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炎癥細(xì)胞因子在2型糖尿病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

2016-03-27 04:26張黎明綜述審校
重慶醫(yī)學(xué) 2016年8期
關(guān)鍵詞:脂聯(lián)素細(xì)胞因子硬化

張黎明 綜述,高 凌 審校

(湖北省襄陽(yáng)市中心醫(yī)院內(nèi)分泌科 441021)

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炎癥細(xì)胞因子在2型糖尿病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

張黎明 綜述,高凌△審校

(湖北省襄陽(yáng)市中心醫(yī)院內(nèi)分泌科441021)

[關(guān)鍵詞]糖尿病,2型;白細(xì)胞介素;腫瘤壞死因子;C反應(yīng)蛋白

近來(lái)的研究說明2型糖尿病(T2DM)是一種自然免疫及炎癥性疾病,是一種“慢性低度炎癥狀態(tài)”,認(rèn)為炎癥、免疫與T2DM的發(fā)病存在關(guān)聯(lián)[1]。在炎癥因子中,除了腫瘤壞死因子(TNF)、白細(xì)胞介素(IL)、C反應(yīng)蛋白(CRP)等作為炎癥過程的調(diào)節(jié)因子外,近年來(lái)關(guān)于樹突狀細(xì)胞等細(xì)胞因子的研究,在T2DM特別是糖尿病大血管病變,如動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成發(fā)展中的作用也日益受到關(guān)注,本文擬對(duì)相關(guān)機(jī)制進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1炎癥標(biāo)志物的探討

T2DM的特征是胰島素抵抗(IR)和進(jìn)行性β細(xì)胞凋亡,二者可能有著共同的發(fā)病機(jī)制。近幾年的研究表明[2],慢性炎癥可能與T2DM的IR及β細(xì)胞損傷有關(guān)。有觀點(diǎn)認(rèn)為[3],T2DM是一種自然免疫和炎癥性疾病。炎癥因子包括:免疫炎癥反應(yīng)細(xì)胞,如白細(xì)胞,與急性炎癥有關(guān);急性期反應(yīng)蛋白,如CRP;炎癥因子,如TNF、IL、脂聯(lián)素及抵抗素等;以及凝血因子、血脂成分及其他如唾液酸、淀粉樣物質(zhì)等。炎癥細(xì)胞因子作為炎癥過程的調(diào)節(jié)因子,在T2DM的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。

1.1TNFTNF是一種單核細(xì)胞因子,主要由巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(NK)及T淋巴細(xì)胞活化所產(chǎn)生,分為TNF-α和TNF-β。TNF-α的生物學(xué)活性占TNF總活性的70%~95%。TNF-α與IR和β細(xì)胞損傷關(guān)系密切[4],TNF-α具有多向生物學(xué)活性,通過誘導(dǎo)一些促炎癥因子如IL-6、IL-8、IL-10等的產(chǎn)生,從而引起急性炎性反應(yīng)、發(fā)熱及趨化因子的釋放等,其作用包括免疫調(diào)節(jié),褪黑素生成,溶骨作用,促炎性反應(yīng)等。在T2DM發(fā)病過程中,TNF-α可通過作用于酪氨酸激酶(IRS-1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4(GLUT4)抑制G蛋白(Gi)的水平,間接誘導(dǎo)IR。TNF-α同時(shí)作為一種獨(dú)立的細(xì)胞毒素,直接作用于胰島β細(xì)胞,產(chǎn)生一氧化碳(NO),導(dǎo)致胰島素分泌不足[5-6]。TNF-α還能刺激單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)的產(chǎn)生,使巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)脂肪組織,產(chǎn)生大量的炎癥因子[7]。總而言之,TNF具有殺傷腫瘤細(xì)胞、抗感染及促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化的作用。

相關(guān)的研究顯示[8],肥胖患者及T2DM患者的脂肪組織內(nèi)TNF-α蛋白高表達(dá),TNF-α水平及生物活性顯著高于常人。此外,TNF-α還可抑制磷酯酰肌醇-3激酶活性,抑制過氧化物酶體增生物激活受體-γ(PPAR-γ)活性[9]。TNF-α同時(shí)還可通過多種機(jī)制引起IR,在飲食誘導(dǎo)加遺傳性肥胖的患者中,其機(jī)體存在有TNF-α信號(hào)遺傳缺陷,能顯著改善IR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)能力,降低胰島素敏感性。在一些動(dòng)物模型中,TNF-α可使胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng),從而進(jìn)一步提高胰島素敏感性。另外也有相關(guān)報(bào)道[10]顯示,TNF-α水平在T2DM患者中明顯升高,是IR中主要的危險(xiǎn)因素之一。在該基因編碼的TNF-α基因多態(tài)性,與T2DM的風(fēng)險(xiǎn)相鏈接,并導(dǎo)致糖尿病的發(fā)展[11]。

