茍 芳，徐 勇

(1瀘州醫(yī)學(xué)院，四川瀘州646000;2瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院)

糖尿病是由多種致病因素共同作用于機體引起的以慢性高血糖為主要臨床特點的全身慢性代謝性疾病，可以累及多個系統(tǒng)和臟器。其中胰島素抵抗(IR)是2型糖尿病(T2DM)的重要機制，貫穿于T2DM的整個發(fā)生、發(fā)展過程中［1］。近年來，炎癥被公認為是聯(lián)系肥胖、IR和T2DM的重要病理生理過程。最新研究［2］發(fā)現(xiàn)，IR、T2DM的發(fā)生、發(fā)展與天然免疫的激活啟動的慢性低度炎癥有關(guān)。代謝反應(yīng)與天然免疫在基礎(chǔ)疾病的發(fā)生中有著錯中復(fù)雜的聯(lián)系，核苷酸結(jié)合寡聚域樣受體(NLRs)家族中NOD1受體和NOD2受體介導(dǎo)的天然免疫在宿主抗早期感染起重要作用，其在糖尿病發(fā)病中的作用已受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)將NOD1受體、NOD2受體與糖尿病的關(guān)系研究進展情況綜述如下。

1 NLRs

天然免疫系統(tǒng)是機體抵御病原微生物入侵的第一道防線，宿主細胞對入侵病原體的識別是依靠表達在細胞表面或活細胞內(nèi)的能夠識別病原相關(guān)分子模式(PAMPs)的模式識別受體(PRRs)介導(dǎo)。PRRs主要包括Toll樣受體、NLRs、RLR和MDA5及C型凝集素家族。最近研究［3］發(fā)現(xiàn)，NLRs家族能夠識別胞內(nèi)危險信號分子，其中包括對胞內(nèi)菌的識別。NLRs識別相應(yīng)配體之后能夠激化半胱氨酸蛋白水解酶(Caspase)-1和NF-κB、絲分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信號途徑，促進促炎因子的產(chǎn)生，從而啟動固有免疫和獲得性免疫。

研究［4］發(fā)現(xiàn)，人的NLRs家族包括23個成員，鼠的NLRs家族成員還沒有確定，但鼠至少有34個NLRs基因。NLRs在結(jié)構(gòu)上共同具有三個結(jié)構(gòu)域。NLRs碳端是一個富含亮氨酸重復(fù)區(qū)域(LRR)，中間的區(qū)域稱為NOD，氨基端為CARD，因氨基端能夠募集下游分子而激活NLRs信號傳導(dǎo)，故稱為功能結(jié)構(gòu)域。根據(jù)氮端功能結(jié)構(gòu)域的不同人類基因組命名委員會將NLRs家族劃分五個亞家族，即CARD、PYD、BIR、NLRA、NLRX亞家族［5］。在NLRs家族成員中，NOD1受體、NOD2受體的功能研究最為清楚。

2 NOD1受體、NOD2受體

2.1 分子結(jié)構(gòu) 在人體中，NOD1受體廣泛分布于機體各組織中，而NOD2受體只表達于單核/巨噬細胞、腸上皮細胞等少數(shù)組織細胞。NOD1受體、NOD2受體的結(jié)構(gòu)相似，均含三個域［6］:氨基端含可招募Caspase的CARD結(jié)構(gòu)域，是信號傳遞位點，可與效應(yīng)分子相互作用激活下游的信號通路;中間是NOD蛋白，含P環(huán)和Mg2+結(jié)合位點，為核苷酸結(jié)合位點，可誘導(dǎo)蛋白自身寡聚化;羧基端富含亮氨酸重復(fù)序列(LRRs)，為配體識別結(jié)構(gòu)域。不同的是NOD1受體的氨基端只含一個CARD結(jié)構(gòu)域，而NOD2受體含兩個CARD結(jié)構(gòu)域。對NOD2受體兩個CARD域的具體功能目前還不清楚，但它們都參與結(jié)合下游效應(yīng)分子，介導(dǎo)NF-κB活化，任何一個缺失都會影響NOD2受體蛋白的正常功能。

