王向紅，鄒秀蘭，賀茜

1三峽大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院/國藥葛洲壩中心醫(yī)院內(nèi)分泌科，湖北宜昌 443000；2宜昌市第一人民醫(yī)院/三峽大學(xué)人民醫(yī)院老年病科，湖北宜昌 443000

大量研究表明，肥胖與慢性低度炎癥有關(guān)，而炎癥又可導(dǎo)致胰島素抵抗和2型糖尿病(T2DM)[1-2]。雖然炎癥與葡萄糖穩(wěn)態(tài)破壞之間的分子聯(lián)系尚不完全清楚，但核因子κB(nuclear factor κB，NFκB)信號(hào)參與了脂肪細(xì)胞的炎癥過程[3-5]。在高脂飲食導(dǎo)致的肥胖中，通過激活NF-κB誘導(dǎo)慢性炎癥從而使代謝組織(包括脂肪和肝臟)中的促炎細(xì)胞因子生成增多，這些細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)可誘導(dǎo)核因子κB激酶抑制劑ε(IκB kinase epsilon，IKKε)及TANK結(jié)合激酶1(TANK binding kinase 1，TBK1)的表達(dá)[6]。IKKε和TBK1是NF-κB信號(hào)通路中的非經(jīng)典IKK，最近的研究表明，二者在肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)中具有重要作用[7-9]。而阻斷IKKε及TBK1途徑可明顯減輕炎癥反應(yīng)，使促炎細(xì)胞產(chǎn)生的炎性因子如TNF-α和MCP-1等明顯減少，并可改善胰島素敏感性，防止高脂飲食引起的肥胖[10]，降低T2DM患者的血糖[11]，并減輕肝臟脂肪變性[10]。本文就IKKε及TBK1在肥胖、糖尿病及NAFLD中的作用機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并探討了IKKε及TBK1抑制劑氨來占諾在治療中的應(yīng)用潛力。

1 IKKε及TBK1的結(jié)構(gòu)與功能

IKKε及TBK1為非經(jīng)典IKK[12]，它們與經(jīng)典IKK中的IKKα和IKKβ具有同源的序列。TBK1在所有組織中普遍表達(dá)，而IKKε僅表達(dá)于淋巴組織、外周血白細(xì)胞和胰腺等特定組織[13]。IKKα及IKKβ均具有激酶結(jié)構(gòu)域(KD)、支架二聚結(jié)構(gòu)域(SDD)和NEMO結(jié)構(gòu)域(NBD)。雖然IKKε及TBK1與經(jīng)典IKK具有相似的結(jié)構(gòu)域，但缺乏NEMO結(jié)構(gòu)域[14]。既往研究發(fā)現(xiàn)，IKKε及TBK1的主要功能是激活先天免疫細(xì)胞中的Ⅰ型干擾素(IFN)基因(IFN-α和IFN-β)[15]，而小分子抑制劑可使這兩種激酶的活性降低。

NF-κB是一種廣泛表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)節(jié)不同的炎癥反應(yīng)過程，在脂肪組織炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗的發(fā)展中起關(guān)鍵作用[7]。在靜息狀態(tài)下，NF-κB抑制蛋白(inhibitor of kappa-B，IκB)與NF-κB結(jié)合后可將轉(zhuǎn)錄因子隔離在細(xì)胞質(zhì)中[16]。由IKKα、IKKβ和NEMO組成的IKK復(fù)合物可直接磷酸化IκB的Ser32和Ser36位點(diǎn)，誘導(dǎo)IκB泛素化，使IκB被蛋白酶體水解，從而導(dǎo)致NF-κB被釋放而呈活化狀態(tài)，該通路為經(jīng)典的NF-κB信號(hào)通路[17]。盡管IKKε及TBK1的序列與經(jīng)典的IKK亞型相似，但有研究發(fā)現(xiàn)，在不同的刺激下，IKKε及TBK1不是NF-κB活化所必需的[18]，IKKε及TBK1可能在IκBα的下游調(diào)節(jié)NF-κB[10]。目前仍未發(fā)現(xiàn)IKKε及TBK1激活NF-κB所需蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的準(zhǔn)確位置，提示IKKε及TBK1可能通過多種機(jī)制活化NF-κB。

