劉英奇，謝 璐，劉雨霞，周 娟，劉志平，

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院2019級碩士研究生；2. 贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；3. 贛南醫(yī)學(xué)院炎癥與免疫中心，江西 贛州 341000）

據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟（International Diabetes Federa-tion，IDF）的數(shù)據(jù)顯示，全球糖尿病患病人數(shù)約為4.25億人［1］。糖尿病是心血管疾病高發(fā)病率和死亡率的主要原因之一［2］。但糖尿病的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，包括環(huán)境因素，飲食因素，遺傳因素等多方面原因。

模式識別受體（Pattern recognition receptors，PRRs）是主要分布在先天性免疫細(xì)胞的受體，它們能識別體外微生物的保守結(jié)構(gòu)稱之為病原相關(guān)分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）來感應(yīng)微生物的存在，也能識別體內(nèi)受損細(xì)胞釋放的某種因子，稱之為損傷相關(guān)分子模式（Damage-as-sociated molecular pattern，DAMPs）［3］。PRRs家族成員主要有TOLL 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）、NOD樣受體（Nod-like receptors，NLRPs）、AIM2樣受體（Aim2-like receptors，ALRs）、STING（Stimulator of interferon genes）和RIG-Ⅰ樣受體（RIG-Ⅰ-like re-ceptors，RLRs）等。其中能夠識別核酸（DNA 或RNA）的PRRs，包 括 部 分TLRs 如TLR3、TLR7、TLR8、TLR9，ALRs 如AIM2（Absent in melanoma 2）、IFI16、STING、CGAS和RLRs如RIG-Ⅰ、MDA5 等。這些受體結(jié)合相應(yīng)的核酸，激活不同的信號通路，介導(dǎo)不同的細(xì)胞因子的產(chǎn)生和免疫細(xì)胞的激活，在宿主抵御病原感染和其他各種疾病包括糖尿病及其綜合征的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［4］。在這里，我們綜述了識別核酸的PRRs 中的ALRs、STING 和RLRs 在糖尿病及其并發(fā)癥中相關(guān)作用和機(jī)制的研究進(jìn)展。

1 ALRs

1.1 AIM2AIM2 是ALRs 樣受體的主要成員，它位于細(xì)胞質(zhì)或者細(xì)胞核內(nèi)，包含HIN200 結(jié)構(gòu)域和PYD 結(jié)構(gòu)域，前者能結(jié)合雙鏈DNA（dsDNA）而后者能將結(jié)合dsDNA的信號向下游分子傳導(dǎo)［5］。在經(jīng)典途徑中，AIM2 和dsDNA 結(jié)合后就能誘導(dǎo)PYD 與銜接蛋白ASC 相互作用從而活化Caspase-1形成炎癥小體［6］，使pro-IL-1β 和pro-IL-18 變成成熟的IL-1β 和IL-18及誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，從而介導(dǎo)各種免疫反應(yīng)。

在Ⅱ型糖尿病患者血液中，循環(huán)無細(xì)胞線粒體DNA 和IL-1β 水平都比健康人高。這些來自糖尿病患者的線粒體DNA 能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的AIM2炎癥小體激活，促進(jìn)IL-1β 和IL-18 的分泌，提示線粒體DNA 激活的AIM2 炎癥小體可能促進(jìn)Ⅱ型糖尿病的發(fā)生［7］。

在胰島細(xì)胞過表達(dá)胰島素樣生長因子-Ⅱ（IGF-Ⅱ）的經(jīng)典小鼠Ⅱ型糖尿病模型中，線粒體自噬存在缺陷，釋放更多的線粒體DNA，而這些DNA 能夠誘導(dǎo)AIM2 炎癥小體的激活和IL-1β 及IL-18 的分泌增加，從而惡化了糖尿病引發(fā)的心肌梗塞和心臟衰竭，提示線粒體DNA 誘導(dǎo)的AIM2 炎癥小體激活促進(jìn)糖尿病心肌病的發(fā)生［8］。另有研究發(fā)現(xiàn)在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病模型中，AIM2 表達(dá)異常升高，而敲低AIM2 后，糖尿病心肌病的癥狀包括代謝紊亂、心肌纖維化和心肌細(xì)胞死亡等明顯改善。在體外實驗，對心肌細(xì)胞進(jìn)行高葡萄糖處理能誘導(dǎo)AIM2 基因表達(dá)明顯上調(diào)，而對AIM2 的敲低處理能夠抑制心肌細(xì)胞的炎癥小體依賴的細(xì)胞焦亡。這說明AIM2 能夠通過炎癥小體誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡來促進(jìn)糖尿病心肌?。?］。在糖尿病腎病中，壞死細(xì)胞產(chǎn)生的DNA 激活巨噬細(xì)胞中的AIM2 炎癥小體，促進(jìn)了腎臟的損傷、纖維化和炎癥反應(yīng)。AIM2缺陷能夠逆轉(zhuǎn)腎臟損傷和炎癥小體的激活，提示AIM2 通過炎癥小體促進(jìn)糖尿病腎?。?0］。

