肾虚证在糖尿病中的分布特征及其免疫遗传机制研究
【摘要】:
背景
糖尿病(DM)具有复杂的遗传背景,而肾虚证也呈现一定的家族聚集倾向,因此,以DM为载体研究肾虚证是否具有遗传倾向及其分子基础,具有很强的针对性。家系和双生子由于遗传背景相似或相同成为研究有遗传特征疾病的经典样本。基因芯片技术能够大规模筛选特征基因,为实现DM肾虚证免疫遗传机制提供了有力的工具。本文在前期“证候一基因组”研究的平台上,首先论证肾虚证在DM群体及家系中聚集分布的假说,进而引入2型糖尿病(T2DM)家系、T2DM双生子及非家系T2DM患者为研究对象,从宏观证候到微观转录组,研究DM肾虚证在免疫遗传方面的分子机制,为DM从肾论治提供理论依据。
目的
①通过大规模的DM四诊症状调查,分折其证候的分布与构成规律,揭示肾虚证在DM辨证分型中的地位。
②通过对典型T2DM家系成员的辨证分析,探索肾虚证在DM家系中的分布特征。
③基于基因表达谱技术筛选T2DM肾虚证免疫紊乱关键基因,探讨T2DM肾虚证发生的免疫遗传机制。
方法
①宏观糖尿病证候的模型判别:根据自编DM四诊症状调查表对DM患者及T2DM家系进行调查,整合广义词典模型、因子分析、聚类分析等方法,结合专家诊断,挖掘肾虚证在DM中的分布特征。
②微观特征基因的芯片筛选:借助基因芯片技术,精选典型T2DM肾虚证家系、双生子及非家系患者分3组设计基因表达谱试验,利用SAM、FatiGO+等多种数据库筛选DM肾虚证特征基因表达谱。
③芯片结果的qPCR临床验证:对基因芯片筛选到的特征表达基因进一步采用qPCR方法进行验证。
结果
①5010例糖尿病患者中肾虚证的分布调查:5010例DM患者的病位以肾为主,病性以虚为主,肾虚证在DM证候中呈集中分布趋势。
②2038例患者的T2DM家族史调查:2038例患者中,有T2DM家族史者有444例,占总调查人数的19.57%;阳性T2DM家族史的患者的四诊症状定性总分明显高于阴性家族史患者(p0.01);3个典型T2DM家系中肾虚证成员占总调查成员的比例分别为66.7%、50%和75%;同卵双生子具有病和证罹患的一致性,但存在着病情轻重程度的差异。
③家系、双生子、非家系糖尿病患者基因表达谱研究:3组样本分别筛选到81、70、99个显著表达基因,GO、PATHWAY分析提示免疫基因及通路的显著表达为三组的共性特征,尤其是IL-10等白介素族基因及细胞因子通路在2组中出现显著表达。
④6个免疫相关基因的qPCR验证:验证了AZU1、HLA-DRB5、CCR3、IL-10、IL-1β和IL20RA 6个基因,其中IL-10和IL-1β基因在T2DM肾虚证患者中的表达显著高于正常人(P0.05),而CCR3和IL20RA基因在T2DM肾虚证患者中表达显著低于正常组(P0.05)。
讨论
①肾虚证是糖尿病的基础证候:整合模型判别及多元数学统计方法分析DM证候的共性特征,结果提示肾虚证是DM的基础证候。
②肾虚证在糖尿病家系中呈现家族聚集性趋势:多个典型家系及双生子的辨证分析结果提示肾虚证在T2DM家系中呈现家族聚集性趋势,家系中肾虚证和DM有伴发倾向。
③糖尿病肾虚证的关键病机之一是免疫紊乱的遗传相关性:白介素族及其受体基因,如IL-10、IL-1β、IL20RA等和细胞因子-细胞因子受体相互作用通路的显著表达,提示DM肾虚证的关键病机之一是免疫紊乱的遗传相关性。
④免疫相关基因qPCR临床验证和基因芯片结果的一致性:4个基因CCR3、IL-10、IL-1β、IL20RA的qPCR验证结果和基因芯片筛选结果具有一致性,提示这四个基因与DM肾虚证关系更为密切。
【关键词】:肾虚证 糖尿病 免疫遗传 家系 双生子 细胞因子通路
【学位授予单位】:成都中医药大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R259
【目录】:
【学位授予单位】:成都中医药大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R259
【目录】:
- 中文摘要14-16
- ABSTRACT16-20
- 缩略词20-22
- 前言22-28
- 1. 糖尿病病证结合研究的意义22-24
- 1.1 糖尿病研究的重要性22
- 1.2 中医药治疗糖尿病的优势22
- 1.3 糖尿病辨证研究的现状及不足22-23
- 1.4 肾虚证在糖尿病发生演变过程中的地位23