2.2 作用機制

2.2.1 識別病原菌PAMPs的機制 目前許多研究都支持NOD1受體、NOD2受體識別的PAMPs主要為病原菌細胞壁上的肽聚糖結(jié)構(gòu)，但他們識別的最小結(jié)構(gòu)卻完全不同。NOD1受體主要識別革蘭氏陰性菌的NOD1受體的配體(iE-DAP)，NOD2受體主要對細菌的MDP進行識別。NODs不僅可以識別細菌的PAMPs，而且可以識別真菌的PAMPs，煙曲霉的孢子在體內(nèi)和體外實驗中都可以上調(diào)NOD1受體和NOD2受體及其下游信號通路中的蛋白表達［7］。說明NODI和NOD2受體可以識別某些真菌的組份，介導(dǎo)抗真菌感染的天然免疫。

2.2.2 介導(dǎo)的信號通路 NOD1受體和NOD2受體的LRRs結(jié)構(gòu)域識別配體后構(gòu)象發(fā)生改變，中間的NOD蛋白自身寡聚化，接著其氨基端的CARD結(jié)構(gòu)域通過CARD與CARD間的相互作用與下游的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶RIP2的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，激活RIP2?；罨腞IP2可通過兩條途徑激活轉(zhuǎn)錄因子，一條是NF-κB途徑［8］。另一條是MAPK途徑［9］。NLRs不僅可以以介導(dǎo)天然免疫應(yīng)答，也可誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)，已經(jīng)證明NOD1受體和NOD2受體途徑可以產(chǎn)生IL-1β，IL-1β對天然免疫和適應(yīng)性免疫有著誘導(dǎo)和放大效應(yīng)［10］。

3 NOD1受體、NOD2受體與糖尿病的關(guān)系

IR主要是導(dǎo)致T2DM發(fā)生的重要機制［11］。最新研究［12，13］表明，天然免疫和適應(yīng)性免疫的促炎反應(yīng)成為IR的關(guān)鍵因素。Schertzer等［14］通過細菌的肽聚糖(PGN)作用于NOD蛋白導(dǎo)致IR，確定NOD蛋白作為天然免疫的成分參與了炎癥和胰島素耐受的發(fā)生。同時還有證據(jù)指出，IR與NOD1受體、NOD2受體激活肌肉細胞和肥胖有關(guān)［15～17］。

3.1 NOD1受體與糖尿病的關(guān)系 Schertzer等［14］對野生型小鼠進NOD1受體/NOD2受體雙基因敲出，再喂食16周的高脂肪飲食，然后對其進行代謝和炎癥性能的評估，發(fā)現(xiàn)通過飲食誘導(dǎo)炎癥和胰島素不耐受，確定NOD蛋白參與了天然免疫;通過PGN急性激活NOD蛋白導(dǎo)致全身IR，支持獨特細菌通過天然免疫可直接導(dǎo)致IR;因此，NOD1受體可以直接導(dǎo)致炎癥和IR。同時有關(guān)T2DM與腸道菌群之間的關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，T2DM的發(fā)病與腸道菌群失調(diào)有關(guān)［18］，其發(fā)病機制包括NOD1受體促進高脂肪飲食的吸收，繼而引起的代謝性疾病，但此機制不涉及NOD2受體［19］。

NOD1受體蛋白作為先天免疫的一個組件參與了IR。Zhou等［20］通過活檢肥胖受試者腹部皮下脂肪，并通過研究發(fā)現(xiàn)iE-DAP及促炎細胞因子刺激了人類脂肪細胞。在脂肪細胞分化和人類脂肪集中處誘導(dǎo)NOD1受體/NOD2受體mRNA表達，并且刺激人體脂肪細胞分離與iE-DAP可誘導(dǎo)NF-κB p65核易位和促炎細胞因子顯著增加。在人類脂肪細胞NOD1受體通過增加JNK、IRS-1、Ser307磷酸化，抑制IRS-1酪氨酸磷酸化，減少胰島素誘導(dǎo)Ser473和Thr308蛋白激酶磷酸化來減弱胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外，NOD1受體激活胰島素誘導(dǎo)葡萄糖攝取減少，導(dǎo)致IR。這些結(jié)果表明，在人類脂肪細胞NOD1受體信號可能是聯(lián)系先天免疫和IR之間的橋梁。

3.2 NOD2受體與糖尿病的關(guān)系 大量研究表明，在體外NOD2受體誘導(dǎo)促炎反應(yīng)和受損的胰島素信號和胰島素誘導(dǎo)葡萄糖在足細胞的吸收。此外，足細胞處理葡萄糖、糖基化產(chǎn)物、TNF-α、TGF-β使NOD2受體的表達明顯增強。敲出NOD2受體基因的糖尿病小鼠受到高血糖誘導(dǎo)其蛋白表達減少。以上均支持NOD2受體在介導(dǎo)高血糖誘導(dǎo)的足突細胞功能障礙中起重要作用。同時，NOD2受體還是糖尿病腎病中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路連接腎損傷炎癥和足突細胞IR的關(guān)鍵部件之一［21］。

