三、糖尿病肾病致病/易感基因
基因是具有遗传效应的DNA片段，人类约有30%左右的基因会发生突变。当某些基因序列的碱基突变产生两种或两种以上变异、且在人群中的发生率超过1%时，就称为基因多态性，亦称遗传多态性。近年来，糖尿病肾病相关的基因研究引起越来越多学者的关注，下面简要阐述几个近年发现的与糖尿病肾病有关的基因。
（一）二肽酰羧肽酶1基因
二肽酰羧肽酶1（dipeptidyl carboxypeptidase 1，DCP1）也称作血管紧张素转化酶（ACE）。ACE基因定位于17号染色体的长臂（17q23），由26个外显子和25个内含子组成，长度为21kb。目前已知的ACE基因多态性超过160个，大部分为单核苷酸多态性。其中，在ACE基因的第16内含子中可插入或缺失一个287bp的ALU-重复序列，由此产生三种基因型，即插入纯合子（II）基因型，缺失纯合子（DD）基因型，以及插入/缺失杂合子（I/D）基因型，这三种基因型与2型糖尿病肾病的发生发展密切相关。
糖尿病肾病患者血液中ACE活性明显高于非糖尿病肾病患者，ACE的高浓度与DD基因型最相关，而与II基因型相关性最低。多项研究证实ACE I/D多态性与糖尿病微血管病变有关，而D等位基因可能是糖尿病肾病的易感因素，I等位基因可能为其保护基因。对截止到2017年8月共41个研究进行Meta分析发现，ID和ID/DD基因型的大量蛋白尿患者血浆ACE浓度明显高于相同基因型的正常蛋白尿患者。更早的Meta分析也提出与II基因型相比，在DD基因型存在的情况下，糖尿病肾病的风险增加了1.27倍；同时患有2型糖尿病的亚洲组人群中，ACE I/D多态性与糖尿病肾病密切相关。
另一研究发现，对于DD基因型的糖尿病肾病患者，缬沙坦治疗有较好的疗效，与II基因型相比，缬沙坦的治疗显著减少了DD和ID基因型患者的蛋白尿，这可能与血浆ACE活性增加和/或尿白蛋白排泄增加有关。
尽管目前很多研究发现ACE基因I/D多态性是我国、日本和印度等亚洲人群2型糖尿病肾病的风险基因，然而对伊朗和马来西亚的目标人群开展的研究得到了不一致的结论，认为两者无明显关联。关于这种互相矛盾的结果，考虑可能因ACE基因I/D多态性的等位基因/基因型频数本身存在种族间差异。
（二）血管紧张素原基因
血管紧张素原（angiotensinogen, AGT）基因定位于1号染色体的长臂（1q42-43），全长12kb，由5个外显子和4个内含子组成。目前发现AGT基因约有50种不同的多态位点，大部分位于内含子区。关于AGT基因多态性和糖尿病肾病易感性的相关研究结果并不一致，一些学者认为AGT多态性增加了糖尿病肾病的发病风险，一些学者则认为两者之间并无必然联系。
目前AGT基因多态性研究较多的为AGT M235T。研究发现有肾脏疾病的糖尿病患者中AGT M235T的TT基因型和T等位基因频率明显高于非肾病患者，提示AGT基因的TT基因型和T等位基因与糖尿病肾病的发生有关。在存在AGT M235T基因多态性的情况下，血浆AGT浓度升高（TT纯合子基因型的AGT浓度最高），从而增加血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，ANGⅡ）浓度。这种高ANGⅡ浓度造成系统性血压和肾小球压力增加，可能导致肾小球损伤。
2018年1项对20个研究（共3 822例糖尿病肾病，3 911例健康对照）的Meta分析发现，AGT M235T纯合突变是高加索人发生糖尿病肾病的危险因素，但不是黄种人发生糖尿病肾病的危险因素。高加索人糖尿病群体中TT的基因型频率为8.0%～28.5%，TT/MM≈（0.22～1.21），但黄种人糖尿病群体中TT的基因型频率为45.2%～67.0%，TT/MM≈（7.53～35.26）。以上提示TT杂合子是黄种人糖尿病群体中的主要基因型，这可能是AGT M235T纯合突变不是糖尿病肾病的危险因素的原因。在黄种人中，临床亚型亚组分析表明，AGT M235T纯合突变是1型糖尿病患者患糖尿病肾病的危险因素，而与2型糖尿病患者患糖尿病肾病的风险无关。
（三）载脂蛋白E基因
