脂質(zhì)及其毒性對胰腺細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的影響研究,病理學論文

脂質(zhì)及其毒性對胰腺細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的影響研究,病理學論文脂毒性是指血中的三酰甘油在脂蛋白脂酶的作用下水解成游離脂肪酸(FFA),后者進入細胞內(nèi)進行氧化代謝供給能量或儲存在脂肪內(nèi)。當體內(nèi)FFA水平增高后,超過脂肪組織的儲存能力和各組織對FFA的氧化能力時,太多的FFA即激活非氧化通路以三酰甘油的形式在非脂肪組織過度沉積,即非脂肪組織的異位沉積,進而造成該組織的損傷,如心臟、胰腺、肝臟、血管等。脂毒性的發(fā)生主要與高水平的FFA相關。高水平的FFA短期內(nèi)能夠刺激胰島素分泌,長期則再脂化異位沉積于非脂肪器官,致使周圍組織對胰島素的敏感性降低,肝臟糖異生增加,肌糖原生成降低,并使胰島B細胞功能受損,最終導致胰島素分泌障礙和胰島素抵抗,進而對非脂肪組織產(chǎn)生損傷。本文就脂質(zhì)及其毒性對胰腺細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的影響研究新進展作一綜述。1、轉(zhuǎn)錄因子途徑FFA主要通過環(huán)磷酸腺苷(cAMP)反響元件調(diào)控因子阻遏物(CREM-17X及ICER-1)和甾醇調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白-1c(SREBP-1c)來影響胰腺B細胞功能。CREM是轉(zhuǎn)錄因子ATF/CREB家族中的一員,它控制著神經(jīng)內(nèi)分泌細胞多基因表示出,也是治療肥胖癥、降低動物體脂沉積的關鍵。固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白(ste-rolregulatoryelementbindingproteins,SREBPs)是膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子,屬于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子bHLH(helix-loop-helix)家族。大量研究已證實:SREBPs是調(diào)控膽固醇、脂肪酸和三酰甘油及脂肪細胞分化經(jīng)過的關鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。在人和動物中,存在3種形式的SREBP同分異構(gòu)體,即SREBP-1a,SREBP-1c和SREBP-2。SREBP存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),主要功能是介導脂肪酸的合成,并可通過影響碳水化合物代謝、脂質(zhì)生物合成、細胞生長及凋亡多個靶基因改變而導致胰島B細胞功能障礙。SREBPs的組成構(gòu)造包括480個氨基酸組成的N端、590個氨基酸組成的C端和中間的80個氨基酸的發(fā)夾構(gòu)造,后者被親水環(huán)狀構(gòu)造分割。華而不實,N端的功能是啟動轉(zhuǎn)錄,C端則負責轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。SREBP的調(diào)控主要發(fā)生在3個水平:SREBP前體蛋白裂解經(jīng)過、轉(zhuǎn)錄及SREB的翻譯后調(diào)控。SREBP-1a和SREBP-2的調(diào)控主要發(fā)生在前體裂解階段,SREBP-1c的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。SREBP對脂質(zhì)合成的調(diào)控與SREBP裂解激活蛋白(SCAP)和胰島素誘導基因產(chǎn)物(insulin-inducedgene,Insig)有關。