炎性因子NFκB在2型糖尿病发病及治疗中的作用

　　作者：郝欣欣,马博清,宋光耀,叶蔚,李文丛　　作者单位：050051 石家庄市，河北省人民医院内分泌二科

　　【关键词】 NFκB 炎性因子,2型糖尿病

　　研究表明潜在的慢性亚临床炎性反应是胰岛素抵抗和2型糖尿病的发病机制。核因子κB(nuclear factorkappaB，NFκB)是炎症信号通路的关键因子。NFκB激活介导了许多炎症因子水平升高，从而引起胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能损伤，最后导致2型糖尿病发生。许多药物正是通过直接或间接激活NFκB改善糖尿病。

　　1 NFкB是炎症信号的关键因子

　　NFкB是由多肽链p65和p50蛋白亚基构成的二聚体，包括p50同源二聚体、p65同源二聚体和p50p65异源二聚体。有活性的NFкB主要是以p50p65异源二聚体的形式存在。当细胞处于静息状态时，NFкB位于细胞质中，其p65亚基与NFкB抑制蛋白(Inhibitory kappa B，IкB)单体结合，覆盖p50蛋白核定位信号，抑制NFкB核转位，NFкB与IкB形成三聚体以失活状态存在于细胞质中。IкB有多种形式，主要包括IкBα和IкBβ。当机体受外界因素刺激如细胞因子肿瘤坏死因子(tumor necrosis factorα，TNFα)、白细胞介素1(interleukin1，IL1)、白细胞介素2(interleukin2，IL2)、病毒、应激时，在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的参与下，信号通过不同途径激活IкB激酶(Inhibitory kappa B kinase，Iкk)，Iкk为高分子量复合物，至少包括2个激酶亚单位：Iкkα和Iкkβ以及1个相关的调节亚单位Iкkγ。Iкk使IкB的N端丝氨酸发生磷酸化，NFкB得以激活，并移位进入细胞核，与DNA链上特异部位结合，启动基因转录，发挥调控细胞功能的作用。不同外界刺激涉及的具体信号传导途径不同，细胞因子TNFα和IL 1介导NFκB激活途径是目前研究比较清楚的两条信号传导通路。TNF与其特异性跨膜受体TNFR 1 结合后，借助TRADD(TNFR1 associated death domain protein)将信号传递到TRAF 2;而IL 1首先与其受体IL1R 1结合激活MyD 88，然后通过IL1受体连接酶(IL1 receptor associated kinase，IRAK)将信号传递给TRAF 6。TRAF 2 和TRAF 6 都可以激活NFκB诱导激酶(NFκB induced kinase，NIK)，NIK成为两条途径的汇聚点，NIK通过活化Iкk复合体最终激活NFκB。

　　NFκB是炎症信号通路的关键因子。NFкB参与了多种炎症因子转录的调控，NFкB活化后能诱导许多因子的转录。其中众多炎症因子如巨噬细胞趋化性蛋白1(monocyte chemoattractant protein，MCP1)，细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule，ICAM1)、血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule，VCAM1)、白介素6(interleukin6，IL6)与糖尿病及其血管并发症有密切关系。而炎症因子如IL6和TNFα能够促使NFκB与IκB解离，上调其活性，形成一种正反馈调节机制，增强炎性反应的程度。

　　目前已形成糖尿病的炎症发病学说，其核心论点是：炎性反应在糖尿病发生，发展中有重要作用，糖尿病是炎症性疾病。2 型糖尿病、糖耐量减低、高血压、肥胖、血脂异常及动脉粥样硬化共同的病理生理基础是慢性亚临床炎症，以及炎症导致的IR。临床流行病学调查研究观察到新发2型糖尿病患者有明显白细胞计数增加，在肥胖或2型糖尿病患者血浆中免疫球蛋白、TNFα、IL6等明显增高。一项以肥胖患者为对象的前瞻性研究证明C反应蛋白(Creactive protein，CRP)和IL6是2型糖尿病发病的重要预报因子。除流行病学证据外，基础和临床实验研究也发现新的证据：Dragomir等[1]在人内皮细胞培养液(33 mmol/L 高糖中暴露48 h)中加入阿司匹林，发现MCP1表达和分泌减少，NFκB 活化水平降低。

