郭曼萍，趙俊男，陳 瑤，徐鳳芹

近年來(lái)，2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)和動(dòng)脈粥樣硬化等非傳染性慢性疾病在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率和死亡率逐漸上升[1]。與健康者比較，T2DM病人更易誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化，而動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病的危險(xiǎn)因素，也是造成我國(guó)人民死亡的主要危險(xiǎn)因素[2]。這兩種疾病之間的協(xié)同作用是通過(guò)無(wú)菌炎癥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而無(wú)菌炎癥又被稱(chēng)為代謝性炎癥[3]。代謝性炎癥通過(guò)直接促進(jìn)動(dòng)脈脂質(zhì)沉積和誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移來(lái)加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[4]；其還通過(guò)增加冠心病的其他危險(xiǎn)因素(包括血脂異常、糖尿病和高血壓)間接促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[5]。糖尿病病人動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制包括遺傳易感性在內(nèi)的多種因素及高脂飲食、久坐、慢性應(yīng)激等多種環(huán)境因素的共同作用[1]。盡管炎癥與T2DM和動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)聯(lián)早在19世紀(jì)就已被發(fā)現(xiàn)，但介導(dǎo)這些炎癥反應(yīng)的機(jī)制尚不清楚。

先天免疫系統(tǒng)是抵御病原體入侵的第一道防線，同樣也是糖尿病病人動(dòng)脈粥樣硬化中炎癥反應(yīng)的一線始發(fā)者。模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors，PRRs)包括Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)、NOD樣受體(NOD-like receptors，NLRs)、Rig-1樣受體(Rig-1 like receptors，RLRs)和C-type凝集素樣受體(C-type lectin like receptor，CLRs)，其作為先天性免疫的主要武器庫(kù)，用于識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular pattern，PAMPs)，激活免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、干擾素(interferon，IFN)-γ和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的分泌增加[6]。其中，C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)、IL-6和TNF-α等可作為冠心病的預(yù)測(cè)標(biāo)志物。研究顯示，晚期糖基化終產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end-products，RAGE)可與多種PAMPs或損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular patterns，DAMPs)相互作用導(dǎo)致促炎反應(yīng)與氧化應(yīng)激，是參與炎癥和衰老的一種重要的PRRs[7]。本研究對(duì)PRRs在糖尿病并發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化中引起代謝性炎癥的作用進(jìn)行綜述。

1 PRRs在糖尿病并發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化中的作用

1.1 TLRs TLRs是1型跨膜結(jié)構(gòu)域糖蛋白，在特異性免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞)及非免疫細(xì)胞(如上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞)上表達(dá)[8]。研究表明，人類(lèi)有10個(gè)TLR基因(TLR1-TLR10)，小鼠有12個(gè)TLR基因(TLR1-TLR9，TLR11-TLR13)[8]。TLRs識(shí)別病毒和細(xì)菌產(chǎn)物(即PAMPs)以及真菌和宿主衍生的內(nèi)源性分子(即DAMPs)，最終導(dǎo)致炎癥[9]。TLRs的激活導(dǎo)致促炎性細(xì)胞因子(如TNF-α和IL-6)的分泌增加，這些因子可誘導(dǎo)胰島素抵抗(insulin resistance，IR)導(dǎo)致T2DM并促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化形成[10]。

TLRs與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生有關(guān)，可在局部血管細(xì)胞和招募的免疫細(xì)胞上表達(dá)[11]，TLRs缺乏有助于基質(zhì)降解[12]，并且能夠降低動(dòng)脈粥樣硬化小鼠的主動(dòng)脈內(nèi)側(cè)破壞發(fā)生率[13]。TLR2的激活可誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞去分化、遷移和增殖表型[14]。TLR4缺乏改善了低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor，LDLR)缺乏小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)[15]。在內(nèi)質(zhì)體TLRs中，已觀察到TLR3可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞[16]和造血免疫細(xì)胞[17]致動(dòng)脈粥樣硬化炎癥和內(nèi)皮功能障礙的進(jìn)程。此外，TLR3在調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞MMP-2和MMP-9活性方面、在介導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定性方面均發(fā)揮著關(guān)鍵作用[13]。TLR7與TLR9作為血管重塑和泡沫細(xì)胞積聚的一種介質(zhì)[18-20]，研究顯示，高膽固醇飲食的LDLR-/-小鼠主動(dòng)脈中存在強(qiáng)烈的自噬、TLR9表達(dá)和炎癥信號(hào)[21]。

