锌转运体8及其自身抗体与糖尿病

宁翠利，吴孟水(综述)，刘宽芝(审校)(河北医科大学第三医院内分泌1科，河北 石家庄 050051)

·综 述·

锌转运体8及其自身抗体与糖尿病

宁翠利，吴孟水(综述)，刘宽芝*(审校)(河北医科大学第三医院内分泌1科，河北 石家庄 050051)

糖尿病;锌转运体8；综述文献

锌转运体8(Zinc transporter 8，ZnT8)表达主要局限于胰腺的内分泌部分尤其是胰岛β细胞，其在胰岛β细胞锌的转运中发挥直接作用，在胰岛素的合成、储存和分泌中发挥着间接作用。锌转运体8自身抗体(Zinc transporter 8 autoantibodies，ZnT8A)作为新近发现的1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)胰岛自身抗体，在经典T1DM、成人隐匿性自身免疫糖尿病(latent autoimmune diabetes in adult，LADA)具有重要的诊断价值。ZnT8A与妊娠糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)的关系需进一步确定。ZnT8的编码基因SLC30A8的罕见变异体和2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)的保护性有关。现将其结构和功能综述如下。

1 ZnT8的结构、功能、表达及调控

1.1 ZnT8的结构和功能 ZnT8以二聚体形式定位于胰岛β细胞胰岛素分泌囊泡(insulin secretory granules，ISGs)膜上，由369个氨基酸组成，包含6个跨膜α螺旋(Ⅰ～Ⅵ)，第Ⅱ～Ⅴ个α螺旋之间含有调节金属离子的特异性氨基酸残基[1]，跨膜结构域的C端和N端位于胞浆中，C端含有2个α螺旋(aa 284～292和aa 327～341)和3个β折叠(aa 299～308、aa 313～321和aa 345～352)，前2个β折叠构成发卡结构[2](图1)。ZnT8借助H+浓度差转运出2个H+同时转入1个Zn2+，Zn2+进入ISGs膜后以(Zn2+)2(Ca2+)2(INS)6构成稳定的六聚体并且储存在胰岛β细胞ISGs内。有研究显示在补充锌的条件下，INS-1E细胞锌离子的转运和储存不会增加，INS-1E细胞ZnT8过表达时锌离子的转运和储存水平增加，还增加了葡萄糖刺激介导的胰岛素分泌[3]。敲除ZnT8小鼠胰岛β细胞，ISGs内锌离子的聚集减少，胰岛素合成酶的转化水平下降，胰岛素原的水平增加，ISGs中成熟致密颗粒减少，而非成熟的、苍白的、体积较大的杆状颗粒增多，同时葡萄糖刺激介导的胰岛素的分泌水平下降。以上研究表明ZnT8在胰岛β细胞锌的转运中发挥直接作用，在胰岛素的合成、储存和分泌中发挥着间接作用。

图1 ZnT8的分子结构

1.2 ZnT8的表达和调控 人类ZnT8表达主要局限于胰腺的内分泌部分尤其是胰岛β细胞[4]，其还在视网膜组织少量表达[5]。啮齿类动物与人类的不同之处是ZnT8除表达在胰腺外还表达在其他分泌腺体如垂体、肾上腺及甲状腺[6]。

ZnT8的表达受细胞因子、脂毒性、游离锌、运动等因素的影响。有研究发现胰岛细胞暴露于IL-1β和IL-1β+IFN-γ的环境下，ZnT8表达下调，而暴露于IFN-γ时ZnT8表达无明显的变化[7]。研究显示予IL-1β(5 μg/L)处理小鼠胰岛β细胞，6 h、24 h和48 h后ZnT8 mRNA表达水平分别降低(51±4.2)%，(54.6±6.9)%和(64.1±0.6)%；TNF-α(10 μg/L)处理小鼠胰岛β细胞，6 h后ZnT8 mRNA表达水平无变化，24 h和48 h后分别降低(4.7±5.4)%和(50±5.2)%[8]。还有学者发现离体胰岛细胞在含有锌螯合剂的细胞培养液时，其ZnT8 mRNA表达减少74%，0.33%棕榈酸酯(模拟脂毒性)处理后ZnT8 mRNA表达减少50%[9]。因此，细胞因子IL-1β和TNF-α、锌缺乏及脂毒性引起ZnT8表达下调。Somboonwong等[10]将Wistar大鼠随机分成正常对照组、糖尿病对照组和糖尿病适度运动组，3组大鼠在相同的实验室环境下自由饮水和觅食，而糖尿病适当运动组额外在跑步机上运动(65%的最大氧耗，30 min/d，5 d/周)，6周后糖尿病对照组和糖尿病适度运动组ZnT8 mRNA表达与正常对照组相比分别下降90%和50%左右，而糖尿病适度运动组ZnT8 mRNA表达大约是糖尿病对照组的6倍。表明适度运动可增加ZnT8 mRNA的表达。其可能机制：①提高抗氧化酶活性；②抑制TNF-α的表达；③减少血浆游离脂肪酸的水平[11]；④增加血浆游离锌及胰腺锌的含量，而锌通过抗氧化应激及抗炎作用，使胰岛β细胞免受氧化应激及炎症反应所带来的损伤[10]。

