血糖的稳定依赖胰岛β细胞分泌的胰岛素和《细胞分泌 的胰高血糖素的平衡。胰岛细胞数量的相对不足和功能紊乱 是糖尿病发病的重要原因。1型糖尿病是由于胰岛β细胞的 自身免疫破坏，2型糖尿病则以胰岛素分泌受损伴随胰岛素抵 抗为特点，而其他特殊类型的糖尿病亦存在胰岛β细胞数量 和/或质量的改变。因此，深入了解β细胞可塑性的分子机制 将为减少β细胞死亡、增加β细胞复制从而进行糖尿病的治疗 提供一个新的方向。近年来，对糖尿病发病机制的研究越 来越深入到基因水平，力图从基因角度进一步揭示该病的发病 机制，以期为糖尿病的治疗和预防提供新的方向。与胰岛 β细胞功能密切相关的胰岛特异性转录因子-配对盒4（paired box4，Pax4）逐渐进入人们的视野。研究发现，Pax4基因对生 理条件下胰岛β细胞的生存和增殖具有至关重要的作用，同时 Pax4基因的多态性与糖尿病的发生相关。本文对Pax4基因与糖尿病近几年的研究进展作一综述。

1 Pax4基因的结构和功能

Pax4基因属于编码促进胚胎细胞增殖、分化及存活的转 录因子家族。这类因子参与细胞内信号传导的高级调控，在胚 胎发育过程中对细胞分化、更新、凋亡等都起着十分重要的调 控作用。脊椎动物中Pax家族共包含9个成员（Paxl- Pax9），通常包括配对域（paired domain，PD）、八肽域（octapep- tide，OP）和同源结构域（homeodomain，HD） 3个保守结构 域。根据结构域组成的差异将Pax家族分为4个亚组。 Pax4属于缺乏OP结构域的汉亚组，主要在胰岛细胞中表达， 并在胰岛祖细胞的产生、胰岛β细胞和胰岛a细胞的分化中发 挥重要的调控作用。

胚胎发育过程中，Pax4转录最初在9. 5天的胰腺胚芽中 出现，胚胎13. 5-15. 5 d时达到高峰，然后下降至低表达水 平。Greenwood等的谱系示踪技术证实，含有Pax4重组基 因启动子的小鼠可以产生更多的胰岛内分泌细胞。Wang 等的基因打靶技术也提示，Pax4的缺乏可以导致胰岛β细 胞和S细胞的成熟障碍和胰岛a细胞的大量增加。其中胰岛a细胞的增加一方面由于胚胎时期被Pax4抑制的a细胞特异性 转录因子Arx的表达增加，另一方面，Pax4的缺乏可以促使成 体β细胞向a细胞和PP细胞转化。Sui等在小鼠胚胎干细 胞向胰腺前体分化的过程中，观察到转录因子Pax4在诱导分 化的第15天出现显著上调。Liang等在链脲霉素诱导糖尿 病鼠的研究中观察到，转录因子pax4作为关键下游信号分子 参与了胰十二指肠同源框1-神经源素3-Pax4信号轴，并在受 损胰岛β细胞再生中发挥了至关重要的作用。以上研究均提 示Pax4基因的表达对于维持胰岛β细胞的增殖和分化及胰岛细胞表型具有至关重要的作用。

2.Pax4基因的表达调控

活化蛋白A和β细胞素可以刺激Pax4基因的表达，同时 增加鼠胰岛β细胞的增殖。Wortmannin抑制β细胞素诱导的 Pax4的表达，提示PI3K信号通路参与这种作用。还有研究发 现活化蛋白A和

