学术报告厅

Factors related to apoptosis of pancreas islet β cell in type I diabetes

丁 红综述 张月明审校(新疆医科大学公共卫生学院营养教研室,乌鲁木齐 830054)
  细胞凋亡(apoptosis)又称程序性细胞死亡(programmed cell death PCD),是指局部环境生理或病理性变化引起的、由自身内部机制调节的一种主动的、按一定程序进行的细胞自发性死亡方式。其形态学特点包括染色体浓集、胞膜皱缩和凋亡小体的形成。其生化特征是核酸内切酶活化,使染色质在核小体间断裂,从而在DNA电泳时形成特征性的梯形带。自Kerr于1972年首次提出细胞凋亡这一有别于细胞坏死的细胞死亡类型以来,人们对于细胞凋亡在胚胎期器官分化、肿瘤发生及一些退行性病变等领域的意义进行了广泛的研究。目前认为,细胞凋亡作为一种调节机体内在结构和功能相对稳定的调控机制,与人体各系统、器官、组织的生理及病理状态有着极为密切的关系。

1 胰岛β细胞凋亡在1型糖尿病发病中的作用
  正常组织中,凋亡去除衰老细胞代之以有丝分裂产生的新生细胞,使组织器官保持正常大小从而维持自身稳态。在疾病状态下,凋亡通过两种不同的途径影响病理过程。一些疾病凋亡过多,例如自身免疫性糖尿病和阿尔兹海默氏病;另一些则凋亡过少,例如癌症1。1型(胰岛素依赖型)糖尿病DM是一种自身免疫性疾病。越来越多的研究表明凋亡是1型DM早期β细胞死亡的主要方式。胰岛β细胞凋亡增加,使胰岛素分泌不足是导致1型DM的重要原因2,Trudeau等认为新生鼠胰岛β细胞凋亡高峰是引起自身免疫性糖尿病的触发因素。实验证实,3周龄NOD鼠(1型DM模型鼠)单次腹腔注射环磷酰胺(CTX)150mgkg,1~2d后出现胰β细胞凋亡高峰,若注射CTX前15min给予烟酰胺(NA),则β细胞凋亡数大为减少,并可使12周龄鼠的第2个细胞凋亡高峰消失,表明β细胞凋亡在CTX诱导的NOD鼠1型DM的发生中起作用,而NA可通过阻止β细胞凋亡而减少1型DM的发生。Lally等2发现在DM易感BBS大鼠有明显的胰岛细胞细胞凋亡,在发病和未发病的动物中凋亡的水平有显著差异。

2 1型DM胰岛β细胞凋亡的影响因素
2.1 多肽激素对β细胞凋亡的影响
  多肽激素在胰岛β细胞增殖、抗凋亡中的作用。
  蛋白激酶B(PKB)被磷酯酰肌醇3激酶(PI3K)磷酸化而激活可能是一些多肽激素主要的作用途径。胰岛素、胰岛素样生长因子1(IGF1)可通过胰岛素受体底物异构体激活PI3K3。胰岛素受体底物异构体1的Arg972突变可影响上述途径导致胰岛细胞凋亡增加4。而胰高血糖素样肽1通过胰岛素受体底物异构体可刺激β细胞增殖,抑制β细胞凋亡5。IGF1可经丝裂酶原激活的蛋白激酶MAPK信号途径诱导bcl2转录6。  IGF1还可通过PI3KPKB、MAPK及Raf三条途径导致bad的磷酸化,抑制细胞凋亡的发生7。
  血管活性肠肽垂体腺苷酸环化酶激活的多肽可抑制Th1淋巴细胞的细胞毒性,下调Fas L表达,显著抑制FasFas L介导的细胞毒性,而对穿孔素颗粒酶介导的细胞毒性、穿孔素基因的表达或颗粒酶B的活性则无影响8。
  催乳素可抑制胰淀素诱导的胰岛β细胞凋亡,而糖皮质激素可对抗催乳素的这种作用,诱导胰岛β细胞凋亡。
2.2 葡萄糖对β细胞凋亡的影响
  体外实验显示长期暴露于高浓度的葡萄糖诱导大鼠胰岛β细胞凋亡9。有实验表明,葡萄糖通过cfos基因启动子Ca2+cAMP反应元件及其第一个内含子而诱导cfos基因的表达,也可增加其他立早反应基因如cjun、junB、zif268和nur77的表达,从而影响β细胞功能的各个不同方面,如细胞的生长、分化、凋亡及代谢酶的表达10。
2.3 病毒感染对β细胞凋亡的影响
  有研究结果显示几种柯萨奇病毒(CBV3、4和5)可感染人胰岛β细胞,引起β细胞产生以核固缩为特征的功能损害和死亡11。
2.4 β细胞自身的影响
  有研究表明β细胞对凋亡的敏感性随其功能状态而变,β细胞细胞内表型的变化能改变β细胞对潜在性细胞毒性物质的识别和对细胞死亡的防御机制,提示在β细胞死亡过程中β细胞并非总是被动的受害者,它也可能主动参与这一过程12。

