O-GlcNAc糖基化修饰调控炎症信号通路

黄意雯， 叶 诚， 郑军平*

(1)湖北中医药大学 基础医学院 中医药微生物组与营养代谢研究所， 武汉 430065；2)武汉海关技术中心， 武汉 430050)

O-GlcNAc糖基化修饰(O-GlcNAcylation)是一种可逆的瞬时的动态的蛋白质翻译后修饰。修饰的靶蛋白质数千种，参与了生命活动的多种生理病理过程。炎性疾病占据人类疾病的重要比例，其典型特征为炎症反应。以往的研究聚焦于炎症发生发展过程中各种蛋白质的磷酸化修饰水平变化。虽然O-GlcNAc糖基化与磷酸化修饰高度重叠，但O-GlcNAc糖基化修饰在炎症反应过程中究竟扮演何种角色尚不明确，对该领域系统总结的文章较为缺乏。近年来，深入的研究提示，O-GlcNAc糖基化修饰可能调控多种炎症信号通路的过程。本文就O-GlcNAc糖基化修饰的基本特点，以及O-GlcNAc糖基化修饰影响炎症通路与炎性疾病过程的最新报道进行总结，以期为防治炎性疾病提供更多思路。

1 O-GlcNAc糖基化修饰

1.1 O-GlcNAc糖基化修饰简介

20世纪80年代初，Hart等[1]在对活细胞表面的糖结构检测中发现了一种新的蛋白质糖基化形式。不同于经典N-糖基化或O-糖基化修饰的复杂糖链结构，其蛋白质丝氨酸/苏氨酸羟基上仅修饰1个不延伸的N-乙酰氨基葡萄糖单糖，被称为O-连接的-N-乙酰氨基葡萄糖(O-linkedN-acetylglucosamine)。因此，该蛋白质翻译后修饰被命名为O-GlcNAc糖基化修饰。

现有研究已证实，O-GlcNAc糖基化修饰广泛存在于植物、动物和原生生物等生命体中。O-GlcNAc糖基化修饰的靶蛋白质主要为胞质和胞核蛋白质，包括组蛋白、转录酶、转录因子、激酶、结构蛋白质等多种蛋白质，种类超过4 000种[2]。O-GlcNAc糖基化修饰参与信号传导、转录翻译、代谢免疫等多种重要生命过程，对生命体的病理生理发挥调控作用。

1.2 O-GlcNAc糖基化修饰动态循环

O-GlcNAc糖基化修饰与磷酸化修饰作用相似，也是一种可被诱导的可逆的动态的蛋白质翻译后修饰，通过一瞬间的糖基化和去糖基化来调节复杂的细胞活动。

葡萄糖通过己糖胺生物合成途径(hexosamine biosynthetic pathway，HBP)转化成尿苷-二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖(uridine-diphosphate N-acetylglucosamine，UDP-GlcNAc)，UDP-GlcNAc作为糖基供体参与O-GlcNAc糖基化修饰调控，其大致过程见Fig.1。其中，谷氨酰胺果糖-6-磷酸氨基转移酶(glutamine fructose-6phosphate amidotransferase，GFAT)将果糖-6-磷酸催化转变为葡糖-6-磷酸，为HBP的限速步骤[3]。O-GlcNAc糖基化修饰由一对循环酶O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)和O-GlcNAc糖苷水解酶(O-GlcNAcase，OGA)的催化来特异性调控。OGT蛋白在人体内有3个亚型：核-浆OGT(nuclear cytoplasmicO-GlcNAc transferase，nc-OGT)、线粒体OGT(mitochondrialO-GlcNAc transferase，m-OGT)和小片段OGT(short isoformO-GlcNAc transferase，s-OGT)。UDP-GlcNAc与OGT活性催化中心结合引发蛋白质构象改变后，与受体底物结合[4]。OGA分为3种亚型：全长OGA (full-lengthO-GlcNAcase，fOGA)、变体OGA(variantO-GlcNAcase，vOGA)和最短OGA(shortest O-GlcNAcase，sOGA)。OGA通过其活性中心残基上的氢键锚定O-GlcNAc后进行糖苷键的水解[5]。

