肥胖导致胰岛β细胞损害的多种途径！

　　肥胖导致胰岛β细胞损害的多种途径！

　　如何保护胰岛β细胞一直是2型糖尿病研究中的重点。临床上即使非常有效的控制患者血糖，其β细胞的功能也会逐年恶化。β细胞功能恶化对2型糖尿病发展的决定作用已经在一些临床研究中得到证实。英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS)、糖尿病终点进展试验(ADOPT)及Belfast膳食研究均显示高血糖恶化与β细胞功能恶化同时发生，采用常规疗法只能减慢而不能阻止其发展。β细胞凋亡发生于病程早期，糖尿病诊断时就同时存在β细胞功能丧失伴随着β细胞数量的减少。肥胖是2型糖尿病最重要的促进因素。肥胖可导致高胰岛素血症，进一步诱导胰岛β细胞凋亡。因此，探寻肥胖导致β细胞损伤的机制，通过更加早期和严密的治疗来防止β细胞功能损伤并延缓随之而来的2型糖尿病的进展是当务之急。

　　一、肥胖导致胰岛本身胰岛素抵抗

　　研究发现，除胰岛素敏感组织如脂肪、肌肉、肝脏、下丘脑等存在胰岛素抵抗外，β细胞也存在胰岛素抵抗，表现为β细胞胰岛素信号转导障碍，导致β细胞分泌胰岛素减少。β细胞胰岛素受体基因条件性敲除小鼠(βIRKO)可出现与人2型糖尿病初期相似的临床特征，即葡萄糖刺激的胰岛素第一时相分泌(GSIS)丧失85％以上，βIRKO在2月龄出现糖耐量受损，并且进行性恶化。这说明β细胞本身的胰岛素抵抗会导致胰岛素分泌的障碍。因此，探讨其具体机制及如何改善β细胞胰岛素抵抗逐渐被人们重视。研究表明，蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP-1B)的表达增加可能是导致β细胞胰岛素抵抗及分泌能力下降的重要原因之一。PTP-1B是胰岛素信号转导的负性因子，它调控胰岛素受体的蛋白酪氨酸去磷酸化从而终止胰岛素信号转导。以往的研究证实，肥胖可以激活PTP-1B，激活后的PTP-1B在抑制肝脏、骨骼肌和脂肪细胞的胰岛素信号转导过程中起到非常关键的作用。用高糖、高脂、TNFα作用于β细胞，发现β细胞PTP-1B表达增高，胰岛素受体β亚单位(IR-β)、胰岛素受体底物-1(IRS-1)磷酸化明显减弱，同时出现葡萄糖刺激的胰岛素分泌能力下降。另外，在动物实验中也发现肥胖大鼠胰腺中PTP-1B蛋白表达和活性均增加，胰腺中胰岛素刺激的IR-β和IRS-1酪氨酸磷酸化程度降低，葡萄糖刺激的胰岛素第一时相的分泌受抑制旧。因此，减少β细胞PTO-1BR的表达，可能是保护β细胞功能的有效途径之一。

　　二、肥胖激活脂毒性Toll样受体4(TLR4)通路

　　近年来，有关TLR4与肥胖的关系成为了研究热点，肥胖导致胰岛素抵抗的发生需要TLR4的参与。研究认为，游离脂肪酸能够活化TLR4，引起炎症免疫反应，诱导肝脏、肌肉和脂肪组织中胰岛素抵抗的发生。TLR4突变小鼠能够抵抗肥胖导致的胰岛素抵抗，增加胰岛素的敏感性，抑制NF-κB抑制物(IκB)激酶和c-JNK活性。然而，TLR4介导游离脂肪酸对胰岛β细胞功能受损的机制目前仍然不清楚。用高脂饮食成功诱导的胰岛素抵抗的肥胖小鼠模型，其内脏脂肪含量、血脂、空腹血糖及血浆空腹胰岛素水平都明显升高，葡萄糖刺激的胰岛素分泌受损，同时发现肥胖小鼠胰岛β细胞中TLR4的表达上调；在体外实验中也发现，持续游离脂肪酸刺激小鼠胰岛瘤细胞系MIN6会导致胰岛素分泌功能减退，同时促进TLR4和促炎因子IL-6、TNFα、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)基因表达水平的升高，提示胰岛素分泌功能减退可能与胰岛β细胞表面的TLR4表达上调相关；进一步研究发现，TLR4基因敲除后的小鼠能够抵抗高脂饮食诱导的肥胖，增强胰岛素敏感性，保护胰岛分泌功能。因此，慢性游离脂肪酸损伤胰岛β细胞功能的机制可能是通过上调β细胞TLR4表水平，进而活化TLR4信号通路来实现的。阻断TLR4，或许可能是改善脂毒性对胰岛β细胞损伤的有效方法之一。