β细胞素可以诱导胰脏细胞株Pax4基因的 表达，刺激人胚胎胰脏细胞的生长和分化。此外，葡萄糖、活化 蛋白A和β细胞素也可以诱导人内源性Pax4 mRNA水平的 增加。Cheung等的研究发现，鼠胰岛中过表达faax4基因 一方面可以激活c-myc/Id2细胞增殖信号通路，另一方面还能 诱导抗凋亡基因bcl-xl的上调。同时，c-myc的表达需要bcl-xl 诱导的存在，从而促进β细胞的增殖而不是凋亡。人胰岛细胞 中过度表达Pax4也可以诱导增殖并减少细胞因子介导的凋 亡。还有研究发现，Pax4蛋白可以通过定位在成对结构域上 的一种新的蛋白转导区域渗透进胰岛细胞，从而对抗TNF-a 诱导的凋亡。同时，还在动物和人类转导细胞中观察到了 c- myc和bcl-xl的表达上调。近年来，Hu等研究也发现上调 Pax4基因的表达能够抑制胰岛β细胞的凋亡，这种保护作用 可能是通过抑制NF-KB并上调Bd-2的表达来实现的。另一 方面，PPax4还可以通过抑制MafA同时上调Cdk4和c-myc的 表达来实现其促进胰岛β细胞分化和增殖的作用。

对致炎细胞因子IL-1β的研究为faax4基因参与胰岛β细 胞对生理性刺激的反应提供了证据。低浓度的IL-1β可以剌 激Pax4基因的表达，增加人胰岛β细胞的增殖分化。相反，高 浓度的IL-1β则是通过增加凋亡来抑制Pax4 mRNA水平。 Fas信号通路参与了这种双面效应，当FLICE抑制蛋白 （FLIP）失活时，Fas信号通路可以从调节丝裂信号转换为凋亡 信号。Fas信号通路在维持胰岛β细胞的分泌功能方面也发 挥着重要作用。Fas缺陷鼠表现出葡萄糖诱导的胰岛素分泌 受损。所以，Pax4参与了 Fis/FLIP信号转导通路，对细胞因 子IL-1P起正向或负向的作用。这种作用在1型和2型糖尿 病患者体内可以被观察到。近年来，睫状神经营养因子也被发 现可以显著上调Pax4 mRNA水平，并促进新生鼠胰岛细胞的 生存。综上所述，：Pax4是胰岛β细胞成熟和分化过程中重要 的信号通路分子和可塑性的作用靶点。

3.Pax4基因的多态性与糖尿病

3.1 Pax4基因多态性与1型糖尿病和2型糖尿病

3.1.1 1型糖尿病是自身免疫造成的胰腺β细胞破坏与再生间的平衡被破坏而导致的胰岛素绝对缺乏，β细胞的发育和再 生障碍是1型糖尿病发生的重要过程之一。PPax4在瑞士和德 国的独立研究中均发现Pax4基因突变在健康人群和1型糖尿患者群中有显著性差异。Biason-Lauber等研究发现，1型 糖尿病儿童中存在73%的fiX4C突变，而在健康人群中仅为 32%，相反，Pax4A/C杂合子在健康对照中为62%，而在胰岛 细胞抗体阳性的人群中为73. 6%，这些人群仅有17. 5%发展 为糖尿病。Zhang等研究也发现PiX4基因多态性和中国 汉族1型糖尿病的发生密切相关。然而，在对498例芬兰和匈 牙利1型糖尿病患者的研究中，却未发现Paax4基因1168C/A 多态性与1型糖尿病有关。近年来Howson等和BSerrgholdt 等的两个大样本独立性研究也都未发现^=4基因单核苷 酸多态性位点和/或单倍型和1型糖尿病的发生相关。

