内质网应激氧化应激及 JNK 通路与 2型糖尿病侯志强 李宏亮 李光伟卫生部中日友好医院内分泌代谢病中心胰岛P细胞功能受损和外周组织胰岛素抵抗是2型糖尿病（T2DM）发病中的两个重要方面目前研究发现T2DM时内质网应激 （endoplasmic reticulum stress,ERS ）和氧化应激（oxidative stress）被激活，而且二者之间可相互作用相互影响，并共同活化 了 c-Jun氨基端激酶（c-Jun N-terminal kinasse,JNK）通路参与了 T2DM的发生发展本文将内质网应激、氧化应激及JNK通路在 导致胰岛P细胞功能受损及外周胰岛素抵抗中的作用及机制作一综述1．内质网应激与 2 型糖尿病内质网（endoplasmic reticulum，ER）是真核细胞中蛋白质翻译合成和细胞内钙离子的储存场所，对细胞应激反应起调节作用ERS 是指由于某种原因使细胞内质网生理功能发生紊乱的一种亚细胞器病理状态目前研究发现ERS在T2DM的胰岛P细胞功能受损、调 亡及外周胰岛素抵抗中占据着重要的地位［1,2］1.1 内质网应激与胰岛b细胞胰岛P细胞具有高度发达的内质网，在正常生理情况下，机体可通过ERS的PERK（RNA激活蛋白激酶的内质网类似激酶）-真核 细胞翻译起始子（eIF2）磷酸化途径影响胰岛素的合成，调节P细胞胰岛素分泌功能国。
但是，过度的ERS可能导致胰岛P细胞功能 受损，甚至细胞调亡Scheuner D等⑷研究发现eIF2a突变纯合子鼠其胚胎和新生鼠体内均存在着严重的P细胞缺乏及胰岛素含量显著降低，杂合子突变鼠 在高脂喂养后尽管胰岛的大小与野生型鼠无明显差别，但单个胰岛中胰岛素含量较野生型降低，而且葡萄糖和精氨酸刺激后胰岛素的分 泌也明显减弱，从而提示eIF2a在高脂诱导的胰岛功能损伤中起到了保护作用I型跨膜蛋白激酶/核糖核酸内切酶（IRE1）是ERS中 另一条重要的调节P细胞胰岛素合成的途径Lipson等5发现急性血糖升高可活化P细胞IRE1信号通路，从而促进胰岛素的合成， 而阻断IRE1通路后可明显减低胰岛素的合成，说明IRE1信号通路参与了 P细胞胰岛素合成，并可能成为改善P细胞功能的治疗靶点ERS通过CHOP，JNK和Caspases途径介导的P细胞调亡是导致糖尿病发病另一重要机制⑹研究发现杂合子Akita小鼠，由于胰 岛素2基因突变干扰了胰岛素A，B链间的二硫键形成，使胰岛素蛋白错误折叠，加重内质网应激，诱导CHOP表达增强导致P细胞调 亡，促进了 Akita鼠自发性糖尿病的发生，而在CHOP敲除小鼠中诱导Akita突变后，可保护P细胞数目并使得高血糖发生被延迟⑺。
此外，Fornoni A等同在体外应用JNK的抑制性多肽（L-JNKI）处理鼠的胰岛及P细胞，发现L-JNKI可提高胰岛P细胞的存活率1.2 内质网应激与胰岛素抵抗ERS不仅参与调节胰岛P细胞功能衰竭及介导P细胞调亡，而且与T2DM外周胰岛素抵抗密切相关⑼训Ozcan U等⑴发现肝细胞发 生ERS时胰岛素受体底物KIRS-1）的酪氨酸磷酸化明显降低，而JNK依赖性的丝氨酸磷酸化是升高的；而给于合成抑制剂SP600125 或抑制性多肽-JIP阻断JNK通路后，可逆转ERS引发的上述变化，提示ERS可通过促进JNK依赖性的IRS-1丝氨酸磷酸化而影响胰 岛素的受体信号通路，导致胰岛素抵抗X-盒结合蛋白-1 （XBP-1）是一种调节多种基因表达的转录因子，是调控ERS的关键因子Ozcan U等［1］还发现高脂喂养的XBP-1基因突变杂合子（XBP-1+/-）小鼠同XBP-1+/+鼠比较，肝脏中的PERK磷酸化水平和JNK活 性均显著增加，IRS-1酪氨酸磷酸化和Akt丝氨酸磷酸化均降低进一步说明ERS可通过JNK通路活化导致细胞胰岛素受体信号通路 抑制氧调节蛋白150（ORP150）是一种内质网分子伴侣，研究表明ORP15O可保护细胞免受ERS所致损伤。
