊断为“多囊卵巢综合征”（具体不详），行减重手术（胃部分切除术）。术后月经恢复规律，体质量降至47.5kg（BMI19.8kg/m2）并保持稳定，复查空腹血糖5.7mmol/L，未应用降糖药物。先证者的父亲继续服用二甲双胍，未规律监测血糖，曾两次患肛痿。
病例2：已随访先证者至19岁。身高175cm，体质量约62kg,BMI20.2kg/m2，监测空腹血糖波动在 5.6~6.4mmol/L,HbA1c波动在 5.9%-6.2%，血脂水平正常，尿酸波动在444~545»mol/L，无痛风发作史，未应用降糖及降尿酸药物。
3讨论
垄断优势理论
GCK基因编码葡萄糖激酶，在ATP的参与下，将葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖。Thr82位于该酶的ATP结合区，该位点的突变可能影响酶与ATP的结合［4］。目前有Thr82Ala和Thr82Ile自然突变导致MODY2的报告［5-6］，本文的Thr82Pro为新报告的突变。结合Thr82位置的重要性及功能学软件预
测的结果，推测Thr82Pro突变很可能为致病性突变。Val412Met亦见于其他已报告的MODY2家系［3］。
GCK基因突变导致的遗传性高血糖通常是轻中度的，多为偶然发现而诊断［7-8］，且由于发病率低，很容易被误诊为发病率更高的1型或2型糖尿病。临床上，如若1型糖尿病患者在诊断3~5年后仍存在内源性胰岛素分泌，或2型糖尿病患者发病年龄较早且不伴有胰岛素抵抗，应当考虑MODY 的可能，并应进一步行基因检测⑼。GCK基因突变的血糖特点也有助于MODY2患者的发现和诊断，包括空腹血糖水平通常在5.5~10mmol/L［10-11］, OGTT服糖后2h血糖与空腹血糖水平差值小于4.6mmol/L［12］,HbA1c通常小于8.0%［9］o此夕卜，MODY2患者通常不需要药物，也少有糖尿病并发症发生［13］。
但是MODY2是GCK单基因突变的糖尿病，其患者合并发生1型或2型糖尿病的概率与背景人是一致的。国内外研究已报告，MODY2患者可同时患有2型糖尿病或存在2型糖尿病高危因素，如肥胖、胰岛素抵抗和血脂异常［14-15］。胰岛素抵抗和血脂异常可能参与MODY2患者的糖耐量恶化和不良结局发生［16-17］。对于不伴有胰岛素抵抗的MODY2患者，传统降糖无效，而对伴有胰岛素抵抗的患者，可能需要降糖［15］。本文中的3例GCK突变患者均具有不同的代谢综合征表现，因此应长期随访，根据其不同的代谢异常给与合适的。
总之，临床上应当关注不典型的1型或2型糖尿病患者，对诊断存疑的应尽可能进行基因检测并加强随访。对于确诊的MODY2患者，应当关注其总体代谢目标的实现。
参考文献：
[1]Wang Z,Ping F,Zhang Q,et al.Preliminary screening
of mutations in the glucokinase gene of Chinese patients with gestational diabetes[J].J Diabetes Invest,2018,9: 199-203.
[2]王志新，平凡，张茜，等.中国妊娠期血糖异常人葡
萄糖激酶基因突变初步筛查[J].中华糖尿病杂志，2014,6：397-401.
[3]Osbak K，Colclough K，Saint-Martin C，et al.Update on
mutations in glucokinase(GCK)，which cause maturityonset diabetes of the young，permanent neonatal diabetes，and hyperinsulinemic hypoglycemia[J].Hum Mutat，
2009,30：1512-1526.
[4]Marotta D，Anand G，Anderson T，et al.Identification
and characterization of the ATP-binding site in human pancreatic glucokinase[J].Arch Biochem Biophys，2005,436：23-31.
[5]Marks S，Couch R.Identification of two new mutations in
the glucokinase gene that result in maturity-onset diabetes of the young[J].Diabetes Care,2010,33:e94.doi：10.
2337/dc10-0685.