- 1.5 糖尿病和肾虚证结合的病证结合研究方法23-24
- 2. 多学科方法结合研究复杂疾病的意义24-25
- 2.1 糖尿病和肾虚证的复杂疾病特性24
- 2.2 多学科方法的整合研究复杂疾病的优势24-25
- 3. 糖尿病肾虚证微观遗传特征研究—家系双生子研究方法25-28
- 3.1 从遗传学角度切入糖尿病肾虚证研究的意义25
- 3.2 家系及双生子样本研究糖尿病肾虚证的优势25
- 3.3 基因芯片技术整合家系双生子研究的方法学平台25-28
- 第一部分 肾虚证在糖尿病群体中的分布特征研究28-48
- 引言28
- 1. 资料与方法28-32
- 1.1 糖尿病西医诊断标准28-29
- 1.2 纳入标准29
- 1.3 排除标准29
- 1.4 肾虚证辨证标准29
- 1.5 糖尿病四诊症状调查表29-30
- 1.6 病例资料来源及内容30
- 1.7 糖尿病病历资料症状术语规范30-31
- 1.8 症状指标赋值31
- 1.9 糖尿病调查结果的录入31
- 1.10 数据分析方法31-32
- 1.10.1 一般的数学统计方法31
- 1.10.2 新型的模型判别方法31-32
- 2. 结果32-43
- 2.1 病例的一般信息32-34
- 2.1.1 性别分布32
- 2.1.2 年龄分布32-33
- 2.1.3 病程分布33-34
- 2.2 证候分布统计分析结果34-43
- 2.2.1 症状出现频率描述34-35
- 2.2.2 系统聚类分析35-36
- 2.2.3 因子分析36-41
- 2.2.3.1 各成分的公因子方差36-37
- 2.2.3.2 采用方差最大旋转法后的因子载荷37-38
- 2.2.3.3 因子载荷碎石图及散点图38-39
- 2.2.3.4 提取的主因子及其辩证39
- 2.2.3.5 根据因子得分矩阵进行系统聚类分析39-41
- 2.2.3.5.1 聚类图39-40
- 2.2.3.5.2 各因子聚类层次所解释的症状指标及其辨证40-41
- 2.2.4 广义词典模型判别41-43
- 2.2.4.1 广义词典模型判别得到的23个症状模块41-42
- 2.2.4.2 将23个症状模块辨证组合得到的9个证候模块42-43
- 3. 讨论43-48
- 3.1 糖尿病四诊症状调查表的制定43-44
- 3.2 病历资料的可靠性及可利用性44
- 3.3 病历数据症状术语规范的必要性44-45
- 3.4 多元统计方法在糖尿病肾虚证分布研究中的运用45-47
- 3.4.1 聚类分析方法45
- 3.4.2 因子分析方法45-46
- 3.4.3 广义词典模型新方法的应用46-47
- 3.5 肾虚证是糖尿病的基础证候47-48
- 第二部分 糖尿病家系中肾虚证分布特征研究48-64
- 引言48-49
- 1. T2DM家族史背景调查49-52
- 1.1 对象与方法49
- 1.1.1 调查对象49
- 1.1.2 调查内容49
- 1.1.3 调查方法49
- 1.2 调查结果49-52
- 1.2.1 T2DM家族史阳性组和阴性组性别分布比较49
- 1.2.2 T2DM家族史阳性组和阴性组年龄分布比较49-50
- 1.2.3 T2DM家族史阳性组和阴性组病程分布比较50-51
- 1.2.4 症状定性总分比较51
- 1.2.5 相关因素logistic回归分析51-52
- 2. 典型T2DM家系及家系双生子证候调查52-62
- 2.1 调查对象52
- 2.2 调查途径52-53
- 2.3 调查方法53-54
- 2.3.1 T2DM家系筛选标准53
- 2.3.1.1 纳入标准53
- 2.3.1.2 排除标准53
- 2.3.2 糖尿病四诊症状调查表53
- 2.3.3 双生子卵型鉴别方法53-54
- 2.4 调查内容54
- 2.5 结果54-62
- 2.5.1 家系调查一般情况54
- 2.5.2 四川彭州蒲姓T2DM家系54-57
- 2.5.2.1 家系图54-55
- 2.5.2.2 OGTT检测结果55
- 2.5.2.3 糖尿病四诊症状调查表调查结果55-57
- 2.5.3 成都陈姓双生子家系57-60
- 2.5.3.1 家系图57
- 2.5.3.2 OGTT检测结果57-58
- 2.5.3.3 糖尿病四诊症状调查表调查结果58-59
