范 源 李 曄 白 潔

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

糖尿病分為1型和2型糖尿病，1型糖尿病系自身免疫性疾病，其胰島受到巨噬細(xì)胞及T細(xì)胞所產(chǎn)生細(xì)胞因子、干擾素及腫瘤壞死因子(TNF)-α等作用后導(dǎo)致胰島β細(xì)胞凋亡；而2型糖尿病與胰島β細(xì)胞凋亡及胰島素抵抗有關(guān)〔1～3〕。β細(xì)胞減少可導(dǎo)致血糖增高；而長(zhǎng)時(shí)間高血糖作用能促使β細(xì)胞群數(shù)量逐漸減少。高水平葡萄糖所導(dǎo)致的胰島炎癥、氧化應(yīng)激、線(xiàn)粒體應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等在胰島β細(xì)胞凋亡中起重要作用〔4〕。加之人類(lèi)胰島β細(xì)胞轉(zhuǎn)化率較慢〔5〕，故胰島β細(xì)胞受損后將導(dǎo)致糖尿病。然而，有關(guān)糖尿病發(fā)病機(jī)制尚不清楚。硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)在糖尿病發(fā)病中起重要作用，是目前研究糖尿病的重要靶點(diǎn)。因此，本文對(duì)TXNIP在糖尿病中的作用機(jī)制的研究進(jìn)展做一綜述。

1 TXNIP

TXNIP又被稱(chēng)為維生素D3上調(diào)蛋白(VDUP)1和硫氧還蛋白結(jié)合蛋白(TBP)2。1994年，TXNIP首次在1,25-二羥維生素D3作用的HL-60早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞系中被分離鑒定。研究發(fā)現(xiàn)TXNIP具有重要生物學(xué)功能，在細(xì)胞增殖、分化、凋亡過(guò)程及腫瘤、應(yīng)激性疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用〔6～8〕。

外界環(huán)境如紫外線(xiàn)、γ射線(xiàn)、熱刺激、雙氧水、葡萄糖等可誘導(dǎo)TXNIP表達(dá)，TXNIP增加可使細(xì)胞周期滯留在G0/G1期，從而發(fā)揮其抗增殖及抑制生長(zhǎng)作用，同時(shí)，TXNIP過(guò)表達(dá)加重氧化應(yīng)激導(dǎo)致細(xì)胞凋亡〔9～11〕。因此，TXNIP的表達(dá)對(duì)β細(xì)胞的生存和增殖起重要作用，因而TXNIP也對(duì)維持葡萄糖內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定起重要作用〔12〕。TXNIP的活性與硫氧還蛋白的相互作用有關(guān)。TXNIP可與硫氧還蛋白(TRX)1相互作用，抑制TRX1的還原活性，影響活性氧水平，從而產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的作用〔13〕。Junn等〔14〕應(yīng)用酵母雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TXNIP與TRX1結(jié)合，TXNIP的134～395氨基酸與TRX的活性位點(diǎn)結(jié)合，因此TXNIP只能與還原型的TRX結(jié)合；TXNIP與TRX1結(jié)合導(dǎo)致凋亡信號(hào)激酶1(ASK-1)從TRX1分離并激活，導(dǎo)致下游Caspase-3被激活，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡〔7〕。反之，如果降低TXNIP表達(dá)則可緩解葡萄糖誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡〔15〕。

2 TXNIP與糖尿病

高糖導(dǎo)致TXNIP表達(dá)增加繼而造成胰島β細(xì)胞凋亡，葡萄糖通過(guò)細(xì)胞碳水化合物反應(yīng)原件結(jié)合蛋白(ChREBP)、組蛋白H4乙?；?histone H4 acetylation)、P300誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞TXNIP表達(dá)增加〔16〕。高糖作用下，ChREBP通過(guò)去磷酸化進(jìn)入核內(nèi)的比率是低糖的3倍；葡萄糖促使ChREBP/Mlx(ChREBP的異質(zhì)二聚體伴侶)與ChoRE結(jié)合，繼而通過(guò)ChREBP與P300直接交互反應(yīng)與啟動(dòng)子結(jié)合，募集的P300刺激組蛋白H4乙酰化，進(jìn)行染色質(zhì)修飾，同時(shí)促使RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)轉(zhuǎn)移到啟動(dòng)子區(qū)，致使TXNIP基因開(kāi)始轉(zhuǎn)錄〔17〕。Zhou等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)，TXNIP參與炎癥因子NLRP3的啟動(dòng)調(diào)節(jié)，NLRP3是一種負(fù)責(zé)調(diào)控免疫炎癥和免疫信使因子白細(xì)胞介素(IL)-1β生產(chǎn)的復(fù)合蛋白質(zhì)。各種壓力和應(yīng)激信號(hào)如感染等會(huì)促使TXNIP的激活，進(jìn)而激活炎癥因子NLRP3并釋放出IL-1β。高血糖癥可導(dǎo)致基于TXNIP參與的IL-1β釋放，從而出現(xiàn)了在糖尿病患者中觀(guān)察到的慢性炎癥。同樣在Txnip(-/-)小鼠，Nlrp3(-/-)小鼠表現(xiàn)出葡萄糖耐量和胰島素敏感性增加的表現(xiàn)。