Clarke等［22］通過研究比較野生型老鼠和缺乏NOD1受體、NOD2受體老鼠在腎缺血時其下游信號蛋白相互作用影響，發(fā)現(xiàn)NOD1受體/NOD2受體通過不同的作用機制在腎臟的缺血再灌注損傷中發(fā)揮著重要作用，缺乏NOD2受體對急性缺血性腎損傷起著保護作用，同時缺乏NOD1受體和NOD2受體起著更大的保護作用。有大量研究［23］指出，細菌細胞壁的PGN作為一個細胞內(nèi)的先天免疫傳感器參與了IR。而NLRs中NOD1受體和NOD2受體是目前惟一已知傳播炎癥信號應(yīng)答PGN的蛋白質(zhì)，由此得出結(jié)論:NOD1受體/NOD2受體參與了糖尿病的IR。最近有研究［24］發(fā)現(xiàn)，NOD2受體可以激活肌肉細胞自治炎癥和IR，這一發(fā)現(xiàn)也支持以上觀點。

3.3 NOD2受體與糖尿病并發(fā)癥的關(guān)系 現(xiàn)有研究顯示，NOD2受體與糖尿病并發(fā)癥發(fā)生有關(guān)。如越來越多的臨床和動物模型研究表明，先天免疫系統(tǒng)的激活和炎癥是糖尿病腎病的重要的致病機制［25，26］。NOD2受體在天然免疫中扮演著重要的角色，在糖尿病腎病的發(fā)病機制中也很重要。Du等［27］發(fā)現(xiàn)，NOD2受體在糖尿病患者和高脂肪飲食/鏈脲霉素誘導(dǎo)糖尿病小鼠的腎活檢中表達增加;同時還發(fā)現(xiàn)NOD2受體缺乏可以改善糖尿病小鼠腎損傷。由此得出結(jié)論:在糖尿病腎病中NOD2受體通過加劇炎癥和足突細胞的IR促進腎損傷。

綜上所述，NOD蛋白在各種病原體的感染和固有免疫過程中都起著重要的作用，廣泛參與細胞內(nèi)病原微生物的識別和炎癥應(yīng)答是聯(lián)系天然免疫與特異性免疫的重要橋梁。糖尿病的病因及發(fā)病機制尚未完全闡明，近年來炎癥學(xué)說備受關(guān)注，認為糖尿病是一種自然免疫和低度炎癥性疾病。有關(guān)NOD1受體、NOD2受體這兩個NOD家族中的重要胞內(nèi)蛋白與糖尿病、IR之間聯(lián)系的研究，使我們對天然免疫胞內(nèi)識別和炎癥反應(yīng)的機制有了新的認識，為我們研究糖尿病和、IR的發(fā)病機理以及其防治提供了新的理論依據(jù)，同時也為其他一些炎癥性疾病的發(fā)病機制提供了新的思路。

［1］Ding SC，Zhang RZ，Liu CG.Type 2 diabetes and insulin resistance and metabolic syndrome［J］.Modern Prey Med，2009，36 (3):564.

［2］Tamrakar AK，Schertzer JD，Chiu TT，et al.NOD2 activation inducesmuscle cell-autonomous innate immune responsesand insulin resistance［J］.Endocrinology，2010，151(12):5624-5637.

［3］Kolb H，Mandrup-Poulsen T.The global diabetes epidemic as a consequence of lifestyle-induced low-grade inflammation［J］.Diabetologia，2010，53(1):10-20.

［4］Michael HS，Thornik R，Yun GK，et al.NOD-like receptors (NLRs):bonafide intracellular microbial sensor［J］.Curr Opin Immunol，2008，20(4):377-382.

［5］Ting JP，Lovering RC，Alnemri ES，et al.The NLR gene family: a standardnomenclature［J］.Immunity，2008，28(3):285-287.

［6］Rosenstiel P，Till A，Schreiber S，etal.Nod-like proteins and human diseases［J］.Microbes Infect，2007，9(5):648-657.