- 2.5.3.4 OGTT结果异常者和正常者之间症状总分比较59-60
- 2.5.4 北京吕姓双生子家系60-62
- 2.5.4.1 家系图60
- 2.5.4.2 临床生化检测结果60-61
- 2.5.4.3 四诊症状调查表调查结果61-62
- 2.5.5 双生子病证结合调查结果62
- 3. 讨论62-64
- 3.1 糖尿病家系中肾虚证的家族聚集性62-63
- 3.2 同卵双生子病和证的罹患一致性63-64
- 第三部分 糖尿病肾虚证家系双生子基因表达谱研究64-94
- 引言64
- 1. 试验对象64-65
- 2. 材料与方法65-71
- 2.1 标本的采集与分离白细胞65
- 2.1.1 主要仪器与试剂65
- 2.1.2 实验步骡65
- 2.2 RNA 的提取65-67
- 2.2.1 主要仪器与试剂65
- 2.2.2 实验步骤65-67
- 2.2.2.1 物品器械的去RNA酶处理65-66
- 2.2.2.2 总RNA的提取66
- 2.2.2.3 总RNA的纯化66-67
- 2.2.2.4 RNA样品质量检测67
- 2.3 基因芯片检测67-69
- 2.3.1 基因芯片的制备67-68
- 2.3.1.1 主要仪器与试剂67
- 2.3.1.2 基因芯片的制备67-68
- 2.3.2 对样品RNA进行荧光标记68
- 2.3.3 基因芯片的杂交68-69
- 2.3.3.1 主要仪器与试剂68-69
- 2.3.3.2 基因芯片的杂交与清洗69
- 2.3.4 基因芯片的扫描69
- 2.3.5 芯片图像的采集与数据分析69
- 2.4 基因芯片实验分组69
- 2.5 基因表达谱数据分析工具69-71
- 2.5.1 SOURCE69-70
- 2.5.2 Gene Ontology(GO)70
- 2.5.3 KEGG70
- 2.5.4 SAM70-71
- 2.5.5 FuncAssociate71
- 3. 结果71-89
- 3.1 蒲姓家系基因芯片检测结果71-75
- 3.1.1 RNA样品质检结果71-72
- 3.1.2 显著基因筛选结果72-75
- 3.1.2.1 SAM plot72-73
- 3.1.2.2 显著表达基因73-74
- 3.1.2.3 81个显著表达基因GO功能注释74-75
- 3.1.2.4 81个显著基因KEGG通路注释75
- 3.2 吕姓双生子家系基因芯片检测结果75-79
- 3.2.1 RNA样品质检结果75-76
- 3.2.2 显著表达基因筛选结果76-79
- 3.2.2.1 SAM plot76-77
- 3.2.2.2 显著表达基因77-78
- 3.2.2.3 70个显著表达基因GO功能注释78-79
- 3.2.2.4 70个显著表达基因KEGG通路注释79
- 3.3 非家系T2DM患者基因芯片检测结果79-84
- 3.3.1 RNA样品质检结果79-80
- 3.3.2 显著表达基因筛选结果80-84
- 3.3.2.1 SAM plOt80-81
- 3.3.2.2 显著表达基因81-82
- 3.3.2.3 99个显著表达基因GO功能注释82-83
- 3.3.2.4 99个显著表达基因KEGG通路注释83-84
- 3.4 家系及双生子基因表达谱比较结果84-89
- 3.4.1 吕姓双生子之间基因表达谱比较结果84-88
- 3.4.1.1 相同差异表达基因84-85
- 3.4.1.2 双生子相同差异表达基因GO功能注释85
- 3.4.1.3 双生子相同差异表达基因KEGG通路注释85-86
- 3.4.1.4 双生子之间差异表达基因GO功能类及Pathway比较86-88
- 3.4.2 家系非家系差异基因表达谱比较结果88
- 3.4.3 家系差异表达基因相关的疾病比较结果88-89
- 4. 讨论89-94
- 4.1 引入家系双生子样本研究糖尿病肾虚证的意义89-90
- 4.2 糖尿病肾虚证差异基因表达谱分析90-92
- 4.2.1 蒲姓家系基因表达谱分析90-91
- 4.2.2 吕姓双生子家系基因表达谱分析91
- 4.2.3 非家系糖尿病肾虚证的基因表达谱分析91-92
- 4.2.4 双生子、家系及非家系差异基因功能比较研究92
- 4.3 糖尿病肾虚证免疫遗传机制探讨92-94
- 第四部分 糖尿病肾虚证免疫基因的QPCR验证94-113
