TRIB3與疾病相關(guān)性研究進展

2020-01-09 07:36:36舒婧嫻何發(fā)忠

中國藥理學(xué)通報 2020年1期

李玲，舒婧嫻，何發(fā)忠，田琳

(1. 中山大學(xué)附屬第五醫(yī)院藥學(xué)部； 2.珠海市人民醫(yī)院-暨南大學(xué)附屬珠海醫(yī)院藥學(xué)部，廣東珠海 519000)

目前，國外對Tribbles假性激酶3(tribbles pseudokinase 3，TRIB3)在代謝疾病、癌癥、心血管疾病等領(lǐng)域的研究被廣泛關(guān)注，但它們的相互調(diào)控關(guān)系及分子機制尚未闡明?，F(xiàn)有證據(jù)表明，癌癥發(fā)病與糖尿病相關(guān)，一些糖尿病致病危險因素及治療藥物能明顯影響癌癥發(fā)生發(fā)展，如高胰島素血癥、高循環(huán)胰島素樣生長因子1( insulin-like growth factor-1，IGF1)，通過胰島素、IGF1的促生長作用促進腫瘤發(fā)生發(fā)展[1]。同時，也有研究報道癌癥與心血管疾病有相同的發(fā)病機制，但通常被認(rèn)為是共同的心血管危險因素的結(jié)果，例如年齡增長、吸煙、肥胖、高血壓、糖尿病、高脂血癥和缺乏運動[2]。除此之外，炎癥狀態(tài)也與癌癥，心血管疾病及糖尿病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。目前，臨床上為了改善癌癥預(yù)后，一些治療糖尿病或心血管疾病的藥物已被用于癌癥的輔助治療，如二甲雙胍、維生素D、他汀類藥物和阿司匹林。

多種應(yīng)激反應(yīng)，如營養(yǎng)缺乏、缺氧、高糖及高胰島素血癥，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致TRIB3表達(dá)上調(diào)，提示TRIB3在糖尿病，癌癥及心血管疾病過程中發(fā)揮“橋梁”作用。Li等[3]研究發(fā)現(xiàn) TRIB3在細(xì)胞代謝調(diào)控通路中作為假激酶(pseudokinase)發(fā)揮作用，其Pseudokinase 及MEKs結(jié)構(gòu)域能與多種轉(zhuǎn)錄因子及信號蛋白結(jié)合，進而抑制相關(guān)調(diào)控通路。近10年的研究結(jié)果顯示，生理條件下的UPR-ERS能同時激活PI3K-AKT-mTOR及自噬通路改善應(yīng)激適應(yīng)調(diào)控，病理狀態(tài)下的UPR-ERS能使細(xì)胞代謝異常，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，而TRIB3被認(rèn)為是“應(yīng)激反應(yīng)調(diào)節(jié)開關(guān)”的關(guān)鍵蛋白。TRIB3在2型糖尿病及其心血管病并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用，但對TRIB3靶向藥物設(shè)計尚未取得進展，原因主要與TRIB3結(jié)構(gòu)和廣泛的生物學(xué)效應(yīng)有關(guān)。近期我們發(fā)現(xiàn)TRIB3與SMARCD3可能存在調(diào)控關(guān)系，提示針對TRIB3調(diào)控蛋白方向探索可能取得突破性進展，但仍需后期深入探究[4]。因此，本文將對TRIB3參與的調(diào)控通路疾病的防治進行綜述，旨在為糖尿病、癌癥、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病共同通路的分子機制方面提供參考和依據(jù)。