3 遏制胰岛β细胞凋亡的对策
  随着人们对胰岛β细胞凋亡机制,调节因素及其与1型DM关系的认识,遏制胰岛β细胞凋亡将为防治1型DM提供新途径。
3.1 消除或抑制促凋亡因素
3.1.1 诱导免疫耐受
  通过在胸腺内转基因表达胰岛素或胸腺内注射胰岛提取物质、谷氨酸脱羧酶65等可清除与胰岛或β细胞抗原反应的胸腺细胞;口服抗原可使体内的体液和细胞免疫发生分离,获得刺激免疫耐受和不产生抗体的理想效果13;单克隆抗体可阻断T细胞生长因子受体的γC链而诱导T细胞凋亡;阻断T细胞激活所需的协同刺激信号如CTLA4Ig,阻断协同刺激分子CD28B7相互作用而致T细胞无反应或凋亡等。
3.1.2 诱导免疫豁免
  机体有些部位如睾丸可通过表达Fas L诱导Fas+ 浸润T细胞凋亡而获得免疫豁免。Turvey等14研究认为,除非能防止Fas L依赖性的中性粒细胞介导的炎症反应,否则,通过异位表达Fas L诱导浸润T的细胞凋亡而防止移植物被排斥的策略就不可能实现。
3.1.3 抑制或阻断细胞因子及NO的促凋亡作用
  转基因表达IL1受体拮抗蛋白可阻止IL1β诱导的胰岛β细胞损伤及β细胞凋亡的激活15。转基因表达TNFR抑制剂可阻断TNFα的作用,NOS抑制剂可阻断NO诱导的胰岛β细胞凋亡。
3.2 干预细胞凋亡过程保护胰岛
  增加抗凋亡蛋白的表达如转染bcl2基因可以防止免疫反应介导的胰岛β细胞损伤16,转基因表达bclxL的胰岛β细胞系生存能力增强。还可经抑制caspase的作用如转基因表达caspase1,caspase8的抑制剂crmA,从而降低β细胞对致糖尿病性T细胞的易感性,减少NOD鼠糖尿病的发生。
3.3 其他
  125(OH)2D3可诱导人胰岛细胞产生并维持高水平的抗凋亡蛋白A2O,抵抗细胞因子诱导的凋亡17。125OH2D3还可通过增加Th细胞自身免疫活性细胞的凋亡使NOD鼠不患DM18。血色素加氧酶1具有保护胰岛细胞免于凋亡并使其在体内功能增强的作用19。还可适当应用具有抗凋亡作用的烟酰胺、苦瓜提取物、γ生育酚、IGF、抗氧化抗凋亡蛋白等。
  综上所述,β细胞凋亡是1型DMβ细胞死亡的重要方式,新生β细胞异常凋亡和β细胞自身反应性T细胞对凋亡的耐受触发了自身免疫反应。细胞因子的释放可活化多条凋亡途径,进一步促进β细胞凋亡。然而,细胞凋亡信号传导通路涉及许多正性和负性调节因子。因此,在如何阻断细胞因子作用方面,仍需做深入广泛的研究。另外,从基因水平探讨胰岛β细胞凋亡发生的机制,也可为1型DM的防治提供新思路。

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