一、發(fā)病原因
隨著生物學、遺傳學的進展、現(xiàn)已證實MODY的遺傳病因和單基因突變，但實變基因有遺傳異質(zhì)性。最早確立的MODY基因與疾病連鎖關(guān)系是1991年G.L Bell等在研究RW家系中獲得的。他們對該家系5代共360名家系成員進行了長達30年的回顧及追蹤研究，首次發(fā)現(xiàn)該家族性糖尿病與第20號染色體長臂(20q12-q13.1)上腺苷脫氨酶(adenosine deaminate，ADA)基因附近區(qū)域存在緊密連鎖關(guān)系，因此將與該區(qū)域存在連鎖關(guān)系的糖尿病稱為MODY1。進一步研究發(fā)現(xiàn)，MODY1是由存在于該區(qū)域的轉(zhuǎn)錄因子肝細胞核因子-4α(hepatic nuclearfactor-4α，HNF-4α)基因突變引起的。隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展和遺傳統(tǒng)計方法的進步，以及人們對MODY高度異質(zhì)性的認識，越來越多的MODY家系被研究報道及分型，目前至少已發(fā)現(xiàn)6種MODY亞型，除MODY1以外還包括MODY2/葡萄糖激酶(glucokinase，GCK)，MODY3/肝細胞核因子1α(HNF-1α)，MODY4/胰島素啟動子因子1(insulin promoter factor 1，IPF1)，MODY5/肝細胞核因子1β(HNF-1β)，MODY 6/神經(jīng)源性分化因子1(NeuroDL/BETA2)。另外還有16%～45%的家系具有典型MODY臨床表現(xiàn)及遺傳特征，但分子遺傳學機制尚未明確的，稱為MODY-X。各MODY亞型除遺傳背景不一樣外，臨床表型亦各有特點，是一組異質(zhì)性的慢性高血糖綜合征。
二、發(fā)病機制
6種MODY亞型中，除MODY 2與葡萄糖激酶基因突變有關(guān)外，其余均為調(diào)節(jié)胰島素基因表達的轉(zhuǎn)錄因子變異。葡萄糖激酶是葡萄糖酵解的第一個限速酶，在胰島β細胞和肝細胞中催化葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖。胰島β細胞中的葡萄糖激酶受血中葡萄糖濃度的調(diào)節(jié)，血糖升高可直接增強葡萄糖激酶活性，使葡萄糖代謝速度加快，進一步促進胰島素的分泌，故胰島β細胞中的葡萄糖激酶有“葡萄糖感受器”之稱;肝臟中的葡萄糖激酶受胰島素調(diào)節(jié)，進食后血糖升高，胰島素分泌增多，葡萄糖激酶活性增強，促進肝細胞中糖原的合成，該酶缺陷可以導致餐后血糖升高。研究表明，β細胞葡萄糖激酶活性的輕微下降將提高葡萄糖誘導的胰島素分泌的感受閾，這是MODY 2發(fā)生的主要機制。目前已發(fā)現(xiàn)130種以上與MODY 2相關(guān)的葡萄糖激酶突變，包括無義突變、錯義突變、缺失突變等，這些突變通過改變酶活性及酶與葡萄糖或三磷酸腺苷的結(jié)合力，使葡萄糖激酶選擇性地對血中葡萄糖濃度的“感受力”下降，胰島素分泌的快速時相延遲或消失，分泌率下降，從而導致不適當?shù)囊葝u素分泌不足，而β細胞對于其他促胰島素分泌物如精氨酸的刺激反應(yīng)正常。此外，肝臟葡萄糖激酶的活性降低可導致6-磷酸葡萄糖的生成及肝糖原合成的速度減慢，也是引起高血糖的原因。
另外5種與轉(zhuǎn)錄因子變異相關(guān)的MODY亞型均以原發(fā)性胰島素分泌缺陷而非胰島素抵抗為病理生理基礎(chǔ)，但具體發(fā)病機制目前仍未清楚。這些轉(zhuǎn)錄因子主要在肝臟、腎臟、胃腸道及胰腺細胞中表達，彼此之間形成相互調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)體系，共同對胚胎期胰腺發(fā)育、胰島β細胞的增殖分化以及與葡萄糖及脂代謝相關(guān)基因的表達調(diào)控起重要作用。例如HNF-1α主要由3個功能區(qū)組成，包括氨基端的二聚化區(qū)，羧基端的反式激活區(qū)，以及中間的核酸結(jié)合區(qū)，它主要以同二聚體或與HNF-1β以異二聚體形式與所調(diào)節(jié)的相應(yīng)基因片斷結(jié)合;而HNF-4α是HNF-1α的上游調(diào)控因子，由于HNF-4α基因突變所導致的HNF-1α表達下降是導致葡萄糖代謝紊亂的原因之一。關(guān)于這些轉(zhuǎn)錄因子變異引起糖尿病的機制，基因敲除動物模型及體外實驗的結(jié)果提供了部分線索，如HNF-1α缺失的小鼠β細胞不能通過糖酵解生成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide，NADH)，進而使葡萄糖誘導的三磷酸腺苷生成減少，胰島素分泌量降低;而功能性HNF-4α缺失的胚胎干細胞，由于受該轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的基因包括葡萄糖轉(zhuǎn)運子-2、醛縮酶B、甘油醛-3-磷酸脫氫酶及丙酮酸激酶等的表達缺陷，影響了葡萄糖的轉(zhuǎn)運及酵解過程，結(jié)果使胰島素分泌受損。另外，HNF-4α還調(diào)節(jié)脂代謝途徑中載脂蛋白CⅢ(apoprotein CⅢ，Apo C Ⅲ)基因的表達，研究發(fā)現(xiàn)某些MODY 1突變攜帶者其血三酰甘油和Apo C Ⅲ濃度明顯低于其無突變的非糖尿病家系成員，這可能與HNF-4α突變引起Apo C Ⅲ表達量下降，進而導致脂蛋白脂酶的活性增加和三酰甘油水平降低有關(guān)。IPF1對胚胎期胰腺的發(fā)育以及成年期胰腺內(nèi)分泌特異性基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)起著重要的作用，胚胎期該蛋白的表達缺失，可導致胰腺發(fā)育不良，而其雜合子突變則通過下調(diào)相關(guān)基因的表達，從而影響了胰島素的分泌。
目前已發(fā)現(xiàn)至少120種與MODY 3相關(guān)的基因突變，而由HNF-4α變異引起的MODY 1相對少見，至今全球共報道了13個家系，MODY 4～6則更少，各1～2例左右。突變包括移碼突變、缺失突變、錯義突變、無義突變等，一般認為，錯義突變多發(fā)生在轉(zhuǎn)錄因子的DNA連接區(qū)及同源結(jié)構(gòu)區(qū)，主要通過降低轉(zhuǎn)錄因子與靶基因片斷的連接使下游基因表達減少;而無義突變及移碼突變較少影響靶基因的連接，主要由于突變的存在，改變了反式激活區(qū)的序列，從而使該蛋白的轉(zhuǎn)錄功能缺失，另外突變蛋白還可通過顯性負效應(yīng)與野生型蛋白競爭靶基因的連接位點，進而使靶基因表達減少