TLR2/TLR6及其相關(guān)配體之間的相互作用導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的活化，并產(chǎn)生IL-1和IL-6等促炎性細(xì)胞因子加重胰島炎癥[22]。T2DM病人的巨噬細(xì)胞可上調(diào)TLR2[23]。與體重正常的T2DM病人相比，肥胖的T2DM病人體內(nèi)TLR2表達(dá)水平更高[24]。游離脂肪酸和高糖水平上調(diào)了TLR2和TLR6的表達(dá)，從而導(dǎo)致單核細(xì)胞活性增加、超氧化物產(chǎn)生增加，超氧化物以核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)依賴(lài)的方式釋放[25]。游離脂肪酸在通過(guò)TLR2誘導(dǎo)胰腺β細(xì)胞炎癥中也發(fā)揮重要作用[26]。另一項(xiàng)研究表明，TLR2不僅在T2DM病人的免疫細(xì)胞上比在健康人的免疫細(xì)胞上有更高的表達(dá)，而且TLR2配體(包括透明質(zhì)酸、熱休克蛋白和內(nèi)毒素)的水平也更高[27]。使用TLR2反義寡核苷酸(ASON)抑制TLR2可導(dǎo)致喂飼高脂飼料的小鼠肌肉和白色脂肪組織中胰島素敏感性和信號(hào)傳導(dǎo)的恢復(fù)[28]。T2DM期間產(chǎn)生的氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中TLR2的表達(dá)[29]。Wang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，TLR3及其相關(guān)的信號(hào)分子如TIR結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)干擾素-β(TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β，TRIF)可以抑制β細(xì)胞的生長(zhǎng)，可能與TLR3通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白D的降解以泛素/蛋白酶體依賴(lài)的方式抑制胰腺β細(xì)胞的增殖有關(guān)。Sepehri等[31]研究發(fā)現(xiàn)，T2DM可以獨(dú)立于性別、血糖濃度和體質(zhì)指數(shù)(BMI)增加TLR4的表達(dá)。TLR4基因缺失小鼠可拮抗飲食誘導(dǎo)的IR[32]，提示TLR4與T2DM的關(guān)系密切。

1.2 NLRs NLRs作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)型PRRs，分布于細(xì)胞漿中。在NLRs家族成員中，NOD1和NOD2識(shí)別導(dǎo)致MAPK和NF-κB信號(hào)激活細(xì)菌肽聚糖，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄上調(diào)[33]。NLRP是NLRs的最大亞科，NLRP3炎性小體包括傳感器分子NLRP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis associated speck like protein，ASC)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)[34]。NLRP3炎性小體的組裝和Caspase-1的激活可將pro-IL-1β和pro-IL-18切割成生物活性形式，然后將IL-1β和IL-18從細(xì)胞中分泌出來(lái)[35]。這兩種細(xì)胞因子在動(dòng)脈粥樣硬化和T2DM病人中均升高，并且每種細(xì)胞因子都可能潛在地改變IR和T2DM的進(jìn)展。

