胰腺衍生因子PANDER与胰岛细胞凋亡

胰腺衍生因子PANDER与胰岛细胞凋亡

陈说张帆

陈说张帆

（北京大学深圳医院内分泌科广东深圳518036）

【摘要】在胰岛细胞凋亡的进程中，免疫机制尤其是一系列的细胞因子发挥着重要作用。本文将阐述近年来细胞因子尤其是新发现的胰腺衍生因子PANDER参与β细胞凋亡的研究进展。

【关键词】胰腺衍生因子PANDER；细胞凋亡；研究进展

【中图分类号】R446.6【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2016）08-0010-02

PancreaticderivedfactorPANDERandapoptosisofpancreaticisletcellsChenShuo,ZhangFan.

PekingUniversityShenzhenHospital,GuangdongProvince,Shenzhen518036,China

【Abstract】Intheprocessofisletcellapoptosis,immunemechanism,especiallyaseriesofcytokinesplayanimportantrole.Thisdocumentdescribescytokinesinrecentyears,especiallythenewlydiscoveredthepancreasderivedfactortoPANDERtoparticipateinthebetacellsapoptosiswerereviewed.

【Keywords】ThepancreasPANDERderivedfactor;Cellapoptosis;Theresearchprogress

糖尿病作为常见的慢性病其发病率日趋升高，血糖升高给机体带来直接或间接危害。胰岛β细胞功能缺陷是糖尿病发病的病理生理基础，其中胰岛β细胞凋亡在直接导致β细胞功能缺陷起重要作用。研究发现无论1型或2型糖尿病动物模型中均存在β细胞数量的减少及凋亡增加，大型尸检更揭示空腹血糖受损者和2型糖尿病患者胰岛β细胞凋亡频率明显增高[1]。在胰岛细胞凋亡的进程中，免疫机制尤其是一系列的细胞因子发挥着重要作用。本文将阐述近年来细胞因子尤其是新发现的胰腺衍生因子PANDER参与β细胞凋亡的研究进展。

1.细胞因子与胰岛β细胞凋亡

1.1IL-1β在糖尿病鼠体外试验中发现,浸润胰岛的巨噬细胞可产生大量IL-1能促进β细胞产生NO,神经酰胺,前列腺素,热休克蛋白,并激活蛋白酶引起胰岛β的凋亡[2]。IL-1β引起凋亡通过：(1)诱导iNOS表达并加强iNOS的活性；(2)直接导致胰岛素分泌破坏；(3)刺激胰岛细胞表面NO依赖性Fas的表达；(4)引起DNA链断裂。

1.2IFN-γIFN-γ既有对β细胞的直接细胞毒作用,也有间接通过影响炎性细胞浸润的数量或活性起到促发糖尿病的作用。免疫组化法发现在NOD雌鼠巨噬细胞和β细胞均有iNOS表达，证明IFN-γ至少部分通过上调iNOS表达来使巨噬细胞和β细胞产生NO，促进胰岛β细胞破坏,但另有研究显示IFN-γ可通过干扰素调控因子诱导胰岛CaspasemRNA表达而不依赖NO。IFN-γ与TNF有协同作用,联合应用能增加β细胞NDA的断裂及TNF诱导的细胞凋亡,但是IFN-γ单独不能影响细胞生存力[2]。Suk等也认为IFN-γ/TNF-α二者的协同作用可能是β细胞凋亡及自身免疫性糖尿病的最终效应[3]。

1.3TNF-αTNF-α由巨噬细胞和少量CD4+T细胞产生,分为分泌型(sTNF)和跨膜型(mTNF)。TNF-α可使细胞凋亡和坏死,死亡的方式与多种因素有关：(1)通过sTNF-α诱导坏死,mTNF-α诱导凋亡,Stephens[2]的研究结果都表明TNF诱导β细胞凋亡是通过典型的TNF/TNFR1凋亡信号传导通路进行的，但也有研究认为TNF在1型DM发生中的作用可能是激活了基因表达而不是诱导凋亡。(2)TNF与TNFR2结合诱导CD8+T细胞对β细胞的细胞毒作用,导致β细胞死亡。

1.4IL-12IL-12又名NK细胞刺激因子(NKsF)、细胞毒性淋巴细胞成熟因子(CLMF)，它对免疫系统有多种生物调节功能。NOD鼠1型糖尿病发生过程中，首先有IL-12在胰腺及脾的表达，使用IL-12可快速诱导雌性NOD鼠发生糖尿病。

1.5IL-6IL-6是一种多功能的细胞因子，体外实验已证实，大剂量rlL-6可导致B细胞的功能和形态发生改变，影响胰岛素的分泌。IL-6可促进T、B细胞过度激活和扩增，加速细胞凋亡，促进胰岛B细胞的破坏。

