2型糖尿病与胰腺癌表达谱的相关分析_孙丽岩

·临床研究·

2型糖尿病与胰腺癌表达谱的相关分析

孙丽岩，李珺，王泳

(中国人民武装警察部队北京市总队第二医院，北京100037)

摘要：目的用生物信息学方法研究2型糖尿病与胰腺癌之间的关系。方法在基因表达汇编数据库中分别下载2型糖尿病的基因表达谱及其对照，以及胰腺癌的基因表达谱及其对照。使用Ｒ语言中的Limma方法筛选差异基因；用在线服务器DAVID富集通路；将最终结果进行比较。结果2型糖尿病筛选出上调基因416个，下调基因348个（P均＜0．05）；胰腺癌筛选出上调基因778个，下调基因129个（P均＜0．05）。2型糖尿病上调的差异基因所富集到的通路与胰腺癌上调的差异基因所富集到的通路相同的有3条，分别为癌症通路、轴突导向通路和小细胞肺癌通路，共有一个基因ENTＲEZ_GENE_ID：3845。在轴突导向通路中，共有Nras（ENTＲEZ_GENE_ID：4893）和Kras（ENTＲEZ_GENE_ID：3845）基因。下调的基因所富集到的通路相同的有ECM-受体相互作用和局部粘连。

结论在生物学角度上证明了2型糖尿病患者更容易患胰腺癌。

关键词：2型糖尿病；胰腺肿瘤；生物信息学；基因表达谱

doi：10．3969/j．issn．1002-266X．2014．09．016

中图分类号：Ｒ587．1文献标志码：B文章编号：1002-266X（2014）09-0042-03

糖尿病与癌症都是目前全球性的高发疾病，都有急剧上升趋势。流行病学研究表明，2型糖尿病患者患癌症的概率高于正常人［1 4］。统计学研究表明，糖尿病患者发生胰腺癌的比例高于正常健康人。但目前对胰腺癌与糖尿病的因果关系还存在一些争议。为探讨2型糖尿病与胰腺癌之间的关系，我们进行了相关研究。现报告如下。

1材料与方法

1．1材料从基因表达汇编（GEO）数据库中下载2型糖尿病患者及其对照的基因表达谱数据（http：// www．ncbi．nlm．nih．gov/geo/query/acc．cgi？acc= GSE13760）［5］，以及胰腺癌患者及其对照的基因表达谱数据（http：//www．ncbi．nlm．nih．gov/geo/query/acc．cgi？acc=GSE16515）［6］。其中2型糖尿病患者10例，对照者11例，平台为affymatrix的HG-U133A_2。胰腺癌患者10例，对照者10例，平台为Affymetrix Human Genome U133Plus2．0。

1．2方法

1．2．1分析方法使用Ｒ语言affy包对基因表达谱数据进行标准化，用Limma包筛选2型糖尿病患者与其对照之间的差异基因，以及胰腺癌与其对照之间的差异基因。将差异基因提交到DAVID数据库（david．abcc．ncifcrf．gov/home．jsp）分析全基因及代谢途径（KEGG）通路。KEGG数据库中包含代谢网络、细胞过程及人类疾病等通路信息。DAVID数据库提供了很多注释工具，这些工具可以将一个基因列表富集到特定的通路中。将2型糖尿病及其对照的差异基因提交到DAVID在线网站上，分析这些基因会在哪些KEGG通路上富集。随后，我们将胰腺癌及其对照的差异基因进行了同样分析。得到这些通路后，对二者的KEGG通路进行比较。1．2．2统计学方法采用Ｒ语言统计软件，P≤0．05为有统计学差异。

2结果

2．12型糖尿病的基因表达谱分析采用Ｒ统计学语言，通过Limma进行统计分析。我们共筛选出416个上调基因，348个下调基因（P均＜0．05）。其中，上调基因主要富集到15条通路上（见表1），下调基因主要富集到10条通路上（见表2）。

2．2胰腺癌的基因表达谱分析通过Limma分析，我们共筛选出778个上调基因，129个下调基因（P均＜0．05）。其中，上调基因主要富集到20条通路上（见表3），下调基因主要富集到15条通路上（见表4）。

2．32型糖尿病与胰腺癌通路之间的比较从表1、3中可以看出，2型糖尿病上调的差异基因所富集到的通路与胰腺癌上调的差异基因所富集到的通路相同的有3条，分别为癌症通路、轴突导向通路和小细胞肺癌通路。其中2型糖尿病在癌症通路中共有18个基因，而胰腺癌在该通路中共有37个基因。

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山东医药2014年第54卷第9期

对这些基因进行比较后发现，在癌症通路中共有一个基因ENTＲEZ_GENE_ID：3845。而在轴突导向通路中，2型糖尿病有7个基因，胰腺癌有11个基因，其中Nras（ENTＲEZ_GENE_ID：4893）和Kras（EN-TＲEZ_GENE_ID：3845）是这两个疾病共有的。在小细胞肺癌通路中，2型糖尿病有6个基因，胰腺癌有11个基因，它们之间不存在相同的基因。从表2、4中可以看出，2型糖尿病和胰腺癌下调基因所富集到的通路相同的有2条，分别为ECM-受体相互作用和局部粘连通路。其中2型糖尿病在ECM-受体相互作用通路中所富集的基因有7个，胰腺癌有2个。局部粘连通路中2型糖尿病有10个基因，胰腺癌有3个基因。