1.2ILIL是指在白細(xì)胞或免疫細(xì)胞間相互作用的淋巴因子,IL的主要作用包括傳遞信息,激活免疫細(xì)胞,介導(dǎo)T、B細(xì)胞活化、增殖、分化,并介導(dǎo)炎性反應(yīng)等。IL-1β在糖尿病的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用,它能通過激活轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB),調(diào)節(jié)β細(xì)胞中促凋亡和抗凋亡基因的表達(dá)。IL-1β可以刺激β細(xì)胞上的Fas/Fas配體(FasL)表達(dá),在T細(xì)胞的參與下介導(dǎo)β細(xì)胞的凋亡。Mahmoud等[12]的研究顯示,高血糖和血脂異常會(huì)增加炎性因子,特別是IL-1β和IL-17的表達(dá),表明兩種因子參與了糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展。IL-6是一種在免疫和炎性反應(yīng)中具有重要作用的多功能細(xì)胞因子,可促進(jìn)肝臟合成超敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)等急性時(shí)相蛋白,促進(jìn)炎癥和IR的發(fā)生,是T2DM的獨(dú)立影響因素之一[13]。關(guān)于IR的研究也證實(shí)了 IL-6 與IR相關(guān),并在控制了體質(zhì)量指數(shù)、體脂含量之后,IL-6 仍然與IR呈正相關(guān)。另外,IL-6通過啟動(dòng)Fas 基因的轉(zhuǎn)錄,誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡,還可與其他細(xì)胞因子一起作用,對(duì)β細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒效應(yīng)。

IL-18是一種促炎性細(xì)胞因子,最早從誘發(fā)的中毒性休克小鼠的肝臟中提取,是反映機(jī)體炎癥的敏感標(biāo)志物。有證據(jù)顯示,高IL-18水平與患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān),且這種關(guān)系獨(dú)立于其他危險(xiǎn)因素(包括血脂水平及體質(zhì)量指數(shù)等),提示IL-18可作為糖尿病的獨(dú)立預(yù)測(cè)性指標(biāo)。有文獻(xiàn)報(bào)道[14],在糖尿病腎病的進(jìn)展中,可能伴隨有IL-18結(jié)合蛋白的增加。另外,IL-2水平在糖尿病患者中明顯升高,并與糖尿病腎病聯(lián)系密切[15]。同時(shí),也有報(bào)道[16],IL-12與脂肪代謝有關(guān),而IL-22可能與新發(fā)的糖尿病有關(guān)。

1.3脂聯(lián)素脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞分泌的血漿激素類蛋白,它不僅與患者肥胖、胰島素抵抗、T2DM及動(dòng)脈粥樣硬化有一定的正相關(guān)性,而且參與炎性反應(yīng)。相關(guān)研究說明[17],低脂聯(lián)素與T2DM的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),低脂聯(lián)素水平仍是T2DM的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,并與心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。前瞻性研究發(fā)現(xiàn)[18]脂聯(lián)素可通過調(diào)節(jié)糖、脂代謝來(lái)改善胰島素抵抗和T2DM。脂聯(lián)素可促使肝內(nèi)細(xì)胞CoA羧化酶磷酸化,促進(jìn)肝內(nèi)脂肪酸氧化,減少肝內(nèi)糖異生的原料,并抑制肝磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、葡萄糖-6-磷酸酶的表達(dá),從而抑制糖異生及肝糖的輸出。脂聯(lián)素還可通過激活PPAR-α,5′-AMP活化蛋白激酶及P38絲裂原活化蛋白激酶,來(lái)增強(qiáng)血漿脂肪酸氧化并促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn),增加葡萄糖的攝取,降低血糖。另外,脂聯(lián)素可參與脂肪酸攝取、氧化、能量代謝,通過磷脂酰肌醇-3激酶途徑改善骨骼肌中胰島素信號(hào)的傳遞,促進(jìn)胰島素受體、受體底物的酪氨酸磷酸化,從而增加骨骼肌脂肪酸氧化,降低游離脂肪酸及三酰甘油,改善胰島素的作用。脂聯(lián)素在慢性低度炎性反應(yīng)中發(fā)揮重要的負(fù)性調(diào)控作用??赏ㄟ^抑制成熟巨噬細(xì)胞及祖細(xì)胞系的增殖,從而在急性期炎癥和慢性炎癥過程中起到重要作用。Coimbra等的體內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了脂聯(lián)素具有抗感染、抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用,與肥胖及糖尿病的病程相關(guān)。