Fig.1 Hexosamine biosynthetic pathway (HBP) and O-GlcNAcylation cycling Glucose is converted into UDP-GlcNAc through HBP, in which the GFAT is responsible for the rate-limiting process by catalyzing the conversion of fructose-6-phosphate to glucose-6-phosphate[3]. O-GlcNAc group is added and removed by OGT and OGA, respectively

研究表明，O-GlcNAc糖基化修饰可在数分钟内实现循环，与磷酸化修饰相当[6]。正因为O-GlcNAc糖基化修饰方式的迅速灵活，其参与的信号通路在转录、翻译、代谢等细胞生物学过程中发挥重要调节作用。O-GlcNAc糖基化修饰会受到外界环境、细胞生理状态等许多因素的影响。本课题组前期已对O-GlcNAc糖基化修饰相关特性及其生物学功能进行了系统的梳理[7]。

为便于探究O-GlcNAc糖基化修饰的重要作用，可以通过基因过表达、基因敲除、基因沉默、添加酶底物或抑制剂等手段人为干预其修饰水平，而细胞水平研究则通常使用小分子抑制剂进行机制研究。截止目前，OGT特异性抑制剂较少。四氧嘧啶(Alloxan)是首个被报道的OGT抑制剂，但特异性不强，它亦能抑制葡萄糖激酶和OGA等关键酶[8]。UDP-5SGlcNAc作为UDP-GlcNAc的同位体，可抑制OGT，也可抑制其他依赖UDP-GlcNAc的糖基转移酶[9]。苯并噁唑啉酮(benzoxazolinone，BZX)是含有五杂原子二氨基甲酸酯核的小分子，毒性较高，可使OGT不可逆的失活[10]。L01是天然OGT活性抑制剂，对OGT有较高选择性和特异性，细胞毒性低且不改变聚糖组成[11]。PUGNAc可以抑制细胞内OGA，但特异性较差，它对功能相关糖苷水解酶的混杂抑制，易发生脱靶效应[12]。Thiamet-G是目前已知最有效的选择性OGA抑制剂，它对OGA的选择性比人溶酶体β-己糖苷酶的选择性高37 000倍[13]。近期，研究者又开发了MK8719和Thiamme2-G等可穿过血脑屏障的OGA抑制剂[14,15]，拓展了该抑制剂的应用范围。葡糖胺(glucosamine，GlcN)是一种氨基糖，可以通过HBP合成途径增加UDP-GlcNAc的产量，从而使提高蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰[2]。

1.3 O-GlcNAc糖基化修饰与其他蛋白质翻译后修饰

蛋白质的O-GlcNAc糖基化修饰与磷酸化、泛素化、甲基化、乙酰化等蛋白质翻译后修饰之间可相互影响，共同调控蛋白质功能与活性[16]。

1.3.1O-GlcNAc糖基化与泛素化 泛素化是介导蛋白质降解的重要翻译后修饰。O-GlcNAc糖基化修饰不仅对泛素活化酶[17]、泛素连接酶[18,19]存在修饰调控，还直接修饰蛋白酶体的多种亚基[20]，影响蛋白质降解。最新的研究表明，O-GlcNAc糖基化与泛素化修饰之间存在竞争或促进关系。Luanpitpong 等[21]发现，陷窝蛋白1(caveolin-1)和c-Myc等蛋白质的O-GlcNAc糖基化修饰可干扰其泛素化修饰，从而增加陷窝蛋白1和c-Myc蛋白的稳定性，促进非小细胞肺癌的转移和扩散。因O-GlcNAc糖基化修饰通常位于蛋白质降解相关的PEST序列上，从而减少了泛素化修饰导致的靶蛋白质降解[22]。有趣的是，本室前期研究[23]证明，泛素化修饰蛋白酶体系统可在缺氧条件下介导OGT蛋白降解，最终加剧内皮细胞炎症反应。

锌指蛋白A20是NF-κB活性负反馈调节蛋白质，经Thiamet-G处理后，细胞内总体O-GlcNAc糖基化修饰增加，A20转录水平增强，但A20的蛋白表达却降低。深入研究发现，上调O-GlcNAc糖基化修饰会增加A20泛素化修饰而促进蛋白质降解[24]。

