DJ-1蛋白与糖尿病的关系研究进展

周晴，魏慧丽，邓华聪

近年来，糖尿病发病率在全世界范围逐渐上升，糖尿病已成为继心血管疾病及肿瘤之后的第三大非传染性疾病。世界卫生组织(WHO)的统计数据表明，2014年全球糖尿病患病人数达4.2亿，其中绝大多数集中于人口众多的发展中国家[1]。糖尿病是以高血糖为主要表现的众多病理变化的总和，最终导致包括失明、肾功能衰竭、神经病变等涉及全身多脏器的慢性并发症[2]。众所周知，胰岛素抵抗及胰岛β细胞功能进行性紊乱在2型糖尿病的发生发展过程中具有重要作用[3-5]，其中胰岛β细胞功能的紊乱在2型糖尿病前期已经发生，并且在病程中逐渐恶化，早期则主要表现为第一时相胰岛素分泌减少[6]。近年来研究发现，DJ-1蛋白具有改善胰岛β细胞功能并维持血糖稳态的作用[7]。因此本文针对DJ-1与糖尿病的研究现况做一综述。

1 DJ-1蛋白概述

DJ-1是1997年Nagakubo应用双酵母杂交系统时发现的一种新的蛋白，是一种丝裂原依赖性癌蛋白，广泛表达于全身各组织。人类DJ-1含有189个氨基酸，具有α-螺旋、β-折叠结构，一般以二聚体的形式存在，又称PARK-7，属于DJ-1/ThiJ/PfpI超家族[8]。

既往研究主要集中于DJ-1与神经退行性病变-帕金森病之间的关系。研究发现，DJ-1的突变与早发型帕金森病的神经自发性退行性变相关[9]，同时DJ-1的水平下降促进了帕金森病的病理变化[10]。

研究发现DJ-1具有多种生理功能，其中抗氧化应激是其突出而主要的作用。Taira等[11]研究发现，沉默小鼠胚胎成纤维细胞中的DJ-1后，与对照组相比，实验组细胞极易死亡。后续研究发现在氧化应激条件下，细胞内DJ-1向线粒体内重分布，同时转变为pI5.8酸性亚型，第106位的半胱氨酸转变为半胱亚磺酸，进而发挥抗氧化应激作用[12]。在转染DJ-1的RINm5F细胞中，Jo等[13]研究发现DJ-1可明显抑制过氧化氢引起的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)及核转录因子-κB(nuclear factor of kappa B，NF-κB)信号通路的激活，同时可降低活性氧(reactive oxygen species，ROS)的产生及DNA的破坏，从而保护细胞免受氧化应激导致的死亡。

Nrf2 [nuclear factor erythroid 2 (NFE2)-related factor 2]是转录因子家族成员之一，同时也是抗氧化应激基因表达的主要调节因子[14]。生理条件下，Keap-1与Nfr2结合使得后者表现出生物效应，但当处于氧化应激时，Nfr2向核内移位，进而引发抗氧化基因的表达[15]。Clements等[16]研究发现，DJ-1可阻止Nrf2与Keap1的结合，维持Nrf2的稳定性，阻止其泛素化及降解，并且当DJ-1缺失时，Nrf2的表达及稳定性下降。

谷胱甘肽(glutathione，GSH)在维持细胞氧化还原平衡状态及保护细胞免受氧化应激损伤中发挥着重要作用，Zhou等[17]研究发现，氧化应激条件下，DJ-1可通过增加GSH合成途径中限速-谷氨酸半胱氨酸连接酶的活性促进GSH的合成，从而降低细胞内ROS及氧化应激引起的蛋白氧化水平，进一步发挥其抗氧化应激作用。亦有研究表明，DJ-1可与分子伴侣结合促进其抗氧化作用[18]。

研究发现，除上述抗氧化应激作用外，DJ-1亦具有神经保护[19]、调控雄激素受体[20]并参与多种癌症的发生[21-22]等作用。近年来发现，DJ-1可通过调节细胞凋亡相关因子的表达发挥抗胰岛β细胞凋亡的作用，并可呈剂量依赖性地增加胰岛素分泌[23]。

2 DJ-1与胰岛β细胞

Waanders等[24]在使用高糖(16.7mmol/L)及低糖(5.6mmol/L)分别处理胰岛后发现，高糖处理下的DJ-1水平升高了2倍；同时，高脂饮食后小鼠胰岛内DJ-1的表达升高了1.7倍。Inberg等[25]在研究MINI6细胞在不同葡萄糖浓度下的生理变化时发现，高糖状态(25mmol/L)下的细胞表达较高水平的DJ-1，进一步使用RNA干扰技术抑制细胞内DJ-1表达后MINI6及小鼠胰岛在H2O2或毒胡萝卜素引起的氧化应激状态下极易死亡，同时该研究发现在氧化应激及内质网应激状态下DJ-1可呈剂量依赖性地增加胰岛素的分泌。

