·执行主编专栏·

作者：洪天配

作者单位：100191北京大学第三医院内分泌科

1921年，Banting和Best首次发现从胰腺组织中可提取到能够调节葡萄糖代谢的胰岛素，并且证实其在1型糖尿病试验性治疗中的有效性。该成果于1923年获得了诺贝尔生理学或医学奖，这是糖尿病学研究领域的一个重要里程碑。目前已知胰岛素为双链结构的蛋白质激素，其在胰岛β细胞中的生物合成过程首先翻译为单链结构的前胰岛素原，继而在粗面内质网中经过信号肽酶的裂解，去除信号肽后转变为单链结构的胰岛素原。最后，胰岛素原在高尔基器中经过剪切加工后转化为胰岛素和C肽，完成剪切加工过程主要依赖于两种激素原转化酶(PC)，PC 1/3和PC2，其中PC1/3起主要作用[1]。

上世纪50年代末，Berson和Yallow发明了放射免疫测定技术，使得胰岛素等体内微量的激素能够被精确定量，他们因此获得了诺贝尔奖，这为研究胰岛β细胞的胰岛素分泌功能奠定了坚实的基础。目前临床研究中可用于评价胰岛β细胞功能的方法包括：①胰岛素分泌节律和脉冲分析;②高葡萄糖钳夹技术;③静脉葡萄糖耐量试验(IVGTT);④口服葡萄糖耐量试验(OGTT);⑤标准餐刺激试验;⑥联合刺激试验(胰升血糖素+葡萄糖+精氨酸);⑦稳态模型评估法(HOMA)等。在上述评估方法中，目前尚无任何一种方法能够满足临床检测的理想要求，故在临床科研工作中应该合理选择，做到扬长避短。一般而言，前两种方法的精确度较好，但操作较为繁琐，费时、费力、费钱，通常仅用于样本量很小的研究中;第3～6种方法相对而言较为简便，但精确度略差，适用于普通的小样本研究;HOMA法尽管精确度较差，但非常简便，故可用于样本量较大的临床研究中。

葡萄糖刺激后的胰岛素分泌反应表现为第一和第二时相胰岛素分泌的双时相特征。高葡萄糖钳夹试验和IVGTT均可显示第一时相胰岛素分泌。第一时相胰岛素分泌是维持正常血糖稳态所必需的。第一时相胰岛素分泌功能障碍是2型糖尿病发生过程中的早期缺陷，可导致餐后高血糖的发生和发展[2]。OGTT和标准餐刺激试验尽管因操作简便而在临床研究中被广泛采用，但这两种方法不能对第一和第二时相胰岛素分泌进行评价，仅能显示早时相和晚时相胰岛素分泌。在Pima印第安人群中进行的流行病学随访研究表明，负荷后30分钟的快速胰岛素释放反应(AIR)在葡萄糖耐量正常(NGT)→葡萄糖耐量受损(IGT)→2型糖尿病的进展过程中发挥着重要的作用[3]。因此，第一时相或早时相胰岛素分泌丧失是造成餐后高血糖的重要原因。此外，第一时相或早时相胰岛素分泌丧失可导致餐后高甘油三酯血症和高游离脂肪酸血症，并引起血管内皮功能异常、炎症因子表达增加等其他不良的代谢效应。

2002年，日本学者首次报道了家族性或散发性PAX6基因突变的无虹膜症患者存在IGT[4]。然而，PAX6基因突变患者发生葡萄糖代谢异常的分子机制尚不完全清楚。在本期发表的两篇论著中，我们课题组通过对一个包含19例患者和4名正常血亲的PAX6 R240X突变无虹膜症家系的分析，并且结合Pax6 R266X突变小鼠的动物实验和基因表达调控的离体实验，对Pax6突变导致高血糖的分子机制进行了比较系统的研究。结果显示：在PAX6突变的无虹膜症患者和Pax6突变的小眼睛小鼠中，杂合子Pax6缺乏均可导致胰岛素原剪切加工缺陷和葡萄糖耐量异常;Pax6可直接与PC1/3启动子结合，并上调PC1/3表达;Pax6突变导致胰岛β细胞PC1/3缺乏和胰岛素原剪切加工缺陷，进而引起葡萄糖耐量异常。因此，Pax6通过PC1/3介导的胰岛素原剪切加工来调控葡萄糖代谢，这是Pax6的一种新功能。PC1/3缺乏引起的胰岛素原剪切加工缺陷是PAX6突变杂合子导致人类和小鼠葡萄糖代谢异常最重要的分子机制之一。此外，PAX6基因杂合子突变患者和小鼠均可同时伴有胰岛素原剪切加工缺陷和早时相胰岛素分泌丧失，但这两个异常事件之间的关系值得进一步研究。

在2型糖尿病患者中，普遍存在高胰岛素原血症。目前认为，2型糖尿病患者在高血糖发生之前并不出现血浆胰岛素原水平升高，其高胰岛素原血症可能是由于高血糖对胰岛β细胞的过度刺激所致[5，6]。有趣的是，PAX6基因突变患者的胰岛素原/总胰岛素比值显著增高，即使在NGT阶段也是如此。同样，PAX6突变杂合子小鼠中胰岛素原不适当分泌增加也早于负荷后血糖升高。上述结果提示，胰岛素原剪切加工缺陷是一种原发性异常。因此，今后在研究那些可能与胰岛β细胞功能缺陷和葡萄糖代谢异常相关联的新基因时，应该关注胰岛素原/总胰岛素比值，以确定是否存在胰岛素原剪切加工缺陷。

近年来，采用全基因组关联研究策略，发现多个与2型糖尿病易感性相关的新基因，认为其中TCF7L2、CDKAL1、HHEX、SLC30A8、CDKN2A/B、IGF2BP2等6个基因可能与胰岛β细胞功能异常相关。有研究显示，TCF7L2、CDKAL1及SLC30A8的易感性基因变异类型与胰岛素原/总胰岛素比值增高相关联[7，8]。此外，在胰升血糖素样肽1类似物、二肽基肽酶4抑制剂、噻唑烷二酮类等药物的临床试验中，已有人将胰岛素原/总胰岛素比值降低作为上述药物改善胰岛β细胞功能的一种生物标志物[9?12]。

综上所述，在对胰岛β细胞功能评价目前尚缺乏公认的理想方法的情况下，胰岛素原/总胰岛素比值分析对2型糖尿病的病理生理学和治疗学研究可能是一项有用的指标。