1.3.2O-GlcNAc糖基化与甲基化O-GlcNAc糖基化修饰可调节组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶Zeste同源物增强子2(Histone-lysine N-methyltransferase Enhancer of Zeste homolog 2，EZH2)活性。当EZH2蛋白上S73、S76、S84和T313位点被O-GlcNAc糖基化修饰可增加该酶稳定性，而EZH2蛋白S729位点发生O-GlcNAc糖基化修饰促进甲基转移酶活性，增加H3组蛋白K27位点双甲基化、三甲基化(即H3K27 me2/3)，从而引发细胞癌变[25]。

1.3.3O-GlcNAc糖基化与磷酸化 在众多蛋白质翻译后修饰中，与磷酸化修饰的相互作用研究最多，也较为重要。对于特定蛋白质的O-GlcNAc糖基化修饰与磷酸化修饰之间的互作，目前有4种模式：(1)同一位点发生竞争性修饰；(2)不同位点发生交替性修饰；(3)邻近区域不同位点发生各自修饰；(4)竞争性修饰与交替性修饰同时存在。两者相互牵制和阴阳调和，保障多种生命活动的正常开展。

Tau蛋白在正常生理条件下调节、维持和稳定微管组装。tau蛋白的过度磷酸化导致聚集性神经纤维缠结(neurofibrillary tangles，NFTs)的形成，是阿尔茨海默病的重要病理表现之一。Tau蛋白的过度磷酸化伴随着O-GlcNAc糖基化修饰降低。研究已证实，S208、S238和S400三个位点为磷酸化与O-GlcNAc糖基化的竞争结合位点，又称阴阳位点，靶向tau蛋白的阴阳位点或可作为阿尔茨海默病的治疗靶点[26]。

钙调蛋白激酶(calmodulin-dependent protein kinase，CaMK)活化过程中，O-GlcNAc糖基化修饰与磷酸化修饰的相互作用发挥重要调控作用[27]。在基态下，CaMKⅣ上多个位点(S137、S189、S356、S58及T57)在OGT作用下发生O-GlcNAc糖基化修饰，此时蛋白质处于静息状态。受刺激时，钙调素与CAMKⅣ结合，暴露其激活区域，OGA使CaMKⅣ的S189处发生去糖基化，进而在钙调素依赖性激酶激酶(calmodulin-dependent protein kinase kinase，CaMKK)调控下，增加T200处位点的磷酸化修饰水平，CaMKⅣ被激活。

近两年研究表明，O-GlcNAc糖基化修饰参与饥饿介导的自噬调节。饥饿可诱导胰高血糖素表达，经肝细胞受体激活钙通道(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor 1，InsP3R1)，触发内质网向外释放钙。胞浆内Ca2+增加可通过磷酸化激活CaMKII。而该激酶反过来磷酸化激活OGT，促进Unc-51样自噬激活激酶1(Unc-51 Like Autophagy Activating Kinase 1，ULK1)的O-GlcNAc糖基化修饰，从而增强ULK1与AMPK相互作用，ULK1进一步被磷酸化而激活。激活的ULK1磷酸化Beclin-1蛋白，启动吞噬体形成并增加自噬水平。自噬增加后可提供氨基酸、葡萄糖和游离脂肪酸等多种底物，以维持饥饿环境下的细胞能量水平，以此减少细胞损伤和死亡[28]。此外，AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)既可调控O-GlcNAc糖基化修饰水平[29]，亦可被O-GlcNAc糖基化修饰，增加AMPK的O-GlcNAc糖基化修饰，可抑制其磷酸化激活，从而下调ULK1表达水平及其启动自噬能力[30]。

2 O-GlcNAc糖基化修饰与炎症信号通路

O-GlcNAc糖基化修饰的紊乱会影响NF-κB、MAPK、PI3K/AKT等炎症信号通路，改变NF-κB、c-Myc、AKT、PI3K、p53等对应基因的功能，进而影响炎症反应进程。

2.1 O-GlcNAc糖基化修饰与NF-κB信号通路

核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)信号通路的p65、c-Rel、IKKα、IKKβ等多种关键蛋白质发生O-GlcNAc糖基化修饰，改变IκB稳定性，对NF-κB入核迁移能力造成影响[31]，如Fig.2所示。