Nakatani Y等［⑷给予 C57BL/KsJ-dbdb肥胖糖尿病鼠表达ORP150的腺病毒（Ad-ORP）后发现肝脏中ORP150表达明显增加，而且与表达绿色荧光蛋白（GFP）的腺病毒（Ad-GFP）处理者相比肝脏中ERS水平明显降低采用正常血糖高胰岛素钳夹试验发现肝脏中ORP150过度表达可 降低胰岛素抵抗，并可改善C57BL/KsJ-db/db鼠的葡萄糖耐量此外，Ad-ORP处理鼠较Ad-GFP者IRS-1的酪氨酸磷酸化及Akt 丝氨酸磷酸化明显增加这些结果表明ORP150过度表达可降低肝脏中ERS水平，增强胰岛素信号，改善胰岛素抵抗和糖耐量 上述资料表明，T2DM时胰岛P细胞过度的ERS可损伤P细胞分泌胰岛素的功能，甚至参与诱导P细胞调亡，而且ERS还可导致外周 组织如肝脏中胰岛素信号转导通路受损，发生胰岛素抵抗2. 氧化应激与 2 型糖尿病氧化应激是指活性氧簇（ROS）产生与内源性抗氧化防御系统对其的消除能力失去平衡，则过多的ROS氧化生物大分子，并最终导 致细胞损伤现认为T2DM时高血糖症诱导了氧化应激，而后者参与了胰岛P细胞功能受损、调亡及外周组织胰岛素抵抗的发生发展。
2.1氧化应激与胰岛B细胞对糖尿病患者及动物模型的研究发现糖尿病时氧化应激水平明显增高，而且由于胰岛P细胞中的抗氧化酶（如过氧化氢酶和谷胱苷肽过 氧化物酶）表达相对较低，因而与其他组织相比B细胞对氧化应激更为敏感，提示氧化应激可能参与诱导了 T2DM时胰岛P细胞功能损 伤及调亡［12］给于糖尿病动物模型，如C57BL/KsJ-db/db鼠和ZDF鼠等，抗氧化剂处理（如a硫辛酸等）可保护胰腺P细胞对抗氧 化应激损伤，从而改善葡萄糖刺激的胰岛素分泌效应，减轻胰岛P细胞调亡，进一步说明氧化应激参与了糖尿病中P细胞功能损伤I13，14】 目前对氧化应激损伤胰岛P细胞功能的具体机制尚不完全清楚研究发现ROS可导致胰腺十二指肠同源异型盒（PDX-1 ）的mRNA水 平降低，诱导PDX-1合成降低在蛋白水平，氧化应激还可介导PDX-1 61和66位的丝氨酸磷酸化，影响PDX-1与DNA结合的活 性，并增PDX-1蛋白的降解率和缩短其半衰期［15】而且ROS还能导致PDX-1启动胰岛素基因的转录活性降低，从而使胰岛素合成减 少ROS对PDX-1基因表达及其活性的影响主要是通过激活JNK通路而实现的此外，ROS可减少血浆谷胱苷肽（GSH）水平，并 导致P细胞膜跨膜巯基氧化，进而损害胰岛P细胞膜的结构和功能，降低胰岛素的分泌。
解偶联蛋白-2（UCP-2）可减少ROS生成， 而且研究表明诱导UCP2表达上调可降低葡萄糖刺激的胰岛素分泌，并最终导致P细胞功能损伤【⑹采用反义寡核苷酸抑制UCP-2的 表达可明显改善胰岛P细胞分泌胰岛素功能【17］,提示糖尿病时机体为对抗氧化应激诱导UCP2表达增加，而后者则参与了胰岛P细胞功 能损伤过程此外，资料表明线粒体内的氧化应激是导致胰岛P细胞调亡的直接诱因［18】ROS可通过细胞膜脂质过氧化及影响线粒体ATP生成，使 细胞内游离钙离子增加，进而激活磷脂酶促进膜磷脂分解，并激活脂加氧酶和环加氧酶形成具有高度生物活性的炎性介质导致P细胞损 伤调亡2.2 氧化应激与胰岛素抵抗T2DM时氧化应激水平升高，不仅可导致胰岛P细胞功能受损及调亡，而且还参与了外周组织胰岛素抵抗的发生发展研究发现氧化应 激时被激活的多种应激敏感通路可能与胰岛素抵抗有关，如核因子-kB （NF-kB）、磷脂酰肌醇（-3）激酶（PI-3K）、p38丝裂原活化蛋 白激酶（MAPK）及J NK通路等IKK-B是调节NF-kB通路的一种丝氨酸激酶，其活化可抑制胰岛素的外周作用；而抑制IKKR的活 性可降低IRS-1丝氨酸磷酸化和增加酪氨酸磷酸化，改善胰岛素敏感性。
