轉(zhuǎn)錄因子EB及其在糖尿病血管并發(fā)癥中的作用研究進展

范麗麗，李文靜，吳斐華

（中國藥科大學(xué)中藥學(xué)院中藥藥理與中醫(yī)藥學(xué)系，江蘇 南京 211198）

糖尿病是一組因胰島素絕對或相對分泌不足和（或）胰島素利用障礙引起的三大物質(zhì)代謝紊亂性疾病，以高血糖為主要特征。糖尿病血管并發(fā)癥患者高死亡率和致殘的主要原因有心血管疾病和腎病等。血管內(nèi)皮損傷是糖尿病血管病變發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，適度的自噬可改善血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥和凋亡。轉(zhuǎn)錄因子EB（transcription factor EB，TFEB）是調(diào)節(jié)自噬和溶酶體生物生成的關(guān)鍵因子。TFEB具有能識別協(xié)同溶酶體表達和調(diào)控元件的E-box序列，促進溶酶體基因和自噬基因的轉(zhuǎn)錄和表達，促進溶酶體生物生成，增強溶酶體的功能以及促進自噬體和溶酶體的融合。本綜述旨在總結(jié)TFEB在糖尿病血管并發(fā)癥中的作用與調(diào)控機制。

1 轉(zhuǎn)錄因子EB生物學(xué)特點

亮氨酸拉鏈bHLH-LZ是類轉(zhuǎn)錄因子中的小眼轉(zhuǎn)錄因子E家族（microphthalmia-transcription factor E，MiT/TFE）成員，包括 MITF，TFEB，TFEC 和TFE3。MiT/TFE家族具有的E-box（CANNTG）序列能直接識別1個名為協(xié)同溶酶體表達和調(diào)控元件的回文序列（GTCACGTGAC），促進溶酶體基因的表達［1-2］。最初MITF，TFEB，TFEC和TFE3被描述為癌基因，作為溶酶體生物發(fā)生、細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)和自噬的主要調(diào)節(jié)因子［3］。TFEB由476個氨基酸殘基組成，包括富谷氨酰胺、螺旋-環(huán)-螺旋和亮氨酸拉鏈等，是MiT/TFE家族里第一個被發(fā)現(xiàn)識別協(xié)同溶酶體表達和調(diào)控元件，促進溶酶體基因表達，并促進自噬基因的表達的因子。目前TFEB的調(diào)控位點有絲氨酸（serine，Ser）142，Ser211，Ser134 和Ser138等。正常條件下，TFEB以磷酸化狀態(tài)定位于細(xì)胞漿中，受到不良刺激后脫磷酸化轉(zhuǎn)位進入細(xì)胞核啟動下游基因轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮生物學(xué)功能。

2 轉(zhuǎn)錄因子EB的功能

2.1 TFEB與溶酶體

溶酶體是主要參與細(xì)胞降解和循環(huán)系統(tǒng)的細(xì)胞器，其功能是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定［4］。TFEB過表達能夠增加溶酶體相關(guān)膜蛋白1和組織蛋白酶B等溶酶體相關(guān)基因的表達，進而調(diào)節(jié)溶酶體生物合成和溶酶體降解功能［1］。溶酶體胞吐是指溶酶體定位于細(xì)胞表面與質(zhì)膜融合,將其內(nèi)容物排出到細(xì)胞外，受Ca2+調(diào)節(jié)的一個過程。TFEB過表達促進細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平升高，進而增強溶酶體胞吐作用。溶酶體適應(yīng)環(huán)境如營養(yǎng)水平需要依賴于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of Rapamycin，mTOR），溶酶體膜Ca2+通道蛋白黏脂蛋白-1和Ca2+調(diào)節(jié)TFEB從溶酶體到細(xì)胞核中［6］。

