童 玲 綜述 余愛榮 審校

移植后糖尿病(PTDM)是器官移植后常見的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，可使移植物功能減退甚至喪失，增加術(shù)后感染及排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，還可引發(fā)移植術(shù)后心血管相關(guān)并發(fā)癥，不僅增加治療成本，還嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和長(zhǎng)期生存率[1]?！吨袊?guó)移植后糖尿病診療技術(shù)規(guī)范(2019版)》中指出PTDM的發(fā)病機(jī)制主要為β細(xì)胞功能衰竭和胰島素敏感度降低，而免疫抑制劑是導(dǎo)致PTDM發(fā)病的重要因素，尤其是鈣神經(jīng)蛋白抑制劑(CNIs)、糖皮質(zhì)激素等。目前認(rèn)為CNIs主要從以下幾個(gè)方面導(dǎo)致PTDM：直接的胰島β細(xì)胞毒性；減少葡萄糖的利用；抑制胰島素分泌；增加胰島素抵抗[2]。但具體機(jī)制尚未得到明確的闡述。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)CNIs致PTDM的藥物基因組學(xué)進(jìn)行了研究，同時(shí)探討了CNIs在導(dǎo)致糖尿病的各靶器官中可能的作用。本文將從上述兩方面進(jìn)行總結(jié)、分析，深入了解CNIs致PTDM可能的機(jī)制，以期為預(yù)防和治療PTDM提供更多的思路與策略。

CNIs主要包括如環(huán)孢素A和他克莫司，它們分別與親環(huán)蛋白A和FKBP12.6形成復(fù)合物，并抑制鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaN)的活性。CaN是一種雙亞基結(jié)構(gòu)，經(jīng)鈣離子調(diào)節(jié)可發(fā)揮去磷酸化的作用，同時(shí)對(duì)T細(xì)胞活化具有重要的作用。CNIs主要通過(guò)抑制T細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞中活化T細(xì)胞核因子(NFAT)轉(zhuǎn)錄因子的去磷酸化，進(jìn)而阻止去磷酸化NFAT易位到細(xì)胞核中同時(shí)抑制導(dǎo)致T細(xì)胞活化的細(xì)胞因子基因表達(dá)的啟動(dòng)，從而發(fā)揮免疫抑制作用。Sharif等[3]進(jìn)行的一項(xiàng)薈萃分析發(fā)現(xiàn)不含CNIs的治療方案與PTDM的發(fā)生減少相關(guān)。多數(shù)研究報(bào)道，與環(huán)孢素A相比，他克莫司導(dǎo)致PTDM的發(fā)病率更高[4-5]。李智濤等[6]研究認(rèn)為，他克莫司致PTDM的風(fēng)險(xiǎn)高于環(huán)孢素，主要是由于他克莫司對(duì)CaN的抑制作用更強(qiáng)以及β細(xì)胞中親免蛋白FKBP12.6的富集性。多數(shù)研究結(jié)果顯示CNIs對(duì)葡萄糖代謝的影響呈劑量依賴性[7-8]。

CNIs致PTDM相關(guān)的藥物基因組學(xué)

近十年來(lái)，越來(lái)越多的研究報(bào)道了基因多態(tài)性與CNIs致PTDM之間的相關(guān)性。鈣蛋白酶10(CAPN10)可編碼一種表達(dá)于胰腺胰島中的非溶酶體半胱氨酸蛋白酶，在維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中起重要作用。本課題組研究發(fā)現(xiàn)該基因SNP-19的1等位基因和SNP-43 GG基因型是PTDM發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[9]。

電壓門控鉀通道亞家族Q成員1(KCNQ1)和電壓門控鉀通道亞家族J成員11(KCNJ11)可影響β細(xì)胞對(duì)胰島素的釋放，進(jìn)而導(dǎo)致2型糖尿病的發(fā)生。Tavira等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在使用他克莫司治療的患者中KCNQ1 rs2237895編碼外顯子中CC基因型與PTDM的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)(P=0.008)。此外，Tavira等[11]測(cè)定了使用他克莫司治療后出現(xiàn)PTDM的115例移植受者和未出現(xiàn)PTDM的205例移植受者KCNJ11 rs5219的基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攜帶A等位基因(AA + AG)與他克莫司誘導(dǎo)的PTDM的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)(P=0.004)。