［7］Zhang HJ，Qu JM，Shao CZ，et al.Aspergilhs fumigatua conidia upregulates NOD2 prorein expression both in vitro and in vivo［J］.Acta Pharmacol Sinica，2008，29(10):1202-1208.

［8］ProellM，Stefan J，Riedl JH，etal.The Ned-Like receptor(NLR) family:a tale of similarities and differences［J］.PLoSOne，2008，3(4):e2119.

［9］Park JH，Koseki T，Mcdonald C，etal.RICK/RIP2 me-diates innate immune responses induced through NOD1 and NOD2 but not TLRs［J］.J Immunol，2007，178(4):2380-2386.

［10］Sirard JC，Vignal C，Dessein R，et al.NOD-Like receptors:cytosolic watchdogs for immunity against pathogens［J］.PLoS Pathog，2007，3(12):e152.

［11］Lumeng CN，Maillard I，Saltiel AR.T-ing up inflammation in fat［J］.Nat Med，2009，15(8):846-847.

［12］ShiH，KokoevaMV，Inouye K，etal.TLR4 links innate immunity and fatty acid-induced insulin resistance［J］.JClin Invest，2006，116(11):3015-3025.

［13］Hosoi T，Yokoyama S，Matsuo S，et al.Myeloid differentiation factor 88(MyD88)-deficiency increases risk of diabetes in mice［J］.PLoSOne，2010，5(9):e12537.

［14］Schertzer JD，Tamrakar AK，Magalh?es JG，et al.NOD1 activators link innate immunity to insulin resistance［J］.Diabetes，2011，60(9):2206-2215.

［15］Tamrakar AK，Schertzer JD，Chiu TT，et al.NOD2 activation inducesmuscle cell-autonomous innate immune responses and insulin resistance［J］.Endocrinology，2010，151(12):5624-5637.

［16］Zhao L，Hu P，Zhou Y，etal.NOD1 activation induces proinflammatory gene expression and insulin resistance in 3T3-L1 adipocytes［J］.Am JPhysiol EndocrinolMetab，2011，301(4):E587-E598.

［17］Schertzer JD，Tamrakar AK，Magalhaes JG，et al.NOD1 activators link innate immunity to insulin resistance［J］.Diabetes，2011，60(9):2206-2215.

［18］Amar J，Chabo C，Waget A，et al.Intestinalmucosal adherence and translocation of commensal bacteria at the early onset of type2 diabetes:molecularmechanisms and probiotic treatment［J］.EMBO Mol Med，2011，3(9):559-572.

［19］Schertzer JD，Tamrakar AK，Magalhaes JG，et al.NOD1 activators link innate immunity to insulin resistance［J］.Diabetes，2011，60(9):2206-2215.

［20］Zhou H，Li Y，Song YL.NOD1 activation induces innate immune responses and insulin resistance in human adipocytes［J］.Diabetes Metab，2012，38(6):538-543.

［21］Shigeoka AA，Kambo A，Mathison JC，et al.Nod1 and nod2 are expressed in human and murine renal tubular epithelial cells and participate in renal ischemia reperfusion injury［J］.J Immunol，2010，184(5):2297-2304.

［22］Clarke TB，Davis KM，Lysenko ES，et al.Recognition of peptidoglycan from themicrobiota by Nod1 enhances systemic innate immunity［J］.Nat Med，2010，16(2):228-231.

［23］Müller-Anstett MA，Müller P，Albrecht T，et al.Staphylococcal peptidoglycan co-localizes with Nod2 and TLR2 and activates innate immune response via both receptors in primarymurine keratinocytes［J］.PLoSOne，2010，5(10):e13153.

［24］Tamrakar AK，Schertzer JD，Chiu TT，et al.NOD2 activation inducesmuscle cell-autonomous innate immune responses and insulin resistance［J］.Endocrinology，2010，151(12):5624-5637.

［25］Navarro-Gonzalez JF，Mora-Fernandez C，Muros de Fuentes M，et al.Inflammatorymolecules and pathways in the pathogenesis of diabetic nephropathy［J］.Nat Rev Nephrol，2011，7(6):327-340.

［26］Lin M，Yiu WH，Wu HJ，et al.Toll-like receptor 4 promotes tubular inflammation in diabetic nephropathy［J］.JAm Soc Nephrol，2012，23(1):86-102.

［27］Du P，F(xiàn)an B，Han H，etal.NOD2 promotes renal injury by exacerbating inflammation and podocyte insulin resistance in diabetic［J］.Kidney Int，2013，84(2):265-276.