Fig.2 The canonical NF-κB signaling pathway Activated by IκB kinase (IKK), NF-κB releases from the IκB-containing complex, and then initiates the transcription of inflammatory cytokines. The whole pathway of NF-κB is affected by O-GlcNAcylation. ‘P’ stands for phosphorylation, and ‘G’ stands for O-GlcNAcylation

O-GlcNAc糖基化修饰可增强NF-κB激活。研究表明，p65的T352发生O-GlcNAc糖基化修饰，可抑制NF-κB与IκBα的结合，导致p65入核能力增加[32]。随后，研究者亦发现p65的T305O-GlcNAc糖基化修饰后可借助p300促进邻近K310的乙酰化，从而促进NF-κB的基因转录能力[33]。NF-κB的c-Rel亚基在S350位点发生O-GlcNAc糖基化修饰可提高其核转位能力[34]。IKKβ的S733位点被O-GlcNAc糖基化修饰后，其催化活性加强，激活IκB进而促进NF-κB入核[35]。

我们前期基于内皮细胞炎症模型发现，脂多糖可刺激NF-κB蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰高表达，经功能寡糖干预后，NF-κB的O-GlcNAc糖基化修饰显著下调，下游炎症因子明显抑制[36]。相反，亦有研究表明，GlcN及OGA抑制剂增加p65 S536位点的O-GlcNAc糖基化修饰后，抑制了TNF-α诱导的p65磷酸化，增加NF-κB与IκB的结合[37]。

NF-κB为Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)下游重要组成部分，亦是介导巨噬细胞M1/M2型极化的重要调控因子。M1型巨噬细胞可产生和释放促炎细胞因子，如IL-1、IL-6、TNF-α等，而M2巨噬细胞分泌IL-10等抑炎细胞因子，促进细胞增殖和组织修复[31]。在NF-κB上游的转化生长因子-β激活激酶1(transforming growth factor‐β activated kinase 1，TAK1)和TAK1-结合蛋白1(TAK1-binding protein 1，TAB1)均可发生O-GlcNAc糖基化修饰，TAK1的S427位点O-GlcNAc糖基化可促进TAK1 T187位点磷酸化，活化TAK1与IKK相互作用，激活NF-κB通路，促进巨噬细胞向M1型发展[38]。实验证明，Thiamet-G可治疗脑卒中，其机理为Thiamet-G促进了p65 S536位点附近的O-GlcNAc糖基化修饰，增强p65与IκB结合，促进巨噬细胞转向为M2型，减轻炎症反应[39]。

2.2 O-GlcNAc糖基化修饰与MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路的p38丝裂原活化蛋白激酶 (p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK)，细胞外信号调节激酶(extracellular-signalregulated protein kinase，ERK)，c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal protein kainse，JNK)等激酶中均未发现存在O-GlcNAc糖基化修饰。但有研究表明，加入底物或抑制剂提升总体O-GlcNAc修饰水平，可促进中性粒细胞的p38及ERK激活[40]。另一项研究加入OGA特异性抑制剂Thiamet-G后，发现软骨细胞中p38、ERK、JNK三种蛋白质发生磷酸化，使得MAPKs通路被激活[41]。OGT沉默后，总体O-GlcNAc糖基化修饰水平降低，可抑制高糖诱导大鼠肾细胞p38及JNK磷酸化激活[42]。

与上述研究结果相反，我们前期研究发现，脂多糖诱导的肺炎小鼠中肺部蛋白质总体O-GlcNAc糖基化修饰呈降低趋势，而功能寡糖可逆转炎症小鼠的O-GlcNAc糖基化修饰下降趋势，抑制p38磷酸化，但并未发现p38存在O-GlcNAc糖基化修饰现象[43]。MAPK信号通路与O-GlcNAc糖基化修饰存在相互影响，抑制ERK活化可使H1299、BPH-1和DU145等多种细胞的OGT表达降低和O-GlcNAc糖基化修饰下调[44]。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)与配体结合后，经EGFR/MEK/ERK信号级联可使OGT发生磷酸化，上调OGT活性，增加蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰。

