NOD1受體、NOD2受體與糖尿病的關(guān)系研究進(jìn)展

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(jī)體引起的以慢性高血糖為主要臨床特點(diǎn)的全身慢性代謝性疾病，可以累及多個(gè)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(jī)制，貫穿于T2DM的整個(gè)發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中［1］。近年來(lái)，炎癥被公認(rèn)為是聯(lián)系肥胖、IR和T2DM的重要病理生理過(guò)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(dòng)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(cuò)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(jìn)展情況綜述如下。

1 NLRs

天然免疫系統(tǒng)是機(jī)體抵御病原微生物入侵的第一道防線，宿主細(xì)胞對(duì)入侵病原體的識(shí)別是依靠表達(dá)在細(xì)胞表面或活細(xì)胞內(nèi)的能夠識(shí)別病原相關(guān)分子模式(PAMPs)的模式識(shí)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(shí)別胞內(nèi)危險(xiǎn)信號(hào)分子，其中包括對(duì)胞內(nèi)菌的識(shí)別。NLRs識(shí)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(hào)途徑，促進(jìn)促炎因子的產(chǎn)生，從而啟動(dòng)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(gè)成員，鼠的NLRs家族成員還沒有確定，但鼠至少有34個(gè)NLRs基因。NLRs在結(jié)構(gòu)上共同具有三個(gè)結(jié)構(gòu)域。NLRs碳端是一個(gè)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(hào)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(huì)將NLRs家族劃分五個(gè)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(jī)體各組織中，而NOD2受體只表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞等少數(shù)組織細(xì)胞。NOD1受體、NOD2受體的結(jié)構(gòu)相似，均含三個(gè)域［6］:氨基端含可招募Caspase的CARD結(jié)構(gòu)域，是信號(hào)傳遞位點(diǎn)，可與效應(yīng)分子相互作用激活下游的信號(hào)通路;中間是NOD蛋白，含P環(huán)和Mg2+結(jié)合位點(diǎn)，為核苷酸結(jié)合位點(diǎn)，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(shí)別結(jié)構(gòu)域。不同的是NOD1受體的氨基端只含一個(gè)CARD結(jié)構(gòu)域，而NOD2受體含兩個(gè)CARD結(jié)構(gòu)域。對(duì)NOD2受體兩個(gè)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(gè)缺失都會(huì)影響NOD2受體蛋白的正常功能。

2.2 作用機(jī)制

2.2.1 識(shí)別病原菌PAMPs的機(jī)制 目前許多研究都支持NOD1受體、NOD2受體識(shí)別的PAMPs主要為病原菌細(xì)胞壁上的肽聚糖結(jié)構(gòu)，但他們識(shí)別的最小結(jié)構(gòu)卻完全不同。NOD1受體主要識(shí)別革蘭氏陰性菌的NOD1受體的配體(iE-DAP)，NOD2受體主要對(duì)細(xì)菌的MDP進(jìn)行識(shí)別。NODs不僅可以識(shí)別細(xì)菌的PAMPs，而且可以識(shí)別真菌的PAMPs，煙曲霉的孢子在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中都可以上調(diào)NOD1受體和NOD2受體及其下游信號(hào)通路中的蛋白表達(dá)［7］。說(shuō)明NODI和NOD2受體可以識(shí)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(hào)通路 NOD1受體和NOD2受體的LRRs結(jié)構(gòu)域識(shí)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(guò)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。活化的RIP2可通過(guò)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(duì)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(jī)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(guò)細(xì)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(shí)還有證據(jù)指出，IR與NOD1受體、NOD2受體激活肌肉細(xì)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(duì)野生型小鼠進(jìn)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(duì)其進(jìn)行代謝和炎癥性能的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)通過(guò)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(guò)PGN急性激活NOD蛋白導(dǎo)致全身IR，支持獨(dú)特細(xì)菌通過(guò)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(shí)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(jī)制包括NOD1受體促進(jìn)高脂肪飲食的吸收，繼而引起的代謝性疾病，但此機(jī)制不涉及NOD2受體［19］。

NOD1受體蛋白作為先天免疫的一個(gè)組件參與了IR。Zhou等［20］通過(guò)活檢肥胖受試者腹部皮下脂肪，并通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)iE-DAP及促炎細(xì)胞因子刺激了人類脂肪細(xì)胞。在脂肪細(xì)胞分化和人類脂肪集中處誘導(dǎo)NOD1受體/NOD2受體mRNA表達(dá)，并且刺激人體脂肪細(xì)胞分離與iE-DAP可誘導(dǎo)NF-κB p65核易位和促炎細(xì)胞因子顯著增加。在人類脂肪細(xì)胞NOD1受體通過(guò)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(lái)減弱胰島素信號(hào)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(xì)胞NOD1受體信號(hào)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(hào)和胰島素誘導(dǎo)葡萄糖在足細(xì)胞的吸收。此外，足細(xì)胞處理葡萄糖、糖基化產(chǎn)物、TNF-α、TGF-β使NOD2受體的表達(dá)明顯增強(qiáng)。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(dá)減少。以上均支持NOD2受體在介導(dǎo)高血糖誘導(dǎo)的足突細(xì)胞功能障礙中起重要作用。同時(shí)，NOD2受體還是糖尿病腎病中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路連接腎損傷炎癥和足突細(xì)胞IR的關(guān)鍵部件之一［21］。

Clarke等［22］通過(guò)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(shí)其下游信號(hào)蛋白相互作用影響，發(fā)現(xiàn)NOD1受體/NOD2受體通過(guò)不同的作用機(jī)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(duì)急性缺血性腎損傷起著保護(hù)作用，同時(shí)缺乏NOD1受體和NOD2受體起著更大的保護(hù)作用。有大量研究［23］指出，細(xì)菌細(xì)胞壁的PGN作為一個(gè)細(xì)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(hào)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(xì)胞自治炎癥和IR，這一發(fā)現(xiàn)也支持以上觀點(diǎn)。

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(lái)越多的臨床和動(dòng)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(jī)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(jī)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(dá)增加;同時(shí)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(guò)加劇炎癥和足突細(xì)胞的IR促進(jìn)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(guò)程中都起著重要的作用，廣泛參與細(xì)胞內(nèi)病原微生物的識(shí)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(jī)制尚未完全闡明，近年來(lái)炎癥學(xué)說(shuō)備受關(guān)注，認(rèn)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(gè)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(duì)天然免疫胞內(nèi)識(shí)別和炎癥反應(yīng)的機(jī)制有了新的認(rèn)識(shí)，為我們研究糖尿病和、IR的發(fā)病機(jī)理以及其防治提供了新的理論依據(jù)，同時(shí)也為其他一些炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制提供了新的思路。

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