2 IKKε及TBK1在肥胖中的調(diào)控作用

在肥胖和肥胖相關(guān)的代謝性疾病中，IKKε及TBK1在脂肪組織代謝過程中具有重要作用，可影響葡萄糖和能量代謝。高脂飲食通過激活NF-κB誘導(dǎo)包括脂肪和肝臟在內(nèi)的代謝組織中IKKε及TBK1的表達(dá)，其中在脂肪細(xì)胞和脂肪組織中巨噬細(xì)胞的表達(dá)增加最為明顯[10]。高脂飼料喂養(yǎng)IKKε基因敲除小鼠的肝臟和脂肪中的慢性炎癥減輕，并避免了高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖，原因可能為小鼠耗氧量增加，導(dǎo)致產(chǎn)熱增加，核心體溫升高，導(dǎo)致其體重增長遠(yuǎn)低于野生型小鼠[7]。在IKKε缺陷小鼠的白色脂肪組織(white adipose tissue，WAT)中，線粒體氧化磷酸化減少，具有生熱作用的解偶聯(lián)蛋白-1(uncoupling protein 1，UCP1)的表達(dá)明顯增加[7]。這些研究表明，IKKε可通過抑制線粒體氧化磷酸化來調(diào)控生熱作用。此外，IKKε缺失小鼠也表現(xiàn)出葡萄糖和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的改善、胰島素抵抗的改善，并減少了慢性炎癥通路的激活[7]。野生型小鼠脂肪細(xì)胞中IKKε的表達(dá)增加，肝細(xì)胞中促炎因子的表達(dá)增加[7]，與IKKε促進(jìn)慢性炎癥的結(jié)論一致。

在肥胖狀態(tài)下，脂肪組織對腎上腺素等兒茶酚胺的敏感性降低，而兒茶酚胺可誘導(dǎo)UCP1的表達(dá)，增加褐色脂肪和皮下白色脂肪的生熱作用[19]，提示肥胖使UCP1表達(dá)減少從而使脂肪組織產(chǎn)熱減少。Mowers等[20]發(fā)現(xiàn)，IKKε及TBK1表達(dá)升高可降低肥胖小鼠脂肪細(xì)胞中β腎上腺素能受體對兒茶酚胺的敏感性，導(dǎo)致環(huán)腺苷酸(cAMP)水平降低[20]，而IKKε及TBK1還可通過直接磷酸化并激活磷酸二酯酶3B(PDE3B)的活性使細(xì)胞內(nèi)cAMP水平降低，從而抑制cAMP介導(dǎo)的β腎上腺素能信號(hào)。IKKε基因敲除可恢復(fù)兒茶酚胺的敏感性，使UCP1表達(dá)上調(diào)和生熱作用增加，也使脂肪組織炎癥減輕[20]。同時(shí)，由于AMPK是細(xì)胞能量狀態(tài)的主要傳感器[21]，有研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB誘導(dǎo)的TBK1可通過直接抑制AMPK的活性減少脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)氧化，從而降低線粒體的生熱作用[6]。采用干擾這兩種酶的藥物氨來占諾治療時(shí)可恢復(fù)脂肪細(xì)胞對兒茶酚胺的敏感性，并可減輕脂肪組織的炎癥反應(yīng)[20]。因此，在肥胖過程中，炎癥誘導(dǎo)的IKKε和TBK1表達(dá)上調(diào)可抑制交感神經(jīng)信號(hào)并進(jìn)一步促進(jìn)能量儲(chǔ)存，而TBK1可通過抑制AMPK的活性來降低線粒體的生熱作用，IKKε和TBK1作用的結(jié)合減少了能量消耗，最終導(dǎo)致肥胖。