　　三、肥胖抑制胰岛β细胞的自噬功能

　　研究证实，2型糖尿病患者胰岛β细胞的自噬体功能受到损害。而且长期的脂肪酸刺激也会损伤自噬功能，如果高脂和高糖联合作用还会进一步阻断自噬的降解作用，抑制胰岛素的释放。自噬是以细胞质空泡化为特征的溶酶体依赖的降解途径。自噬广泛存在于正常的生理过程中，维护着细胞内环境的稳定。研究发现，自噬在防止胰岛β细胞凋亡、维持胰岛β细胞的数量及内环境稳定方面发挥着重要作用。Ebato等构建了胰岛β细胞特异性自噬基因ATG7敲除的小鼠模型(At97f／f：RIP-Cre)，发现在高脂饮食喂养下，小鼠β细胞出现凋亡，代偿增殖能力受损，同时还出现退化细胞的增多以及p62蛋白的积累。这表明自噬能帮助胰岛β细胞清除不必要的和有害的蛋白，保护β细胞免受这些有害物质诱导的细胞凋亡。而Jung等的实验证实了自噬在维持胰岛β细胞的数量方面有重要作用。在自噬基因ATG7特异敲除的小鼠B细胞的体内研究表明，ATG7基因缺失的胰岛β细胞其细胞凋亡增加，细胞增殖下降，导致胰岛β细胞绝对数量减少。Rab3A(-／-)小鼠的胰岛β细胞存在着分泌缺陷，但是胰岛素的生成正常，因此会造成胰岛素在B细胞内的积蓄。Marsh等的研究显示，Rab3A(-／-)小鼠的胰岛β细胞通过上调细胞的自噬水平，加速细胞内胰岛素的降解来维持细胞内胰岛素的平衡。噻唑烷二酮类(TZD)是一类被广泛应用于临床的治疗糖尿病的药物，目前较多的研究认为格列酮类既可以降糖又可以起到保护胰岛β细胞的作用，但是其保护胰岛β细胞的机制尚不清楚。研究发现，罗格列酮能保护胰岛β细胞抵抗游离脂肪酸诱导的细胞凋亡，并能激活β细胞自噬，抑制自噬能逆转罗格列酮对胰岛β细胞的保护作用；同时罗格列酮能促进胰岛β细胞腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化，抑制AMPK后自噬减少，并能阻断罗格列酮对胰岛β细胞的保护作用。表明罗格列酮可能是通过AMPK激活自噬的发生，而达到对胰岛β细胞的保护作用。同时也提示激活自噬的发生可能也是保护胰岛B细胞的有效途径之一。

　　胰岛细胞移植日益受到重视

　　四、肥胖引起obestatin（注：又译为肥胖抑制素）通路紊乱

　　obestatin是胃肠激素的一种，研究认为obestatin有减少摄食、减轻体重、减慢胃排空和抑制肠能动性。新近的研究显示，obestatin可增加胰液酶的分泌，抑制糖诱导的胰岛素分泌。Nakahara等的研究表明，肥胖者obestatin水平显著低于正常对照组，而限制性厌食者体内的obestatin水平高于对照组。我们的研究发现，与对照组相比，妊娠糖尿病组obestatin水平明显降低(P＜0．01)，妊娠糖尿病组空腹血糖、糖负荷后2h血糖、空腹胰岛素水平、糖化血红蛋白(HbAlc)和稳态模型评估的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)明显高于对照组(P＜0．01)，这提示obestatin可能参与妊娠糖尿病的代谢紊乱。Granata等的研究表明，obestatin有促进胰腺β细胞存活、增殖及抗凋亡的作用。我们的研究证实，obestatin能拮抗游离脂肪酸诱导的胰岛细胞株INS-1细胞的凋亡，其机制可能与obestatin激活磷脂酰肌醇3激酶／蛋白激酶B(PI-3K／PKB)信号通路有关。

　　五、肥胖使β细胞上的钾通道开放异常

　　肥胖时，钾通道易于关闭，造成高胰岛素血症。二氮嗪是钾通道的开放剂，它可以抑制糖尿病的进展，体外研究证明它可以抑制高糖刺激的β细胞凋亡。我们在对其作用机制的研究中发现，OLETF小鼠(一种肥胖2型糖尿病小鼠模型)在20周龄左右发生糖尿病，其胰岛β细胞凋亡增加。而给OLETF小鼠喂食二氮嗪(25mg／kg·d)可以抑制糖尿病的发生，减少其胰岛β细胞凋亡，同时还发现二氮嗪能促进OLETF小鼠胰岛β细胞中p38-βMAPK磷酸化，进而上调Bcl-2和降低Bax的表达水平；同时二氮嗪还能提高β细胞分泌胰岛素的能力。因此我们认为，二氮嗪可能是通过上调p38-βMAPK依赖的抗凋亡基因的表达水平来抑制胰岛β细胞凋亡，同时改善胰岛β细胞的功能，从而起到抑制糖尿病进展的作用。