CYP450`-EETs代謝途徑與肥胖誘導(dǎo)2型糖尿病胰島素抵抗研究進(jìn)展

焉曉乘　劉元濤

[摘要]糖尿?。―M）是威脅人類健康的非傳染性疾病之一，我國(guó)糖尿病患病率顯著增加，且發(fā)病有年輕化趨勢(shì)。胰島素抵抗（IR）與胰島功能減退是2型糖尿病等代謝性疾病的病理基礎(chǔ)。導(dǎo)致IR的病因眾多，包括遺傳學(xué)因素以及肥胖、藥物等環(huán)境因素。細(xì)胞色素P450s表氧化酶（CYP450）與其代謝產(chǎn)物環(huán)氧`-二十碳三烯酸（EETs）在肥胖、IR等方面發(fā)揮重要作用。本文就CYP450`-EETs代謝途徑與肥胖誘導(dǎo)2型糖尿病IR的研究進(jìn)展作一綜述。

[關(guān)鍵詞]細(xì)胞色素P450酶系統(tǒng);環(huán)氧`-二十碳三烯酸;表氧化酶水解酶;肥胖;炎癥;胰島素抗藥性;綜述

糖尿?。―M）是威脅人類健康的最重要的非傳染性疾病之一[1]，根據(jù)中國(guó)疾病預(yù)防控制中心（CDC）等機(jī)構(gòu)最新中國(guó)2型糖尿病流行病學(xué)橫斷面研究顯示，我國(guó)糖尿病患病率顯著增加，且發(fā)病有年輕化趨勢(shì)[2]。胰島素抵抗（IR）與胰島功能減退是2型糖尿病等代謝性疾病的病理基礎(chǔ)。導(dǎo)致IR的病因眾多，包括遺傳學(xué)因素如胰島素、胰島素受體、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4（GLUT4）等的基因突變，以及肥胖、藥物等環(huán)境因素。然而，IR發(fā)生的確切病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。近年來，人們對(duì)細(xì)胞色素P450s表氧化酶（CYP450）與其代謝產(chǎn)物環(huán)氧`-二十碳三烯酸（EETs）在肥胖、IR等方面的作用進(jìn)行了探討。本文就CYP450`-EETs代謝途徑與肥胖誘導(dǎo)2型糖尿病IR的研究進(jìn)展作一綜述。

1肥胖引起慢性炎癥與IR的關(guān)系

肥胖是一種全球流行病，是內(nèi)皮功能障礙和糖尿病以及高血壓等血管疾病的后續(xù)發(fā)展的常見危險(xiǎn)因素，是指體內(nèi)脂肪儲(chǔ)量超標(biāo)，由于脂肪細(xì)胞的數(shù)目增多和體積增大引起的脂肪組織的擴(kuò)張[3]。脂肪組織除了具有存儲(chǔ)能量、維持體溫、緩沖保護(hù)等功能外，還是重要的內(nèi)分泌器官[4]，可通過自分泌和旁分泌的方式釋放一系列細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子`-α（TNF`-α）、瘦素、抵抗素、視黃醇結(jié)合蛋`-4（RBP4）和脂聯(lián)素等[5]，其作用受胰島素和生長(zhǎng)因子的精細(xì)調(diào)控，起到維持機(jī)體的內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡的作用。同時(shí)，脂肪組織分泌的細(xì)胞因子反過來作用于機(jī)體，參與局部和系統(tǒng)的許多代謝及炎癥過程，調(diào)節(jié)外周組織對(duì)胰島素的敏感性，參與2型糖尿病IR的發(fā)生發(fā)展[6]。另外，肥胖脂肪細(xì)胞過度膨脹，導(dǎo)致脂肪組織內(nèi)出現(xiàn)低氧微環(huán)境，誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞與巨噬細(xì)胞表達(dá)促炎癥因子、巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)以及脂肪細(xì)胞壞死等，進(jìn)一步加重脂肪組織的炎癥程度。

2CYP450`-EETs途徑與肥胖所致炎癥及IR的關(guān)系

花生四烯酸（AA）是生物體內(nèi)分布最廣、含量最豐富的一種多不飽和必需脂肪酸，可經(jīng)過CYP450途徑生成4種不同的EETs異構(gòu)體，即5，6`-EET、8，9`-EET、11，12`-EET、14，15`-EET[7`-8]，統(tǒng)稱為EETs，其中，11，12`-EET和14，15`-EET是多數(shù)細(xì)胞和血管中EETs主要存在形式[9]。EETs性質(zhì)不穩(wěn)定，可以被可溶性表氧化酶水解酶（sEH）水解為弱生物學(xué)活性的二羥基二十碳三烯酸（DHET），后者被迅速排除體外，而抑制sEH酶活性則可以有效減少EETs的降解[10]。目前，AA及其代謝產(chǎn)物在肥胖引起脂肪慢性炎癥以及2型糖尿病IR中的作用越來越受到關(guān)注。其中，CYP表氧化酶`-EETs`-sEH代謝通路在人體中對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)控成為關(guān)注的熱點(diǎn)。