载脂蛋白E（Apo E）基因位于染色体19q13.2，有3个共显性等位基因（E2、E3和E4），形成6个常见的Apo E表型：Apo E3/3、Apo E4/4、Apo E2/2、Apo E3/2、Apo E4/2和Apo E4/3。Apo E的3种同工蛋白质中，Apo E2对脂蛋白受体的亲和力最低，而Apo E3和E4与脂蛋白受体具有较强的亲和力，这种亲和力的差异是由于Apo E2与脂蛋白受体的相互作用存在缺陷，仅为正常活性的2%。Apo E2的降脂作用和Apo E4的增脂作用，在富含甘油三酯的脂蛋白的分解代谢和维持胆固醇体内平衡中发挥重要作用。
有关Apo E基因多态性与糖尿病肾病易感性的研究结论并不一致。一些研究显示E2等位基因和糖尿病肾病的发展之间存在联系；而其他研究显示没有相关性。更多的争议围绕E4等位基因，一些研究表明E4等位基因作为保护因素，而其他研究表明该等位基因是一个风险因素。其中，在中国2型糖尿病患者的研究发现，与Apo E3等位基因相比，Apo E2等位基因携带者糖尿病肾病的患病率较高，携带Apo E4等位基因的人群患病率较低，学者因此推测Apo E2是糖尿病肾病的一个风险因子，Apo E4则是保护因子。通过对亚洲地区16项研究的Meta分析发现，在亚洲人群中，Apo E2等位基因与糖尿病肾病发病风险相关，Apo E2基因多态性（E2/3表型）可使糖尿病患者发生糖尿病肾病的风险增加4.8倍。进一步的分析发现，在病程>10年组中Apo E2等位基因与糖尿病肾病的进展存在相关性，而在病程<10年组中则无相关性，推测Apo E2多态性与亚洲人群糖尿病肾病的易感性相关。2015年我国学者对2014年前发表的2型糖尿病肾病和Apo E基因多态性关联的研究的Meta分析发现E3等位基因和E3/3表型在中国2型糖尿病肾病人群中起保护作用（OR<1），E2等位基因和E3/2表型是发病的危险因素（OR>1），而E4基因与疾病并无显著关联。基于相对大规模的队列研究、家族研究和Meta分析研究的结果，有学者提出Apo E多态性的E2等位基因与糖尿病肾病的遗传易感性有关。然而，这种遗传效应只占小部分，其机制目前尚不清楚。
2017年伊朗学者对2型糖尿病人群中开展的病例对照研究发现，与糖尿病肾病患者（10.6%）相比，E4等位基因在非肾病患者中分布更高（20.4%），提示Apo E4等位基因可能是糖尿病肾病的保护基因。值得注意的是，很多研究都是针对2型糖尿病肾病，1型糖尿病肾病的研究相对匮乏。
综上，Apo E基因多态性对糖尿病肾病的作用机制尚不完全清楚，Apo E被认为可降低血管平滑肌细胞的增殖能力，提高血管硫酸肝素蛋白多糖水平。而硫酸肝素蛋白多糖水平升高可抑制系膜细胞增殖，协助肾小球基底膜的形成及间质中主要的滤过屏障的形成。此外，Apo E2导致富含甘油三酯的脂蛋白的增加也可能与糖尿病肾病的发生发展有关。由此可见，Apo E基因多态性可能与系膜细胞增殖和系膜基质增生有关。
（四）白细胞介素基因
研究发现多种IL与糖尿病肾病有关，如IL-1、IL-10和IL-18等。
IL-1β基因启动子-511C/T多态性及白细胞介素1受体拮抗基因突变均与糖尿病肾病显著相关。在对高加索人2型糖尿病患者IL-1β-511 C/T多态性与糖尿病肾病发病关系的研究中发现，肾病患者T等位基因携带频率明显高于非肾病患者，提示T等位基因为2型糖尿病中糖尿病肾病发生的危险因素。
IL-10基因位于1q31-32，是一种抗炎细胞因子，大多数由免疫细胞表达，能抑制活化的巨噬细胞中细胞因子IL-6、IL-1β、IL-1α、TNF-α等的产生和T细胞介导的γ-干扰素（IFN γ）生成。根据环境和细胞类型的不同，IL-10可能通过上调B淋巴细胞上MHCⅡ类等位基因的表达而发挥免疫刺激作用。研究发现，糖尿病患者肾组织中IL-10的表达量高于非糖尿病患者肾组织。在中国2型糖尿病患者中，大量白蛋白尿患者血清IL-10水平升高，且与尿白蛋白/肌酐比值呈正相关。相反，巴西的1项研究发现，尿白蛋白正常的2型糖尿病患者尿中IL-10浓度与尿白蛋白/肌酐比值呈负相关。IL-10的基因多态性目前研究较多的为-1082 G/A（rs1800896），其有3个基因型：GG、GA和AA。针对巴西南部人群的研究表明，GA基因型是与eGFR轻度至中度下降风险增加有关的独立危险因素，而与AA基因型相比，GG基因型则是肾衰竭风险增加的独立危险因素，提示IL-10基因的-1082 G/A多态性与2型糖尿病患者的肾病发生有关。另外有学者对2017年12月前关于IL-10多态性和2型糖尿病肾病关系的研究进行Meta分析，发现-1082G/A和-819 C/T对2型糖尿病肾病有保护作用，尤其针对亚洲人群，而-592 A/C与疾病并无显著关联。