[6]Estalella I，Rica I，Perez De Nanclares G，et al.
Mutations in GCK and HNF-lalpha explain the majority of
1644基础医学与临床Basic&Clinical Medicine2020.40(12)
cases with clinical diagnosis of MODY in Spain[J].Clin
Endocrinol(Oxf),2007,67：538.doi：10.1111/j.l365-
2265.
[7]王志新，于淼，郑佳，等.四例中国青少年的成人起病
型糖尿病2型家系的临床与分子遗传学研究[J].中
华糖尿病杂志，2014，6：21-26.
[8]Wang Z，Diao C，Liu Y，et al.Identification and func
tional analysis of GCK gene mutations in12Chinese fami
lies with hyperglycemia[J].J Diabetes Invest，2019，10：
963-971.
[9]Thanabalasingham G，Owen K.Diagnosis and manage
ment of maturity onset diabetes of the young(MODY)
[J].BMJ,2011,343：d6044.doi：10.1136/bmj.d6044.
[10]Stride A，Vaxillaire M，Tuomi T，et al.The genetic ab
normality in the beta cell determines the response to an
oral glucose load[J].Diabetologia，2002，45：427-435.
[11]Stoffel M，Bell K，Blackburn C，et al.Identification of
glucokinase mutations in subjects with gestational diabetes
mellitus[J].Diabetes，1993，42：937-940.
[12]Ellard S，Bellanne-Chantelot C，Hattersley A.Best
practice guidelines for the molecular genetic diagnosis of maturity-onset diabetes of the young[J].Diabetologia，
2008，51：546-553.
[13]Steele A，Shields B，Wensley K，et al.Prevalence of vas
机器人避障问题
cular complications among patients with glucokinase muta
tions and prolonged，mild hyperglycemia[J].JAMA，
2014，311：279-286.
[14]Fendler W，Malachowska B，Baranowska-Jazwiecka A，et
al.Population-based estimates for double diabetes amongst
people with glucokinase monogenic diabetes，GCK-MODY
[J].Diabet Med，2014，31：881-883.
[15]Liu L，Liu Y，Ge X，et al.Insights into pathogenesis of
five novel GCK mutations identified in Chinese MODY pa-
tients[J].Metabolism，2018，89：8-17.
[16]Martin D，Bellanne-Chantelot C，Deschamps I，et al.
Long-term follow-up of oral glucose tolerance test-derived
glucose tolerance and insulin secretion and insulin sensi
tivity indexes in subjects with glucokinase mutations
(MODY2)[J].Diabetes Care,2008,31：1321-1323. [17]Spegel P，Ekholm E，Tuomi T，et al.Metabolite profiling
reveals normal metabolic control in carriers of mutations in
the glucokinase gene(MODY2)[J].Diabetes,2013,
62：653-661.
新闻点击
艾滋病病毒可以从大脑传播
一项新的研究表明，HIV可以驻留在脑细胞中，并传播到人体其他组织。
HIV在感染后8d内会进入大脑，但对感染HIV的脑细胞是否能够释放出HIV，然后再感染其他组织却了解很少。芝加哥拉什大学医学中心的这项新研究发现，某些类型的脑细胞可以携带HIV，即使这些病
毒可以通过抗反转录病毒疗法抑制，但它也可以传播到身体其他部位的免疫细胞。
研究表明，大脑中的HIV不只是被捕获而驻留于大脑中，而是可以通过白细胞迁移回到周围器官。这项研究结果可能对到艾滋病的新方法有所启示。在这项研究中，研究人员将感染了HIV或未感染的人类星形胶质细胞移植到免疫缺陷小鼠的大脑中。人脑包含数十亿个星形胶质细胞，它们执行多种功能，从支持脑细胞之间的通讯到维持血脑屏障。研究人员发现，感染了HIV的星形胶质细胞能够将病毒传播到大脑中CD4阳性的T免疫细胞，这些免疫细胞从大脑迁移到身体的其他部位，从而将感染传播到器官，例如脾脏和淋巴结。
该研究刊登于PLoS Pathogens o
刘晓荻译
薛惠文编
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议