李 倩，劉純?nèi)A，王晨怡，談嬌嬌，馬玉萍，呂海宏

(蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 內(nèi)分泌科，甘肅 蘭州 730000)

糖尿病是目前世界范圍內(nèi)威脅人類健康的主要慢性疾病，其高患病率、高致殘率及高致死率引發(fā)人們高度關(guān)注。2020年中國成人糖尿病的患病率上升至12.8%，其中1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)約占糖尿病總患病率的5%～10%[1]。T1DM所致的死亡中30%與心血管疾病相關(guān)[2]，T細(xì)胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)選擇性破壞胰腺β細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞是T1DM及微血管和大血管并發(fā)癥的重要機(jī)制[3]。炎性因子在協(xié)調(diào)T1DM發(fā)展過程中胰腺β細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間復(fù)雜的多細(xì)胞相互作用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為內(nèi)皮功能障礙是動(dòng)脈硬化、高血壓、冠心病及其他心血管疾病的早期標(biāo)志，炎性因子與內(nèi)皮細(xì)胞功能的復(fù)雜聯(lián)系具有廣闊的研究前景。因此本文就炎性因子參與T1DM內(nèi)皮功能調(diào)控作如下綜述。

1 炎性因子與T1DM的關(guān)系

T1DM是一種慢性自身免疫性疾病，自身免疫性T淋巴細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)以及相關(guān)炎性細(xì)胞因子均參與T1DM的病理進(jìn)程。同時(shí)T1DM激活并釋放炎性因子，加重糖尿病及并發(fā)癥的程度。一方面，促炎性細(xì)胞因子破壞促凋亡和抗凋亡蛋白之間平衡，介導(dǎo)β細(xì)胞進(jìn)行性喪失。另一方面，高血糖不僅能加強(qiáng)體內(nèi)氧化應(yīng)激，使活性氧上調(diào)進(jìn)而誘導(dǎo)PKC磷酸化，通過ERK1/2和p38 MAPK的磷酸化介導(dǎo)炎性介質(zhì)的釋放；同時(shí)也可直接通過p38 MAPK途徑，激活NF-κB傳導(dǎo)通路，觸發(fā)炎性因子如TNF和IL-6釋放[4]，進(jìn)一步介導(dǎo)對(duì)β細(xì)胞的損傷。重要的炎性因子參與調(diào)控T1DM發(fā)生發(fā)展過程如下。

1.1 白介素家族

白介素(interleukin，IL)家族諸多細(xì)胞因子廣泛參與T1DM生理病理進(jìn)程，但其機(jī)制不盡相同。IL-1主要與胰島β細(xì)胞表面受體結(jié)合，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體應(yīng)激，引起β細(xì)胞分泌功能障礙及細(xì)胞凋亡。IL-2可能通過增加Tregs數(shù)量，抑制胰島特異性自體反應(yīng)性效應(yīng)T細(xì)胞(Teffs)來阻斷炎性因子對(duì)胰腺β細(xì)胞的破壞。目前IL-6 和IL-10在T1DM中的具體作用機(jī)制尚不清楚，推測可能與β細(xì)胞表面受體表達(dá)增加、氧化應(yīng)激減少、Tregs群的數(shù)量增加以及其他細(xì)胞因子表達(dá)相關(guān)。IL-2、IL-7、IL-15主要通過調(diào)節(jié)效應(yīng)T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞之間的穩(wěn)態(tài)參與T1DM發(fā)病進(jìn)程。IL-21表現(xiàn)出多效性，可影響多種免疫細(xì)胞的分化和功能。IL-21導(dǎo)致的免疫細(xì)胞活化級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，CD8+T 細(xì)胞介導(dǎo)對(duì)TIDM患者β細(xì)胞的攻擊。