表12型糖尿病中上调的差异基因在DAVID中富集到的通路

通路词条基因数目百分比（%）P

hsa04114：卵母细胞减数分裂122．882．96E-04 hsa04720：长期增益效应92．166．86E-04 hsa05200：癌症通路184．331．30E-02 hsa04310：Wnt信号通路102．403．00E-02 hsa04910：胰岛素信号转导通路92．164．08E-02 hsa04662：B细胞受体信号通路61．446．48E-02 hsa04722：神经营养因子信号通路81．926．67E-02 hsa00270：半胱氨酸和蛋氨酸代谢40．967．38E-02 hsa04360：轴突导向通路81．927．88E-02 hsa00100：类固醇生物合成30．728．51E-02 hsa05221：急性髓细胞白血病51．208．57E-02 hsa04660：T细胞受体代谢通路71．689．15E-02 hsa04810：肌动蛋白细胞骨架调控112．649．18E-02 hsa05210：大肠癌61．449．48E-02 hsa05222：小细胞肺癌61．449．48E-02

表22型糖尿病中下调的差异基因在DAVID中富集到的通路

通路词条基因数目百分比（%）P

hsa04670：白细胞跨内皮迁移113．166．57E-04 hsa04666：FcγＲ-介导的吞噬作用82．309．19E-03 hsa05223：非小细胞肺癌61．721．07E-02 hsa04514：细胞黏附分子92．591．68E-02 hsa04512：ECM-受体相互作用72．011．79E-02 hsa05200：癌症通路154．313．32E-02 hsa04650：自然杀伤细胞介导的细胞毒性作用82．304．78E-02 hsa04510：局部粘连102．876．30E-02 hsa04960：醛固酮调节钠的重吸收41．158．17E-02 hsa04920：脂肪细胞因子信号通路51．448．55E-02

3讨论

研究报道，肝癌、胰腺癌、子宫内膜癌、大肠直肠癌、膀胱癌及乳腺癌与2型糖尿病都有明显的正相关关系，风险甚至比正常人高两倍以上。近年来，胰腺癌在我国的发病率呈明显上升趋势，而且趋于年轻化。关于胰腺癌的致病因素目前尚无定论，一方面胰腺癌可造成糖代谢异常，引发糖尿病；另一方面糖尿病也可能是胰腺癌的致病因素［7，8］。Slim等［9］认为胰腺癌可能会产生源自肿瘤的糖尿病物质，使血糖增高，引发糖

表3胰腺癌上调的差异基因在DAVID中富集到的通路

通路词条基因数目百分比（%）P hsa05200：癌症通路374．767．30E-07 hsa05412：致心律失常的发育不良心肌病111．412．46E-03 hsa00051：果糖和甘露糖代谢70．904．22E-03 hsa00601：鞘糖脂生物合成60．775．11E-03 hsa05222：小细胞肺癌111．415．14E-03 hsa04512：ECM-受体相互作用111．415．14E-03 hsa00010：糖酵解/糖异生91．166．04E-03 hsa04520：黏着连接101．298．78E-03 hsa00512：O-聚糖的生物合成60．771．14E-02 hsa04115：p53信号通路91．161．27E-02 hsa05211：肾细胞癌91．161．50E-02 hsa05410：肥厚型心肌病101．291．63E-02 hsa04210：细胞凋亡101．291．87E-02 hsa04530：紧密连接131．672．10E-02 hsa05414：扩张型心肌病101．292．60E-02 hsa05217：基底细胞癌70．904．07E-02 hsa04510：局部粘连162．064．55E-02 hsa05212：胰腺癌81．034．82E-02 hsa04360：轴突导向通路111．417．55E-02 hsa04514：细胞黏附分子111．418．51E-02

表4胰腺癌下调的差异基因在DAVID中富集到的通路

通路词条基因数目百分比（%）P hsa04120：泛素介导的蛋白质降解43．104．97E-02 hsa04062：趋化因子信号转导通路43．101．04E-01 hsa00260：甘氨酸、丝氨酸以及苏氨酸代谢通路21．551．73E-01 hsa00270：半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路21．551．88E-01 hsa04672：IgA生成的肠道免疫网络21．552．60E-01 hsa04720：长期增益效应21．553．42E-01 hsa04510：局部粘连32．333．48E-01 hsa05212：胰腺癌21．553．58E-01 hsa04512：ECM-受体相互作用21．554．04E-01 hsa04914：孕激素介导的卵母细胞成熟21．554．12E-01 hsa04540：缝隙连接21．554．22E-01 hsa05414：扩张型心肌病21．554．33E-01 hsa04912：GnＲH信号通路21．554．54E-01 hsa04114：卵母细胞减数分裂21．554．93E-01 hsa04270：血管平滑肌收缩21．555．00E-01

尿病。2010年Huang等［10］发现，一些生化指标可用于胰腺癌高风险人群的2型糖尿病筛选，用于尚无临床症状的早期胰腺癌早期诊断。

本文从生物信息学角度，对2型糖尿病和胰腺癌的基因表达谱进行分析。结果显示，在2型糖尿病上调的差异基因所富集到的通路与胰腺癌上调的差异基因所富集到的通路中，共有一个基因EN-TＲEZ_GENE_ID：3845，该基因为Kras，它涉及到乳腺癌、肺癌、胰腺癌等很多癌症。而在轴突导向通路中，2型糖尿病有7个基因，胰腺癌有11个基因，其中Nras（ENTＲEZ_GENE_ID：4893）和Kras（ENTＲEZ _GENE_ID：3845）是这两个疾病共有的。Nras是一个非常重要的致癌基因，它与Kras同属于ＲAS基因家族。2型糖尿病和胰腺癌相同的下调基因所富

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