Betatrophin與糖尿病的研究進(jìn)展

黎堅(jiān)健(綜述)，黃貴心(審校)

(廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，廣東 湛江 524001)

Betatrophin與糖尿病的研究進(jìn)展

黎堅(jiān)健△(綜述)，黃貴心※(審校)

(廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，廣東 湛江 524001)

糖尿病是目前危害人類健康的一種常見病，其發(fā)病機(jī)制主要是胰島素抵抗以及胰島素分泌不足和胰島素作用缺陷。2010年寧光教授大型流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)18歲以上成人糖尿病患病率為11.6%，糖代謝異常患病率為50.1%[1]。雖然目前治療糖尿病的藥物種類繁多，其針對(duì)的機(jī)制也多種多樣，但是2003年以來的研究表明，目前的藥物種類以及給藥方式很少能使患者達(dá)到生理性的血糖控制[2]，亦不能從根本上解決糖尿病發(fā)病的最主要的機(jī)制：胰島β細(xì)胞數(shù)量相對(duì)或者絕對(duì)不足[3-5]。因此，在糖尿病管理與教育方面，血糖控制欠佳所帶來的心血管、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)等并發(fā)癥依舊是目前臨床上對(duì)于治療糖尿病所面臨的最大挑戰(zhàn)[2]。而Yi等[6]關(guān)于Betatrophin的報(bào)道，或許能給予糖尿病的治療提供新的理論依據(jù)和臨床指導(dǎo)?，F(xiàn)對(duì)Betatrophin與糖尿病的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1Betatrophin概述

Betatrophin屬于血管生成素樣蛋白(angiopoietin-like protein,ANGPTL)家族，該類型蛋白是最近發(fā)現(xiàn)的一類與血管發(fā)生相關(guān)的蛋白因子，屬于分泌性糖蛋白。Betatrophin也稱為ANGPTL8[7]，或者Lipasin[8-9]。ANGPTL家族目前研究表明共有8個(gè)成員，分別為ANGPTL1~8[7,10]。ANGPTL1~8由8個(gè)不同的基因所編碼，因其與血管生成素同源，故命名為Angiopoietin-like-protein。Betatrophin 基因編碼一種198個(gè)氨基酸的分泌蛋白(既往在小鼠基因中的注釋為Gm6484和蛋白EG624219,在人類基因的注釋為C19orf80及肝細(xì)胞癌相關(guān)蛋白TD26)。該基因有4個(gè)外顯子并位于另一個(gè)基因—Dock6反義鏈的內(nèi)含子區(qū)域內(nèi)。Betatrophin在小鼠多個(gè)器官組織中均有表達(dá)，如肝臟、棕色脂肪、白色脂肪、腎上腺腺體組織、十二指腸、小腸等[11]；而在人類肝臟中則高效表達(dá)，其信使RNA表達(dá)水平是機(jī)體其他組織的250倍以上。以往對(duì)ANGPTL家族的研究主要集中在其對(duì)血清中三酰甘油水平的調(diào)節(jié)作用。其與ANGPTL3和ANGPTL4 共同作用可調(diào)節(jié)抑制脂肪酶活性，從而調(diào)節(jié)血清中三酰甘油的水平[12]。而Yi等[6]發(fā)表的文章為Betatrophin的生理作用提出了新的觀點(diǎn)。