1.4CRPCRP為非特異性的炎癥標(biāo)志物之一,是炎癥急性時(shí)相蛋白中最敏感的指標(biāo),標(biāo)志著細(xì)胞因子的激活。主要是由肝細(xì)胞,在前炎性細(xì)胞因子如 TNF-α、IL-1、IL-6 等刺激下所分泌的炎性介質(zhì)。CRP水平的升高與IR及IGT相關(guān),與T2DM及其并發(fā)癥的發(fā)病過程有關(guān)[19]。研究認(rèn)為在T2DM患者中,CRP在低度的慢性炎癥中發(fā)揮著重要的作用[20]。

CRP可刺激血管內(nèi)膜增生及平滑肌增殖、移行,產(chǎn)生各種細(xì)胞因子,誘導(dǎo)細(xì)胞基質(zhì)的降解,從而參與T2DM患者動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。亦有研究顯示[21],CRP能夠?qū)е娄录?xì)胞程序性凋亡,也能夠通過抑制胰島素受體酪氨酸激酶的活性,觸發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng),加重IR。

CRP是一種敏感的非特異性的炎癥標(biāo)志物,可采用超敏法測(cè)定,檢測(cè)低水平的CRP濃度,可較好地反映人體內(nèi)亞臨床低度炎癥。既往研究表明,hs-CRP可更好地預(yù)測(cè)T2DM的發(fā)生,與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展密切相關(guān)[22]。hs-CRP還可引起內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá),有效與中性粒細(xì)胞結(jié)合,誘導(dǎo)炎性因子的產(chǎn)生,并參與活化補(bǔ)體從而損傷內(nèi)皮細(xì)胞。此外,CRP與IL-6相互促進(jìn),引發(fā)炎性反應(yīng)。因此,hs-CRP也是糖尿病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及血糖控制的一項(xiàng)指標(biāo)[23]。血清hs-CRP與T2DM患者的踝肱指數(shù)(ABI)相關(guān),表明炎癥可能在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用。另外,局部的感染,譬如牙周炎,可能通過激活CRP等炎癥因子,從而引起動(dòng)脈粥樣硬化的可能[24]。

2細(xì)胞因子引起T2DM發(fā)病中的作用探討

糖尿病涉及免疫系統(tǒng)的不同方面,巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞是較好的研究對(duì)象,但可能有其他類型的細(xì)胞的參與,如嗜中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DCs)、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞、T細(xì)胞亞群、B細(xì)胞,似乎均參與了慢性低度的炎癥[25]。T2DM和冠心病關(guān)系密切[26],冠心病是T2DM最主要的大血管并發(fā)癥。隨著體內(nèi)最重要的抗原呈遞和免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)細(xì)胞DCs在血管組織中的發(fā)現(xiàn),DCs在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成、發(fā)展中的作用,受到廣泛的關(guān)注,而T2DM患者體內(nèi)特殊的微環(huán)境可能通過DCs觸發(fā)和放大這種炎癥和免疫反應(yīng),從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展,這可能是糖尿病患者合并動(dòng)脈粥樣硬化等并發(fā)癥發(fā)生早、程度重、預(yù)后差的重要原因之一。由于GM-CSF和其他前炎癥因子的增多,T2DM中可見活化狀態(tài)的骨髓來(lái)源的樹突狀細(xì)胞(mDCs)和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDCs)的增多[27]。作為一種抗原,糖尿病患者體內(nèi)的糖基化終產(chǎn)物(AGEs)可通過促進(jìn)DCs分化成熟并放大動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥免疫反應(yīng)。外周血DCs成熟增加,刺激外周血單個(gè)核細(xì)胞(PMNC)的激活、募集及侵入動(dòng)脈內(nèi)膜形成泡沫細(xì)胞,在動(dòng)脈粥樣硬化形成早期起重要作用。以單核源性DCs作為研究對(duì)象,體外選擇糖尿病患者血漿高血糖為干預(yù)因素,探討高血糖通過DCs促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的機(jī)制,及觀察臨床T2DM合并冠心病患者血液循環(huán)中DCs及其亞型漂移情況,探討該類人群的異常免疫學(xué)特征,揭示DCs在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化的病理發(fā)生具有重要的作用,并為其研究及防治提供新的方向,也為將來(lái)T2DM合并冠心病的分子預(yù)測(cè)提供新的思路。