從以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，線粒體DNA 或者壞死細(xì)胞產(chǎn)生的DNA 能夠激活A(yù)IM2 炎癥小體，通過促進(jìn)IL-1β 及IL-18 的產(chǎn)生和/或細(xì)胞焦亡，介導(dǎo)糖尿病和糖尿病心肌病或者腎病的產(chǎn)生。

1.2 IFI16IFI16 作為ALRs 家族的主要成員之一，存在于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中。具有200 個氨基酸的特征基序（Hematopoietic interferon inducible nucleus，HIN）［11］。IFI16 通過其HIN 結(jié)構(gòu)域上的正電荷殘基與dsDNA 糖磷酸骨架結(jié)合［12-13］，可以被認(rèn)為是一種DNA 傳感器。既參與包括HSV-1、HCMV和HIV-1 在內(nèi)的DNA 病毒感染的先天性免疫反應(yīng)［14-16］，也參與了干擾素基因途徑的激活。

干擾素誘導(dǎo)蛋白IFI202b和人類同源基因IFI16屬于細(xì)胞增殖、分化、凋亡和炎癥轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子P200 家族［17-18］。一方面IFI202b 在原代胰島細(xì)胞中的過度表達(dá)抑制了增殖，能促進(jìn)糖尿病的進(jìn)展［19］。另一方面IFI202b 誘導(dǎo)一種重要的白色脂肪細(xì)胞決定因子ZFP423 表達(dá)，從而激活促成脂基因，抑制脂肪細(xì)胞產(chǎn)熱基因程序［20］。從而引起脂肪細(xì)胞肥大，脂肪儲存增加，誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，最終導(dǎo)致胰島素抵抗［21］。

有研究認(rèn)為胰島素產(chǎn)生抵抗的一種機(jī)制是脂肪組織的病理性擴(kuò)張導(dǎo)致的炎癥因子、免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤的增加所引起的［22］，這可能促進(jìn)糖尿病的發(fā)生發(fā)展。IFI16最有可能是IFI202b的人類同源基因［23］，因此檢測了IFI16 和ZFP423 同源基因ZNF423 在人類SGBs 細(xì)胞早期分化過程中的表達(dá)，結(jié)果表明IFI16 也參與人類脂肪生成［24］。這提示IFI16 可能通過激活脂肪細(xì)胞導(dǎo)致胰島素抵抗從而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。

從以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IFI16可能通過調(diào)控胰島細(xì)胞的增殖、分化、凋亡來促進(jìn)糖尿病的發(fā)展。另一方面IFI16 可能通過脂肪細(xì)胞抑制胰島素進(jìn)而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。

2 STING

STING 是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的跨膜蛋白，最初被認(rèn)為是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)位系統(tǒng)的一部分［25］，它的N 端有5 個結(jié)構(gòu)域從而使之錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，它的C 端能與環(huán)狀雙核苷酸（Cyclic dinucleotide，CDNs）如c-di-GMP 和c-di-AMP 結(jié)合進(jìn)而招募TBK1（TANK binding kinase 1）激活I(lǐng)RF3（Interferon regulatory Factor 3）誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素表達(dá)，參與炎癥反應(yīng)［26］。炎癥被認(rèn)為是肥胖相關(guān)的代謝性紊亂如糖尿病的主要影響因素，而cGAS-cGAMP-STING信號通路在炎癥發(fā)生中起著關(guān)鍵作用［27］。這一通路激活后可以誘導(dǎo)干擾素和其他細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的炎癥相關(guān)的代謝性疾病。

有研究表明，在肥胖條件下，這個信號級聯(lián)中的cGAS、STING 和TBK1 的表達(dá)水平或活性顯著上調(diào)［28-29］。全身敲 除cGAS-cGAMP-STING 下 游 靶標(biāo)TBK1［30］、IRF3［31］，或用氨來昔諾對TBK1 進(jìn)行抑制會增強(qiáng)胰島素的敏感性，并且改善肥胖小鼠和部分Ⅱ型糖尿病患者的糖耐量水平［32］。有研究表明，STING 缺失的小鼠比WT（Wild type mice）小鼠在高脂飲食后胰島素敏感性更好，血糖的調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)［33］，提示STING 激活可能增加胰島素耐受進(jìn)而促進(jìn)肥胖和Ⅱ型糖尿病的發(fā)生。