2.2 TFEB與自噬

自噬是一個將自身細(xì)胞質(zhì)蛋白或受損細(xì)胞器輸運進入囊泡，與溶酶體融合，從而形成自噬溶酶體進行分解代謝的過程。TFEB促進自噬體的形成以及自噬體與溶酶體的融合［5］。微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）是細(xì)胞自噬標(biāo)志物。在HeLa細(xì)胞中，TFEB沉默后，LC3-Ⅱ的表達降低，而在TFEB過表達時，在紅色和綠色雙熒光標(biāo)記LC3蛋白時，LC3定位于溶酶體中，自噬溶酶體數(shù)量增加，自噬流增強［7］。海藻糖作為TFEB的激動劑，能促進TFEB核轉(zhuǎn)位上調(diào)TFEB調(diào)控的自噬基因進而增強自噬信號［8］。姜黃素衍生物C1直接與TFEB的N端甘氨酸和丙氨酸結(jié)合，促進TFEB的核移位，減少TFEB-YWHA（14-3-3）的結(jié)合，促進自噬和溶酶體功能［9-10］。

3 轉(zhuǎn)錄因子EB的調(diào)控

3.1 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）對TFEB的調(diào)控

MAPK是一組能被不同的細(xì)胞外刺激，如細(xì)胞因子、細(xì)胞應(yīng)激及細(xì)胞黏附等激活的Ser-蘇氨酸蛋（threonine，Thr）白激酶。ERK是MAPK成員之一。MAPK1/ERK2和MAPK3/ERK1磷酸化TFEB的Thr202/酪氨酸（tyrosine，Tyr）204位點，減少TFEB的核轉(zhuǎn)位［11］。ERK2 磷酸化 TFEB 的 Ser142，使TFEB定位于胞漿中，敲低ERK2，則促進TFEB的核轉(zhuǎn)位［7］。

3.2 雷帕霉素（絲氨酸/蘇氨酸激酶）復(fù)合物1〔Rapamycin（serine/threonine kinase）complex 1，mTORC1〕對TFEB的調(diào)控

mTORC1通過調(diào)節(jié)合成代謝（蛋白質(zhì)合成和營養(yǎng)儲存）和分解代謝過程（自噬和能量儲存的利用），將能量和營養(yǎng)豐度與細(xì)胞生長和增殖耦合起來。在HeLa細(xì)胞中，使用mTORC1的抑制劑Torin-1，TFEB在Ser142處磷酸化減少，證明mTORC1磷酸化TFEB的Ser142位點。此外，mTORC1磷酸化TFEB的Ser211位點，YWHA蛋白與P-TFEB（S211）結(jié)合，使TFEB定位于胞質(zhì)中［12-13］。

3.3 蛋白激酶B對TFEB的調(diào)控

蛋白激酶B是Ser/Thr激酶家族成員之一，在細(xì)胞存活和凋亡抑制中起關(guān)鍵作用。蛋白激酶B的異常激活主要由其突變或上游信號的失調(diào)引起，是惡性進展和抗藥性的重要驅(qū)動因素［14］。蛋白激酶B通過磷酸化TFEB的Ser467位點抑制過氧化氫誘導(dǎo)的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株（SH-SHY5Y）凋亡程度［15］。在HeLa細(xì)胞中，蛋白激酶B抑制劑MK2206促進TFEB向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移，而該酶磷酸化TFEB的Ser467位點，使TFEB位于細(xì)胞漿中，抑制TFEB激活［16］。

3.4 蛋白激酶C對TFEB的調(diào)控

蛋白激酶C是一種細(xì)胞質(zhì)酶，其作用包括調(diào)節(jié)糖代謝和作用于轉(zhuǎn)錄因子，參與基因表達的調(diào)控?；罨牡鞍准っ窩-α和蛋白激酶C-δ促進糖原合成酶激酶3β的磷酸化，抑制其活性，阻止糖原合成酶激酶3β磷酸化TFEB的Ser134和Ser138位點，促進TFEB核轉(zhuǎn)位，促進溶酶體生物生成［17］?；罨鞍准っ窩-β磷酸化TFEB的C端中至少3個Ser殘基，穩(wěn)定了TFEB，增加其活性并促進溶酶體相關(guān)基因的表達和激活［18］。

3.5 其他

蛋白磷酸酶/鈣調(diào)磷酸酶是一種鈣依賴性的Ser/Thr磷酸酶。P38抑制劑SB202190通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放，激活蛋白磷酸酶/鈣調(diào)磷酸酶使TFEB去磷酸化，促進TFEB介導(dǎo)的自噬與溶酶體生物生成［19］。STIP1同源物U-框蛋白1（STIP1 homology and U-Box containing protein 1，STUB1）是一種輔助伴侶的E3泛素連接酶，通過優(yōu)先與非活性磷酸化的TFEB結(jié)合調(diào)節(jié)TFEB的活性，通過泛素蛋白酶體途徑發(fā)揮降解作用，而磷酸化TFEB在STUB1缺陷細(xì)胞和STUB1缺陷小鼠組織中積累，導(dǎo)致TFEB活性降低［20］。