當細胞內(nèi)脂質(zhì)水平下降時,SREBP與SCAP結(jié)合,轉(zhuǎn)入高爾基體,在1位蛋白酶作用下去除SREBP的C端,保存N端在細胞膜,剩余部分返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被2位蛋白酶去除。當細胞內(nèi)脂質(zhì)過量時,SCAP/SREBP復合體不能構(gòu)成,則SREBP介導的轉(zhuǎn)錄不能進行。另一方面,Insig能夠與SCAP的轉(zhuǎn)感構(gòu)造域(SSD)結(jié)合,當脂質(zhì)濃度升高,Insig與SCAP結(jié)合而阻斷SCAP-SREBP復合體的構(gòu)成,進而使脂質(zhì)合成減少;相反,當脂質(zhì)濃度降低則這種結(jié)合降低,而使SREBP有效地從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸?shù)礁郀柣w實現(xiàn)活化,進而促進脂質(zhì)的合成。SREBP-1c是胰腺重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,直接激活脂肪酸、三酰甘油合成和代謝的30多個基因,同時SREBP-1c也是合成這些分子所必需的NADPH的協(xié)同因子。因而,SREBP-1c被稱為脂毒性的門衛(wèi),能調(diào)控脂肪酸和三酰甘油合成的多種基因,如脂肪酸合成酶(FAS)。胰島素能上調(diào)SREBP-1c的mRNA表示出和脂肪酸合成基因的表示出,同時反響產(chǎn)物丙二酰CoA能抑制CPT1和線粒體FA氧化。SREBP-1c對三酰甘油和脂肪酸的調(diào)節(jié)具有靶向性,通過基因工程小鼠模型建立能夠發(fā)現(xiàn),SREBP-1c缺乏的脂肪組織不能有效儲存三酰甘油,進而使脂肪酸增加并儲存在周圍組織,最終導致顯性脂毒性和代謝綜合征。不過,SREBP-1c是促進還是抑制生脂基因的表示出,當前還存有爭議。有研究發(fā)現(xiàn),過度表示出的SREBP-1c引起胰腺細胞內(nèi)脂滴大量沉積,并使葡萄糖刺激的胰島B細胞胰島素分泌(GSIS)受損,而這一表現(xiàn)可能是通過FFA引發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)受損和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激產(chǎn)生的。2、過氧化物酶增殖物活化受體(PPARs)系統(tǒng)研究顯示,PPARs作為一重要的細胞調(diào)節(jié)因子,是脂肪酸代謝轉(zhuǎn)錄途徑的主要決定因子。PPARs屬于配體介導的激素核內(nèi)受體家族,由PPAR、()、組成。受體主要分布在肝臟、心臟、腎臟和褐色脂肪組織,與脂代謝有關;受體在各種組織均有豐富的表示出,可能與細胞的基礎脂質(zhì)代謝有關,可以能協(xié)助PPAR、PPAR的作用;受體主要在脂肪組織和大腸中表示出,具有多種生物效應,在脂肪細胞分化、糖脂代謝、炎性反響中起重要作用。PPARs由保守的構(gòu)造區(qū)組成功能構(gòu)造區(qū),與其配體構(gòu)成復合物后,PPARs在DNA結(jié)合區(qū)發(fā)生變構(gòu),通過與視黃酸類受體(RXR)構(gòu)成異二聚體,再和目的基因啟動子上游的過氧化物酶增殖物反響元件(PPRE)結(jié)合而對靶基因進行調(diào)控。PPAR由多不飽和脂肪酸、類花生酸類脂質(zhì)和不同種的合成配基激活。PPAR能夠調(diào)控肝臟編碼過氧化物酶體、線粒體和微粒體細胞色素P450中某些脂肪酸代謝酶的基因轉(zhuǎn)錄;PPAR還能誘導乙酰輔酶A合成酶,促進肝臟提取脂肪酸并轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A,提高脂肪酸經(jīng)氧化途徑的代謝分解率。