SLC47A2基因变异在糖尿病中的生物技术评估及其对血糖控制的影响

《The Open Biotechnology Journal》：Biotechnological Assessment of SLC47A2 Genetic Variations and Glycemic Control in Diabetes Mellitus

　　Methaq J. Al-Jboori|Raad N. Hasan|Mona N. Al-Terehi
伊拉克巴格达穆斯坦西里亚大学理学院生物系

**引言**
2型糖尿病（T2DM）是一种受遗传和环境因素影响的多种因素引发的代谢紊乱疾病。血糖控制（GC）在预防糖尿病相关并发症中起着关键作用。SLC47A2等药物转运基因的变异可能会影响接受二甲双胍治疗的患者的血糖控制效果。

**方法**
本研究对120名接受二甲双胍单药治疗的2型糖尿病患者进行了横断面分析。通过空腹血糖（FBG）、HbA1c%、胰岛素水平、HOMA-IR和胰岛素敏感性指数来评估血糖控制情况。根据美国糖尿病协会（ADA）的标准，将参与者分为血糖控制良好组和血糖控制不良组。使用PCR和DNA测序技术对6个SLC47A2 SNPs（rs553096515、rs566505112、rs535426224、rs557659793、rs183037055、rs540311235）进行基因分型。统计分析包括等位基因/基因型频率、哈迪-温伯格平衡（HWE）、连锁不平衡（LD）、单倍型结构以及SNP间相互作用。

**结果**
总体而言，55%的参与者血糖控制不良。血糖控制不良组的FBG和HbA1c%显著高于血糖控制良好组（p < 0.05）。在三个SNP中发现了新的等位基因。六个SNP与血糖控制状态之间未发现显著关联。大多数SNP的分布显著偏离哈迪-温伯格平衡。连锁不平衡分析显示，rs553096515、rs566505112和rs535426224在两组中的关联强度较高。

**讨论**
尽管检测到了多种SLC47A2变异和新等位基因，但它们与血糖控制无显著关联。选定SNP之间的强连锁不平衡表明可能存在共同的遗传模式，但这并未影响血糖状态。在确定伊拉克2型糖尿病患者的血糖控制方面，SLC47A2以外的因素可能起着更重要的作用。

**结论**
SLC47A2基因变异与接受二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的血糖控制无显著关联。建议未来的研究采用更广泛的遗传评估方法和更大的样本量。

**1. 引言**
糖尿病（DM）是一个非常普遍的公共卫生问题，对医疗系统造成沉重负担[1]。2型糖尿病（T2DM）是最常见的代谢紊乱类型，其特征是胰岛素功能受损[2]。据估计，2019年全球有4.63亿糖尿病患者，预计到2030年这一数字将增加到5.78亿，到2045年将增加到7亿[3]。T2DM由β胰腺细胞功能障碍和外周胰岛素抵抗引起[4]。它约占所有糖尿病病例的90–95%。尽管全球医疗界做出了努力，但其患病率和发病率仍在上升[5]。血糖控制（GC）是导致并发症的风险因素，目前仍需要新的评估方法。主要治疗目标是通过维持糖尿病患者的血糖生物标志物水平来预防微血管和 macrovascular 并发症[1]。血糖控制是通过最佳血糖水平来衡量的[6]，使用三个参数进行评估：空腹血糖（FBG）、HbA1c%和餐后血糖。其中，HbA1c%是评估血糖控制的主要生物标志物[7]。根据美国糖尿病协会（ADA）的标准，糖尿病患者的良好血糖控制定义为HbA1c ≤7%和FBG 70–130 mg/dL，而美国内分泌学家协会（ACE）推荐的临界值为HbA1c ≤6.5%和FBG 3.9–7.2 mmol/L[3, 4, 8]。不良的血糖控制会导致并发症，降低生活质量并增加疾病相关的医疗成本[9-12]。

尽管血糖控制很重要，但由于多种因素的影响，其效果往往不理想[13]，这限制了医疗机构实施适当干预措施以改善血糖控制的能力[14]。
溶质转运家族47成员2（SLC47A2），也称为多药物和毒素排出2（MATE2），编码一种参与有毒电解质排泄的转运蛋白。该基因位于17号染色体上，参与内源性生理氨基酸的转运[15]。SLC47A2可能介导二甲双胍的转运和排泄[16]。此外，还检测到了该基因的不同剪接转录本变体[16, 17]。鉴于伊拉克2型糖尿病患者中观察到的血糖控制不佳的情况，本研究旨在探讨SLC47A2的遗传变异及其与血糖控制之间的关联。