2Betatrophin與胰島β細(xì)胞增殖

以往的研究表明，大多數(shù)的β細(xì)胞在經(jīng)過胚胎期和初生階段的一段快速增生的時(shí)期以后，在成年嚙齒類動(dòng)物和人類的β細(xì)胞，其復(fù)制速度極其緩慢(<0.5%/d)[13-15]。而在一些生理性刺激的情況下，如高血糖、胰腺損傷、妊娠等，胰島β細(xì)胞可重新提高它們的復(fù)制能力。尤其是當(dāng)肝臟胰島素通路被阻斷而產(chǎn)生胰島素抵抗的情況下，胰島β細(xì)胞數(shù)量增加并伴有代償性胰島素分泌的增加。為了研究調(diào)控此代償信號(hào)，Yi等[6]通過滲透泵給成年小鼠注射不同劑量的胰島素受體拮抗劑S961。S961可以與胰島素受體結(jié)合并且阻斷胰島素信號(hào)通路。而經(jīng)過S961處理后的小鼠，會(huì)出現(xiàn)胰島素抵抗、血糖升高以及胰島β細(xì)胞增生。并且經(jīng)檢測(cè)，此效應(yīng)是瞬時(shí)的以及劑量依賴性的。而經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)分析，許多細(xì)胞周期因素(細(xì)胞周期素A1、A2、B1、B2、E1以及F、周期蛋白依賴性激酶1和2、核轉(zhuǎn)錄因子E2Fs1和2)表達(dá)增加，而細(xì)胞周期素抑制因子表達(dá)下降。而通過基因芯片分析S961處理后使胰島β細(xì)胞增生的可能介質(zhì)，其分析結(jié)果都指向了同一個(gè)基因——Betatrophin。在經(jīng)S961處理后Betatrophin表達(dá)上調(diào)，在肝臟約為4倍，白色脂肪約為3倍，但其在骨骼肌和胰島β表達(dá)無明顯改變。在2型糖尿病小鼠中，胰島β細(xì)胞增加，Betatrophin在肝臟的信使RNA表達(dá)上調(diào)，而特異性地通過白喉毒素消耗β細(xì)胞也可引起β細(xì)胞復(fù)制的增加，但這種處理方式并不能刺激Betatrophin 信使RNA在肝臟表達(dá)的增加。這些結(jié)果表明，Betatrophin的表達(dá)與胰島素抵抗或者胰島β細(xì)胞的代償性增生有關(guān)，其增生為應(yīng)對(duì)生理挑戰(zhàn)的反應(yīng)，而非急性損傷后的再生。

Yi等[6]通過靜脈高壓注射的方法將Betatrophin表達(dá)載體注射到肝臟，可見5%～10%的肝細(xì)胞均可表達(dá)Betatrophin并且至少持續(xù)表達(dá)8 d。而在注射了編碼Betatrophin的質(zhì)粒后，胰島β細(xì)胞的復(fù)制明顯增加。在注射了Betatrophin后，個(gè)別動(dòng)物的胰島β細(xì)胞復(fù)制速率甚至可達(dá)到8.8%，相比較對(duì)照組(注射DNA編碼的綠色熒光蛋白)增加了約33倍，而平均復(fù)制率也可達(dá)到4.6%，是對(duì)照組的17倍左右。而細(xì)胞周期抑制因子在注射了Betatrophin后相比對(duì)照組也有明顯下降(Cdkn1a和Cdkn2a)。在胰島中均可看到胰島β細(xì)胞的再生。而實(shí)驗(yàn)組小鼠不僅胰島β細(xì)胞數(shù)目明顯增加，其細(xì)胞團(tuán)的體積也明顯增大。在干預(yù)8 d之后，實(shí)驗(yàn)組小鼠總的β細(xì)胞面積相比對(duì)照組增加了3倍，胰島素含量也比對(duì)照組增加了2倍。而由于Betatrophin表達(dá)所致的復(fù)制的增加對(duì)胰島β細(xì)胞具有特異性，在其他器官組織(肝臟、脂肪組織等)或其他胰腺細(xì)胞類型(導(dǎo)管、外分泌以及非β細(xì)胞的內(nèi)分泌細(xì)胞)中觀察不到相應(yīng)的效應(yīng)。而對(duì)于復(fù)制后的胰島β細(xì)胞功能，通過對(duì)Betatrophin注射小鼠以及對(duì)照組小鼠的胰島進(jìn)行分離并且進(jìn)行葡萄糖刺激的胰島素分泌實(shí)驗(yàn)分析以及糖耐量試驗(yàn)，兩組小鼠分離的胰島細(xì)胞功能差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且經(jīng)Betatrophin注射的小鼠其空腹血糖水平較低，說明注射Betatrophin 后增生的胰島β細(xì)胞具有與正常細(xì)胞一樣的功能。另外，為了判斷胰島細(xì)胞的增生是否與產(chǎn)生胰島素抵抗有關(guān)，Betatrophin組與可產(chǎn)生胰島素抵抗的S961處理組相比，其在胰島素耐受試驗(yàn)上無明顯差異，說明Betatrophin誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞的增殖具有明顯的高效性和特異性，并且不會(huì)引起胰島素抵抗。