2 ZnT8A与T1DM

T1DM是T细胞介导的胰岛β细胞破坏为特征自身免疫性疾病，并且血清中出现以β细胞为自身抗原的抗体如ZnT8A、谷氨酸脱羧酶自身抗体(glutamic acid decarboxylase autoantibodies，GADA)、蛋白酪氨酸磷酸酶2自身抗体(insulinoma-associated antigen-2 autoantibodies，IA-2A)和胰岛素抗体(insulin antibodies，IAA)，这些自身抗体的存在是胰岛β细胞自身免疫的标志。ZnT8A作为新近发现的T1DM胰岛自身抗体，其特异度、敏感度和阳性率及其与患者初诊年龄、病程之间的关系在不同的研究中结果不一致。有学者报道ZnT8A的敏感度是54.1%，特异度是99%，阳性率是54.3%[12]。检测捷克儿童初发T1DM患者ZnT8A敏感度是72%，特异度是99%，阳性率是72%，其阳性率与T1DM儿童初诊年龄之间无相关关系，病程≥5年时ZnT8A阳性率下降到34%[13]。Dunseath等[14]报道意大利初发T1DM儿童ZnT8A 敏感度是61.1%，特异度是97.3%，ZnT8A的阳性率0～6岁是56.3%，7～12岁是48.7%，13～18岁是48.6%；首诊时是61.1%，1年时是56%，2～4年时是59.3%，而≥5年时其阳性率下降到33.8%。除上述研究ZnT8A 阳性率和年龄的关系存在争议外，芬兰初诊年龄<5岁的T1DM儿童ZnT8A阴性者较常见，>5岁时其阳性率稳定增长，10岁时趋于平稳，此后开始降低[15]。以上研究中ZnT8A的阳性率不同可能与T1DM患者的年龄、性别尤其种族不同有关。ZnT8A、GADA、IA-2A和IAA四者联合检测初发T1DM时敏感度达到96%，后三者联合检测时为93%[16]。Lampasona等[17]和Huang等[18]报道成人隐匿性自身免疫糖尿病( latent autoimmune diabetes in adult，LADA)ZnT8A阳性率分别是18.6%和34.3%。有研究表明GADA、IA-2A联合检测的基础上增加ZnT8A的检测使诊断LADA的阳性率从7.58%上升到8.62%，并且发现LADA患者单一ZnT8A阳性者收缩压高于单一GADA阳性者，总胆固醇水平高于ZnT8A阴性的T2DM患者，提示ZnT8A阳性的患者似乎伴有血脂增高的趋势[19]。总之，ZnT8A高特异度不仅在经典T1DM诊断价值较高，而且对LADA具有同样的诊断价值。

3 ZnT8A与GDM

全球约有7%的妊娠妇女受到GDM的危害。胰岛自身抗体阳性的GDM患者发展为T1DM的风险显著增加[20]。Dereke等[21]于2012年首次报道了ZnT8A在GDM的阳性率是2.6%，GADA和IA-2A联合检测改为ZnT8A、GADA和IA-2A三者联合检测时GDM患者自身抗体阳性率从7.8%增加到9.9%。此外，澳大利亚302例妇女参与的GDM的临床前瞻性研结果显示：①ZnT8A的阳性率是4.8%，高于GADA(2.3%)、IA-2A(2.0%)和IAA(1.3%)，而且其他抗体均阴性时ZnT8A可以阳性；②ZnT8A的阳性率与空腹血糖水平轻度升高相关，与年龄、产前BMI、糖尿病家族史、全天胰岛素用量、糖化血红蛋白、妊娠结局及葡萄糖耐量无关；③ZnT8A的滴度在产后恢复正常，而GADA、IA-2A、IAA滴度产后均无明显变化[22]。ZnT8A滴度的改变与妊娠期代谢水平增加引起胰岛素分泌颗粒泡吐作用及随之的ZnT8抗原递呈的增加有关[23]，产后代谢需求下降，ZnT8A滴度随之恢复正常。总之，ZnT8A可能是GDM胰岛自身免疫重要的独立血清学标志物，但妊娠期ZnT8A与GDM的确切关系需进一步研究。

4 SLC30A8罕见变异体与T2DM

SLC30A8是ZnT8的编码基因，定位于染色体8q24.11，由13个外显子和8个内含子组成，长约226kb[24]。最近有研究发现与T2DM保护性有关的SLC30A8 12个罕见变异体。在芬兰和瑞典758例参与的全基因组关联研究通过测序与T2DM相关的115个基因的外显子，发现与T2DM的保护性相关的SLC30A8 p.Arg138*变异体[25]。通过对欧洲18 356名正常人和8 210例T2DM患者基因测序，也证实SLC30A8 p.Arg138*变异体的存在，且其杂合型携带者减少53%患T2DM的风险[25]。此外，Yakala等[25]对5 714例挪威人研究发现，SLC30A8 p.Lys34Serfs*50变异体杂合型携带者减少80%患T2DM的风险。SLC30A8 p.Arg138*和SLC30A8 p.Lys34Serfs*50截短蛋白变异体是最常见的SLC30A8截短蛋白变异体，并且编码了不稳定的ZnT8蛋白。测序多个种族1 225例正常人的SLC30A8的外显子，发现9个新的SLC30A8截断蛋白变异体，并且这种变异体没有局限于单一的单倍型等位基因，减少60%患T2DM的风险[26]。通过对5个种族约15万人基因测序发现SLC30A8 12个罕见的截短蛋白变异体，其任意一种变异体的杂合型均减少65%患T2DM的风险[26]。SLC30A8无功能变异体与T2DM保护相关性在未来可能是治疗糖尿病的一个新靶点。

5 展 望

ZnT8在胰岛素的合成、储存和分泌中发挥作用。ZnT8A在经典T1DM和LADA中具有重要的诊断价值，其与GDM的关系需进一步研究。此外，SLC30A8罕见变异体与T2DM的保护性机制需进一步探索。

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(本文编辑：刘斯静)

2016-01-05；

2016-02-11

河北省医学适用技术跟踪项目(GL2014043)

宁翠利(1985-)，女，河北邯郸人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事内分泌疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail:liu-kuznzhi@163.com

R587.1

A

1007-3205(2017)03-0363-04

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.03.030