Ling等[12]研究顯示，在中國(guó)漢族肝移植患者中供者轉(zhuǎn)錄因子7類似物2(TCF7L2) rs290487 CC基因型可預(yù)測(cè)發(fā)生PTDM更高的可能性(>40%)。本課題組對(duì)398例腎移植受者的TCF7L2 rs290487基因型進(jìn)行檢測(cè)，在校正相關(guān)危險(xiǎn)因素后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CC基因型攜帶者發(fā)生PTDM的風(fēng)險(xiǎn)是TT基因型攜帶者的2.3倍，而CC+CT基因型攜帶者是TT基因型攜帶者的1.935倍[13]。

Shi等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在腎移植受者中葡萄糖激酶(GCK) G-30A GG基因型與他克莫司誘導(dǎo)的PTDM顯著相關(guān)(P<0.05)。GCK G-30A主要通過(guò)損害胰島β細(xì)胞的功能從而導(dǎo)致2型糖尿病的發(fā)生，而他克莫司可降低胰腺胰島細(xì)胞中GCK的活性，進(jìn)而抑制葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素釋放。

細(xì)胞質(zhì)活化T細(xì)胞核因子4(NFATc4)基因表達(dá)于胰腺胰島細(xì)胞。NFAT家族轉(zhuǎn)錄因子可同時(shí)調(diào)節(jié)免疫活化和胰島素的產(chǎn)生。而CNIs可靶向激活NFAT。Chen等[15]研究發(fā)現(xiàn)NFATc4 rs10141896 T等位基因與PTDM較低的累積發(fā)生率相關(guān)(P=0.02)。攜帶NFATc4 T-T-T-T-G單倍型且使用CNIs治療的受者發(fā)生PTDM的風(fēng)險(xiǎn)降低；而攜帶C-C-C-G-G單倍型的患者發(fā)生PTDM的風(fēng)險(xiǎn)增加。

環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄共刺激因子2(CRTC2)可調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝。Quteineh等[16]研究發(fā)現(xiàn)在使用他克莫司治療的實(shí)體器官移植受者中可觀察到CRTC2 rs8450-AA基因型對(duì)PTDM的影響(P=0.02)。

CNIs致PTDM相關(guān)的基因還包括脂聯(lián)素(ADIPOQ)、瘦素(LEP)、趨化因子配體2(CCL2)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、P450氧化還原酶(POR)、內(nèi)皮一氧化氮合成酶(eNOS)內(nèi)含子4和鋅轉(zhuǎn)運(yùn)體8(ZnT-8)等(表1)。

表1 CNIs致PTDM相關(guān)的基因

CNIs:鈣神經(jīng)蛋白抑制劑；PTDM：移植后糖尿?。籌L-6：白細(xì)胞介素6；CAPN10：鈣蛋白酶10；KCNQ1：鉀通道亞家族Q成員1；KCNJ11：鉀通道亞家族丁成員11；GCK：葡萄糖激酶；NFATc4:細(xì)胞質(zhì)活化T細(xì)胞核因子4；eNOS:內(nèi)皮一氧化氮合成酶；ZnT-8:鋅轉(zhuǎn)運(yùn)體8；TCF7L2：轉(zhuǎn)錄因子7類似物2；CRTC2：環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄共刺激因子；ADIPQ：脂聯(lián)素；LEP：瘦素；CCL2：趨化因子配體2；MMP-2：基質(zhì)金屬蛋白酶2；PPARα:過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α;POR:P4So氧化還原酶

CNIs導(dǎo)致糖尿病的靶器官效應(yīng)

維持正常的血糖平衡或穩(wěn)態(tài)依賴于多個(gè)不同的組織中一些同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，這些組織包括胰腺、腸道、肝臟、骨骼肌、脂肪細(xì)胞和大腦。CaN廣泛分布于胰腺的胰島細(xì)胞、骨骼肌、心臟、神經(jīng)元和脂肪細(xì)胞等。Chakkera等[28]指出CNIs主要通過(guò)兩種方式發(fā)揮致糖尿病效應(yīng)：(1)導(dǎo)致β細(xì)胞功能障礙，從而抑制胰島素分泌；(2)在增加骨骼肌和脂肪組織中胰島素抵抗的同時(shí)減少葡萄糖的利用。下面將依次探討CNIs在各組織中通過(guò)影響胰島素分泌和胰島素抵抗而導(dǎo)致葡萄糖代謝障礙和糖尿病的藥理學(xué)機(jī)制。