當脂肪酸攝入增加和氧化增加時,PPAR通過增加肝臟脂蛋白脂酶的表示出而降低ApoC-Ⅲ的產(chǎn)生,逐步降低三酰甘油的水平,同時促進高密度脂肪酸(HDL)的主要載脂蛋白ApoA-Ⅰ和ApoA-Ⅱ在肝臟的表示出,以升高血漿HDL的水平。而PPAR在脂肪酸增高時,往往通過加強脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白和?；鵆oA合成而促進脂肪細胞攝取脂肪酸,并增加脂肪細胞中脂質(zhì)的存儲,刺激脂肪組織中介入脂肪酸代謝的多種基因的表示出而降低血脂水平。而PPAR的激活能夠增加新分化的小脂肪細胞而減少肥大的脂肪細胞,這樣可增加細胞膜上胰島素受體的數(shù)量,同時促進脂蛋白脂酶、脂肪酸結(jié)合蛋白、脂肪酸合成酶表示出增加,進而減少FFA,增加胰島素敏感性。除此之外,PPAR對于脂肪細胞的信號傳導作用還表如今對其分泌的多種激素和細胞因子的調(diào)節(jié)功能。腫瘤壞死因子(TNF-)能抑制前脂肪細胞的分化以及胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運,加速脂肪細胞脂肪分解,增加血FFA水平。當脂肪酸攝入增加時,PPAR激活后減緩脂解速度,進而降低FFA。這種抗脂肪分解的作用可能由TNF-水平及活性改變而介導。肥胖常伴有胰島素抵抗和慢性炎癥反響,而慢性炎癥反響是導致胰島素抵抗的關鍵原因。TNF-是主要的致炎因子,TNF-刺激能夠引起PPAR下降,另外已證實PPAR配體具有抗炎效應,激活PPAR可減輕炎癥反響,炎癥因子表示出減少。體外實驗證明,噻唑烷二酮(TZD)類藥物能夠降低TNF-基因表示出,抑制TNF-刺激的脂肪分解。PPAR激活可能阻斷了TNF-在信號傳導途徑中對胰島素受體及胰島素受體底物磷酸化的抑制作用。研究顯示,用脂肪酸或TNF-處理內(nèi)皮細胞,可見細胞內(nèi)氧化應激加強,IL-8增加,細胞核因子B(NF-B)活性加強和細胞黏附分子-1含量增加;若同時使用脂肪酸和TNF-處理,則細胞內(nèi)氧化應激進一步加強,揣測TNF-在脂肪酸對內(nèi)皮細胞的凋亡中起作用。另外,大量試驗已證明,TZD類藥物通過激活PPAR能夠降低leptinmRNA及蛋白水平,提示PPAR在高脂狀態(tài)下亦可能通過調(diào)控脂質(zhì)水平表示出來降低FFA。3、Toll受體途徑Toll受體(Toll-likereceptors,TLRs)是免疫細胞外表辨別病原相關分子形式的一個形式辨別受體家族,最新研究顯示其在本身免疫疾病和慢性炎癥的互相作用方面起著重要的橋梁作用。TLRs是近年來發(fā)現(xiàn)的跨膜信號傳遞受體蛋白。迄今為止,在哺乳動物體內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)12個TLRs家族的成員,分別命名為TLR1~12。Toll屬Ⅰ型跨膜蛋白,其家族成員的構(gòu)造非常類似,由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)3部分組成。胞外區(qū)富含亮氨酸重復基序(leucine-richrepeats,LRR),有利于對病原體或其產(chǎn)物的辨別;胞內(nèi)區(qū)與IL-1受體的胞內(nèi)區(qū)類似,因此被稱為TollIL-1受體同源區(qū)(tollIL-1receptorhomol-ogousregion,TIR),在信號轉(zhuǎn)導中具有重要作用。有研究顯示TLR4、TLR1、TLR2和TLR5在巨噬細胞和內(nèi)皮細胞高表示出,進而在高脂血癥引起的動脈粥樣硬化中發(fā)揮作用。華而不實,TLR4在低密度脂蛋白膽固醇(LDL)作用下在巨噬細胞表示出上調(diào)。TLR4受飽和脂肪酸激活,細胞內(nèi)炎癥通路均被上調(diào),如JNK、KKB/LKB/NF-B,進而誘導胰島素抵抗,因此TLR4是炎癥與脂質(zhì)代謝信號通路的穿插點。