1 TRIB3與糖尿病

自2003年報道了TRIB3通過直接結(jié)合Akt并抑制Akt的磷酸化激活，進而介導(dǎo)肝臟胰島素耐受以來，TRIB3及其自身遺傳變異與糖尿病易感性、糖尿病并發(fā)癥的研究受到廣泛關(guān)注。由于TRIB3結(jié)構(gòu)的特殊性，其調(diào)控的靶蛋白較多，體外研究證實Hek-293細(xì)胞葡萄糖缺乏狀態(tài)導(dǎo)致TRIB3表達(dá)上調(diào)，全基因組表達(dá)數(shù)據(jù)進一步揭示了大約40%與葡萄糖缺乏應(yīng)答反應(yīng)相關(guān)基因受TRIB3影響。TRIB3下調(diào)的基因主要受激活轉(zhuǎn)錄因子4(activating transcription factor 4， ATF4)調(diào)控，上調(diào)的基因受胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2 (insulin like growth factor binding protein 2，IGFBP2)調(diào)控。細(xì)胞饑餓狀態(tài)下IGFBP2(一種新的營養(yǎng)存活因子)表達(dá)水平下調(diào)，細(xì)胞凋亡增加并受TRIB3調(diào)控[5]。糖尿病大鼠較正常大鼠的主動脈夾層增厚及血管周圍纖維化增加，TRIB3表達(dá)增加，AKT及PI3K磷酸化水平降低，JNK及MKK4磷酸化水平增加，注射腺病毒-TRIB3 siRNA 12周后，結(jié)果被明顯逆轉(zhuǎn)，提示TRIB3也可能作為糖尿病血管并發(fā)癥治療的靶點。

1.1 TRIB3通過ATF4參與胰島素信號通路調(diào)節(jié)TRIB3是一種以肝臟為中心的表達(dá)模式的細(xì)胞應(yīng)激誘導(dǎo)基因，它與應(yīng)激反應(yīng)調(diào)節(jié)和代謝控制有關(guān)。研究顯示，TRIB3通過抑制ATF4-C / EBP-ATF介導(dǎo)代謝應(yīng)激激素成纖維細(xì)胞生長因子21 (fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21)轉(zhuǎn)錄[6]。肥胖是2型糖尿病發(fā)展的主要危險因素，未折疊蛋白應(yīng)答(unfolded protein response，UPR )介導(dǎo)的胰腺β-細(xì)胞死亡已被描述為棕櫚酸(PA)和促炎細(xì)胞因子促成糖尿病發(fā)展的常見機制。Nicoletti-Carvalho等[7]在RINm5F細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)PA能夠通過CHOP和ATF4誘導(dǎo)TRIB3表達(dá)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。同時，也有研究發(fā)現(xiàn)，肥胖導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而激活ERK-ATF4-TRIB3抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及激活CaMKII-P38/MK2-FoxO1信號通路能增加肝葡萄糖生成，最終導(dǎo)致糖尿病發(fā)生。TRIB3第二外顯子變異(Q84R)與 T2DM發(fā)病風(fēng)險有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，攜帶TRIB3 84R能夠使血漿C-肽水平顯著降低，胰島素分泌下降，這種作用主要通過TRIB3-ATF4復(fù)合體競爭性抑制關(guān)鍵外分泌基因CREB轉(zhuǎn)錄因子，同時TRIB3 84R 較 TRIB3 84Q有更好的穩(wěn)定性，并能增加與Akt的親和力。另外，過表達(dá)TRIB3 84R 小鼠胰島β細(xì)胞群減少，與增殖減少，凋亡比例增加有關(guān)[8]，提示TRIB3基因多態(tài)性通過影響TRIB3與ATF4相互作用，進而負(fù)性調(diào)節(jié)CREB在人和小鼠β細(xì)胞中的胰島素胞吐作用。

1.2 TRIB3通過ATF4參與藥物效應(yīng)調(diào)節(jié)代謝應(yīng)激狀態(tài)下，細(xì)胞的最主要保護機制是抑制mRNA的轉(zhuǎn)錄，而mTORC1是感知營養(yǎng)狀態(tài)及控制mRNA表達(dá)的關(guān)鍵復(fù)合物。低糖應(yīng)激導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，通過UPR激活PERK/AKT維持細(xì)胞存活，隨著細(xì)胞外葡萄糖的消耗，細(xì)胞以Caspase-3-ERK2/MEK1-ATF4-Bid/cFos/TRIB3依賴途徑凋亡能夠通過補充谷氨酸鹽α酮戊二酸酸逆轉(zhuǎn)[9]。天門冬酰胺酶導(dǎo)致氨基酸消耗、eIF2及GCN2的磷酸化激活(不影響IRS關(guān)鍵蛋白TRIB3 mRNA的表達(dá))，促進小鼠脂肪肝形成。天門冬氨酰酶氨基酸消耗應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致mTOCR1信號通路激活及ApoB100水平維持不依賴ATF4，但硫化氫生成依賴GCN2-ATF4通路[10]。維達(dá)列汀通過抑制細(xì)胞凋亡維持胰島β細(xì)胞存活。研究認(rèn)為慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引發(fā)β細(xì)胞凋亡，維達(dá)列汀促進db/db小鼠中的β細(xì)胞存活與下調(diào)TRIB3、ATF4以及CHOP相關(guān)。