2.PANDER的发现及其与胰岛素分泌的关系

FAM3家族是BryanWolf教授于2002年新发现的一个细胞因子样的基因家族,由FAM3A、FAM3B、FAM3C、FAM3D4个成员组成,具有共同的四螺旋结构域,分别编224-235个不等的氨基酸,并且具有一疏水性的领头链序列。FAM3B又称为“胰腺衍生因子(PANcreaticDERivedfactor,PANDER)”，核酸杂交及免疫组化等手段揭示这个新细胞因子在胰腺中特异性高表达,同时在小肠和前列腺中也有一定程度的表达。PANDER蛋白N端具有典型的分泌信号肽,与胰岛素在β细胞内共定位表达，免疫电镜进一步观察到β细胞内的胰岛素分泌颗粒中有PANDER蛋白存在。这些研究结果提示PANDER与胰岛素的分泌可能存在某种内在联系。其后的研究进一步表明：（1）高浓度葡萄糖能引起胰岛细胞内PANDER表达上调，这些结果提示PANDER与胰岛素通过相似的调控机制从胰岛β细胞共分泌。（2）对克隆的小鼠PANDER基因的启动子的研究表明其含有典型的葡萄糖反应元件,荧光素酶报告基因显示,生理水平的葡萄糖在β细胞内可激活PANDER基因启动子转录活性数十倍，在α细胞内,葡萄糖对PANDER基因启动子的转录没有明显的调控作用。对PANDER基因分泌机制的研究提示,PANDER作为局部细胞因子参与了β细胞功能代谢的同时,也有可能作为内分泌因子作用于其它组织参与机体糖代谢调控。

三、PANDER引起胰岛β细胞凋亡的机制

CaoX等发现在胰岛细胞中加入重组PANDER蛋白预处理或过表达PANDER都能时间及剂量依赖的方式诱导人、大鼠及小鼠胰岛细胞、β细胞系及α细胞系凋亡,并抑制胰岛素分泌，提示PANDER是一个内源性致凋亡细胞因子。PANDER诱导β细胞凋亡的最低有效剂量与其它的炎症细胞因子的体外β细胞毒性剂量相当。BurkhardtBR等利用基因芯片的研究手段发现与PANDER相关的一些凋亡通路基因包括CDKN1A、FN1、DCN、IGFBP4、Caspase3等，其中CDKN1A与P21是重要的抗调亡基因，在PANDER处理的胰岛细胞中检测到活化的Caspase3片段时间依赖性地表达增加，同时伴有CDKN1A与P21的显著下降，推断PANDER诱导胰岛细胞凋亡的通路可能为PANDER→CDKN1A↓→CASP4↑→CASP3↑→CDKN1A↓→GAS2↓→细胞凋亡，揭示PANDER诱导β细胞凋亡的机制主要涉及CDKN1A（p21）保护基因的抑制及凋亡关键信号Caspase3的激活[11]。XuW等发现炎症细胞因子干扰素-γ能以时间及剂量依赖的方式显著诱导小鼠胰岛细胞及βTC3细胞系PANDER基因表达，如前所述包括IFN－γ在内的炎症因子是1型糖尿病病理生理过程中破坏β细胞的重要效应分子,这一发现提示PANDER有可能作为炎症细胞因子信号通路的下游分子介入了1型糖尿病的β细胞凋亡进程。随着β细胞的破坏和凋亡而逐渐升高的血糖进一步激活PANDER基因表达,又加速了残存β细胞的凋亡,最终向1型糖尿病转化。在2型糖尿病前期，胰岛素抵抗致使机体在餐后处于高血糖状态,很可能激活了PANDER基因表达与分泌。高糖刺激PANDER合成在局部对β细胞产生毒害作用。同时胰岛代偿性肥大及β细胞胰岛素分泌功能代偿性增强有可能引起血浆中的PANDER水平持续升高。YangJ等在饱和结合实验发现β细胞分泌的PANDER蛋白与肝脏细胞膜结合，而在胰腺细胞膜上则检测不到此现象，同时用不同浓度的重组PANDER蛋白处理肝细胞，发现胰岛素信号通路上的重要信号分子IR与IRS-1受到明显抑制，进而阻断下游的PI3K及Akt通路，这与其他炎症因子引起IRS-1的抑制效果相当，这更印证了PANDER可能作为炎症因子及内分泌因子通过作用于胰腺、肝脏及/或其它组织在糖尿病的发病中起重要作用。

综上所述，β细胞凋亡是胰岛β细胞死亡的重要方式,细胞因子的释放可活化多条凋亡途径，进一步促进β细胞凋亡。然而,细胞凋亡信号传导通路涉及许许多多正性和负性调节因子。在1型糖尿病病理生理过程中，侵入胰岛的免疫细胞分泌的炎症细胞因子有可能激活PANDER基因表达，进而促进β细胞的凋亡进程。由于PANDER和胰岛素的共表达及共分泌关系，血清中的PANDER水平有可能成为判断β细胞胰岛素分泌功能及诊断糖尿病的一个新分子标记。从基因水平探讨胰岛β细胞凋亡发生的机理尤其是对于PANDER的研究将会为人们更深入地了解及防治糖尿病提供新思路。

【参考文献】

[1]ButlerAE.Beta-celldeficitandincreasedbeta-cellapoptosisinhumanswithtype2diabetes.Diabetes2003;52(1):102-110.

[2]StephensLA.Tumornecrosisfactorα-activatedcelldeathpathwaysinNIT-1insulinomacellsandprimarypancreaticβcells[J]Endocrinology,1999,140(10):3219-3227.

[3]SunshinK.InhibitionofautoimmunediabetesbyFasligand.Theparadoxissolved[J]Immunol,2000,164(11):2931-2936.