傷口愈合延遲是糖尿病的主要并發(fā)癥，導(dǎo)致患者的殘疾和死亡［34-35］，有研究發(fā)現(xiàn)，棕櫚酸（PA）能通過誘導(dǎo)線粒體損傷和線粒體DNA 釋放［18］，激活cGAS-cGAMP-STING 信號通路和下游IRF3［36-37］，其直接與MST1 啟動子結(jié)合誘導(dǎo)MST1 表達(dá)，進(jìn)一步導(dǎo)致YAP 磷酸化/失活和血管生成抑制［38］。這提示cGAS-cGAMP-STING 可能抑制YAP 的生成，從而阻礙糖尿病患者的傷口愈合。在Ⅰ型糖尿病模型中，有研究發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞嚴(yán)重依賴細(xì)胞質(zhì)DNA 傳感器，這些傳感器能觸發(fā)STING信號通路下游的TBK1，導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子和IFN 分泌增加進(jìn)而促進(jìn)各種慢性炎癥［39］，提示STING 的激活可能進(jìn)一步促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。

綜合以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，STING 信號通路的激活可能通過增加胰島素耐受或者釋放過多細(xì)胞因子和IFN 促進(jìn)糖尿病發(fā)生或者通過抑制血管生成，阻礙傷口愈合而促進(jìn)糖尿病綜合征。

3 RLRs

3.1 RIG-ⅠRIG-Ⅰ是RLRs 家族的同源胞漿蛋白成員［40］，RIG-Ⅰ樣受體包括RIG-Ⅰ，MDA5 和LGP-2。RIG-Ⅰ包含一個結(jié)合dsRNA 的羧基末端解旋酶結(jié)構(gòu)域和兩個作為信號域的氨基末端半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶。隨后激活和招募結(jié)構(gòu)域（CARD），參與炎癥或細(xì)胞死亡途徑相關(guān)作用［41］，除了識別dsRNA 外，RIG-Ⅰ還識別病毒核酸分子結(jié)構(gòu)即無帽5′三磷酸單鏈RNA（5’Single stranded RNA triphosphate，5’Trip-ssRNA）［42-43］，隨后促進(jìn)它們與接頭分子VISA 的相互作用［44］，進(jìn)一步傳遞下游信號，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 和IRF-3 的激活引起Ⅰ型干擾素的合成和分泌［45-46］，在抑制病毒和啟動免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

在對暴發(fā)型Ⅰ型糖尿病和緩慢進(jìn)展型胰島素依賴型糖尿病的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，識別微小核糖核酸病毒的LPG2，它在上游位點充當(dāng)RIG-Ⅰ介導(dǎo)的病毒識別的正調(diào)控因子很可能增強(qiáng)了RIG-Ⅰ介導(dǎo)的腸道病毒傳感途徑，從而加速了特異性β 細(xì)胞的破壞［47］。這提示LPG2/RIG-Ⅰ可能通過破壞β 細(xì)胞加速糖尿病的發(fā)生。另有研究發(fā)現(xiàn)在胞內(nèi)RIG-Ⅰ能識別胰島β細(xì)胞中的雙鏈RNA進(jìn)一步誘導(dǎo)NF-κB和干擾素β 啟動子的激活，轉(zhuǎn)錄因子NF-kB 的激活在胰島β 細(xì)胞中具有促凋亡作用［48］，因此RIG-Ⅰ的激活可能有助于內(nèi)部dsRNA 誘導(dǎo)的β 細(xì)胞凋亡［49］。這提示RIG-Ⅰ能通過促進(jìn)NF-kB的激活誘導(dǎo)β細(xì)胞的凋亡來促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。

一些研究發(fā)現(xiàn)RIG-Ⅰ和MDA5 不僅能通過促炎因子破壞胰腺β 細(xì)胞，而且腸道病毒激活的T 細(xì)胞和巨噬細(xì)胞最有可能浸潤胰島，誘導(dǎo)這些細(xì)胞產(chǎn)生IL-18 之后通過胰島細(xì)胞或胰島基質(zhì)細(xì)胞上的受體以自分泌/旁分泌的方式誘導(dǎo)IFN-γ 的產(chǎn)生，隨后一直持續(xù)到β 細(xì)胞被完全破壞［50］。這提示RIG-Ⅰ和MDA5啟動的與適應(yīng)性免疫相關(guān)的先天免疫加速暴發(fā)性Ⅰ型糖尿病的發(fā)生。

從以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)一方面RIG-Ⅰ能識別dsRNA進(jìn)而誘導(dǎo)NF-κB激活導(dǎo)致β細(xì)胞的凋亡從而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。另一方面RIG-Ⅰ啟動的有關(guān)適應(yīng)性免疫反應(yīng)能誘導(dǎo)IFN-γ 的產(chǎn)生，隨后一直持續(xù)到β 細(xì)胞被完全破壞進(jìn)一步加重糖尿病的發(fā)生發(fā)展。