除抗氧化应激外，DJ-1还可保护胰岛β细胞免受凋亡。Jain等[23]使用低剂量链脲佐菌素(STZ)处理DJ-1敲除小鼠后发现，与对照组相比，其胰岛素水平明显下降而血糖水平明显升高，且DJ-1敲除的胰岛β细胞的凋亡速度及炎症因子水平为对照组的2倍，进而提示DJ-1在氧化应激及炎症状态下具有保护胰岛β细胞的作用。内质网应激通过引起未折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)而与胰岛β细胞凋亡密切相关[26]。Inberg等[25]发现，在胰岛β细胞系及小鼠胰岛中使用小干扰RNA沉默DJ-1的表达后，细胞加速死亡，而通过腺病毒载体提高DJ-1的表达水平可缓解细胞死亡；进一步研究发现，DJ-1可通过降低氧化应激条件下细胞内BiP(亦即GRP78/HSPA5，内质网中蛋白质输入、折叠及组装过程中的重要成员，是UPR的标志)水平而减少细胞凋亡。凋亡因子在细胞凋亡过程中发挥着重要作用。Jo等[13]在使用白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及γ干扰素(IFN-γ)处理的RINm5F细胞中发现，转染DJ-1可降低细胞内毒性，抑制抑制细胞色素C的释放及caspase-3的活化，降低Bax的表达，增加Bcl-1的表达，进而对抗细胞因子诱导的RINm5F细胞死亡。相关研究亦表明，DJ-1可通过与死亡结构域相关蛋白(death domain associated protein，Daxx)结合阻止其向细胞质的转位，进而抑制细胞凋亡信号调节激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1，ASK1)的激活，从而阻止细胞死亡[27]；同时，DJ-1可抑制丝裂素活化蛋白激酶/ERK激酶激酶(mitogen-activated protein kinase/ERK kinase kinase 1，MEKK1)的激活，从而阻止MEKK1介导的细胞死亡[28]。既往研究发现，2型糖尿病患者胰岛内DJ-1的mRNA及蛋白质水平均明显降低[7]，提示2型糖尿病患者胰岛内清除ROS及促进其他抗氧化物表达的能力降低，在糖脂毒性对胰岛β细胞损伤的基础上DJ-1水平的降低进一步加重了其损伤，导致胰岛β细胞功能持续下降。

随后的临床研究更提示了DJ-1与糖尿病发生发展的密切关系。一项对代谢综合征患者进行12周生活方式干预的研究发现，干预组患者血清DJ-1水平升高，并且DJ-1水平的增加与血糖及血压的改善相关[29]。Cheng等[30]发现，妊娠糖尿病患者胎儿脐静脉内皮细胞中DJ-1的含量降低，提示DJ-1含量的降低可能与后代糖尿病发病率增加相关。

3 DJ-1与糖尿病

2型糖尿病是以进行性的胰岛素分泌障碍及胰岛素抵抗为特征、以高血糖为主要表现的慢性进展性疾病。UKPDS研究[31]发现新诊断的2型糖尿病患者中胰岛β细胞功能已下降50%，而随着病情的进展，胰岛β细胞功能持续下降，直至出现胰岛β细胞功能衰竭。因此恢复胰岛β细胞功能是治疗2型糖尿病的重中之重。

既往研究发现，氧化应激与胰岛β细胞功能密切相关。体内生理水平的ROS对于维持糖代谢稳态具有重要意义，但长期暴露于高水平的ROS使机体处于氧化应激状态并进而引起糖代谢的紊乱[32]；反之，在长期高糖高脂作用下，脂质过氧化物及晚期糖基化终末产物生成增加，进而导致ROS大量产生[33]。高糖高脂与氧化应激相互促进、相互发展，形成恶性循环。研究发现，糖尿病患者体内氧化应激标记物如8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)、4-羟基-2-壬烯醛(4-HNE)等明显增加[34]，而抗氧化应激物质GSH水平明显降低[35]，提示糖尿病患者处于氧化应激状态。同时相关研究发现，胰岛内抗氧化系统的表达水平较低，使得胰岛β细胞在氧化应激状态下极易受损，胰岛素生成基因转录水平及胰岛β细胞功能下降[36-37]，最终导致胰岛β细胞死亡。

综上所述，DJ-1作为广泛表达于机体各个组织的蛋白，可通过抗氧化应激及抗凋亡等途径保护胰岛β细胞，因而具有广阔的研究前景，以DJ-1作为靶点开展治疗或可为糖尿病患者带来诸多受益。目前DJ-1与糖尿病的研究多局限于基础实验，仍缺乏大样本的人群研究对基础研究结果进行验证，且其在2型糖尿病发生发展中的作用机制仍需明确。因此，深入探讨DJ-1在糖尿病发病和干预中的机制及临床应用前景是今后的重要研究方向。

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