CNIs對(duì)胰腺的影響CaN在分泌胰島素的胰腺β細(xì)胞中表達(dá)，而在β細(xì)胞中存在兩個(gè)與CaN關(guān)系緊密的分子靶標(biāo)，即NFAT家族轉(zhuǎn)錄因子和CREB轉(zhuǎn)錄共刺激因子。CaN-NFAT信號(hào)通路可調(diào)節(jié)胰腺β細(xì)胞生長(zhǎng)和脂肪因子基因轉(zhuǎn)錄。CREB介導(dǎo)胰腺中胰高血糖素樣肽的增殖和葡萄糖信號(hào)通路。胰島中CREB多肽表達(dá)陰性的轉(zhuǎn)基因小鼠可因CREB的直接靶標(biāo)胰島素受體底物2(IRS2)的表達(dá)減少而出現(xiàn)糖尿病，并伴有胰島β細(xì)胞的凋亡。小鼠中IRS2的破壞表明外周胰島素信號(hào)傳導(dǎo)和胰腺β細(xì)胞功能均受損。嚙齒動(dòng)物模型證明IRS2是對(duì)CaN活化有響應(yīng)的下游基因，其啟動(dòng)子以CaN敏感的方式與NFAT結(jié)合。另外，CNIs可減少小鼠和人胰島中Akt底物的磷酸化，提示CNIs可通過(guò)PI3K/Akt途徑調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞的復(fù)制和存活[29]。這些可能是間接效應(yīng)，因?yàn)镮RS-2的敲除本身也會(huì)由于小鼠β細(xì)胞凋亡和功能障礙而產(chǎn)生糖尿病。此外，Speckmann等[30]研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元PAS結(jié)構(gòu)域蛋白4(Npas4)的過(guò)表達(dá)可降低他克莫司對(duì)胰腺β細(xì)胞的毒性作用，提示Npas4可能對(duì)他克莫司致PTDM具有改善作用。

CNIs對(duì)腸道的影響Li等[31]在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，他克莫司通過(guò)增強(qiáng)鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)體(SGLT1)的活性和表達(dá)以誘導(dǎo)胰島素抵抗并增加腸道葡萄糖的吸收。而SGLT1是葡萄糖從腸腔轉(zhuǎn)運(yùn)至腸上皮細(xì)胞的主要途徑。

CNIs對(duì)骨骼肌的影響骨骼肌負(fù)責(zé)大部分胰島素介導(dǎo)的葡萄糖處置。骨骼肌中Ⅰ型肌纖維具有較高的胰島素敏感性。胰島素通過(guò)影響葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)從內(nèi)膜向細(xì)胞表面的移動(dòng)或轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)刺激葡萄糖攝取進(jìn)入脂肪和肌肉組織。多種信號(hào)傳導(dǎo)通路在影響骨骼肌重塑的基因轉(zhuǎn)錄事件調(diào)節(jié)中起作用，主要包括(1)肌細(xì)胞增強(qiáng)因子(MEF2)及與Ⅱ型組蛋白去乙?；概悸?lián)以調(diào)節(jié)骨骼肌發(fā)育的堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族，其中MEF2的敲除可導(dǎo)致胰島素敏感的肌纖維缺失；(2)參與Ⅰ型纖維形成的PPARγ共激活因子1(PGC-1)(α和β)通路：在胰島素抵抗的骨骼肌中可觀察到PGC-1表達(dá)減少；(3)CNI/NFAT通路：激活的CaN使NFAT去磷酸化，NFAT易位至細(xì)胞核并激活參與肌肉再生和重塑的基因。這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的通路，因?yàn)椴煌腘FAT亞型表現(xiàn)出不同的功能[29]。目前已假設(shè)骨骼肌中CaN/NFAT途徑的抑制可促進(jìn)胰島素抵抗肌球蛋白快速纖維的轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)生。此外，激活的NFAT可導(dǎo)致其他轉(zhuǎn)錄因子如MEF2和PGC-1水平的變化。Okuyama等[32]研究證實(shí)基質(zhì)細(xì)胞蛋白Fibulin-5可作為胰腺胰島細(xì)胞中GCK介導(dǎo)的CNI/NFAT信號(hào)通路中的一種靶標(biāo)分子。