目前，針對(duì)白介素家族免疫調(diào)節(jié)途徑研究取得一定進(jìn)展。IL-1受體拮抗劑阿那白滯素(anakinra)、抗IL-1β mAb卡那單抗(canakinumab)和抗IL-1α mAb已被批準(zhǔn)用于臨床研究[5]。第一階段研究顯示出IL-1受體拮抗劑利洛納塞在1型糖尿病青年患者中良好的耐受性，然而并未發(fā)現(xiàn)其單獨(dú)使用的有效性[6]，推測一方面可能與有限的試驗(yàn)時(shí)間不能準(zhǔn)確判定利洛納塞的長期治療效果相關(guān)，另一方面推測其單獨(dú)使用的作用有限，與胰島素等藥物合用后或許可以加強(qiáng)治療效果。IL-2治療糖尿病的一項(xiàng)多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示低劑量IL-2可以通過增加功能性Tregs的數(shù)量，抑制Teffs來阻斷對(duì)β細(xì)胞的破壞，顯示了IL-2在糖尿病免疫性治療中的獨(dú)特前景[7]。在嚙齒動(dòng)物和人胰島組織中，已發(fā)現(xiàn)IL-6通過減少氧化應(yīng)激對(duì)β細(xì)胞起保護(hù)作用，目前正在研究抗IL-6受體抗體托西利珠單抗在T1DM患者保留β細(xì)胞功能方面的作用，期待予以臨床更多的指導(dǎo)[8]。此外，目前聯(lián)合因子療法在T1DM中是具有潛力的治療方式。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)IL-2，阻斷IL-7和IL-15途徑可以預(yù)防和治療小鼠的糖尿病，同時(shí)發(fā)現(xiàn)抗T細(xì)胞抗原受體(anti-T cell antigen receptor，TCR)、抗IL-17以及抗IL-6三聯(lián)療法在T1DM動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭委熤酗@示強(qiáng)大的優(yōu)越性[9]。因此IL-2/Treg通路增強(qiáng)、IL-7的最有效轉(zhuǎn)化、IL-15/Teffs拮抗劑聯(lián)合使用，可能是未來T1D細(xì)胞因子治療方式。

1.2 腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)

TNF-α主要通過激活TNF-α受體，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡和Treg細(xì)胞擴(kuò)增進(jìn)而參與β細(xì)胞的凋亡進(jìn)程。它既可單獨(dú)參與糖尿病病程，也可協(xié)同IL-1共同參與糖尿病患者β細(xì)胞的凋亡，因此抑制TNF-α炎性通路是治療TIDM的有效途徑。最新研究認(rèn)為，抗TCR與抗TNF-α和抗IL-1β的三聯(lián)組合在恢復(fù)正常血糖、保護(hù)胰島結(jié)構(gòu)完整和保證β細(xì)胞質(zhì)量方面是最有效的，同時(shí)抗TCR與抗TNF-α的雙抗體組合被證明是最適合逆轉(zhuǎn)T1DM代謝狀態(tài)的免疫療法[10]。

1.3 γ干擾素(r-interferon，INF-γ)

IFN-γ是由Th1細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，具有抗病毒，抗腫瘤和免疫調(diào)控作用。研究[11]發(fā)現(xiàn)T1DM的β細(xì)胞質(zhì)量下降與外周B:9-23rPep(胰島素B鏈氨基酸9-23相關(guān)肽)的增加有關(guān)，而且這種由IFN-γ誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)性呈現(xiàn)特異性。這提示IFN-γ可能通過識(shí)別胰島組織的B:9-23表位引起T1DM的β細(xì)胞質(zhì)量的下降，進(jìn)而參與T1DM慢性免疫炎性過程。目前實(shí)驗(yàn)[12]發(fā)現(xiàn)T1DM患者運(yùn)用胰島素后IFN-γ呈下降趨勢，這預(yù)示胰島素在減輕T1DM慢性炎性反應(yīng)中的潛在作用。目前研究顯示阻斷MIG表達(dá)也可能是T1DM治療的一種潛在方法，T1DM中IFN-γ誘導(dǎo)可產(chǎn)生MIG，這種趨化因子不僅招募Th1淋巴細(xì)胞，進(jìn)而啟動(dòng)Th1反應(yīng)，同時(shí)誘導(dǎo)放大MIG/CXCR3軸反饋回路，進(jìn)而參與β細(xì)胞破壞和T1DM免疫炎性過程[13]。T1DM發(fā)病過程中趨化因子-細(xì)胞因子的相互作用還需要進(jìn)一步研究。

1.4 轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)

轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)，屬于調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的TGF-β超家族成員之一，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化和免疫功能方面起重要作用。TGF-β信號(hào)通過與Smad3整合，激活并維持Ink4a表達(dá)，進(jìn)而抑制胰島β細(xì)胞復(fù)制過程。動(dòng)物研究觀察到抑制成年鼠TGF-β/Ink4a位點(diǎn)后其β細(xì)胞復(fù)制增加[14]，這揭示了TGF-β信號(hào)在 Ink4a/Arf 位點(diǎn)調(diào)控中的新作用以及用TGF-β信號(hào)的小分子抑制劑促進(jìn)β細(xì)胞復(fù)制的潛力。在分子水平上，Smad3與Foxo1 結(jié)合導(dǎo)致TGF-β依賴性細(xì)胞凋亡，TGF-β/Smad3 信號(hào)的遺傳或藥理學(xué)抑制或敲除Foxo1可保護(hù)β細(xì)胞凋亡[15]。TGF-β/Smad3在促進(jìn)β細(xì)胞凋亡中，有抑制 TGF-β/Smad3通路增強(qiáng)β細(xì)胞增殖的治療潛力。