2.1CYP450`-EETs途徑與糖尿病IR的關(guān)系

CYP2J2`-EETs可增強(qiáng)胰腺胰島細(xì)胞的功能，提高外周組織對(duì)胰島素的敏感性。早在1997年，ZELDIN等[11]發(fā)現(xiàn)CYP2J2在胰島細(xì)胞大量表達(dá)，產(chǎn)生EETs。而5，6`-EETs可刺激大鼠離體胰島分泌胰島素[12]。XU等[13]在CYP2J3/EETs途徑與IR的研究中，給予db/db 2型糖尿病小鼠注射表達(dá)CYP2J3的質(zhì)粒，其主動(dòng)脈、心臟、肝臟、腎臟、骨骼肌的CYP2J3蛋白高表達(dá)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其IR得到改善。體內(nèi)細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收和利用主要依靠細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（GLUTs）。NICOLAI等[14]研究發(fā)現(xiàn)，EETs可提高血紅素加氧酶1（HO1）的表達(dá)及活性，通過HO1/脂聯(lián)素通路增加GLUT4膜轉(zhuǎn)位，促進(jìn)葡萄糖的吸收，改善IR。YANG等[15]研究顯示，CYP2J2轉(zhuǎn)基因小鼠其內(nèi)皮細(xì)胞特異性CYP2J2過表達(dá)減輕了年齡相關(guān)的IR和代謝功能障礙。sEH是EETs的主要水解酶，近幾年，sEH及其抑制劑與糖尿病IR的研究倍受關(guān)注。LUO等[16]用鏈脲霉素（STZ）誘導(dǎo)糖尿病小鼠的實(shí)驗(yàn)顯示，用STZ處理小鼠出現(xiàn)的高糖血癥，可以被同時(shí)給予的sEH抑制劑t`-AUCB逆轉(zhuǎn)。在小鼠模型中抑制sEH活性或敲除sEH基因可以保留1型糖尿病小鼠的胰島細(xì)胞[17]，提高2型糖尿病小鼠的胰島素敏感性[16]。EETs也是一種有效的過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）的激活劑，PPAR對(duì)控制人類胰島素敏感性、葡萄糖內(nèi)穩(wěn)態(tài)等有重要作用[18]。CYP2J2質(zhì)粒與外源EETs注射可通過抑制肝臟內(nèi)核轉(zhuǎn)錄因子（NF`-κB）與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路活性，誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）表達(dá)，改善2型糖尿病db/db小鼠的血糖及血脂異常[19]。

2.2CYP450`-EETs途徑與慢性炎癥的關(guān)系

在糖尿病的發(fā)生發(fā)展中，炎癥因子通過氧化應(yīng)激激活NF`-κB、蛋白激酶C（PKC）等系統(tǒng)，抑制胰島素的磷酯酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/PKB）通路，減弱了胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而引起IR。

2.2.1CYP450`-EETs途徑與多種組織慢性炎癥的關(guān)系細(xì)胞黏附分子（CAMs）是一類位于細(xì)胞膜表面的糖蛋白分子，負(fù)責(zé)細(xì)胞與細(xì)胞之間及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用及信息交流，是炎癥進(jìn)一步發(fā)生發(fā)展的誘導(dǎo)劑。研究表明巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞代謝生成的細(xì)胞因子TNF`-α、IL`-1α等可激活內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)CAMs的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)炎癥的發(fā)生與發(fā)展[20]。NODE等[21]報(bào)道，11，12`-EET是對(duì)血管細(xì)胞黏附分子（VCAM`-1）表達(dá)最強(qiáng)的抑制劑，對(duì)由TNF`-α誘導(dǎo)產(chǎn)生的VCAM`-1的抑制作用最強(qiáng)，可達(dá)到72%，其次是8，9`-EET和5，6`-EET，而14，15`-EET沒有抑制作用。NF`-κB是一種廣泛存在于各種細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄因子，因其能與免疫球蛋白κ鏈基因增強(qiáng)子結(jié)合而得名。激活的NF`-κB可促進(jìn)許多致炎因子的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，被作為炎癥治療的“靶點(diǎn)”。OLEARCZYK等[22]研究表明，sEH抑制劑可抑制NF`-κB活性、減少炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、減輕糖尿病高血壓引起的腎損害，從而減少清蛋白隨尿液排出體外，改善腎損傷等。注射外源性EETs可抑制NF`-κB的活化和轉(zhuǎn)位，從而顯著抑制TNF`-α誘導(dǎo)的小鼠頸動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞VCAM`-1的表達(dá)，減少單核細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的黏附[21]。肝臟是葡萄糖代謝的主要場(chǎng)所，還分泌并釋放炎癥因子，在進(jìn)行性加重的糖尿病有關(guān)的肝臟疾病病理生理過程中，肝臟由IR誘導(dǎo)NF`-κB激活入核是至關(guān)重要的一環(huán)。低氧條件下，11，12`-EET可激活肝臟細(xì)胞與動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)低氧反應(yīng)元件（HRE）的啟動(dòng)子活性，誘導(dǎo)低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF`-1α）穩(wěn)定表達(dá)，推測(cè)CYP`-EETs通路也與低氧導(dǎo)致炎癥反應(yīng)相關(guān)[23]。