1.3 TRIB3參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)影響胰島素分泌胰島β細(xì)胞大部分都是post-mitotic細(xì)胞，抑制因素主要由高糖誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞處于可塑狀態(tài)，并伴隨細(xì)胞胰島素水平降低，胰島β細(xì)胞增殖增加以及激素表達(dá)紊亂。胰島β細(xì)胞去分化被認(rèn)為是糖尿病導(dǎo)致胰島β細(xì)胞功能紊亂的主要機制。阻止胰島β細(xì)胞分化能夠增加胰島素含量，而自身胰島素分泌增加能以細(xì)胞自適應(yīng)的方式抑制胰島β細(xì)胞增殖。研究發(fā)現(xiàn)TRIB3是介導(dǎo)這條通路的關(guān)鍵信號分子：胰島β細(xì)胞胰島素合成分泌下降，TRIB3表達(dá)下調(diào)，p-Akt水平增加，細(xì)胞周期蛋白-D1(CyclinD1)表達(dá)上調(diào)[11]。

1.4 TRIB3通過PPAR-α/γ參與糖尿病疾病過程TRIB3與PPAR-γ存在蛋白相互作用。TRIB3在3T3-L1細(xì)胞中的表達(dá)能夠降低PPARγ轉(zhuǎn)錄活性，抑制3T3-L1細(xì)胞分化及降低細(xì)胞內(nèi)甘油三酯水平。TRIB3可能受PCK2，PPARGC1A，PPARGC1B USF1，F(xiàn)OXO1和SREBP-1c調(diào)控影響肥胖患者胰島素耐受，PPAR-γ共激活因子1(PGC-1)基因敲減小鼠肝基線葡萄糖輸出減少引起低血糖。Koo等[12]研究發(fā)現(xiàn)PGC-1通過調(diào)控PPARα上調(diào)TRIB3表達(dá)，導(dǎo)致胰島素耐受，提示TRIB3抑制劑可能用于治療糖尿病。TRIB3參與糖尿病的調(diào)控機制總結(jié)如圖1所示。

Fig 1 Schematic overview of mechanism of TRIB3 in diabetes

2 TRIB3與癌癥

2.1 TRIB3與癌癥易感性大量研究顯示，TRIB3異常表達(dá)與結(jié)直腸癌，前列腺癌及乳腺癌等預(yù)后相關(guān)，具體分子機制尚不清楚。TRIB3在胃癌細(xì)胞高表達(dá)，同時與VEGFR表達(dá)及腫瘤血管密度相關(guān)，敲減TRIB3后VEGFR表達(dá)及內(nèi)皮細(xì)胞募集下調(diào)，腫瘤血管生成受到抑制，提示TRIB3參與腫瘤血管的生成調(diào)控[13]。長鏈非編碼RNA FOXD2-AS1在膀胱癌(APL)中高表達(dá)，并與腫瘤分期，復(fù)發(fā)和預(yù)后不良有關(guān)。體內(nèi)體外實驗研究表明FOXD2-AS1能夠促進膀胱癌細(xì)胞增殖，遷移和侵襲。機制研究發(fā)現(xiàn)FOXD2-AS1通過與TRIB3啟動子結(jié)合形成RNA-DNA復(fù)合物，進而抑制TRIB3的轉(zhuǎn)錄活性，激活A(yù)kt，增加E2F1(參與G/S轉(zhuǎn)換的重要轉(zhuǎn)錄因子)蛋白的表達(dá)。E2F1又能與FOXD2-AS1啟動子結(jié)合，形成反饋調(diào)節(jié)環(huán)路[14]。