　　2 NFкB与2型糖尿病发病有密切关系

　　2.1 NFкB和IR

　　IR是指胰岛素敏感组织和细胞如肝、骨骼肌、脂肪等组织细胞受胰岛素介导的葡萄糖摄取和利用效能减低的一种病理生理状态。IR的分子机制，存在多种学说，包括内质网应激、氧化应激、炎症、线粒体功能障碍、脂肪肝、低脂联素血症及高胰岛素血症等。这些学说的分子机制都建立在胰岛素受体信号负反馈环路的基础上。Iкk不仅能激活NFкB，又是胰岛素受体和胰岛素受体底物的丝氨酸磷酸化激酶，可使胰岛素受体底物307位丝氨酸磷酸化，导致正常的酪氨酸磷酸化受抑制，减少胰岛素受体底物与胰岛素受体的结合，干扰胰岛素信号经胰岛素受体底物/磷脂酰肌醇3激酶(IRS/PI3K)通路下传，产生IR。许多基础研究也提供了IR与NFкB关系的证据：Apiradee等[2]研究表明，IκB/NFкB炎症通路活化是骨骼肌IR的机制，他们发现IкBβ蛋白表达与高胰岛素正葡萄糖钳夹试验的葡萄糖释放率正相关，提示IκB/NFкB炎症通路与IR正相关，且有氧锻炼可以改善这一状况。脂联素是脂肪细胞分泌的细胞因子，IR时表达降低，Zamboni等[3]发现脂联素与CRP负性相关，而且发现IкBα表达与脂联素正相关，与CRP负性相关。脂联素可能通过抑制NFкB信号转导因子调节脂肪细胞炎症。

　　2.2 NFкB和胰岛β细胞

　　凋亡是1型糖尿病和2型糖尿病胰岛β细胞死亡的主要形式。Holohan等[4]研究表明，诱导型一氧化氮合成酶催化产生的一氧化氮与细胞因子IL1β和干扰素γ表达相关，细胞因子IL1β和干扰素γ介导的氮氧化物生成是半胱天冬酶活化和β细胞凋亡的充分必要条件。Ortis等[5]发现，对暴露于IL1β中的β细胞来说，NFκB活化具有促凋亡作用，由IL1β细胞介导的β细胞死亡增加至少部分由NFκB活性增强引起。

　　2.3 NFкB和糖尿病血管并发症

　　动脉粥样硬化形成发展过程中单核细胞黏附于血管内皮细胞并向内皮下迁移，这是发生糖尿病大血管病变的主要机制之一。

　　MCP1，ICAM1、VCAM1、血小板内皮细胞间黏附分子I(PECAMI)等可使单核细胞在血管内皮下聚集和滞留，增强循环中单核细胞的作用。NFкB活化后能诱导粘附分子转录，可见NFкB是动脉粥样硬化炎性反应过程的核心因素。炎症过程是导致糖尿病肾病发展的因素之一，在糖尿病肾病早期阶段肾小球内就有巨噬细胞浸润。在肾小球巨噬细胞浸润中，活化的NFкB的亚单位增加，并伴有MCP1基因表达增加。糖尿病视网膜病变的病理学早期特征是周细胞凋亡、血管内皮细胞增殖、新生血管形成、血管基底膜的沉积增厚以及视网膜血流的白细胞淤滞。在上述病理过程中，视网膜的缺血低氧以及血糖增高都可以作为有效的NFκB激活因素。在增殖性糖尿病视网膜病变患者的视网膜中NFκB mRNA 表达增加，NFκB活性明显升高[6]。

　　3 通过抗炎预防和延缓糖尿病的证据

　　3.1 控制饮食和增加运动

　　饮食控制和运动结合，可以减轻机体炎症、增加胰岛素敏感性、改善氧化应激和脂质代谢、减低内皮细胞激活和单核细胞黏附等，对改善糖尿病有益。肥胖女性进行3周的低能量饮食，体重指数下降5%，腹部皮下脂肪组织中IL6水平下降22%，外周血中下降15%，且炎症因子减少程度与体重下降的量成线性关系。有研究观察到体重下降10%的受试者，CRP水平下降26%，而体重下降15%～16%的受试者，CRP水平下降32%～34%。这种线性关系在糖尿病、IR、代谢综合征及正常人群中同样存在[7]。Roberts等[8]对13名男性糖尿病患者给予高纤维、低脂肪饮食和运动干预，3 周后发现血浆CRP、ICAM1、E选择素、空腹血糖、胰岛素、体重指数、低密度脂蛋白、胆固醇等均显著下降。

　　3.2 非甾体类抗炎药

　　100 多年前就有医生应用大剂量水杨酸钠显著降低糖尿病患者尿糖的报道。FernándezReal[9]发现服用三氟醋柳酸降低正常肥胖受试者的空腹血糖，增加其胰岛素分泌，并且呈剂量依赖性。同时在小鼠和人胰岛体外培养中发现给予小鼠全胰岛800 μmol/L的三氟醋柳酸主要代谢物导致细胞内钙浓度的持续升高，从而引起胰岛素分泌的大幅提高，证明水杨酸类药物是通过直接作用于β细胞、促进胰岛素分泌而降低血糖的。目前认为水杨酸类减轻IR和抗炎的作用主要是通过IκkIκB NFκB通路完成。大剂量水杨酸盐类抑制Iκk活性，从而改善动物和2型糖尿病患者的IR。