2.2.2CYP450`-EETs途徑與脂肪組織慢性炎癥的關(guān)系脂肪組織慢性炎癥與2型糖尿病IR密切相關(guān)。SINGH等[24]發(fā)現(xiàn)，EET能夠負(fù)性調(diào)節(jié)心包脂肪中促炎性因子腎母細(xì)胞瘤過度表達(dá)蛋白（NOV/CCN3）的表達(dá)，增加胰島素受體磷酸化。同時(shí)，EET可減輕氧化應(yīng)激，提升細(xì)胞線粒體活性，增加高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)肥胖小鼠的氧耗，降低內(nèi)臟脂肪比例[25]。SCHRAGENHEIM等[26]發(fā)現(xiàn)，CYP`-EETs代謝途徑可以增加腎周脂肪組織脂聯(lián)素的產(chǎn)生，降低促炎癥因子NOV的釋放，改善鈉排泄，降低血壓和增強(qiáng)線粒體功能，改善肥胖引起的腎功能障礙。CAO等[27]發(fā)現(xiàn)，EET治療可增加心包脂肪脂聯(lián)素的分泌，磷酸化AMP激活的蛋白激酶，使得胰島素受體磷酸化，導(dǎo)致心肌下脂肪表型的“褐變”，證明EET可增加Wnt1和HO`-1信號(hào)傳導(dǎo)，同時(shí)減少NOV途徑和心肌病的進(jìn)展。因此，CYP`-EETs途徑在多種炎癥性疾病尤其是脂肪炎癥中發(fā)揮抗炎效應(yīng)。臨床研究證實(shí)，血清中TNF`-α和IL`-1β水平升高是糖尿病和IR的危險(xiǎn)因素，抗炎已經(jīng)成為治療糖尿病的新的途徑。HFD可引起肥胖相關(guān)疾病。LUO等[28]研究發(fā)現(xiàn)，給予HFD的小鼠顯示出時(shí)間依賴性的腎損傷，而且，腎臟中sEH在mRNA、蛋白質(zhì)等分子水平上均有所上升。GAI等[29]研究顯示，CYP450`-EETs代謝途徑可減輕HFD誘導(dǎo)小鼠肝損傷，在體外，CYP450誘導(dǎo)足以抑制NF`-κB信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞遷移。ROCHE等[30]發(fā)現(xiàn)，sEH抑制劑使得HFD誘導(dǎo)體質(zhì)量超標(biāo)高糖血癥小鼠的尿微量清蛋白降低，改善腎臟炎癥，在糖尿病腎病的早期階段提供腎保護(hù)。

2.2.3CYP450`-EETs途徑與血管生成的關(guān)系CYP450`-EETs代謝途徑是參與血管生成調(diào)節(jié)的重要脂質(zhì)信號(hào)分子。最新研究顯示，CYP450`-EETs代謝途徑可促進(jìn)微血管生成，在炎癥、再灌注損傷、傷口愈合等方面起著重要作用[31`-34]。DING等[31]研究顯示，11，12`-EET促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞膜中的G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的PKA依賴TRPC6通道的易位和活化，從而促進(jìn)血管生成。SOMMER等[32]結(jié)果表明，11，12`-EET可通過促進(jìn)微血管生成改善小鼠缺血性傷口的愈合，減輕傷口炎癥反應(yīng)。ZHAO等[33]研究顯示，CYP2J2`-11，12`-EET途徑通過Jagged1/Notch1信號(hào)途徑促進(jìn)血管生成，增加梗死后心肌再灌注，改善心臟功能。ZHAO等[34]報(bào)道，補(bǔ)充外源EETs可顯著減輕肥胖ob/ob糖尿病小鼠創(chuàng)面組織的炎癥指標(biāo)，加快創(chuàng)面愈合速度。

由此可見，CYP`-EETs途徑與糖尿病有著密切的聯(lián)系，在炎癥、疼痛、腫瘤、高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病等人類常見疾病和病理生理變化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

3小結(jié)與展望

綜上，我們對(duì)CYP450`-EETs途徑在機(jī)體的代謝過程以及生物學(xué)作用有了一定的認(rèn)識(shí)，而且許多研究結(jié)果表明，CYP`-EETs途徑在肥胖、肥胖引起脂肪炎癥及糖尿病IR的發(fā)生機(jī)制中具有重要的作用[13]，但是關(guān)于CYP450`-EETs途徑與胰島功能、IR的關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)研究較少。根據(jù)已有研究，我們推測(cè)CYP450`-EETs代謝通路可能通過改善血管生成等參與了肥胖誘導(dǎo)的慢性炎癥發(fā)病過程及IR，其相關(guān)性有待進(jìn)一步探索。

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