0910-1810/10/\100/頁/JCOPYについて解説し,今後の展望について考える.I2型糖尿病糖尿病網膜症の関連解析これまでに報告されている糖尿病網膜症の感受性遺伝子は,ほとんどが候補遺伝子についての,おもに一塩基はじめに糖尿病網膜症は糖尿病人口とともに増加していて,わが国では視覚障害者の約5分の1を占めており,世界的にみても,先進国における失明原因のトップとなっている.糖尿病網膜症を進展させるおもな原因としては,血糖コントロールと糖尿病罹病年数が重要な原因であることは間違いなく,TheWisconsinEpidemiologicStudyofDiabeticRetinopathy(WESDR)によれば,2型糖尿病患者における糖尿病網膜症罹患率は,糖尿病罹患5年未満の場合は29%,15年以上の場合は78%と報告されている1)し,血糖コントロールの重要さについては,TheDiabetesControlandComplicationsTria(lDCCT)やTheUKProspectiveDiabetesStudy(UKPDS)で示されている.しかし一方で臨床の現場では,長期間血糖コントロール不良でも糖尿病網膜症がみられなかったり,その逆のパターンもしばしば経験する.2008年に発表された2型糖尿病11,140人を対象としたADVANCE試験では,HbA1C6.5%以下を目標とする強化療法群と標準療法群の間で,5年間の網膜症発症率に有意差はみられなかったことが報告されている.さらに民族間で網膜症有病率に差がみられたり,兄弟が網膜症を有する場合は発症率が約3倍になるなどの家族内集積も報告されている2).これらのことから,糖尿病網膜症進展のリスクファクターとして何らかの遺伝的要素の存在が推測され,多くの研究がされてきた.ここでは,これまでに報告されている糖尿病網膜症の感受性遺伝子(57)1223*MayumiEnya,YukioHorikawa&JunTakeda:岐阜大学医学部附属病院糖尿病代謝内科〔別刷請求先〕塩谷真由美:〒501-1194岐阜市柳戸1-1岐阜大学医学部附属病院糖尿病代謝内科特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27(9):1223.1228,2010糖尿病網膜症の遺伝素因GeneticStudiesinDiabeticRetinopathy塩谷真由美*堀川幸男*武田純*表1糖尿病網膜症の候補分子.ポリオール代謝Aldosereductase.レニン・アンギオテンシン系ACE,angiotensinogen,AT2R1.AGE受容体RAGE,AGE-R1,AGE-R3.サイトカイン・増殖因子VEGF,TGF-b,TNF,Insulin,PEDF.血管・血流・血液凝固MTHFR,eNOS,iNOS,PAI-1,PON,Lp(a),ApoE,prothrombin.その他VDR,ADRB3,ICAM-1,PKCb,SOD図1糖尿病網膜症の進展毛細血管瘤毛細血管閉塞血管透過性亢進網膜・硝子体出血網膜新生血管網膜浮腫増殖糖尿病網膜症牽引性網膜.離血管新生緑内障糖尿病黄斑症1224あたらしい眼科Vol.27,No.9,2010(58)遺伝子についてメタ解析を行った3).そのうち5スタディ以上で取り上げられた7種類の遺伝子多型を表2に示し,2~5スタディで取り上げられた残りの27SNPsを表3に示す.1.AngiotensinIconvertingenzyme(ACE):17q23.3ACEはアンジオテンシンIをアンジオテンシンIIへ変換する酵素である.アンジオテンシンIIは眼球内血流,血圧,毛細血管発達,血管透過性の亢進,酸化ストレス増加,細胞増殖調整の役割を有する.ACEのイントロン16のインサーション/デリーションについて,2型糖尿病の7スタディのメタ解析では,すべての網膜症多型(SNPs)を用いた関連解析から得られたものである.糖尿病網膜症が進展していく途中の各段階において(図1),病態,生化学,病理学などから糖尿病網膜症との関連が示唆される遺伝子を絞り(表1),患者群と対照群におけるSNPsの頻度差を検定する.多数の遺伝子や遺伝子多型の報告がなされているが,研究グループや民族が異なると再現しない場合も多い.