IL-18基因位于染色体11q22.2-23.3，大小约为20.8kb，是一种单链蛋白。报道显示，IL-18可在多种人体器官和细胞中检测到，包括炎性细胞（如巨噬细胞，树突状细胞，库普弗细胞等）和肾实质细胞（肾小球系膜细胞，足细胞和肾小管上皮细胞）。IL-18可直接损伤肾细胞，并激活其他炎性细胞因子的产生，如IL-1，IFN γ和TNF等。此外，IL-18还通过介导内皮细胞凋亡、增加细胞间黏附分子-1、高同型半胱氨酸血症，活化中性粒细胞和刺激氧自由基的产生等作用于肾脏细胞，参与炎症反应和氧化应激，最终导致肾脏损伤。另有研究表明，尿中IL-18浓度和蛋白含量较高，糖尿病肾病患者血浆IL-18水平明显升高。有趣的是，有学者通过病例对照研究发现IL-18的血浆浓度和2型糖尿病肾病患者的年龄呈正相关。
IL-18启动子区域的位点 -137G/C（rs187238）、-607C/A（rs1946518）和 -656 G/T（rs1946519）可能与1型糖尿病肾病的发生发展有关。这些基因位点调节单核细胞中IL-18的产生和IL-18基因的转录活性。在糖尿病肾病患者中-137G等位基因明显高于C等位基因，约占80.8%，而-607C/A和-656G/T的等位基因在糖尿病肾病和无肾脏病糖尿病患者中则无显著差异。
（五）转化生长因子β1基因
TGF-β1基因位于染色体19q13.1-13.3，包括7个外显子和6个内含子，该基因中存在几种常见的SNP且被认为是糖尿病肾病的潜在遗传危险因素，其中研究最多的是T869C（rs1800470）。许多研究发现TGF-β1 T869C多态性与糖尿病肾病发生风险的相关性，但由于样本量小、种族多样性以及其他研究设计的局限性等因素，很多研究结果相互矛盾。
有研究者发现TGF-β1 T869C基因多态性是一个独立的预测2型糖尿病肾病的风险因子，其中CC/CT基因型的人群比TT的人群易感性更高。印度学者也提出C等位基因携带者终末期肾病的发病率是普通人的3～4倍。1项对50个研究（共2 337例病例，2 526例对照）进行的Meta分析，提示CC基因型可能是糖尿病肾病的危险因素。与对照组相比，T等位基因的平均分布频率在亚洲人中增加0.87倍，在高加索人中增加1.04倍，提示TGF-β1的T等位基因可能是亚洲人群的保护因子，但对高加索人而言是一个危险因素。到目前为止，仅有文献报道TGF-β1 T869C多态性与2型糖尿病肾病的相关性，而与1型糖尿病的研究尚无报道。
（六）基质金属蛋白酶9基因
基质金属蛋白酶9（matrix metalloprotease9，MMP-9）基因位于人类染色体20q11.2-13.1，具有13个外显子和9个内含子。MMP-9基因调控区的变异是影响MMP-9表达的重要因素，最常见的变异是MMP-9-1562C/T（rs3918242）启动子的多态性。研究发现，在T等位基因存在的情况下，转录抑制减少或消除，MMP-9表达升高，ECM降解增加，间质纤维化和肾小球硬化延迟，糖尿病肾病的发生和发展延迟，而C等位基因则促进MMP-9的表达，进而促进糖尿病肾病的发生和发展。由此推测，MMP-9-1562T等位基因可能是糖尿病肾病的保护基因，而C等位基因则是糖尿病肾病的危险因子。最新的研究发现，MMP-9的另一个多态性位点rs17576基因的GG基因型与高加索人群糖尿病肾病显著相关，而之前对印第安人群的研究则指出A等位基因才是风险基因。
（七）葡萄糖转运蛋白1基因