4 轉(zhuǎn)錄因子EB與糖尿病血管并發(fā)癥

糖尿病血管并發(fā)癥是糖尿病患者高死亡、高致殘的主要原因。糖尿病血管并發(fā)癥分為微血管病變和大血管病變，微血管病變主要有糖尿病性腎病和糖尿病神經(jīng)病變等，大血管病變主要有動脈粥樣硬化和高血壓等。有研究表明，TFEB通過調(diào)節(jié)自噬和溶酶體改善糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展（圖1）。

圖1 轉(zhuǎn)錄因子EB（TFEB）與糖尿病血管并發(fā)癥的關(guān)系.TNF-α：腫瘤壞死因子α；IL-1β：白細(xì)胞介素1β；SOD2：超氧化物歧化酶2；HO-1：血紅素加氧酶1；p-EIF2α：磷酸化真核起始因子2α亞基；cleaved-caspase 3：活化的胱天蛋白酶3；MCP-1：單核細(xì)胞趨化蛋白；ROS：活性氧；┤：抑制；→：促進.

4.1 TFEB與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化的始動環(huán)節(jié)是血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。許多促炎因子，如氧化低密度脂蛋白、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）等導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷［21］。Song等［22］研究表明，TFEB過表達通過降低糖尿病小鼠胸主動脈組織中血管細(xì)胞黏附分子1和細(xì)胞間黏附分子1的表達減弱內(nèi)皮炎癥，并且在IL-1β誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）中TFEB過表達逆轉(zhuǎn)了人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞THP-1細(xì)胞對HUVEC的黏附，而敲低TFEB可增加THP-1細(xì)胞對HUVEC的黏附作用，其機制是TFEB抑制IkB激酶（IkB kinase，IKK）激活，增加NF-kB抑制蛋白α（inhibitor α of NF-kB，IkBα）水平減弱NF-kB活性，減弱其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。剪切力影響內(nèi)皮細(xì)胞的許多生理過程，包括炎癥、增殖和存活［23-24］。Lu等［21］研究表明，剪切力促進TFEB的核移位，TFEB過表達抑制TNF-α、IL-1β和脂多糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥，減少TNF-α誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生，增加血紅素加氧酶、超氧化物歧化酶2蛋白表達，改善內(nèi)皮功能障礙和減少動脈粥樣硬化的發(fā)生，敲除自噬蛋白基因5和使用自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤、氯喹、巴佛洛霉素（bafilomycin）A1抑制自噬并不能阻礙TFEB抑制內(nèi)皮細(xì)胞炎癥。Sergin等［25］研究表明，在脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中，TFEB過表達能顯著抑制IL-1β水平，減弱自噬有關(guān)的泛素結(jié)合蛋白sequestosome-1（SQSTM1，P62）的聚集，減少巨噬細(xì)胞的凋亡，增加LC3-Ⅱ和溶酶體相關(guān)膜蛋白1等的表達，逆轉(zhuǎn)斑塊的自噬功能障礙，從而減少動脈粥樣硬化的發(fā)生。Lu等［21］和Sergin等［25］關(guān)于TFEB是否通過自噬和溶酶體減少動脈粥樣硬化的發(fā)生的觀點相反，這有可能與其用的細(xì)胞不同有關(guān)。

4.2 TFEB與糖尿病性心肌病

糖尿病性心肌病常見病因主要有心肌細(xì)胞代謝紊亂和心肌細(xì)胞鈣轉(zhuǎn)運缺陷等。有研究表明，糖脂毒性是心肌細(xì)胞代謝紊亂的主要原因之一。Trivedi等［26］研究表明，TFEB參與糖脂毒性導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷。在1型糖尿病小鼠和肥胖小鼠的肝組織中TFEB蛋白表達降低，組織蛋白酶B活性降低，溶酶體相關(guān)膜蛋白2A蛋白表達降低，自噬體降解異常，導(dǎo)致心臟受損。在葡萄糖和棕櫚酸酯聯(lián)合作用下的大鼠心肌細(xì)胞和原代乳大鼠心肌細(xì)胞中，TFEB蛋白表達降低，自噬和溶酶體功能降低，真核起始因子2α亞基的磷酸化和活化的胱天蛋白酶3表達增加，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細(xì)胞死亡。