**2. 材料与方法**
**研究对象和样本采集**：本研究包括120名被诊断为2型糖尿病的病例。采集血液样本以评估血糖参数并提取DNA以实现研究目的。在获得每位参与者的书面知情同意后，根据《赫尔辛基宣言》的伦理原则和伊拉克高等教育与科学研究部的批准，收集了临床和人口统计学数据，包括性别、年龄、体质指数（BMI）和疾病持续时间。所有参与者均仅接受一种口服抗糖尿病药物（二甲双胍）。根据美国糖尿病协会（ADA）的标准，参与者被分为两组：血糖控制良好组（HbA1c ≤ 7%）和血糖控制不良组（HbA1c > 7%）。
**纳入标准**：纳入标准为被诊断为2型糖尿病且仅接受一种口服抗糖尿病药物的病例。
**排除标准**：排除同时患有慢性疾病（如病毒感染[包括COVID-19]、肾脏疾病、肝脏疾病或任何类型的恶性肿瘤）的病例；排除正在接受胰岛素治疗或其他已知会影响血糖控制的药物的病例；此外，排除有吸烟、水烟使用或饮酒史的病例，以消除可能影响代谢和血糖结果的混杂因素。
**血糖参数**：FBG和HbA1c通过常规实验室检测得出，胰岛素通过ELISA检测，胰岛素敏感性和HOMA-IR根据Minh等人的方法进行估算[18]。
**DNA提取和目标SNPs**：使用Favorgen Blood Genomic DNA Extraction Kit（Favorgen Biotech Corp., 台湾）从血液样本中提取全基因组DNA。设计特定的引物对来扩增六个单核苷酸多态性（SNPs）的侧翼区域：rs553096515、rs566505112、rs535426224、rs557659793、rs183037055和rs540311235。这些SNPs基于NCBI数据库中的数据被选中，因为它们可能与血糖控制相关的基因变异有关。PCR扩增在标准条件下进行，退火温度为58°C。扩增产物随后由Macrogen Inc.（韩国）进行纯化和测序以确认基因型。
**统计分析**：数据以平均值±标准误差（SE）表示。独立样本t检验用于检测两组间连续变量的差异，卡方检验用于分类变量。使用95%置信区间（CI95%）的比值比（ORs）来评估基因型与血糖控制状态之间的关联。使用MEGA11检测基因型和等位基因分布。基于已建立的生物信息学工具和方法进行连锁不平衡（LD）和SNP-SNP相互作用分析[19-22]。

**3. 结果**
在本研究中，约55%的受试者血糖控制不良，45%的受试者血糖控制良好。性别分布无显著差异（p = 0.521）（表1）。
表1. 按性别划分的血糖控制良好组、不良组及样本分布百分比。
**研究变量** | 血糖控制良好组 | 血糖控制不良组 | p值 | 百分比%
|-----------------|-------------|-----------|---------|----------|-------------|-----------|-------------|-----------|---------|------------|-----|------------|---------|--------|---------|-----------|---------|-----------|-------------|---------|-----------|------------|---------|------------|---------|---------|-----------|---------|-----------|-----------|-----------|---------|-----------|---------|-----------|-----------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|-----------|---------|--------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|-----------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|-----------|---------|-----------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|-----------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|-----------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|---------|----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差异 p rs553096515,rs566505112 -0.276-0.115-0.161 0.436
rs553096515,rs535426224 -0.188-0.093-0.095 0.539
rs553096515,rs557659793 -0.276-0.079-0.197 0.152
rs553096515,rs1830370550 -0.001 0.001 0.687
rs553096515,rs540311235 -0.276-0.121-0.155 0.534
rs566505112,rs535426224 -0.276-0.207-0.069 0.623
rs566505112,rs557659793 -0.366-0.171-0.195 0.265
rs566505112,rs1830370550 -0.003 0.003 0.439
rs566505112,rs540311235 -0.366-0.304-0.062 0.76
rs535426224,rs557659793 -0.276-0.283 0.006 0.932
rs535426224,rs1830370550 -0.005 0.005 0.497
rs535426224,rs540311235 -0.276-0.217-0.059 0.939
rs557659793,rs1830370550 -0.007 0.007 0.296
rs557659793,rs540311235 -0.366-0.178-0.188 0.362
rs183037055,rs540311235 -0.004 0.004 0.312

对rs553096515、rs566505112、rs535426224、rs557659793、rs183037055和rs540311235进行了单倍型分析；结果发现四个单倍型与基因组控制无统计学上的显著关联（表7）。
表7. 研究组中SNPs的单倍型分析。

单倍型 较差的GC（频率） 良好的GC（频率） X2 p OR [95% CI]
CTGT 20(0.4) 18(0.409) 0.064 0.799 1.111 [0.492~2.506]
GCCCC 21(0.42) 18(0.409) 0.206 0.649 1.206 [0.536~2.714]
GCCTCC 0(0) 3(0.068) 3.223 0.072 NA [NA~NA]
CCCTCC 7(0.14) 3(0.068) 1.605 0.205 2.441 [0.592~10.058]

计算了研究受试者中良好和较差GC组SNPs的连锁不平衡。总体结果显示（X2为4.556，p为0.207）；较差GC组为（X2为4.079，p为0.252）；良好血糖控制组为（X2为0.045，p为0.977）。

对rs553096515、rs566505112、rs535426224、rs557659793、rs183037055和rs540311235进行连锁不平衡分析，发现某些SNPs之间存在强关联，例如rs557659793与rs553096515、rs566505112和rs535426224（r2为0.84-0.91），而其他SNPs之间则没有关联，例如rs183037055与其他SNPs（r2为0.0-0.01），表明它们独立分离。在较差GC组中，rs553096515、rs566505112和rs535426224之间存在强关联（r2=0.84-0.92），而在良好GC组中，rs553096515、rs566505112和rs535426224与rs540311235之间的关联较低（r2=0.9-1-1）（图2）。这些发现可在图2中看到。总体而言，良好和较差GC组之间的连锁不平衡差异较小。