3Betatrophin與糖尿病

雖然目前對(duì)糖尿病的發(fā)病機(jī)制存在著很多不同理論[4,16]，但是胰島β細(xì)胞減少導(dǎo)致的胰島素分泌相對(duì)或絕對(duì)不足是目前公認(rèn)的糖尿病的主要發(fā)病機(jī)制[17-18]。Betatrophin的發(fā)現(xiàn)的確為糖尿病的治療帶來了新的希望，其對(duì)誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞的增殖的功能在理論上存在巨大的意義和臨床價(jià)值，尤其是對(duì)于1型糖尿病患者來說更具有實(shí)際的臨床指導(dǎo)意義。但是以上實(shí)驗(yàn)均建立在動(dòng)物模型上，在人類身上是否具有同樣的功能目前尚未清楚。Jiao等[19]將5例已故的器官捐獻(xiàn)者的胰島(年齡4～53歲，無糖尿病史)移植到經(jīng)S961處理產(chǎn)生胰島素抵抗的NOD-Scid免疫缺陷小鼠的腎包膜，經(jīng)檢測(cè)，人類的胰島β細(xì)胞對(duì)表達(dá)升高的Betatrophin的信使RNA并無反應(yīng)；與之對(duì)比，將小鼠的胰島移植到經(jīng)S961處理產(chǎn)生胰島素抵抗的NOD-Scid免疫缺陷小鼠的腎包膜里時(shí)發(fā)現(xiàn)，其胰島β細(xì)胞的復(fù)制率升高明顯。產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因可能為肝臟產(chǎn)生的Betatrophin的水平不足以使移植到腎包膜的胰島β細(xì)胞增殖，又或者Betatrophin對(duì)其增殖的作用并非直接結(jié)合到β細(xì)胞受體，而是通過其他間接作用譬如改變?chǔ)录?xì)胞的神經(jīng)支配、活化其他細(xì)胞或者其他相關(guān)的信號(hào)通路，而此信號(hào)通路并不存在腎包膜中。故以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了一個(gè)新的設(shè)想：在糖尿病的治療上，Betatrophin有可能發(fā)展成為一種新的有效的治療措。

瑞典學(xué)者Espes等[20]將57例志愿者分成兩組，1型糖尿病組33例，正常組24例，兩組人員年齡構(gòu)成差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，被檢測(cè)者均無微血管并發(fā)癥、高血壓以及沒有接受過高血壓相關(guān)治療。其采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定來檢測(cè)受試者血清中Betatrophin水平，經(jīng)檢測(cè)正常Betatrophin水平為0～0.3 pg/L，而1型糖尿病患者血清Betatrophin水平是對(duì)照組的2倍以上。由于特異性的白喉毒素消耗β細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明Betatrophin的表達(dá)與胰島素抵抗或者胰島β細(xì)胞的代償性增生有關(guān)，其增生為應(yīng)對(duì)生理挑戰(zhàn)的反應(yīng)，而非急性損傷后的再生，故1型糖尿病患者中Betatrophin上升有可能是胰島素抵抗所致。而Betatrophin水平在1型糖尿病患者中上升的機(jī)制尚不清楚，胰島素或C肽相對(duì)不足或者血清葡萄糖濃度升高所產(chǎn)生的反饋調(diào)節(jié)使Betatrophin分泌上升，從而使胰島β細(xì)胞增殖有可能是其中的生理機(jī)制。通常在1型糖尿病起病的初始階段，胰島β細(xì)胞尚存有30%～40%，大多數(shù)患者在數(shù)年的時(shí)間中，殘存的β細(xì)胞仍能發(fā)揮其功能，這暗示存在一種可能，在1型糖尿病患者身上，β細(xì)胞仍具有復(fù)制增殖的可能性。而在本次實(shí)驗(yàn)中，病程<2年的1型糖尿病患者C肽濃度仍可被檢測(cè)到[(0.30±0.05) nmol/L]。而病程長(zhǎng)的患者，其剩余的血清C肽水平與Betatrophin水平無明顯相關(guān)性。這說明，雖然目前Betatrophin被認(rèn)為是潛在的可使胰島β細(xì)胞增殖的刺激物，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來說，相比C肽水平的下降，其增殖水平仍然是不足的。另外，雖然在1型糖尿病患者身上血清Betatrophin水平升高，但是其與其他的代謝參數(shù)(如體質(zhì)指數(shù)，三酰甘油、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白等)無相關(guān)性。故不能排除Betatrophin只在糖尿病起病的早期對(duì)胰島β細(xì)胞起著短暫的作用，長(zhǎng)遠(yuǎn)來說并不能對(duì)抗逐漸衰退的C肽水平。