葡萄糖转运蛋白1（glucose transporter 1，GLUT-1）基因位于染色体1p34.2，长度为3.7kb，有一个核心启动子区，包含10个外显子，编码区占总量的10%。研究发现GLUT1基因多态性和单倍型可能与糖尿病肾病的发病相关。通过对1981年～2012年间发表的关于GLUT1与糖尿病肾病相关性的研究结果进行Meta分析发现，位于GLUT1基因的内含子2区域的XbaI SNP（rs841853）、Enh2-1 SNP（rs841847）、Enh2-2 SNP（rs841848）和外显子2区域的HaeⅢSNP（rs1385129）与糖尿病肾病存在显著相关性，而此前认为与糖尿病肾病相关的HpyCH4V SNP（rs710218）则没有发现阳性结果。2015年针对巴西1型糖尿病和血糖控制不良患者的基因关联研究首次发现rs3820589和肾病的进展有关，而HaeⅢ、Enh2-1和Enh2-2与疾病并无明显关联。随后有研究显示rs3768029和Enh2-1 SNP与糖尿病肾病发展风险之间存在关联，其中CC基因型比TT基因型的患病率更高，而Enh2-1的CT和TT基因型则比CC基因型更为易感。最近的1篇文献对GLUT1的14个变异体和2型糖尿病肾病做了关联研究，并对以往发表的11项研究进行Meta分析，研究5个GLUT1多态性与糖尿病肾病之间的关系：XbaI，HaeⅢ，Enh2-1，Enh2-2和HpyCH4V。结果显示CGGATCCTGTCCAG单倍型的存在可能是2型糖尿病肾病的保护因子，而rs12407920 C/T、Enh2-1C/T的T等位基因和XbaIC/A的A等位基因被证明会增加导致肾病风险，rs3729548 C/T的T等位基因和单倍型一样对疾病具有保护作用。GLUT1的XbaI多态性与2型糖尿病患者的高血压发生相关，且可能与糖尿病肾病发展的严重性有关。XbaI有3种类型，即XbaI（+/+）、XbaI（+/-）、XbaI（-/-）；我国2型糖尿病患者中XbaI（-/-）基因型在糖尿病肾病的患者中出现的频率明显高于不伴肾损害者，提示XbaI（-/-）可能是2型糖尿病肾病的危险因素。XbaI位于GLUT1基因的第二个内含子上，突变不会引起蛋白质序列的改变。因此，XbaI多态性可能是通过连锁不平衡与另一个对蛋白表达水平有影响的功能位点相关联，共同发挥致病作用。
（八）Ⅳ型胶原α3链基因
COL4A3基因是编码肾小球基底膜Ⅳ型胶原α3链的基因，已证实与Alport综合征、薄基底膜肾病等遗传性肾病发病密切相关。而肾小球基底膜增厚是糖尿病肾病最早可以观察到的病理改变，在糖尿病发病1～2年即使是在尚未出现蛋白尿和/或肾功能下降的阶段即可出现。在肾小球基底膜生理或病理性重塑过程中，足细胞发挥着重要作用；足细胞上的整合素是连接足细胞和肾小球基底膜的重要蛋白，当足细胞损伤功能障碍时会影响肾小球基底膜的结构与功能，而当肾小球基底膜的结构和功能发生改变也可以对邻近的足细胞等产生影响从而影响肾小球滤过。糖尿病肾病既是“足细胞病”，也是“基底膜病”。肾小球基底膜-足细胞相互作用与糖尿病肾病的发生发展密切相关。
在肾小球基底膜的众多组成成分中，各自所起作用不一致。有研究发现，基底膜中的巢蛋白及基膜蛋白聚糖等的基因敲除或蛋白表达减少并未对肾小球的结构和滤过功能起决定性的作用。而关于糖尿病肾病状态下增厚的肾小球基底膜成分中Ⅳ型胶原的相关研究较少。较早期的研究显示，致密层Ⅳ型胶原的α3（Ⅳ）、α4（Ⅳ）链合成增多，而在内皮下的疏松层 α1（Ⅳ）、α2（Ⅳ）则减少。也有文献报道，当Ⅳ型胶原的α3α4α5链正常合成减少时，幼稚的α1α1α2（Ⅳ）链三聚体将补偿性地替代α3α4α5三聚体，使肾小球基底膜致密层的成分和结构发生改变。
有研究在9个青少年的成人起病型糖尿病且伴有肾活检病理确诊的糖尿病肾病家系中发现，这九个家系有个共同特点：尽管作为子代的先证者与亲代生活环境相似，即使亲代糖尿病病程更长，而子代的肾脏损伤却更重，表现为更严重的蛋白尿和肾功能下降速度更快。通过这九个家系亲代和子代全外显子测序结果中差异基因/突变的生物信息学分析，我们发现，COL4A3基因R408H和M1209I杂合突变与子代更严重的糖尿病肾病临床表型相关。
与糖尿病肾病发病相关的候选基因汇总见表3-3-1。
表3-3-1 与糖尿病肾病发病相关的基因汇总表