有研究通過篩選15萬個(gè)化合物確定了氨來占諾為IKKε及TBK1的抑制劑[10]。迄今為止，對實(shí)驗(yàn)性小鼠模型和人類受試者的多項(xiàng)研究表明，氨來占諾有可能成為一種新的治療代謝性疾病的藥物[11,22]。有研究每天以氨來占諾給肥胖小鼠灌胃，發(fā)現(xiàn)其可抑制肝臟葡萄糖生成，增加胰島素敏感性，減輕脂肪組織炎癥，增加能量消耗，減少了肝臟脂肪變性，最終可減輕高脂飲食引起的體重增加，但其對體重增加的抑制作用是暫時(shí)的，停藥后即可反彈[10]。

值得注意的是，盡管IKKε及TBK1與底物水平磷酸化譜具有高度序列同源性[23]，但仍然存在一些差異。有研究在脂肪細(xì)胞特異性TBK1敲除小鼠模型中證實(shí)，可通過增加能量消耗減輕高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖[6]，TBK1激酶功能的全部缺失對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的代謝具有積極作用[24]，而IKKε基因敲除可增加生熱作用和能量消耗，同時(shí)減輕脂肪炎癥[7]。由于IKKε對AMPK磷酸化無影響，IKKε可通過磷酸化并激活PDE3B而導(dǎo)致兒茶酚胺抵抗[20]，而TBK1則可通過直接抑制AMPK活性減少分解代謝[6]。氨來占諾可同時(shí)抑制IKKε及TBK1這兩種激酶的作用增加能量消耗，改善高脂飲食導(dǎo)致的肥胖。

3 IKKε及TBK1在糖尿病中的作用

糖尿病的特征是由產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞功能下降或衰竭導(dǎo)致的葡萄糖穩(wěn)態(tài)受損，與胰島素抵抗相關(guān)[25-26]。胰島炎癥在1型糖尿病(T1DM)和T2DM的β細(xì)胞功能降低中發(fā)揮關(guān)鍵作用[27]。T1DM胰島β細(xì)胞的缺失是由β細(xì)胞被自身免疫攻擊造成的，而在肥胖誘導(dǎo)的胰島素抵抗和T2DM中，慢性低度炎癥和免疫系統(tǒng)激活是主要病因[28]。由于T1DM和T2DM最終均可導(dǎo)致β細(xì)胞丟失，提高胰島素敏感性和恢復(fù)β細(xì)胞功能或質(zhì)量對糖尿病的治療至關(guān)重要，而調(diào)節(jié)IKKε及TBK1的活性可能是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵策略之一。

先前的研究發(fā)現(xiàn)，通過G 蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor，GPCR)調(diào)節(jié)β細(xì)胞中的cAMP水平對β細(xì)胞復(fù)制、生存及胰島素分泌至關(guān)重要[29]。在肥胖小鼠中，氨來占諾可通過抑制TBK1和IKKε的表達(dá)而抑制肝臟葡萄糖生成、降低磷酸二酯酶3(PDE3)活性、增加cAMP水平，從而提高胰島素敏感性[7]。因此，抑制TBK1和IKKε的表達(dá)可調(diào)節(jié)PDE3活性和cAMP水平，使有功能的β細(xì)胞數(shù)量增加，從而直接或間接改善胰島素敏感性。