**讨论**
在2型糖尿病患者中，较差的基因组控制可能导致多种大血管和微血管并发症[23]。因此，有必要确定影响基因组控制的因素以实现更好的治疗结果。在本研究中，我们关注了SLC47A2，多项研究已表明该基因与基因组控制有关[24, 25]。该蛋白主要作为肾脏中产生的有机阳离子的外排转运蛋白。该基因的变异会影响不同治疗方法（如广泛用于2型糖尿病管理的二甲双胍）的药代动力学[24]。

在本研究中，较差GC的患者表现出显著升高的空腹血糖（FBG）和糖化血红蛋白（HbA1c）。这归因于多种因素，包括生活方式、体力活动、饮食和遗传因素。SLC47A2多态性是影响药物代谢并帮助维持血糖水平的遗传因素之一。

目前的发现表明，在所有SNPs（rs553096515、rs566505112、rs535426224、rs557659793、rs183037055和rs540311235）中，SLC47A2基因变异与基因组控制无统计学上的显著关联。Chen等人发现，SLC47A2基因变异可能通过HOMA-IR和其他因素参数改变来影响2型糖尿病的风险[26]。他们的结果与本研究不同，他们认为SLC47A2 rs12943590可能是2型糖尿病中HOMA-IR的风险因素。SLC47A2对糖尿病的影响主要与其在药物代谢中的作用有关，特别是二甲双胍[24]。SLC47A2基因多态性有助于预测墨西哥人群对二甲双胍治疗的反应。此外，SLC47A2的非变异区域也参与蛋白质功能，一项研究表明，包含九个启动子序列变异的常见启动子单倍型与二甲双胍的药代动力学相关[27]。

Stocker等人的研究还发现，MATE1和MATE2启动子变异是健康志愿者和糖尿病患者中二甲双胍分布和反应的重要决定因素[28]。在伊拉克人群中，多种因素影响基因组控制，其他研究也部分支持这些结果[29-31]。在本研究中， 在糖尿病患者中发现了 deletion 突变和新等位基因，包括 rs553096515 的 (G)（C>A,T）、rs566505112 的 (T)（C>A,G）以及 rs535426224 的 (G)（C>T），以及其他 deletion 突变。这些变异以及其他因素（如药物组合[29]、氧化应激和DNA修复系统效率）可能影响糖尿病患者的基因组控制[32-35]。

编码 MATE2 转运蛋白的 SLC47A2 基因变异在调节接受二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的血糖控制中起重要作用。MATE2 负责通过肾小管细胞将二甲双胍分泌到尿液中，并与 SLC22A2 和 SLC47A1 协同工作将药物排出体外[36]。观察到一种 SLC47A2 启动子变异与二甲双胍治疗后的胰岛素抵抗反应改变相关，在接受二甲双胍单治疗的汉族2型糖尿病患者中，HOMA-IR 降低幅度更大，这与部分研究结果一致[26]。

**结论**
本研究显示，超过一半的病例表现出较差的基因组控制，这在使用单剂量二甲双胍的伊拉克人群中是一个严重的健康问题，不同血糖控制组之间的 FBG 和 HbA1c% 水平存在显著差异。在三个SNPs中发现了新的等位基因；然而，所有六个SNPs中的等位基因和基因型频率与基因组控制状态无显著相关性。虽然没有显著的SNP相互作用或单倍型与基因组控制相关，但连锁不平衡分析显示 rs553096515、rs566505112 和 rs535426224 在两组及所有参与者中存在强关联。某些SNP偏离 Hardy-Weinberg 平衡（HWE）表明可能存在需要进一步研究的遗传或人群特异性影响。未来，作者可能能够探索是否可以使用多种转运蛋白基因组合，或者扩大研究样本量是否能揭示2型糖尿病的更细微效应。

**作者贡献**
作者对论文的贡献如下：
M.J.A.J.：研究构思和设计；
R.N.H.：结果分析和解释；
M.N.A.T.：论文撰写。所有作者都审阅了结果并批准了最终版本的手稿。

**伦理批准和参与同意**
已从伊拉克高等教育和科学研究部通过机构审查委员会（IRB）获得伦理批准（批准代码：MHE-IRB-/1/COS/2024-118）。所有程序均符合2013年修订版的《赫尔辛基宣言》。

**人类和动物权利**
涉及人类参与者的所有研究程序均符合机构和/或研究委员会的伦理标准以及2013年修订版的《赫尔辛基宣言》。

**出版同意**
已从所有参与研究中获得书面知情同意。未收集可识别的个人、音频-视频或敏感数据。

**报告标准**
遵循 STROBE 指南。

**数据和材料的可用性**
支持本文发现的数据包含在已发表的手稿中。

**资金**
无。

**利益冲突**
作者声明无财务或其他利益冲突。

**致谢**
无声明。