2.2 TRIB3介導(dǎo)糖尿病并發(fā)癌癥進程研究表明糖尿病與癌癥發(fā)展有關(guān)?，F(xiàn)有觀點認(rèn)為2型糖尿病和癌癥都有許多共同的代謝危險因素，如高胰島素/高胰島素樣生長因子，高血糖，缺糖損傷，缺氧及炎癥，但糖尿病如何促進癌癥發(fā)展進程的具體機制尚未闡明。研究發(fā)現(xiàn)，TRIB3能夠和自噬接頭蛋白(sequestosome 1,SQSTM1)相互作用介導(dǎo)代謝危險因素導(dǎo)致癌癥的發(fā)生發(fā)展[15]，高糖促進了非小細(xì)胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer，NSCLC)細(xì)胞的增殖和遷移，并且還誘導(dǎo)了NSCLC細(xì)胞的抗凋亡作用，其機制是高糖抑制GAS5的表達(dá)，降低TRIB3蛋白泛素化降解，進而導(dǎo)致NSCLC細(xì)胞的增殖，抗凋亡和遷移[16]，提示TRIB3在糖尿病患者并發(fā)癌癥風(fēng)險中具有重要作用。有趣的是，多種代謝應(yīng)激如葡萄糖消耗、高糖、缺氧、TNF-α也相應(yīng)導(dǎo)致TRIB3表達(dá)上調(diào)。TRIB3介導(dǎo)IGF1誘導(dǎo)的P62集聚，過表達(dá)TRIB3沒有活化AKT及mTOR，但上調(diào)了P62的表達(dá)，TRIB3表達(dá)上調(diào)進一步干擾LC3與p62作用，促進腫瘤發(fā)生發(fā)展[17]。

2.3 TRIB3介導(dǎo)藥物抗腫瘤效應(yīng)目前處于I期臨床試驗用于治療實體瘤的ABTL0812，能夠與PPARα/γ結(jié)合并激活PPARα/γ，間接誘導(dǎo)TRIB3表達(dá)上調(diào)，進而抑制Akt及mTORC1激活，并通過自噬途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。大麻的活性成分四氫大麻酚(THC)能夠誘導(dǎo)神經(jīng)酰胺積累及eIF2α磷酸化，并通過TRIB3依賴的Akt/mTORC1信號通路激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)而改善自噬死亡發(fā)揮抗腫瘤作用。谷氨酰胺酶抑制劑(BPTES)能夠顯著降低腫瘤增長，且谷氨酰胺饑餓導(dǎo)致ATF4集聚，進而誘導(dǎo)PUMA/NOXA/TRIB3激活介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，同時，作者也發(fā)現(xiàn)，ATF4激動劑(FRT+EGCG)具有較好的抗腫瘤效應(yīng)[18]。在A549細(xì)胞敲減TRIB3導(dǎo)致大黃素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡減少，但對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)效應(yīng)不影響，提示TRIB3參與大黃素通過誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[19]。Pep2-A2干擾TRIB3和SQSTM1的作用在正常和糖尿病小鼠中呈現(xiàn)出明顯的抗腫瘤效應(yīng)[20]。TRIB3高表達(dá)能夠促進膀胱癌(APL)疾病進展及治療耐受，TRIB3與腫瘤蛋白PML-RARa結(jié)合抑制其類泛素化或者泛素化降解，還能抑制PML核心結(jié)構(gòu)組裝，P53介導(dǎo)的細(xì)胞衰老，分化過程而維持細(xì)胞的自我更新?；蚯脺pTRIB3或者用全反式維甲酸/三氧化二砷干擾TRIB3/PML-RARa互作能夠根除APL。有趣的是，TRIB3表達(dá)上調(diào)能夠介導(dǎo)臨床一線抗癌藥物多柔比星，伊立替康或奧沙利鉑藥物效應(yīng)，進一步提示了TRIB3的抗細(xì)胞凋亡作用[21]?？傊?，TRIB3與癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，已報道分子機制總結(jié)如圖2所示。