ここではまず,最近報告された糖尿病網膜症感受性遺伝子のメタ解析について紹介し,つぎに個々の遺伝子について解析を加えることとする.Abharyらは,糖尿病網膜症の進展に関係する遺伝子多型として1990年から2008年までに論文として報告された702論文のなかから82スタディ,34SNPs,20表22型糖尿病の糖尿病網膜症に関する関連解析のメタ解析遺伝子多型OR(95%CI)p値比較ACEINS/DELatintron161.01(0.89-1.15)0.866DRありvsなし0.91(0.75~1.12)0.3786NPDRvsなし1.12(0.89~1.42)0.3237PDRvsなし1.12(0.92~1.35)0.2512NPDRvsPDRNOS3rs31388080.93(0.74~1.17)0.5408DRありvsなし0.53(0.12~2.46)0.421NPDRvsなし0.42(0.05~3.69)0.4341PDRvsなし0.79(0.42~1.5)0.4723NPDRvsPDRVEGFrs20109630.86(0.7~1.05)0.1407DRありvsなし0.62(0.48~0.81)0.0005*NPDRvsなし0.8(0.6~1.06)0.1166PDRvsなし1.32(0.99~1.76)0.0559NPDRvsPDRAKR1B1rs7598531.16(0.98~1.36)0.0885DRありvsなし1.17(0.88~1.55)0.2945NPDRvsなし0.84(0.6~1.19)0.3285PDRvsなし0.76(0.47~1.2)0.2364NPDRvsPDR(CA)nリピート:z1.04(0.70~1.57)0.8330DRありvsなし0.65(0.45~0.94)0.0215*NPDRvsなし0.77(0.59~1.00)0.0482*PDRvsなし0.65(0.45~0.94)0.0215*NPDRvsPDR(CA)nリピート:z.22.64(1.39~5.01)0.0029*DRありvsなし1.87(1.29~2.71)0.0010*NPDRvsなし1.64(1.21~2.22)0.0016*PDRvsなし1.87(1.29~2.71)0.0010*NPDRvsPDR(CA)nリピート:z+20.97(0.57~1.65)0.9038DRありvsなし0.71(0.42~1.20)0.2001NPDRvsなし0.62(0.39~0.99)0.0464*PDRvsなし0.71(0.42~1.20)0.2001NPDRvsPDRDR:糖尿病網膜症,PDR:増殖網膜症,NPDR:非増殖網膜症.*:p<0.05.(59)あたらしい眼科Vol.27,No.9,201012253.VascularendothelialgrothfactorA(VEGFA):6p12VEGFAは多機能なサイトカインで,血管新生を促進したり,毛細血管の透過性を調整する.5¢UTRのrs2010963について,7スタディでメタ解析されており,対照群と非増殖網膜症(NPDR)群の間に有意差が認められた.4.Nitricoxidesynthase3(NOS3):7q36eNOSは内皮細胞から産生される酵素で,eNOSにより作られるNOは血管拡張因子である.NO濃度は活動型で有意差を認めなかった.2.Aldosereductase(AKR1B1):7q35アルドースレダクターゼはポリオール経路の律速酵素である.プロモーターのSNPであるrs759853とAKR1B1遺伝子の5¢側のCAリピートのうちz,z+2,z.2がメタ解析され,z.2アリルではすべての網膜症型で有意差を認め,z,z+2アリルでも弱いながらも関連性を認めている.一方,rs759853では有意差はみられなかった.表32型糖尿病の糖尿病網膜症に関するその他の関連解析遺伝子多型OR(95%CI)p値比較AGTR1rs51860.73(0.43~1.22)0.2251DRありvsなしITGA2rs29109641.65(1.26~2.15)0.0002*DRありvsなしADRB3rs49942.16(1.32~3.51)0.0020*DRありvsなし1.71(0.94~3.14)0.0811NPDRvsなし1.56(0.81~3.01)0.1829PDRvsなしAGTrs47620.84(0.63~1.11)0.2102DRありvsなしAPOEe2/e3/e41.05(0.76~1.45)0.7681DRありvsなしFGF2rs414560441.19(0.74~1.91)0.4672PDRvsなしrs3083951.08(0.81~1.45)0.5882PDRvsなしNOS3rs17999831.11(0.94~1.31)0.2279DRありvsなしrs413220521.04(0.75~1.45)0.7956DRありvsなし0.83(0.43~1.59)0.5686PDRvsなしICAM1rs133064300.56(0.39~0.81)0.0017*DRありvsなしMTHFRrs18011331.39(0.99~1.94)0.0563DRありvsなしNPYrs161392.62(0.9~7.61)0.0759DRありvsなしPAI-1rs17