- 引言94-95
- 1. 材料与方法95-101
- 1.1 临床样本的采集95
- 1.2 主要试剂及仪器95-96
- 1.2.1 采集血样和分离白细胞所需试剂和仪器95
- 1.2.2 提取RNA所需试剂和仪器95-96
- 1.2.3 RNA专用试剂和耗材的处理96
- 1.2.4 实时定量PCR实验试剂及仪器96
- 1.3 引物的设计、合成及相关网站96-97
- 1.4 实时定量PCR实验步骤97-100
- 1.4.1 血样的采集和白细胞的分离97
- 1.4.2 RNA的提取97-98
- 1.4.3 RNA质量鉴定98
- 1.4.4 cDNA第一链合成98-99
- 1.4.5 目的基因片段的普通PCR扩增99
- 1.4.6 实时定量PCR检测99-100
- 1.4.6.1 配制主混液99
- 1.4.6.2 荧光定量PCR循环条件99-100
- 1.4.6.3 仪器的操作100
- 1.4.7 各基因定量PCR扩增产物的鉴定100
- 1.5 各基因mRNA相对表达水平分析100
- 1.6 统计学分析100-101
- 2. 结果101-108
- 2.1 病例组和对照组四诊症状调查表评分结果101-102
- 2.2 各样本RNA质检结果102-103
- 2.2.1 各样本RNA紫外分析测定结果102-103
- 2.2.2 各样本RNA质控图103
- 2.3 实时定量PCR结果103-108
- 2.3.1 扩增曲线和熔解曲线103-106
- 2.3.2 各基因mRNA在两组样本中的相对表达水平比较106-107
- 2.3.3 实时定量PCR结果与基因芯片结果比较107-108
- 3. 讨论108-113
- 3.1 病例的选择108-109
- 3.2 实时定量PCR结果分析109-111
- 3.2.1 CCR3109-110
- 3.2.2 IL-10110
- 3.2.3 IL-1β110-111
- 3.2.4 IL20RA111
- 3.3 细胞因子-细胞因子受体相互作用通路与T2DM肾虚证111-112
- 3.4 基因芯片与定量PCR结果比较分析112-113
- 结语113-115
- 问题与展望115-117
- 参考文献117-132
- 致谢132-133
- 文献综述——糖尿病流行病学研究策略及分子遗传学研究进展133-151
- 1. 糖尿病临床流行病学研究概况134-137
- 1.1 发病概况研究134-135
- 1.2 糖尿病危险因素135-137
- 1.2.1 家族史135
- 1.2.2 肥胖135-136
- 1.2.3 高血压136
- 1.2.4 体力活动136
- 1.2.5 年龄136
- 1.2.6 睡眠136-137
- 1.3 糖尿病中医证候流行病学研究137
- 2. 糖尿病遗传流行病学研究策略137-139
- 2.1 家系研究137-138
- 2.2 双生子研究138-139
- 2.3 双生子及其家系研究139
- 2.4 遗传流行病学和基因芯片技术的结合139
- 3. 分子流行病学及候选基因研究139-142
- 3.1 胰岛素基因(INS)139-140
- 3.2 过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPARG)140
- 3.3 肝细胞核因子4α(HNF-4α)140
- 3.4 钙蛋白酶10(CAPN10)140
- 3.5 钾离子内向整流通道蛋白J亚单位11号成员(KCNJ11)140-141
- 3.6 磷脂酰肌醇-3-激酶调节亚单位多肽(PIK3R1)141
- 3.7 钾电压门通道KQT样亚单位1号成员(KCNQl)141
- 3.8 转录因子7-L2(TCF7L2)141-142
- 4. 展望142
- 参考文献142-151
- 附件1:128项糖尿病四诊症状调查表151-154
- 附件2:采用方差最大旋转法后的20个因子载荷154-158
- 附件3:广义词典模型新方法的计算数据158-161
- 附件4:双生子卵型相似判断表161-162
- 附件5:公开发表的学术论文、专著及科研成果162-165
| 【相似文献】 | ||
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