Fig 2 TRIB3 regulation in development of cancer

3 TRIB3 與心血管疾病

目前，對TRIB3與心血管疾病研究較多的是TRIB3 Q84R基因多態(tài)性明顯影響患者胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)及心血管并發(fā)癥。研究發(fā)現(xiàn)TRIB3對于血小板生成的調(diào)節(jié)具有重要作用，TRIB3 Q84R基因變異導(dǎo)致患者體內(nèi)血清semaphorin 3E升高而增加患者胰島素抵抗和頸動脈粥樣硬化。PTP1B是胰島素信號通路中的一個負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白，研究發(fā)現(xiàn)敲減PTP1B能夠明顯逆轉(zhuǎn)衣霉素(tunicamycin)暴露導(dǎo)致的小鼠心肌收縮功能受損、細(xì)胞內(nèi)Ca2+處理不當(dāng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、自由基生成及細(xì)胞凋亡。同時，雷帕霉素誘導(dǎo)的自噬及TRIB3 的過度表達(dá)導(dǎo)致的小鼠心功能異常，自由基生成也能通過敲減PTP1B得到明顯改善。抗氧化劑或基因沉默TRIB3能夠模擬PTP1B敲除介導(dǎo)的保護效應(yīng)，提示PTP1B、TIRIB3可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的心功能損傷的潛在治療靶標(biāo)。過表達(dá)AMPK相關(guān)蛋白SNK的小鼠心臟葡萄糖及棕櫚酸酯代謝降低，心肌耗氧量下降并能維持心肌正常收縮力及功能，敲減后則相反，其機制是TRIB3與SNK結(jié)合后，通過PPARα下調(diào)UCP3。同時，SNK在原發(fā)性心肌病患者中表達(dá)增高，并能降低UCP3依賴性心肌死亡，提示SNK影響心臟線粒體效率和缺血保護作用[22]。

4 TRIB3 與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

目前，TRIB3與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的相關(guān)性研究較少。已有研究報道，脫氧麻黃堿能作用于Nupr1通過ER-stress -caspase3-PARP凋亡途徑及TRIB3-Beclin-1自噬途徑引起多巴胺能神經(jīng)元凋亡[23]。陳皮素具有多種有益作用，包括對癌細(xì)胞的抗增殖作用、對高脂血癥和高血糖的抑制作用以及在體外和體內(nèi)對癡呆癥的改善作用，其能上調(diào)Ddit3、TRIB3、Asns、Slc6a9及Tmem116 基因表達(dá)，下調(diào)Ccna2、Ccne2、Txnip、Depdc1、E2F8、Hist1h1b和Kif11基因表達(dá)，提示TRIB3可能是糖尿病、癌癥、心血管疾病及神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展的共同分子基礎(chǔ)[24]。β-淀粉樣蛋白誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡被認(rèn)為是老年癡呆發(fā)病的主要病因，自噬和凋亡通路都參與調(diào)控。β-淀粉樣蛋白能誘導(dǎo)TRIB3表達(dá)上調(diào)，進而抑制AKT激活FoxO1及其核轉(zhuǎn)移定位，誘導(dǎo)前凋亡因子Bim激活。另外，TRIB3能夠間接激活Ulk1介導(dǎo)自噬凋亡途徑。FoxO1能進一步與TRIB3結(jié)合，上調(diào)TRIB3的表達(dá)。因此，β-淀粉樣蛋白使TRIB3- FoxO1反饋級聯(lián)放大的效應(yīng)，可能作為治療老年癡呆的作用靶點。

5 小結(jié)與展望

本文關(guān)注的TRIB3在糖尿病、癌癥、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)揮功能的基礎(chǔ)機制目前尚不完全清楚?？捎脭?shù)據(jù)資料顯示可能與其在細(xì)胞增殖，蛋白質(zhì)降解，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和經(jīng)典信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)中的復(fù)雜功能有關(guān)，甚至是在生理和病理狀態(tài)下發(fā)揮的生物效應(yīng)也不同。