CNIs對(duì)脂肪細(xì)胞的影響雖然骨骼肌是葡萄糖攝取的主要器官，但脂肪細(xì)胞在由胰島素刺激并經(jīng)GLUT4介導(dǎo)的葡萄糖處置和攝取中也具有關(guān)鍵作用。此外，脂肪細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子即ADIPOQ、LEP、生長(zhǎng)素釋放肽和抵抗素均具有重要的代謝功能調(diào)節(jié)作用。其中LEP和ADIPOQ可調(diào)節(jié)胰島素分泌、葡萄糖和脂質(zhì)代謝。LEP受體下調(diào)和ADIPOQ水平降低所導(dǎo)致的LEP水平升高與胰島素抵抗有關(guān)。生長(zhǎng)素釋放肽與下丘腦中的血清素2c受體是刺激胰島素分泌的強(qiáng)效下丘腦介質(zhì)，對(duì)于任何給定的葡萄糖濃度均可增加胰島素水平并誘導(dǎo)白色脂肪的形成。它們?cè)谄茐钠咸烟求w內(nèi)平衡的炎性細(xì)胞因子的最終產(chǎn)生中起作用，而這些因子可增強(qiáng)CNIs致代謝異常。如前所述，ADIPOQ rs1501299以及LEP rs2167270的基因多態(tài)性與PTDM顯著相關(guān)。因此，CNIs對(duì)生長(zhǎng)素釋放肽的影響或者它們是否調(diào)節(jié)血清素2c受體可能是未來(lái)研究的方向。Pereira等[33]研究發(fā)現(xiàn)，即使是低于治療濃度的CNIs也可抑制人類皮下和網(wǎng)膜脂肪細(xì)胞中葡萄糖的攝取。而治療濃度的環(huán)孢素A和他克莫司可通過(guò)增加胞吞作用的速率移除人脂肪細(xì)胞表面的GLUT4從而抑制葡萄糖的攝取，與胰島素信號(hào)傳導(dǎo)無(wú)關(guān)。這些機(jī)制可導(dǎo)致免疫抑制治療相關(guān)的胰島素抵抗和糖尿病。

CNIs對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響下丘腦物質(zhì)對(duì)能量穩(wěn)態(tài)、食物攝入和體重有很大影響。生長(zhǎng)素釋放肽及血清素2c受體的阻斷可增加食物攝入并減少能量消耗。LEP是一種在脂肪組織中合成且與食欲減少和體重減輕相關(guān)的食欲減退肽，可通過(guò)與下丘腦中的受體相互作用而在維持體重平衡和生殖中起作用。ADIPOQ似乎主要通過(guò)增加能量消耗使體重減輕，還能減少胰島素抵抗。如前所述，CNIs參與其中一些介質(zhì)的調(diào)節(jié)過(guò)程中。

小結(jié)：本文中總結(jié)的基因多態(tài)性主要涉及在影響CNIs致PTDM的過(guò)程的不同信號(hào)傳導(dǎo)通路中具有功能的基因。目前的結(jié)果必須在未來(lái)的研究中進(jìn)行復(fù)制，同時(shí)需整合其他臨床協(xié)變量和遺傳變異，從而更好地將臨床和遺傳變量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐，以改善移植受者的生活及生存質(zhì)量。此外，維持體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及多個(gè)器官、多個(gè)過(guò)程和多種介質(zhì)。除了抑制CaN，CNIs還可能通過(guò)多種機(jī)制影響這一復(fù)雜過(guò)程中的多個(gè)步驟進(jìn)而調(diào)節(jié)葡萄糖的體內(nèi)平衡。本文總結(jié)了CNIs導(dǎo)致葡萄糖調(diào)節(jié)障礙的部分機(jī)制。未來(lái)需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明對(duì)這一重要臨床問(wèn)題的完整理解，從而為PTDM的預(yù)防和治療提供更多更好的策略。