3.2 MDA5MDA5 又 稱 為IFIH1（Interferon induced with helicase C domain 1），是RIG-Ⅰ樣受體的一個重要成員。它能與病毒核酸結(jié)合進(jìn)而導(dǎo)致CARD-CARD 同型相互作用進(jìn)一步與銜接蛋白（MAVS）結(jié)合［51］。一方面能誘導(dǎo)TBK1 進(jìn)而激活I(lǐng)RF3 誘導(dǎo)干擾素表達(dá)，另一方面能活化IKKβ 介導(dǎo)NF-kB 有利于炎癥細(xì)胞因子表達(dá)，從而啟動固有免疫應(yīng)答［52］。

有研究發(fā)現(xiàn)激活MDA5 后，一方面可以通過產(chǎn)生的干擾素和促炎因子來限制柯薩奇病毒的感染［53］。另一方面先天免疫信號通路在不同靶組織中的異常激活或表達(dá)可導(dǎo)致炎癥事件的失調(diào)性，導(dǎo)致代謝性疾病如糖尿病的發(fā)生發(fā)展［21］。Ⅰ型［54］和Ⅱ型糖尿病的產(chǎn)生主要是胰島素的胰腺β細(xì)胞分泌受損的結(jié)果，促進(jìn)β 細(xì)胞增殖及其與胰島素需求相關(guān)的物質(zhì)補(bǔ)償將有助于有效地預(yù)防糖尿病的發(fā)生［55］。

在Ⅱ型糖尿病模型中，MDA5明顯升高，升高后的MDA5 競爭性結(jié)合活性Src，然后阻斷Src/stat3/Skp2 通路，降低了胰島β 細(xì)胞的增殖效應(yīng)［56］，提示MDA5可能通過抑制胰島β細(xì)胞的增殖進(jìn)而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。有研究對艾迪生?。ˋddison"s Disease，AD）和Ⅰ型糖尿病的患者進(jìn)行了基因型分析，分析表明MAVS可能與它們的易感性無關(guān)［57］。另有研究顯示MDA5 作為Ⅰ型糖尿病的候選基因，能通過調(diào)節(jié)胰腺β細(xì)胞的凋亡和炎癥介質(zhì)的釋放來調(diào)控糖尿病［58］。MDA5作為Ⅰ型糖尿病的候選基因它能和泛素 特 異 性 肽 酶18（Ubiquitin-specific peptidase，USP18）調(diào)節(jié)Ⅰ型干擾素信號通路之間相互作用，增加病毒dsRNA 誘導(dǎo)的趨化因子的產(chǎn)生，增加β 細(xì)胞的促炎反應(yīng)［59］。提示MDA5的激活可能促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。

以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)MDA5一方面能通過降低胰島β 細(xì)胞的增殖升高血糖，另一方面它過度產(chǎn)生的干擾素和促炎因子能促進(jìn)糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生和發(fā)展。

4 展 望

固有免疫應(yīng)答在機(jī)體免疫和調(diào)節(jié)中起著重要作用，PRRs 作為固有免疫應(yīng)答中的重要部分，能識別各種微生物和機(jī)體的各種病原體，啟動機(jī)體免疫反應(yīng)，預(yù)防并阻止炎癥所引起的代謝性疾病如糖尿病的進(jìn)一步發(fā)展。線粒體DNA 對AIM2的相關(guān)作用促進(jìn)炎癥小體的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。STING參與的信號通路cGAS-CGAMP-STING與各種炎癥因子有關(guān)進(jìn)而調(diào)節(jié)各種代謝性疾病，其中高脂飲食能促進(jìn)cGAS-CGAMP-STING的下游TBK1的產(chǎn)生，進(jìn)而升高血糖，棕櫚酸能促進(jìn)cGAS-CGAMP-STING的下游IRF3 的產(chǎn)生進(jìn)而延緩糖尿病患者傷口的愈合。MDA5 的升高能中斷Src 下游STAT3 對Skp2 調(diào)控，進(jìn)一步阻止胰腺β細(xì)胞的增殖，降低對血糖的調(diào)控能力。IFI16 可能通過脂肪細(xì)胞抑制胰島素進(jìn)而促進(jìn)糖尿病的發(fā)生。RIG-Ⅰ誘導(dǎo)NF-κB、IFN-γ的產(chǎn)生，能導(dǎo)致胰腺β 細(xì)胞的破壞從而加重糖尿病的發(fā)生發(fā)展?？傮w來說這些受體與糖尿病及相關(guān)并發(fā)癥聯(lián)系密切，但它的具體作用機(jī)制還不明確，值得我們進(jìn)一步探究。