上述研究表明，Betatrophin在治療糖尿病的應(yīng)用中目前尚存在于理論上可行的水平，距離臨床治愈糖尿病這一目標(biāo)仍存在一定距離，仍需探討其與糖尿病發(fā)生、發(fā)展過程中的相關(guān)機(jī)制。

4結(jié)語

Betatrophin的發(fā)現(xiàn)的確為糖尿病的治療甚至治愈帶來了巨大的希望，對(duì)1型糖尿病以及2型糖尿病的治療均具有重大的臨床意義，特別是對(duì)于1型糖尿病患者將有可能減輕其終生注射胰島素的痛苦。雖然目前來說，Betatrophin在人類的臨床應(yīng)用上尚未能取得重大的突破，但是相信在不久的將來，對(duì)Betatrophin使胰島β細(xì)胞增殖的機(jī)制進(jìn)行更深入的研究和探索，Betatrophin將在糖尿病的治療史上產(chǎn)生具有重大意義。

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摘要：Betatrophin是新近發(fā)現(xiàn)的分泌蛋白，其在小鼠肝臟、棕色脂肪以及白色脂肪等組織表達(dá)，而在人的肝臟組織中高效表達(dá)。目前，Betatrophin被認(rèn)為是可以治療甚至治愈糖尿病的潛在靶點(diǎn)。最近，相關(guān)研究表明，Betatrophin在小鼠的體內(nèi)可促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、提高糖耐量的作用。但是betatrophin在人類糖尿病的發(fā)生、發(fā)展過程中所起作用的大小目前尚不明確。因此，雖然Betatrophin被認(rèn)為是目前潛在的具有臨床上治愈糖尿病的可能，但是是否能在人類中實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)界目前尚存在爭(zhēng)議。

關(guān)鍵詞：糖尿??；Betatrophin；胰島β細(xì)胞；細(xì)胞增殖；胰島功能

Research Progress in the Relation between Betarophin and Diabetes MellitusLIJian-jian,HUANGGui-xin. (DepartmentofEndocrinology,theAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalCollege,Zhanjiang524001,China)

Abstract：Betatrophina,a secreted protein,was found recently.Betatrophin is expressed in liver,brown adipose tissue,white adipose tissue in mice,and is specifically expressed in human liver.At present,brtatrophin have been known as a new and potential way to treat,or even cure the diabetes mellitus.Recent studies showed that betatrophin can promote the proliferation of pancreatic islet beta cells,improve glucose tolerance in mice,though its function in the onset and development of diabetes mellitus in human is not clear yet.Therefore it′s still controversial whether the potential of betatrophin in curing diabetes can realize in human.

Key words:Diabetes mellitus; Betatrophin; Islet β cell; Cell proliferation; Function of islets

收稿日期：2014-09-29修回日期：2015-01-16編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.037

中圖分類號(hào)：R587.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)15-2789-03