4.3 TFEB與外周血管疾病

外周血管疾病是糖尿病主要的慢性并發(fā)癥之一，包括外周動脈疾病和頸動脈狹窄等［27］。外周血管疾病的主要臨床表現(xiàn)是間歇性跛行。嚴(yán)重肢體缺血是嚴(yán)重的外周動脈疾病之一［28］。缺血后血管生成是阻止缺血組織損傷、促進血流恢復(fù)的關(guān)鍵［29］。Fan等［29］研究表明，在TFEB敲除小鼠中，單側(cè)后肢缺血小鼠的壞死爪趾增多，血管生成減少，而TFEB轉(zhuǎn)基因小鼠的壞死爪趾減少，血管生成增多；體外實驗發(fā)現(xiàn)，TFEB過表達改善內(nèi)皮細(xì)胞功能如血管形成和遷移，并且發(fā)現(xiàn)TFEB是通過激活腺苷酸活化蛋白激酶α增強自噬，促進缺血后血管生成和遷移。

4.4 TFEB與糖尿病腎病

糖尿病腎病是終末期腎病的主要病因。慢性炎癥是糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展的主要因素之一。Yuan等［30］研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞通過激活TFEB，改善溶酶體功能，增加自噬促進巨噬細(xì)胞M2表型減輕糖尿病性腎病。體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞能促進巨噬細(xì)胞的M2表型的抗炎作用，降低糖尿病腎病小鼠TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白和IL-1β的表達，保護腎損傷，增加巨噬細(xì)胞組織蛋白酶B、TFEB、LC3Ⅱ和Beclin1蛋白表達，降低P62蛋白表達，增強溶酶體-自噬。體外實驗發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞改善高糖誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞RAW 264.7細(xì)胞溶酶體功能障礙，增強自噬流；機制研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞通過激活TFEB介導(dǎo)的溶酶體-自噬改善高糖誘導(dǎo)的RAW 264.7細(xì)胞炎癥。足細(xì)胞損傷是糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展的主要原因之一［31］。Zhao等［32］研究表明，糖尿病腎病患者的足細(xì)胞的自噬泡減少，Beclin1和LC3表達減少，自噬降低。體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠中晚期糖基化終產(chǎn)物抑制自噬導(dǎo)致足細(xì)胞損傷和腎損傷；體外實驗發(fā)現(xiàn)，晚期糖基化終產(chǎn)物是通過激活mTOR抑制TFEB的核移位，降低溶酶體相關(guān)基因和自噬相關(guān)基因的表達，減少自噬體和自噬溶酶體形成，抑制自噬流。因此，TFEB能調(diào)節(jié)自噬和溶酶體減輕炎癥，減少糖尿病性腎病的發(fā)展，有望成為治療糖尿病腎病藥物的新靶點。

5 結(jié)語

TFEB通過促進自噬和溶酶體相關(guān)基因的表達，成為細(xì)胞內(nèi)能量調(diào)控和細(xì)胞清除的主要調(diào)節(jié)因子。目前對于TFEB的調(diào)節(jié)主要有2個方面；一是基因水平的過表達或沉默；二是化學(xué)物質(zhì)如torin-1對TFEB活性的誘導(dǎo)作用，關(guān)于藥物調(diào)節(jié)TFEB以及具體的調(diào)控機制的研究很少。近年來研究發(fā)現(xiàn)，適度的自噬可以改善糖尿病血管并發(fā)癥，TFEB的核轉(zhuǎn)位可以促進自噬基因和溶酶體基因的表達，增強自噬，延緩糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)展。因此，以TFEB為潛在靶點，探究TFEB的具體調(diào)控機制在糖尿病血管并發(fā)癥中發(fā)揮的作用，可為糖尿病血管并發(fā)癥的治療藥物研究提供新靶點和新思路。