3.1.2 2型糖尿病方面，2001年已有文献报道Paax4基因 R121W多态性和日本人群2型糖尿病的发生密切相关。其后，Tokuyama等在日本793例2型糖尿病患者Pa=4基因 的研究中发现，等位基因Trp121的频率是3. 59%，并且 TrP121携带者胰岛素使用率和第一相C-肽分泌水平显著高于 对照人群。最近，Gong等研究发现Pax4基因R121W多态 性与2型糖尿病的发生密切相关，其中R等位基因携带者餐 后胰岛素水平显著高于w等位基因携带者，使用瑞格列奈单一治疗后，R/R基因型患者餐后血糖下降显著高于W/W基因 型。然而，近年来Chavali等在对印度北部1019例2型糖 尿病患者Pa==4基因R121W多态性的研究中却未发现其与2 型糖尿病密切相关。这些不同国家和地区的研究差异很可能 源于遗传异质性、群体差异或者是基因和环境的相互作用。在 1型糖尿病和2型糖尿病中均存在胰岛β细胞功能的逐渐衰 退，所以，越来越多的学者推测，在胰岛发育和（或）成熟过程中 的Pax4基因异常表达将会增加胰岛细胞的凋亡易感性，同时 引起细胞增殖数量的减少，进而产生胰岛β细胞功能衰退，并最终导致糖尿病的发生。

3.2 Pax4基因多态性与特殊类型糖尿病

3.2. 1 青少年期起病的成人型糖尿病（maturity onset dlabe- tes of the young，MODY） :MODY是一种单基因突变所致的常 染色体显性遗传病，近年来证实某些调节胰腺发育和功能的转 录因子突变是MODY发病的遗传学基础。泰国的一项研究发 现^=4基因R164W及IVS7-1G > A的多态性可以加重 MODY的表型，并且Pax4基因R192H的多态性与MODY的 初发年龄相关。日本最近的研究也发现，Pax4基因3号 外显子的36 bp杂合子缺失和MODY表型有关，并推测Pax4 基因可能作为糖尿病相关转录因子的下游靶器官，通过抑制细 胞复制和抗凋亡的能力来参与并且加重MODY的表型。然 而，Dusatkova等在53个捷克MODY家庭的研究中却未发现Pax4基因存在突变。

3.2.2 酮症倾向糖尿病（ketosis prone diabetes，KPD）： KPD是一组具有较大异质性的糖尿病，其临床表型既可类似1型 糖尿病，也可能类似2型糖尿病。由于它以酮症为首发症状， 故推测其胰岛功能在起病时已遭受较大损害，可能存在遗传性 胰岛β细胞分泌缺陷而不能耐受高糖下的糖脂毒性，导致β细 胞分泌功能急剧下降而发生酮症酸中毒。Haaknd等在对美国37例具有明显2型糖尿病家族遗传史，并以完全胰岛素 依赖和胰岛β细胞储备缺乏为特点的胰岛自身抗体阴性的酮 症倾向糖尿病患者7个基因进行扫描后发现，PDX-1基因5‘非翻译区的P33T多态性和Pax4基因R121W多态性与酮症倾 向糖尿病的发生相关。周敏等在中国南方汉族人群研究中 发现，Pax4基因P321H多态性与胰岛自身抗体阴性的酮症倾 向2型糖尿病未见关联，但与男性和小于20岁的酮症倾向糖尿病的发生有关。

Pax4被视为胰岛β细胞生长、分化的重要因子。在生理条件下，β细胞用来满足增加的胰岛素需求，比如说在怀孕和肥胖的条件下胰岛素的需求增加。然而，基因的突变则会削弱其转录活性，从而影响胰岛β细胞寿命或增殖。在胰岛 β细胞丧失功能的情况下，也存在着未减弱的细胞凋亡，其共同的作用使胰岛β细胞逐渐丧失，于是，就出现了胰岛素的相 对缺乏、高血糖，以至发展为糖尿病。然而以不同国家和/或不 同人群糖尿病患者为研究对象的不同文献报道了许多并不相同的Pax4基因多态性位点。另一方面，在不同国家、甚至同一国家的不同区域，同一多态性位点等位基因的分布频率也不尽 相同，这种多态性分布的差异性对糖尿病的表型也存在着不同 的影响。这种差异很可能源于遗传异质性、群体差异或者是基 因和环境的相互作用。因此，Pax4基因在糖尿病中的复杂作 用尚待更多的研究，尤其是通过在不同的种族、不同地区中的 研究来进一步验证。（IntJ Lab Med,August 2012,Vol. 33,No. 16 袁文丽 邓德耀 李亦平综述，张瑛审校）