　　3.3 噻唑烷二酮

　　噻唑烷二酮类药物是近年来应用的一种胰岛素增敏剂，临床常用的有罗格列酮、吡咯列酮等。它是核转录因子过氧化酶体增殖物激活受体γ(peroxisome p roliferator activated recep tors，PPARγ)的配体。PPAR 被称作脂肪酸感受器，包括PPARα、PPARβ、PPARγ。不同亚型的PPAR调控的靶基因是不同的，PPARγ在脂肪组织高表达，通过调控脂肪细胞分化和促脂肪生成蛋白表达来促进脂肪的储存，包括脂肪细胞分化的脂肪酸结合蛋白和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，促脂肪生成的脂肪酸转运蛋白、脂蛋白脂酶、脂肪酸转位酶等。一方面，噻唑烷二酮类药物激活PPARγ减少脂肪分解，导致脂肪组织游离脂肪酸释放减少，增加外周组织对葡萄糖的利用，减少肝糖输出，提高脂肪和肌肉对胰岛素的敏感性，增强内源性和外源性胰岛素的作用。另一方面，噻唑烷二酮类药物与PPARγ结合后抑制Iκk，从而抑制NFκB，具有抗炎作用。KANG等[10]发现曲格列酮在WK大鼠血管平滑肌通过增强IκBα磷酸化使IL1β诱导的环氧化酶2和诱导型一氧化氮合酶表达增加。

　　3.4 二甲双胍

　　二甲双胍能抑制单核细胞的粘附，降低粘附分子、CRP 和纤维蛋白原水平，对血管内皮成分也有作用。二甲双胍减少平滑肌细胞IL1β诱导的NFκB的激活和易位，二甲双胍可能通过抑制NFκB，进而阻断PI3K/Akt通路，发挥直接的血管抗炎作用。二甲双胍的抗炎作用与它激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)途径有关。AMPK即AMP依赖蛋白激酶，在能量代谢过程中具有重要地位。Suda[11]发现，AMPK激活可以通过抑制Iкkα和Iкkβ活性及抑制IκBα磷酸化降解作用，减轻脂多糖诱导的NFκB的活化而发挥抗炎作用。

　　【参考文献】

　　1 Dragomir E，Tircol M，Manduteanu I，et al.Aspirin and PPARalpha activators inhibit monocyte chemoattractant protein1 expression induced by high glucose concentration in human endothelial cells.Vascul Pharmacol，2006，44：440449.

　　2 Apiradee S，Christine ChristRoberts，Rachele Berria，et al.Reduced skeletal muscle inhibitor of κB β content is associated with insulin resistance in subjects with type 2 diabetes reversal by exercise training.Diabetes，2006，55：760767.

　　3 Zamboni M，Di Francesco V，Garbin U.Adiponectin gene expression and adipocyte NFκB transcriptional activity in elderly overweight and obese women：interrelationships with fat distribution，hsCRP，leptin and insulin resistance.International Journal of Obesity，2007，31：11041109.

　　4 Holohan C，Szegezdi E，Ritter T，et al.Cytokineinduced betacell apoptosis is NOdependent，mitochondriamediated and inhibited by BCLXL.J Cell Mol Med，2008，12：591606.

　　5 Ortis F，Pirot P，Naamane N，et al.Induction of nuclear factorkappa B and its downstream genes by TNFalpha and IL1beta has a proapoptotic role in pancreatic beta cells.Diabetologia，2008，51：12131225.

　　6 Harada C，Harada T，Mitamura Y，et al.Diverse NF kappa B expression in epiretinal membranes after human diabetic retinopathy and proliferative vitreoretinopathy.Mol Vis，2004，10：3136.

　　7 Nicklas BJ，You T，Pahor M，et al.Behavioural treatments for chronic systemic inflammation：effects of dietary weight loss and exercise training.CMAJ，2005，172：11991209.

　　8 Roberts CK，Won DE，Pruthi S，et al.Effect of a diet and exercise intervention on oxidative stress，inflammation and monocyte adhesion in diabetic men.Diabetes Res Clini Pract，2006，73：249259.

　　9 FernándezReal JM，LópezBermejo A，Ropero AB，et al.Salicylates Increase Insulin Secretion in Healthy Obese Subjects.J Clin Endocrinol Metab，2008，93：25232530.

　　10 Young Jin KANG，Hee Sun KIM，Hyoung Chul CHOI.Troglitazone increases IL1βinduced cyclooxygenase2 and inducible nitric oxide synthase expression via enhanced phosphorylation of IkBa in vascular smooth muscle cells from wistarkyoto rats and spontaneously hypertensive rats.Biol Pharm Bull，2008，31：19551958.

　　11 Suda T，Katoh M，Hiratsuka M，et al.Heat regulated production and secretion of insulin from a human artificial chromosome vector.Biochem Biophys Res Commun，2006，340：10531061.