采用基因敲除的方法研究发现IKKB杂合子小鼠（IKKB+/-） 较同窝出生的小鼠（IKKB+/+）对胰岛素更为敏感PI-3K通路在胰岛素信号转导中具有重要作用，而氧化应激时作用在PI-3K上游的 酪氨酸磷酸酶，及调节PI-3K信号通路的脂质磷酸酶（PIEN）被氧化失活，从而抑制糖尿病骨骼肌胰岛素信号转导中的PI-3K通路［20］ 此外，氧化应激时H2O2含量增多，而后者可诱导L6肌肉细胞的p38 MAPK活化，抑制胰岛素信号转导通路，给予特异性的p38 MAPK 抑制剂可逆转这种抑制作用在中国仓鼠卵巢细胞中，氧化应激活化的JNK通路可增加IRS-1的丝氨酸磷酸化（307位）及抑制胰岛 素刺激的酪氨酸磷酸化因此，氧化应激诱导活化的多条通路均与外周胰岛素抵抗发生密切相关，其各通路之间可能还有交互作用，具 体机制十分复杂，尚有待我们进一步研究证实总之，氧化应激在胰岛P细胞功能受损、调亡及外周胰岛素抵抗中均发挥了重要的作用，给予糖尿病患者抗氧化剂治疗可改善胰岛P 细胞分泌胰岛素功能，增加外周组织胰岛素的敏感性，减轻胰岛素抵抗3. JNK通路与2型糖尿病ERS和氧化应激导致T2DM胰岛P细胞功能损伤和外周胰岛素抵抗的机制均十分复杂，有许多的因子和通路被激活并发挥作用，而ERS 和氧化应激均可通过诱导活化JNK通路参与T2DM的发生发展，阻断JNK通路可改善胰岛P细胞功能和胰岛素抵抗。
3.1 JNK通路与胰岛B细胞Kaneto H等［21 ］发现在体外诱导小鼠胰岛发生氧化应激时先是JNK通路被活化，继而胰岛素基因被抑制腺病毒介导的野生型JNK1 （WT-JNK1）过度表达可抑制B细胞胰岛素基因表达和分泌，而显性负突变JNK1的过度表达（DN-JNK1）可改善氧化应激诱导的胰 岛素基因表达降低，提示P细胞中JNK通路被活化可导致胰岛素基因表达降低进一步研究发现，将胰岛P细胞瘤细胞一HIT细胞暴露 于氧化应激环境中，内源性表达的PDX-1和外源性绿色荧光蛋白（GFP）标记的PDX-1均从细胞核易位至细胞质中Q］而加入DN-JNK1 后可抑制氧化应激诱导的PDX-1易位，提示JNK通路活化影响了转录因子PDX-1的细胞核/质易位，致使PDX-1与胰岛素启动子结合 的活性发生改变，抑制了胰岛素基因的表达［23］总之，JNK通路活化诱导PDX-1活性的降低，抑制胰岛素基因转录，造成了 P细胞功 能受损既然JNK通路在T2DM胰腺P细胞功能受损中发挥着重要作用，所以选择性抑制JNK通路是否可对T2DM带来有益的效应引起了众多 学者的关注［24］Kaneto等0］将表达DN-JNK的小鼠胰岛移植到链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病Swiss裸鼠肾脏中，发现其较对照 组小鼠血糖水平明显降低，而且胰岛中胰岛素mRNA水平相对受到了保护。
此外，Kaneto等［25］还构建JIP-1-HIV-TAT-FITC多肽（简 称JHTF），一种FITC标记的细胞膜通透性的JNK抑制性多肽，经腹腔注射到C57BL/KsJ-db/db鼠体内研究发现尽管同对照鼠之 间体重和摄食无明显差异，但接受JHTF处理鼠的非空腹血糖水平明显降低，而且葡萄糖耐量试验也显示JHTF处理鼠的糖耐量得到明显 改善3.2 JNK 通路与胰岛素抵抗目前认为JNK是外周胰岛素作用的中心调节因子，JNK通路活化参与了肥胖及T2DM外周组织胰岛素抵抗的发生宙Hirosumi J等［27］将饮食诱导（高脂喂养）肥胖鼠的JNK基因敲除（JNK-KO）后，发现其同野生型的肥胖鼠比较血糖及胰岛素水平均 明显降低，而且IRS-1的丝氨酸磷酸化水平降低，胰岛素敏感性增加对JNK靶向性突变的遗传性肥胖鼠（ob/ob）研究也发现了胰岛 素信号通路改善，胰岛素敏感性增加，提示JNK缺陷可对饮食性及遗传性糖尿病动物模型高脂环境下的胰岛素抵抗起到一定程度的改善 作用此外，采用腺病毒介导的显性负相型JNK（Ad-DN-。