胰腺B細胞可對脂肪酸反響,主要經(jīng)過TLR4/MyD88信號通路并產(chǎn)生一系列趨化因子,最終引起CD11b+Ly-6C+M1型促炎單核巨噬細胞向胰島聚集,引起炎癥反響進而損傷B細胞。4、蛋白激酶C(PKC)信號轉(zhuǎn)導通路PKC信號轉(zhuǎn)導通路是FFA作用的經(jīng)典途徑,當前已發(fā)現(xiàn)12種PKC同工酶,并根據(jù)作用機制分為3類:傳統(tǒng)型,Ca2+和二脂酰甘油(diacylglycerol,DAG)依靠;非傳統(tǒng)型,僅依靠DAG;非典型型,非Ca2+和非DAG依靠。FFA通過PKC途徑能介導以下反響:(1)促進升高的Ca2+和DAG進一步刺激胰島素的釋放;(2)激活腺苷酸環(huán)化酶,繼而提高胞內(nèi)cAMP濃度,升高的cAMP和PKA反應抑制磷脂酰肌醇和PKC通路。血漿FFA提高導致細胞脂酰輔酶A和DAG的增加,二者是PKC強有力的激活劑,PKC能使胰島素受體和胰島素受體底物-1(insulinreceptorsubstrate,IRS-1)的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化,而IRS-1的酪氨酸磷酸化受抑,進而使胰腺組織中磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyli-nositol3kinase,PI3K)的活性降低,導致葡萄糖轉(zhuǎn)運載體-4(glucosetransporter-4,Glut-4)向細胞外表轉(zhuǎn)位減少,胰島素介導的葡萄糖攝取減少;同時抑制糖原合成酶活性,使糖原儲備能力下降。另外,FFA引起的氧化應激可以激活PKC,有證據(jù)表示清楚FFA引起的氧化應激對PKC的作用可能由NF-B抑制物激酶(IKK)介導。IKK是NF-B抑制物(IB)激酶,而NF-B是炎癥啟動、調(diào)節(jié)的關鍵核因子。NF-B與抑制物IB結(jié)合,以無活性的形式存在于細胞漿內(nèi)。經(jīng)氧化應激激活后,IKK使IB磷酸化并與NF-B解離。解除抑制的活性NF-B進入細胞核內(nèi),調(diào)節(jié)一系列炎癥因子及相關物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄和蛋白合成,即IKK是激活NF-B調(diào)節(jié)炎癥的重要因素。IKK又是胰島素受體和IRS-1絲氨酸磷酸化激酶,可使IRS307位的絲氨酸磷酸化,導致正常的酪氨酸磷酸化受抑制,減弱胰島素受體與IRS的結(jié)合、阻礙胰島素信號向PI3K傳遞。5、脂毒性靶向治療隨著對脂質(zhì)毒性對信號傳導途徑影響機制的深切進入認識,通過信號傳導途徑靶向治療也日益成為熱門,主要集中于下面2方面。5.1PPAR途徑的調(diào)節(jié)包括PPAR沖動劑、維甲酸受體(RXR)沖動劑、3腎上腺素能受體沖動劑、PPAR/雙重沖動劑等。TZDs是一類直接針對胰島素抵抗的藥物,Rosiglitazone和Pioglitazone已用于臨床,其作用機制是通過結(jié)合和活化PPAR,促進脂肪細胞的分化,減少FFA、TNF-和resistin的生成。PPAR在脂肪組織中與RXR組成雜合二聚體,所以RXR沖動劑可以激活PPAR而發(fā)揮作用。RXR沖動劑LG100268在動物實驗中已經(jīng)顯示了良好的降低食欲和體質(zhì)量的作用,有望用于肥胖相關的胰島素抵抗患者。另外,當前研制出的幾種化合物均具有PPAR/的共激活作用,如Wy-1464、Ragaglitazar、KBP297等。5.2PKC抑制劑PKC抑制劑有多種。Inoguchi等研究發(fā)現(xiàn)FFA水平升高時,PKC依靠的NADPH氧化酶激活,增加反響性氧化產(chǎn)物(ROS)的產(chǎn)生,進而可加速胰島素抵抗綜合征患者動脈粥樣硬化的發(fā)生。選擇性PKC抑制劑GF109203X可抑制ROS的