近期有研究顯示，TBK1在哺乳動(dòng)物β細(xì)胞中特異表達(dá)，沉默TBK1基因可使β細(xì)胞增殖[30]。發(fā)生糖尿病時(shí)，β細(xì)胞中TBK1表達(dá)水平升高，而TBK1過表達(dá)則增加了PDE3的活性，從而降低了β細(xì)胞對cAMP的敏感性，導(dǎo)致β細(xì)胞增殖功能下降。最近的一項(xiàng)研究揭示了IKKε及TBK1在調(diào)節(jié)β細(xì)胞再生中的新功能[9]。鑒于成人β細(xì)胞再生速度緩慢[31]，Xu等[9]使用轉(zhuǎn)基因斑馬魚的T1DM模型，并進(jìn)行化學(xué)遺傳篩選以確定促進(jìn)β細(xì)胞再生的小分子增強(qiáng)劑，發(fā)現(xiàn)IKKε及TBK1抑制劑可通過降低PDE3活性增加cAMP水平，從而使β細(xì)胞增殖。最有效的β細(xì)胞再生劑是一種肉桂酸衍生物丙烯酸(PIAA)，PIAA可抑制TBK1表達(dá)而促進(jìn)β細(xì)胞的有絲分裂，使葡萄糖刺激胰島素分泌(glucose-stimulated insulin secretion，GSIS)功能增強(qiáng)、β細(xì)胞增殖標(biāo)志物的表達(dá)增加，從而降低鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的血糖水平，并提高cAMP水平，促進(jìn)胰腺β細(xì)胞增殖，增加β細(xì)胞面積和胰島素含量，最終也增強(qiáng)了非糖尿病小鼠的GSIS功能和β細(xì)胞的增殖[9]。因此，抑制TBK1和IKKε對于增強(qiáng)β細(xì)胞的功能具有重要作用，但TBK1和(或)IKKε參與β細(xì)胞增殖、功能和再生的分子通路仍有待進(jìn)一步研究。

在一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲臨床研究中，42例肥胖合并糖尿病患者接受了為期12周的安慰劑或氨來占諾治療，結(jié)果顯示氨來占諾可明顯降低患者的糖化血紅蛋白和果糖胺水平，提示糖代謝得到了明顯改善[11]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，血清CRP水平較高和脂肪組織炎癥程度較高的患者對該藥更敏感[11]，而氨來占諾治療后，這些患者的生熱基因(包括UCP1、DIO2和FGF21)的表達(dá)上調(diào)，且在治療2～4周血清IL-6水平出現(xiàn)短暫升高，這一觀察結(jié)果與之前一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果[32]一致，該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氨來占諾可通過cAMP/MAPK p38通路上調(diào)小鼠腹股溝白色脂肪組織中IL-6的表達(dá)和分泌，IL-6水平升高可通過激活肝臟信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)的表達(dá)來抑制糖異生基因葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)的表達(dá)[33]，提示氨來占諾可抑制肝臟葡萄糖輸出，從而提高糖耐量[34]。

4 IKKε及TBK1在NAFLD中的作用

NAFLD的常見原因有肥胖、血脂異常和胰島素抵抗，與慢性低度炎癥有關(guān)，其組織病理學(xué)表現(xiàn)為從單純性脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)，最后發(fā)展為肝纖維化和肝硬化[35]。有研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食(HFD)喂養(yǎng)的小鼠肝臟中IKKε及TBK1活性均升高[7]。Cho等[36]發(fā)現(xiàn)，棕櫚酸(palmitic acid，PA)處理的肝細(xì)胞中pTBK1水平升高；另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)，在PA的刺激下，肝細(xì)胞或庫普弗細(xì)胞中pTBK1和pIKKε蛋白水平明顯升高[37]。激活的庫普弗細(xì)胞在NASH的發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[38]，庫普弗細(xì)胞是最初對肝細(xì)胞損傷有反應(yīng)的細(xì)胞，可誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)及趨化因子的產(chǎn)生，使炎性細(xì)胞聚集[39]，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)。以上研究結(jié)果表明，IKKε及TBK1的激活在PA誘導(dǎo)的NASH進(jìn)展中可能發(fā)揮作用。