997681.06(0.85~1.32)0.6017DRありvsなしPON1rs6620.99(0.44~2.27)0.9896DRありvsなしPON2rs74930.72(0.46~1.15)0.1685DRありvsなしPPARGrs18012820.83(0.62~1.11)0.2135DRありvsなしAGERrs18006241.89(0.53~6.75)0.3271DRありvsなし2.94(0.46~18.76)0.2540NPDRvsなし0.93(0.62~1.38)0.7055PDRvsなし0.94(0.7~1.27)0.7035DRありvsなし0.99(0.64~1.55)0.9803PDRvsなしVDRrs107358101.15(0.8~1.66)0.4415DRありvsなしVEGFrs256481.48(0.42~5.19)0.5363DRありvsなしrs15703600.93(0.67~1.3)0.6740DRありvsなしrs30950391.1(0.47~2.62)0.8230DRありvsなし0.97(0.33~2.85)0.9560NPDRvsなし1.44(0.88~2.36)0.1491PDRvsなしrs355693942.28(1.59~3.26)1.0×10.5DRありvsなしrs6999471.01(0.56~1.83)0.9741DRありvsなしDR:糖尿病網膜症,PDR:増殖網膜症,NPDR:非増殖網膜症.*:p<0.05.1226あたらしい眼科Vol.27,No.9,2010(60)7.Intercellularcelladhesionmolecule(ICAM1):19p13.3.p13.2ICAM-1は免疫グロブリンスーパーファミリーに属する接着分子であり,血管内皮に白血球が接着したり,内皮を通過して遊走する際の重要なメディエーターとして作用する.白血球が網膜の血管に接着することにより,blood-retinaバリアが破壊され,毛細血管の非灌流,内皮細胞の損傷と細胞死に至る.Kamiuchiら日本人データとLiuらの中国人データでrs13306430の有意差が報告されている.II糖尿病網膜症候補遺伝子獲得の試み糖尿病網膜症候補遺伝子としては,上記のごとく糖尿病網膜症との関連が示唆される機能を有する遺伝子が取り上げられることが多いが,別の角度から候補遺伝子を絞り込んだり,獲得する試みについて,筆者らの施設の結果を含めて報告する.1.大血管障害と糖尿病網膜症糖尿病網膜症を有する患者は,脳梗塞,冠動脈疾患など大血管障害を有するリスクが高いことが報告されていることから,糖尿病網膜症と大血管障害に共通して報告されている遺伝子に注目することは重要といえる6)(表4).性の糖尿病増殖網膜症で高濃度であることから,eNOS遺伝子であるNOS3が候補遺伝子と考えられた.しかし3SNPs(rs1799983,rs41322052,rs3138808)でメタ解析が行われたが,いずれも有意差を認めなかった.5.a2b1integrin(ITGA2):5q23.q31a2b1integrinは,コラーゲンに対する血小板上の受容体として作用する.糖尿病患者の血小板は凝集能が高いことが報告されており,糖尿病網膜症や糖尿病腎症の進展に血小板が関与しているのではないかと推測されていることから,候補遺伝子とされた.Matsubaraら日本人のデータ4)とPetrovicら欧米人のデータ5)でrs2910964の有意差が報告されている.6.Beta.3.adrenergicreceptor(ADRB3):8p12.p11.2rs4994であるTrp64Argは,肥満およびインスリン抵抗性との関連性が報告されている.また,血流にも影響する可能性があると考えられ,候補遺伝子と考えられた.Sakaneらの215人の日本人データで有意差が報告されている.表4糖尿病網膜症と大血管障害に共通して報告されている関連遺伝子遺伝子大血管障害での報告網膜症での報告AR2(aldosereductase)Stroke(Wataraietal,2006)Demaineetal(2000),Ichikawaetal(1999),Kaoetal(1999)HLA(humanleukocyteantigen)CHD(Palikheetal,2007)Agardthetal(1996),Cisseetal(1998),Falcketal(1997)IgG(immunogloblinsubclassheavychains)Nephropathy(Jennetteetal,2006)Stewartetal(1993)TNF(tumornecrosisfactorinMHC)Stroke(Hoppeetal,2007)Hawramietal(1996)b-AR(betaadrenoreceptor)CHD(Barbatoetal,2005)Sakaneetal(1997)PON1(paraoxonase1)Stroke(Ranadeetal,2005)Kaoetal(1998)a2b(alpha-2-betaintegrin)Stroke(Abumiyaetal,2000)Matsubaraetal(2000)NPY(neuropeptideY)CHD(Pattersson-Fernholmetal,2004)Niskanenetal(2000)ACE(angiotensin-convertingenzyme)CVD(Schunkertetal,1997)Hanyuetal(1998),Matsumotoetal(2000)IGF-1(insulingrowthfactor1)Stroke(vanRijnetal,2006)Rietveldetal(2006)NOS2A(induciblenitricoxidesynthase)Cardiomyopathy(Dawsonetal,2005)Warpehaetal(1999)(文献6より)(61)あたらしい眼科Vol.27,No.9,20101227国からもKCNQ1のイントロン15の多型が日本人2型糖尿病の感受性多型として報告された10).しかしこれらの遺伝子と糖尿病網膜症との関連は,今のところ報告されていない.また2007年にはLookerらが,ピマインディアンの211家系を用いてゲノムワイドの糖尿病網膜症の連鎖解析を報告している11).それによれば,1番染色体にLOD(logarithmofodds)スコアのピークが認められている.この領域に存在する遺伝子には,PADI1,2,3,4,6やCASP-9,CLCN-Na,CLCN-Kbなどをコードする遺伝子があるが,これまでにこれらの遺伝子のなかから糖尿病網膜症感受性遺伝子としての報告はなされていない.IV今後の糖尿病網膜症遺伝素因の解析これまで述べてきた内容からわかるように,糖尿病網膜症の遺伝素因の同定は非常に困難な道程といえる.解析を困難にしている原因としては,糖尿病網膜症の病期分類が統一されていないために網膜症の進展度を統一して解析しにくいこと,網膜症進展には高血圧など糖尿病以外の原因が影響するため,純粋な糖尿病網膜症症例のみを抽出することが困難であること,また糖尿病感受性遺伝子群と糖尿病網膜症感受性遺伝子群がどの程度オーバーラップするのか不明であること,などがあげられる.さらに2型糖尿病の感受性遺伝子獲得のために行われたGWASの結果をみると,得られた遺伝子の発症リスクは小さく,最も重要なTCF7L2でさえ,オッズ比1.7程度でしかなかったことを考えると,これまで行われてきた高頻度なSNPsを対象とした解析のみでは不十分と考えられる.また,最近では遺伝子の配列変化を伴わないメチル化など,エピジェネティックな遺伝子発現制御機構の重要性や,マイクロRNAが減数分裂をこえて引き継がれ,接合体内でエピゲノム状態を回復させうることが報告されるなど,配列変異以外の遺伝素因についても解明を進める必要があり,今後糖尿病網膜症の分野でも研究が進むと推測される.文献1)KleinR,KleinBE,MossSEetal:TheWisconsinepidemi-2.膵島と網膜に共通して発現している遺伝子の獲得筆者らはラットの膵島と網膜に共通して発現している遺伝子を網羅的に獲得し,そのなかで転写因子に注目した(表5).そのうちHIF1aは発現レベルが酸素濃度により左右されるため,糖尿病網膜症の候補遺伝子として検討を行った.残念ながら糖尿病網膜症との関連はみられなかったが,2型糖尿病の感受性遺伝子である可能性が示唆された7).IIIゲノムワイド関連解析と連鎖解析タイピングコストの低下,大規模タイピング技術の高速化により,全ゲノム領域で,数10万個のSNPsを数千人規模の患者-対照群で解析する全ゲノム関連解析(Genome-WideAssociationStudy:GWAS)が各国で行われるようになっている.2型糖尿病領域においては,TCF7L2,HHEX,CDKN2B,CDKAL1,IGF2BP2などの遺伝子領域の多型が欧米にて報告され8,9),わが表5網膜・膵島に共通して発現が認められた転写因子網膜膵島遺伝子155activatingtranscriptionfactorATF-451hypoxia-induciblefactor-1alpha(Hif1a)42zincfingerRNAbindingprotein311ringfingerprotein1131corebindingfactorbeta26damagespecificDNAbindingprotein12211-zincfingerprotein(Ctcf)21DEKoncogene21CCR4-NOTtranscriptioncomplex,subunit221down-regulatoroftranscription121Pax614generaltranscriptionfactorIIIC,polypeptide2,beta13bHLHtranscriptionfactorMist1(Mist1)13CXXCfinger512calmodulinbindingtranscriptionactivator212E74-likefactor2(Elf2)12etsvariant112makorin,ringfingerprotein,112myocyteenhancerfactor2C12NF-E2-relatedfactor212nucleasesensitiveelementbindingprotein112TARDNAbindingprotein11activatingtranscriptionfactor111transcriptionfactor-like411zincfingerprotein2781228あたらしい眼科Vol.27,No.9,2010(62)ologicstudyofdiabeticretinopathy.III.Prevaranceandriskofdiabeticretinopathywhenageatdiagnosisis30ormoreyears.ArchOphthalmol102:527-532,19842)LeslieRD,PykeDA:Diabeticretinopathyinidenticaltwins.Diabetes31:19-21,19823)AbharyS,HewittAW,BurdonKPetal:Asystematicmeta-analysisofgeneticassociationstudiesfordiabeticretinopathy.Diabetes58:2137-2147,20094)MatsubaraY,MurataM,MaruyamaTetal:Associationbetweendiabeticretinopathyandgeneticvariationsinalpha2beta1integrin,aplateletreceptorforcollagen.Blood95:1560-1564,20005)PetrovicMG,HawlinaM,PeterlinBetal:BglIIgenepolymorphismofthealpha2beta1integringeneisariskfactorfordiabeticretinopathyinCaucasianswithtype2diabetes.JHumGenet48:457-460,20036)CheungN,WongTY:Diabeticretinopathyandsystemicvascularcomplications.ProgRetinEyeRes27:161-176,20087)YamadaN,HorikawaY,OdaNetal:Geneticvariationinthehypoxia-induciblefactor-1ageneisassociatedwithtype2diabetesinJapanese.JClinEndocrinolMetab90:5841-5847,20058)ZegginiE,WeedonMN,LindgrenCMetal:Replicationofgenome-wideassociationsignalsinUKsamplesrevealsrisklocifortype2diabetes.Science316:1336-1341,20079)ScottLJ,MohlkeKL,BonnycastleLLetal:Agenomewideassociationstudyoftype2diabetesinFinndetectsmultiplesusceptibilityvariants.Science316:1341-1345,200710)YasudaK,MiyakeK,HorikawaYetal:VariantsinKCNQ1areassociatedwithsusceptibilitytotype2diabetesmellitus.NatGenet40:1092-1097,200811)LookerHC,NelsonRG,ChewEetal:Genome-widelinkageanalysistoidentifylocifordiabeticretinopathy.Diabetes56:1160-1166,2007