1.5 叉頭轉(zhuǎn)錄因子p3(forkhead box P3，F(xiàn)oxp3)

Foxp3是T1DM參與免疫應(yīng)答重要的編碼蛋白質(zhì)，對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的功能至關(guān)重要，其功能失調(diào)會(huì)導(dǎo)致T1DM發(fā)生。miR142-3p/Tet2/Foxp3軸會(huì)干擾調(diào)節(jié)性T(Treg)細(xì)胞的有效誘導(dǎo)，導(dǎo)致Treg穩(wěn)定性受損，引發(fā)胰島自身免疫降低[16]，進(jìn)一步引起T1DM的發(fā)生。這項(xiàng)研究從胰島自身免疫機(jī)制角度出發(fā)，揭示了miR142-3p/Tet2介導(dǎo)的Treg不穩(wěn)定性在T1DM自身免疫中作用。

2 炎性因子與內(nèi)皮細(xì)胞功能研究

內(nèi)皮細(xì)胞在保持血管完整性及平衡免疫方面起著重要作用。炎性因子持續(xù)刺激，促炎和抗炎介質(zhì)介導(dǎo)的炎性微環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡，常導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，進(jìn)而引發(fā)大血管并發(fā)癥(如冠狀動(dòng)脈疾病，外周動(dòng)脈疾病，卒中)和微血管并發(fā)癥(如糖尿病腎病和視網(wǎng)膜病)的發(fā)生。因此研究內(nèi)皮細(xì)胞源性炎性因子及其潛在機(jī)制可能有效預(yù)防心血管疾病的進(jìn)展。除了傳統(tǒng)的炎性標(biāo)記CRP、IFN-γ和TNF-α外，近年研究顯示IL-33、凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體-1(LOX-1)，可溶性TNF受體(sTNFR)、可溶性細(xì)胞間黏附分子ICAM、可溶性血管細(xì)胞黏附分子(sVCAM)和活化T細(xì)胞核因子(NFAT)與內(nèi)皮功能障礙亦有密切關(guān)系。

2.1 白介素類和IFN-γ

IL-33屬于IL-1家族的細(xì)胞因子,常表達(dá)于上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中。內(nèi)皮細(xì)胞損傷或應(yīng)激時(shí),IL-33作為一種警報(bào)蛋白迅速從細(xì)胞中釋放出來，與ST2/IL-1R4的異二聚體受體結(jié)合發(fā)揮炎性反應(yīng)[17]。IFN-γ可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮合酶(iNOS)，促進(jìn)NO的合成，引起體內(nèi)細(xì)胞因子動(dòng)態(tài)失衡，參與T1DM患者血管內(nèi)皮細(xì)胞炎性反應(yīng)。

2.2 TNF-α

TNF-α通過激活 NF-κB信號(hào)通路導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞炎性介質(zhì)的釋放。研究發(fā)現(xiàn)TNF-α誘導(dǎo)的單核細(xì)胞/HUVECs相互作用被扁蒴藤素所抑制，同時(shí)扁蒴藤素通過下調(diào)MCP-1、IL-6、IL-8等細(xì)胞因子和ICAM-1、VCAM-1等黏附分子的表達(dá)發(fā)揮對(duì)血管炎性抗炎作用[18]。NF-κB/miR-425-5p/MCT4軸的激活在糖尿病相關(guān)的內(nèi)皮功能障礙中起著重要作用。另有研究發(fā)現(xiàn)高血糖和IL-1β誘導(dǎo)的NF-κB/miR-425-5p/MCT4軸可下調(diào)MCT4的表達(dá)，導(dǎo)致乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)受損和細(xì)胞內(nèi)pH值失衡，最終導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞凋亡增加和內(nèi)皮功能障礙[19]。高糖濃度下主要通過p38/MAPK/inOs/cOX2/eP1和嘌呤能通路來介導(dǎo)IL-1β/TnF-α誘導(dǎo)內(nèi)皮cx43半通道活性來實(shí)現(xiàn)[20]。因此在一定程度上能夠抑制黏附分子和促炎細(xì)胞因子表達(dá)，并抑制NF-κB信號(hào)或者miR-425-5p的表達(dá)來改善內(nèi)皮細(xì)胞損傷的藥物，有望成為治療和預(yù)防慢性炎性疾病或者治療糖尿病血管并發(fā)癥的新治療靶點(diǎn)。