氨來占諾(50 μmol/L)可能通過抑制IKKε及TBK1的磷酸化來減輕PA介導(dǎo)的肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)累積、炎癥反應(yīng)及脂肪細(xì)胞凋亡[37]。有證據(jù)表明，庫普弗細(xì)胞在肝細(xì)胞死亡的反應(yīng)中被激活，激活的庫普弗細(xì)胞對NASH的進(jìn)展有重要作用[38,40]，同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，氨來占諾明顯抑制了PA對庫普弗細(xì)胞的激活作用，降低了pNF-κB蛋白水平，且通過抑制NF-κB信號(hào)通路減輕了PA誘導(dǎo)的體外肝毒性和脂肪細(xì)胞凋亡的嚴(yán)重程度[37]，提示氨來占諾可通過抑制肝細(xì)胞和庫普弗細(xì)胞中的TBK1/IKKε-NF-κB通路，減輕PA誘導(dǎo)的肝毒性和脂肪細(xì)胞凋亡的嚴(yán)重程度。

近期有研究發(fā)現(xiàn)，氨來占諾抑制IKKε/NF-κB信號(hào)通路可預(yù)防HFD和脂多糖誘導(dǎo)的代謝紊亂及肝臟脂肪變性，下調(diào)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)[8]。長期聯(lián)合低劑量脂多糖皮下注射和HFD誘導(dǎo)的小鼠NAFLD模型較單純HFD或高劑量脂多糖誘導(dǎo)的小鼠具有更顯著的表型，而以IKKε/NF-κB信號(hào)為靶點(diǎn)的抑制劑氨來占諾則可緩解脂肪性肝炎[8]，提示IKKε/NF-κB信號(hào)通路參與了脂多糖和HFD誘導(dǎo)的NAFLD。最近的另一項(xiàng)研究表明，氨來占諾可通過抑制肝臟星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells，HSCs)中IKKε的表達(dá)而減輕NASH的嚴(yán)重程度，同時(shí)可改善NAFLD模型小鼠的糖脂代謝紊亂，減輕肝臟脂肪變性，且可通過抑制HSCs中的炎癥(IKKε- NF-κBTNF-α/IL-1α)來改善肝細(xì)胞中的胰島素信號(hào)通路(Insulin-IRS-1-Akt)[22]。

雖然IKKε與TBK1具有相似的功能[41]，但它們在生理或病理環(huán)境中也具有自己特定的作用。TBK1介導(dǎo)的p62磷酸化可誘導(dǎo)p62泛素聚集，導(dǎo)致PA處理的肝細(xì)胞中肝蛋白包體形成，這些蛋白包體可引起肝細(xì)胞的氧化應(yīng)激[36]。此外，IKKε參與了肥胖小鼠肝細(xì)胞中胰島素敏感性和慢性炎癥的調(diào)節(jié)[7]。因此，在未來的研究中，可進(jìn)一步探討各激酶在NAFLD發(fā)病機(jī)制中的不同作用。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，IKKε及TBK1在肥胖、糖尿病及NAFLD的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。在代謝性疾病中，IKKε及TBK1可增強(qiáng)NF-κB的活性，其高表達(dá)可降低胰島素敏感性、促進(jìn)慢性炎癥反應(yīng)，最終引起肥胖、糖尿病和NAFLD。既往研究發(fā)現(xiàn)，氨來占諾是IKKε及TBK1的特異性阻斷劑，已被用于治療哮喘、變應(yīng)性鼻炎及口腔潰瘍患者，且被證實(shí)是安全的[42-43]，最近的發(fā)現(xiàn)，氨來占諾在增加胰島素敏感性、降低體重、治療T2DM、減輕NASH的嚴(yán)重程度中起重要作用[11,22]。隨著對IKKε及TBK1的深入研究，必然會(huì)發(fā)現(xiàn)更多與代謝性疾病相關(guān)的機(jī)制，進(jìn)一步全面闡明IKKε及TBK1與代謝性疾病的關(guān)系，可能為代謝性疾病的治療提供新的靶點(diǎn)。