研究證明，ox-LDL和膽固醇晶體能激活NLRP3炎性小體和Caspase-1，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞熱休克，導(dǎo)致IL-1β和IL-18的釋放增加，進(jìn)一步誘導(dǎo)局部和全身炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成、脆弱和破裂[36]。NLRP3等炎癥信號(hào)通路的相關(guān)成分在頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中高表達(dá)，而在健康腸系膜動(dòng)脈中表達(dá)較弱[37]。研究表明，急性冠脈綜合征病人的NLRP3濃度明顯升高，NLRP3與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化程度呈正相關(guān)；通過(guò)全球急性冠脈事件登記(Global Registry of Acute Coronary Events，GRACE)評(píng)分和心肌梗死溶栓(thrombolysis in myocardial infarction，TIMI)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的相關(guān)性分析可知，基線NLRP3濃度是預(yù)測(cè)心臟不良事件的有效指標(biāo)[38]。Abderrazak等[39]研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3基因敲除降低了喂飼高脂飲食的ApoE-/-小鼠整個(gè)主動(dòng)脈和主動(dòng)脈竇的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積。

研究表明，內(nèi)源性和外源性刺激因子可以在T2DM期間控制和誘導(dǎo)NLRP3炎癥活化[40-41]。胰島β細(xì)胞分泌的胰島淀粉樣多肽(islet amyloid polypeptide，IAPP)從溶酶體釋放到T2DM病人胰腺β細(xì)胞的胞漿中，導(dǎo)致NLRP3炎癥活化[40]。臨床研究表明，IL-1β與脂肪細(xì)胞炎癥和IR有關(guān)[41]。高血糖可導(dǎo)致T2DM病人單核細(xì)胞NLRP3的上調(diào)和IL-1β的分泌增加[42]。Lee等[43]也報(bào)道了T2DM中NLRP3及其下游分子的上調(diào)。T2DM病人炎癥脂肪組織中NLRP3表達(dá)增加[44]，促炎性他汀類(lèi)藥物氟伐他汀通過(guò)上調(diào)NLRP3誘導(dǎo)脂肪組織炎癥和IR[45]。Vandanmagsar等[46]研究表明，在動(dòng)物體內(nèi)消除NLRP3可保護(hù)慢性肥胖引起的胰腺損傷；NLRP3在小鼠體內(nèi)的消除可以抑制肥胖引起的脂肪庫(kù)和肝臟炎癥反應(yīng)的激活；當(dāng)炎癥途徑被消除時(shí)，慢性肥胖NLRP3和ASC基因敲除小鼠的胰島素水平高于野生型小鼠；此外，NLRP3消除導(dǎo)致脂肪組織中IL-18表達(dá)減少，這與組織中效應(yīng)T細(xì)胞數(shù)量減少有關(guān)。其他研究表明，通過(guò)消融NLRP3炎性小體，飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠脂肪組織中活性IL-1β的表達(dá)降低[40]。重要的是，NLRP3炎性小體的消除可保護(hù)胰島β細(xì)胞，減少其因炎癥引起的細(xì)胞死亡和胰島大小的顯著增加[41]。

1.3 RLRs RNA解旋酶家族的RLRs有3個(gè)成員，分別是維甲酸誘導(dǎo)基因-1(retinoic acid-Inducible gene-1，RIG-1)、黑色素瘤分化相關(guān)基因5(melanoma differentiation associated 5，MDA5)和遺傳生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室2(laboratory of genetics and physiology 2，LGP2)，這些受體特異性識(shí)別病毒RNA并激活免疫系統(tǒng)，激活后，RIG-I和MDA5被招募到位于線粒體外膜上的干擾素β啟動(dòng)刺激因子1(IFN-β promoter stimulator 1，IPS-1)適配器上；IPS-1通過(guò)TRAF3-TANK-NAP1復(fù)合物招募TBK1-IKKε-DDX3復(fù)合物，同時(shí)激活干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor，IRF)3和IRF7；IPS-1還通過(guò)IKK與FADD-RIP-1-TRAF6激活NF-κB形成復(fù)合物；活化的IRFs和NF-κB依次激活1型IFN和促炎細(xì)胞因子；以獨(dú)立于IPS-1的方式，RLRs促進(jìn)炎性小體的組裝和pro-IL-1β和pro-IL-18細(xì)胞因子的加工[47]。與TLRs一樣，RIG-1也可抑制胰腺β細(xì)胞增殖，表明其在代謝調(diào)節(jié)中的作用[48]。在代謝過(guò)剩的情況下，RIG-1誘導(dǎo)Src/STAT3信號(hào)傳導(dǎo)受阻，從而阻止胰島β細(xì)胞進(jìn)入G1期[48]。LGP2是這個(gè)家族的第3個(gè)成員，作為RIG-1和MDM5的負(fù)調(diào)節(jié)因子，抑制炎癥[49]。LGP2誘導(dǎo)的RIG-1和MDM5負(fù)調(diào)控是否有利于T2DM和動(dòng)脈粥樣硬化尚不清楚。