抗糖尿病藥物EX-4在Ins-1細(xì)胞降低TXNIP表達(dá)，同時(shí)Caspase-3及Bax的明顯下降，表明減少TXNIP的表達(dá)能夠減緩胰島β細(xì)胞的凋亡。Chen等〔19〕在INS-1細(xì)胞、人胰島β細(xì)胞、肥胖型糖尿病BTBR小鼠胰腺組織及先天性TXNIP蛋白表達(dá)缺失的HcB-19小鼠胰腺組織對(duì)高糖毒性、TXNIP及β細(xì)胞凋亡三者之間關(guān)系進(jìn)行分析，研究顯示TXNIP不僅是葡萄糖促胰島β細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子，更是導(dǎo)致胰島β細(xì)胞凋亡的重要蛋白。Masson等〔20〕對(duì)Hcb-19/ TXNIP-/-小鼠及對(duì)照C3H小鼠進(jìn)行皮下注射鏈脲佐菌素(STZ)實(shí)驗(yàn)，在低劑量STZ條件(50 mg/kg)下，與對(duì)照C3H小鼠相比Hcb-19/TXNIP-/-小鼠沒(méi)有發(fā)生高血糖；在INS-1細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，RNA干擾TXNIP表達(dá)下降，對(duì)高糖誘導(dǎo)的INS-1毒性具有抵抗作用。還有研究報(bào)道：TXNIP缺失可以抵抗線(xiàn)粒體介導(dǎo)的胰島β細(xì)胞凋亡而對(duì)脂肪酸介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)沒(méi)有作用：其原因在于脂肪酸不能誘導(dǎo)TXNIP的表達(dá)〔21〕。以上研究可以看出葡萄糖可以誘導(dǎo)TXNIP，而TXNIP的表達(dá)增高促使胰島細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致糖尿病發(fā)生。

3 TXNIP促胰島β細(xì)胞凋亡機(jī)制

高糖狀況下，TXNIP表達(dá)與葡萄糖濃度存在遞增效應(yīng)關(guān)系，同時(shí)TXNIP表達(dá)增強(qiáng)可使細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)水平增高，敲除TXNIP能夠增加TRX1活性，使細(xì)胞內(nèi)ROS水平減低。在高糖促TXNIP表達(dá)增強(qiáng)的情況下，可以導(dǎo)致氧化應(yīng)激程度加重〔11〕。過(guò)表達(dá)TXNIP可以激活誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)介導(dǎo)的細(xì)胞損傷，研究顯示：TXNIP是蛋白質(zhì)的巰基-亞硝基化內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子，TXNIP可直接與TRX1的活性位點(diǎn)Cys32結(jié)合，抑制Trx1介導(dǎo)的去亞硝基化，促使TRX1抵抗亞硝化應(yīng)激下降〔22〕。Reich等〔23〕發(fā)現(xiàn)TXNIP可作為糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡的新調(diào)節(jié)因子，在糖皮質(zhì)激素刺激的胰島β細(xì)胞中TXNIP被絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活。另外，TXNIP缺失時(shí)Akt/Bcl-xL表達(dá)增加，這樣胰島細(xì)胞中抗凋亡和促存活的途徑被激活〔24〕，在STZ作用下胰島β細(xì)胞的存活力增強(qiáng)。線(xiàn)粒體途徑的胰島β細(xì)胞凋亡與多種分子有關(guān)，Akt/Bcl-xL信號(hào)體系非常重要，Akt信號(hào)途徑有助于維持胰島β細(xì)胞的存活，而且Bcl-xL是抗凋亡因子，可保護(hù)線(xiàn)粒體膜的完整性，增加Akt的表達(dá)及活性，這將促使胰島β細(xì)胞增殖并抑制胰島β細(xì)胞凋亡〔25〕。

此外，TXNIP具有調(diào)節(jié)激活炎癥體的作用。炎癥體是一種多蛋白復(fù)合體，控制著Caspase-1的活化及免疫功能，其主要組分為核苷酸結(jié)合與寡聚片段(NOD)樣受體蛋NLRP1、NLRP3、Caspase-1等，其中NLRP3及Caspase-1最為重要，完整的NLRP3炎癥體與Caspase-1一旦匯聚活化，則能產(chǎn)生并分泌IL-1β、IL-18，且NLRP3炎癥小體與ROS密切相關(guān)〔26〕。最近研究表明：TXNIP是NLRP3炎癥體激活途徑的信號(hào)分子，TXNIP可以特異性地與NLRP3的亮氨酸重復(fù)片段(LRR)及核苷酸結(jié)合與寡聚片段(NACHT)結(jié)合，在高糖作用下的情況下，胰島分泌IL-1β依賴(lài)于ROS-TXNIP-NLRP3炎癥體激活途徑。還有研究：TXNIP敲除的THP-1細(xì)胞的IL-1β水平下降，TXNIP-/-小鼠巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的IL-1β降低，而THP-1細(xì)胞再過(guò)度表達(dá)TXNIP，其IL-1β水平恢復(fù)〔18，27〕。

綜上所述，高糖可促使TXNIP表達(dá)，通過(guò)ROS、ASK-1/AKT、NLRP3炎癥等途徑造成胰島β細(xì)胞凋亡。因此，TXNIP在葡萄糖毒性與胰島β細(xì)胞凋亡起重要作用，下調(diào)或減少TXNIP表達(dá)對(duì)胰島β細(xì)胞具有保護(hù)作用，因此，TXNIP是治療糖尿病的一個(gè)重要的靶點(diǎn)，進(jìn)一步研究TXNIP的作用機(jī)制將有助于尋求新的糖尿病治療方法。

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