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研究背景: 线粒体是通过氧化磷酸化系统(OXPHOS)供应细胞大部分ATP的真核细胞器。线粒体单体型指特定的单核苷酸多态性(SNPs)的集合。大量证据表明线粒体功能的改变在2型糖尿病(T2DM)的发生中起着重要作用。目前,全世界有4.25亿人患有糖尿病,其中超过90%被诊断患有2型糖尿病。有研究表明,由于活性氧簇(ROS)是胰岛素受体信号转导途径的调控信号,因此OXPHOS功能降低可能会通过升高ROS来降低胰岛素敏感性从而引发T2DM。而线粒体中ROS的产生也与炎症相关,这是T2DM发展的关键因素。 虽然有部分研究表明T2DM与线粒体功能障碍有一定关联性,但线粒体DNA (mtDNA)遗传背景(单体型)对T2DM的影响因人群而异,并在不同国家或地区的人群中结果不同。为了解线粒体单体型N9a对T2DM的影响,我们通过构建细胞模型及进一步实验来加以探索。 目的: 1.通过大样本病例对照统计学研究,分析线粒体单体型N9a与T2DM的关系。 2.建立汉族人群线粒体单体型N9a(N9a1,N9a10a)与非线粒体单体型N9a (D4j,G3a2,Y1)的融合细胞,比较N9a与非N9a这两类单体群的线粒体功能。 3.探索线粒体单体型N9a影响T2DM发生的机制。 方法: 1.收集1295例T2DM患者和974例健康人的新鲜外周血,提取全基因组DNA,利用PCR-RFLP和一代测序技术筛鉴定每个个体的线粒体单体型,并进行统计学分析初步判断N9a单体型与T2DM的关系。 2.抽取5种线粒体单体型(N9a1,N9a10a,D4j,G3a2,Y1)个体的外周血,分离血小板,与不含mtDNA的143B rho 0细胞融合,构建5种线粒体基因不同而核背景完全相同的细胞模型。比较mtDNA、mtRNA、蛋白水平,线粒体功能和形态,逆向信号通路介质(ROS和NAD+/NADH)水平,转录组谱,线粒体逆向信号通路的易感性和细胞葡萄糖摄取情况。 结果: 1.汉族人线粒体单体型N9a人群具有更高的T2DM风险(OR 1.999 [95% CI 1.229–3.251], P = 0.005)。 2.N9a单体型与非N9a 单体型相比线粒体数量无变化而mtDNA水平下调,呼吸链复合体酶活性也下调。 3.N9a单体型比非N9a 单体型具有更差的线粒体功能和线粒体形态。 4.N9a单体型与非N9a 单体型相比线粒体逆向信号介质的含量改变且转录组谱不同。 5.N9a单体型与非N9a 单体型相比Erk1/2激酶活性和炎症因子TLR4的表达上调,细胞葡萄糖摄取水平下调。 结论: 1.线粒体单体型N9a相对于其它线粒体基因遗传背景具有较低的线粒体氧化磷酸化功能以及更高的氧化应激水平,通过上调ERK激酶活性使细胞中TLR4炎症信号分子高表,从而降低了细胞对胰岛素的敏感性。 2.汉族人群的线粒体基因遗传背景在代谢性疾病发生中的作用不同于其他东亚人群。