1.4 CLRs CLRs是鈣依賴(lài)的聚糖結(jié)合蛋白，共享一個(gè)獨(dú)特的碳水化合物識(shí)別域[50]，包括1型(DEC205和巨噬細(xì)胞甘露糖受體)和2型(Dectin-1、Dectin-2、Mincle、DC-SIGN和DNGR-1)膜蛋白及可溶性受體(甘露糖結(jié)合凝集素)[51]。一般來(lái)說(shuō)，CLRs識(shí)別復(fù)雜的碳水化合物，這些碳水化合物修飾細(xì)菌和真菌細(xì)胞壁并激活免疫系統(tǒng)[51]。然而，在T2DM等致病性條件下，同樣的受體極有可能識(shí)別修飾的宿主聚糖，并且不適當(dāng)?shù)丶せ蠲庖呦到y(tǒng)，導(dǎo)致炎癥。與TLRs、NLRs和RLRs不同，CLRs不激活I(lǐng)RFs并誘導(dǎo)1型IFN分泌，其通過(guò)NF-κB、AP-1和NF-AT激活促炎細(xì)胞因子的分泌[51]。研究報(bào)道，在肥胖條件下，脂肪組織中的M1巨噬細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)Mincle，表明其在肥胖誘導(dǎo)的炎癥中發(fā)揮作用[52]。其他CLRs在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化中的代謝性炎癥中的作用尚待進(jìn)一步闡明。

1.5 RAGE RAGE是來(lái)自免疫球蛋白超家族的一種45 kDa跨膜受體，基因名為Ager[53]。可溶性RAGE(soluble RAGE，sRAGE)分為內(nèi)源性分泌型RAGE(endogenous secretory RAGE，esRAGE)及裂解RAGE(cleaved RAGE，cRAGE)，RAGE具有結(jié)合蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的非酶糖化和氧化修飾劑的能力，即高級(jí)糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end-products，AGE)[54]。AGE不僅是高血糖和促炎/促氧化狀態(tài)的生物標(biāo)志物，通過(guò)與RAGE的相互作用，AGE/RAGE軸在糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮中心作用[55]。