2.3 凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體-1(lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-1，LOX-1)

oxLDL(氧化低密度脂蛋白)以其誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙而被人熟知，也是氧化應(yīng)激的主要血清標(biāo)志物。LOX-1作為oxLDL的凝集素樣受體，是一種促炎性信號(hào)分子，近年來引起了人們的強(qiáng)烈關(guān)注。有動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)T1DM中LOX-1、JNK、p38、精氨酸酶和活性氧(超氧陰離子和過氧化氫)的激活可以導(dǎo)致NO介導(dǎo)的冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能受損[21]，提示LOX-1/p38 MAPK通路參與了ox-LDL誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮損傷過程。研究發(fā)現(xiàn)DPP-IV抑制劑沙格列汀可抑制LOX-1的表達(dá)，同時(shí)減少ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞因子和血管黏附分子以及活性氧的產(chǎn)生；另外，沙格列汀通過抑制ox-LDL誘導(dǎo)的JNK激酶的磷酸化以及NF-κB p65的積累，增強(qiáng)激活蛋白1(AP-1)亞基c-Jun/c-fos的表達(dá)以及AP-1啟動(dòng)子的活性，發(fā)揮內(nèi)皮保護(hù)的作用[22]。這顯示出沙格列汀獨(dú)立于降糖的血管內(nèi)皮保護(hù)能力，在糖尿病血管并發(fā)癥中表現(xiàn)出強(qiáng)大應(yīng)用潛力。因此抑制LOX-1表達(dá)通路可能改善糖尿病患者的血管內(nèi)皮功能障礙。

2.4 血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1，sVCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子1 (intercellular adhesion mo1ecule-1,ICAM-1)

內(nèi)皮功能受損可導(dǎo)致脂蛋白等大分子的穿透性增加，趨化分子如ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素、p-選擇素等表達(dá)增加。sVCAM-1和sICAM-1促進(jìn)白細(xì)胞黏附在毛細(xì)血管內(nèi)皮上，參與視網(wǎng)膜病、腎病、冠狀動(dòng)脈疾病和其他糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生。在非透析依賴的糖尿病腎病患者中，炎性細(xì)胞因子與sVCAM-1相關(guān)，能增加心臟代謝風(fēng)險(xiǎn)[23]。sVCAM-1作為內(nèi)皮功能障礙的標(biāo)志物，是1型糖尿病患者高血壓風(fēng)險(xiǎn)的最具潛力的預(yù)測因子[24]。

2.5 活化T細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated T cells，NFAT)

NFAT能增加炎性介質(zhì)，如IL-6，sVCAM-1，組織因子等的表達(dá)。研究證明NFAT通過調(diào)節(jié)炎性介質(zhì)和抗氧化防御(即NOX4和過氧化氫酶)途徑參與糖尿病驅(qū)動(dòng)的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成[25]。目前NFAT與內(nèi)皮功能障礙方面的研究較少，其導(dǎo)致血管損傷的具體分子機(jī)制仍不清楚。研究發(fā)現(xiàn)用NFAT阻斷劑A-285222治療糖尿病小鼠后，其內(nèi)皮NO合成酶表達(dá)和血漿NO水平升高，IL-6、血漿內(nèi)皮素-1和血壓降低，小鼠生存率提高[26]。這說明NFAT阻斷劑能夠改善糖尿病小鼠血管內(nèi)皮功能狀態(tài)，同時(shí)提示抑制NFAT有望成為一種新的具有潛力的保護(hù)內(nèi)皮功能的治療方式。

3 問題與展望

高血糖、炎性因子和內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙之間的相互作用錯(cuò)綜復(fù)雜，炎性因子網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)T1DM的起始和破壞階段的炎性反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，動(dòng)物模型觀察表明細(xì)胞因子如IL-2、IL-6、TNF-α和IFN-γ可以根據(jù)環(huán)境不同誘導(dǎo)或預(yù)防T1DM的發(fā)生[7-8,10-11]。高血糖以及炎性介質(zhì)所致血管內(nèi)皮損傷機(jī)制已被逐漸認(rèn)識(shí)，IL-33、LOX-1、ICAM、VCAM和NFAT，尤其內(nèi)皮細(xì)胞源性因子調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞信號(hào)通路，導(dǎo)致內(nèi)皮屏障功能障礙，目前炎性因子拮抗劑治療血管內(nèi)皮功能障礙的研究結(jié)果并不一致，可能與炎性因子復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系有關(guān)。血管內(nèi)皮功能障礙是動(dòng)脈粥樣硬化的第一階段，可能會(huì)最終引發(fā)更大風(fēng)險(xiǎn)的心血管事件，關(guān)注T1DM患者的炎性因子對(duì)機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)及血管內(nèi)皮功能的影響進(jìn)行針對(duì)細(xì)胞因子免疫治療的基礎(chǔ)與臨床相關(guān)研究，有望為T1DM及內(nèi)皮功能障礙患者的抗炎治療提出新途徑。