3總結(jié)

T2DM影響免疫系統(tǒng)多個(gè)方面,但多數(shù)變化發(fā)生在脂肪組織、胰島β細(xì)胞、肝臟和循環(huán)中的細(xì)胞因子,并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和組織纖維化。在炎癥中,活化的單核細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子和炎癥標(biāo)記物,造成視網(wǎng)膜病變,腎病和心血管疾病等多種糖尿病并發(fā)癥。在脂肪組織中,免疫細(xì)胞,包括單核細(xì)胞,細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1),纖溶酶原激活物抑制物(PAI-1)及細(xì)胞因子等,在T2DM發(fā)病機(jī)制中起著不同的作用[28-29]。TNF-α是由免疫細(xì)胞釋放,其水平在肥胖患者中增加,并且在IR中起著主要作用[30]。此外,MCP、PAI和IL-8大多數(shù)是趨化蛋白,激活免疫細(xì)胞并導(dǎo)致脂肪組織的炎癥等。并當(dāng)它們?cè)黾訒r(shí),會(huì)導(dǎo)致急性期蛋白的釋放,如CRP[31]。另外,葡萄糖和脂肪的攝入誘發(fā)炎癥,促進(jìn)氧化應(yīng)激[29,32]。高血糖和高脂血癥影響多種途徑,包括醛糖還原途徑,晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs),活性氧中間途徑和PKC途徑。它們會(huì)導(dǎo)致炎癥介質(zhì)的活化和誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,促進(jìn)并發(fā)癥的進(jìn)展[30]。在正常個(gè)體,胰島素與受體結(jié)合,激活心血管等事件發(fā)展中的兩個(gè)主要途徑,為PI3K和MAPK途徑,從而促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和形成動(dòng)脈粥樣硬化。然而,在IR發(fā)展過程中,高血糖癥和高游離脂肪酸增加炎性細(xì)胞因子,并影響PKC和MAPK的活性[28,30]。炎性細(xì)胞因子,如TNF-α和IL-1β,刺激I-kappa-β(IKβ)、激酶β和IKKα以誘導(dǎo)激活核因子kappaβ(NF-b),促進(jìn)IR[33]。此外,高濃度的IL-6在肥胖患者中保持胰島素抵抗,并作用于肝臟,以增加VLDL和降低HDL[29]。IL-6和IL-1隨著體質(zhì)量的減輕而提高胰島素敏感性[31]。提示T2DM可能是細(xì)胞因子介導(dǎo)的炎性反應(yīng),是一種免疫性疾病,通過以上途徑,炎癥在糖尿病的發(fā)病機(jī)制中起著中介作用。

炎癥學(xué)說的提出為T2DM的發(fā)病機(jī)制、探討防治的新方法和開發(fā)新藥物提供了一個(gè)新的研究方向。目前尚不清楚炎癥與免疫是導(dǎo)致T2DM的發(fā)病原因或僅僅是一種病理標(biāo)志物,但在指導(dǎo)糖尿病并發(fā)癥的治療方面有新的思路??寡讋?,包括小分子或單克隆抗體,靶向IKK-b-NF-κB的(水楊酸鹽,雙水楊酯),TNF-α(依那西普,英夫利昔單抗,阿達(dá)木單抗),IL-1β(阿那白滯,canakinumab)和IL-6(托珠單抗,tocilizumab),AMP活化的蛋白激酶激活劑等,都為治療提供了新的思路[34]。

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doi:·綜述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.08.038

作者簡(jiǎn)介:張黎明(1978-),碩士,主治醫(yī)師,主要從事內(nèi)分泌及代謝性疾病方面的研究。△通訊作者,E-mail:xfgl836@163.com。

[中圖分類號(hào)]R587.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1671-8348(2016)08-1113-04

(收稿日期:2015-08-08修回日期:2015-11-26)

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