RAGE表達(dá)的原始來(lái)源除內(nèi)皮細(xì)胞外，主要來(lái)源于巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，分布于ox-LDL和硝基酪氨酸的磷脂產(chǎn)物區(qū)域[56]。大量研究表明，RAGE在人類(lèi)非糖尿病和糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化病變中均有表達(dá)，但在糖尿病中表達(dá)更高，并與病變氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)標(biāo)記物共同定位[57]。將糖尿病、西方飲食喂養(yǎng)的LDLR-/-供體小鼠主動(dòng)脈弓移植到糖尿病Ager-/-中，發(fā)現(xiàn)與野生型糖尿病受體小鼠相比，移植主動(dòng)脈弓可以加速動(dòng)脈粥樣硬化的消退；在消退的糖尿病斑塊中，Ager的缺失降低了巨噬細(xì)胞中IRF7的表達(dá)；IRF7在巨噬細(xì)胞中調(diào)節(jié)膽固醇代謝和炎癥，靶向RAGE和IRF7可能有助于糖尿病血管修復(fù)[58]。Bu等[59]在1型糖尿病(T1DM)狀態(tài)下缺失Ager或不缺失Ager的非糖尿病和糖尿病ApoE-/-小鼠的主動(dòng)脈上進(jìn)行Affymetrix基因表達(dá)陣列的研究發(fā)現(xiàn)，平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β) 信號(hào)通路的Rho相關(guān)激酶1(Rho-associated kinase 1，ROCK1)分支存在顯著的RAGE依賴(lài)性調(diào)節(jié)，提示RAGE通過(guò)調(diào)節(jié)ROCK1信號(hào)通路加速糖尿病小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，骨髓移植研究也揭示了髓系A(chǔ)ger在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化中的關(guān)鍵作用[60]。在巨噬細(xì)胞中，RAGE配體與RAGE相互作用顯著減弱膽固醇向載脂蛋白A1和HDL的流出，并通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ反應(yīng)啟動(dòng)子元件下調(diào)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)體ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體(ATP binding cassette transporter，ABC)A1和ABCG1的水平[61]。在非糖尿病性動(dòng)脈粥樣硬化兔病變血管中，RAGE在內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的強(qiáng)烈表達(dá)，可能導(dǎo)致斑塊的炎癥、血栓形成和細(xì)胞外基質(zhì)降解，進(jìn)而導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定，這表明RAGE可能是治療糖尿病和非糖尿病血管并發(fā)癥的新靶點(diǎn)[62]。

sRAGE已經(jīng)在人類(lèi)受試者中進(jìn)行了廣泛的研究以測(cè)試RAGE通路與糖尿病和心血管疾病的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，sRAGE血清水平升高與心血管疾病病人的進(jìn)一步不良事件有關(guān)[63]。研究表明，非糖尿病男性血漿sRAGE水平與冠心病或動(dòng)脈粥樣硬化存在反相關(guān)的橫斷面關(guān)聯(lián)[64]。低水平的sRAGE能預(yù)測(cè)糖尿病和非糖尿病病人的心血管死亡率[65]。Di等[66]研究表明，糖尿病前期病人的esRAGE水平顯著降低，炎癥標(biāo)志物水平顯著升高，這些改變與心血管疾病的早期標(biāo)志物有關(guān)。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，高葡萄糖負(fù)荷1 h后的受試者中，esRAGE與糖化血紅蛋白(hemoglobin A1c，HbA1c)和高敏感性CRP相關(guān)，年齡、HbA1c和esRAGE是動(dòng)脈粥樣硬化早期標(biāo)志物內(nèi)膜-中膜厚度的決定因素，而esRAGE配體(S100A12)和收縮壓是脈搏波速度的決定因素[67]。

2 小 結(jié)

代謝和免疫是生存的必要條件。免疫介質(zhì)(如細(xì)胞因子)決定了新陳代謝的變化，正常的代謝也有利于有效免疫反應(yīng)的進(jìn)行。因此，免疫代謝領(lǐng)域的迅速發(fā)展為T(mén)2DM和動(dòng)脈粥樣硬化等代謝性疾病的發(fā)病提供了理論基礎(chǔ)。代謝性炎癥被假設(shè)是由長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩引起的，PRRs現(xiàn)在已經(jīng)成為感知營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩和引發(fā)代謝性炎癥的主要傳感器。盡管代謝性炎癥似乎是T2DM和動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)共同特征，但并非所有的炎癥都是相同的，而且每種代謝性疾病似乎都有一種獨(dú)特的炎癥特征細(xì)胞因子和炎癥細(xì)胞。與血清細(xì)胞因子分析相比，觀察實(shí)際分泌這些細(xì)胞因子的免疫細(xì)胞的研究是有限的。最后，只有在動(dòng)物模型和臨床試驗(yàn)中測(cè)試抗這些細(xì)胞因子的單克隆抗體的治療效用時(shí)，這些研究才會(huì)有實(shí)際價(jià)值。