基于此，推测O-GlcNAc糖基化修饰对MAPK通路的影响应在MAPKs上游的某些激酶，如Fig.3所示。近期研究表明，ERK1/2的上游丝裂原激活蛋白激酶激酶2(mitogen-activated protein kinase kinase 2，MEK2)T12位点发生O-GlcNAc糖基化修饰，可促进T394磷酸化激活，进而启动ERK1/2通路[45]。MEK2的上游Ras蛋白亦可被O-GlcNAc糖基化修饰，从而抑制嗜铬细胞瘤PC12细胞ERK1/2蛋白激活[46]。

Fig.3 ERK signaling and O-GlcNAcylation Activated Ras initiates Raf, and then Raf stimulates MEK by phosphorylation. Next, MEK activates ERK. Finally, ERK is activated and the expression of OGT increases. Conversely, OGT can affect the function of critical proteins by increasing the O-GlcNAcylation.‘P’ stands for phosphorylation, and ‘G’ stands for O-GlcNAcylation

2.3 O-GlcNAc糖基化修饰与PI3K/AKT信号通路

异源二聚体磷脂酰基醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)由p85调节亚单位和p110催化亚单位组成，AKT或称蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)。PI3K/AKT通路上PI3K、AKT、PIP3依赖性蛋白激酶1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase1，PDK1)等多种蛋白质存在O-GlcNAc糖基化修饰，通路核心部分如Fig.4所示。AKT蛋白在S305和S312位点发生O-GlcNAc糖基化修饰，可抑制AKT S308蛋白激活[47]。通过OGA特异性抑制剂处理肾损伤大鼠，发现总体水平O-GlcNAc糖基化修饰水平升高后可增加AKT的S473位点磷酸化修饰，抑制凋亡损伤[48]。而与之相反的是，在急性人B淋巴白血病细胞中，Zhang等[49]用小干扰RNA技术下调OGT基因的表达，导致细胞中PI3K蛋白表达降低，AKT的S473位点磷酸化及PI3K/AKT通路下游产物c-Myc的T58位点磷酸化水平均下降，即下调OGT可降低PI3K/AKT/c-Myc通路的表达，抑制细胞的无限增殖。

Fig.4 PI3K/AKT signaling and O-GlcNAcylation PIP3 is produced by PI3K on the plasma membrane. As the second messenger, PIP3 induces the activation of PDK1, which then activates AKT by the phosphorylation of S473 and T308. ‘P’ stands for phosphorylation, and ‘G’ stands for O-GlcNAcylation

2.4 O-GlcNAc糖基化修饰与JAK/STAT炎症信号通路

STAT5的T92位发生O-GlcNAc糖基化修饰是其发挥转录活性的必备条件之一，其T92A突变则丧失营养感应的基因调控能力[50]。同样，研究表明，STAT1在介导骨髓干细胞应对炎症时的吲哚胺2,3 -加双氧酶(indoleamine 2,3- dioxygenase，IDO)表达过程，亦依赖于OGT介导的O-GlcNAc糖基化修饰[51]。有研究指出，JAK2蛋白本身亦可发生O-GlcNAc糖基化修饰，但其具体作用位点和功能未揭示[52]。

3 O-GlcNAc糖基化修饰与炎症相关疾病

多项实验证明，O-GlcNAc调控的炎症信号通路参与多种疾病过程，如胰腺炎、肝炎、肺炎、结肠炎、急性损伤、甚至癌症等疾病。

3.1 O-GlcNAc糖基化修饰与胰腺炎

有研究在胰腺腺泡细胞中证实，O-GlcNAc糖基化修饰可促进细胞NF-κB信号激活，加剧胰腺炎的发展。炎症发生时，胰腺腺泡细胞AR42J中的NF-κB p65亚基及其上游激酶IKKα均被O-GlcNAc糖基化修饰。敲除OGT基因减少总体O-GlcNAc糖基化修饰水平后，可减少p65磷酸化与核转位，降低下游炎症因子TNF-α和iNOS的转录水平降低。相反，OGA抑制剂PUGNAc增加IKKα、p65的O-GlcNAc糖基化修饰，从而促进TNF-α和NO的分泌，加剧炎症反应[53]。

3.2 O-GlcNAc糖基化修饰与肝炎

肝细胞坏死是一种高度炎性的细胞死亡，亦是导致肝炎和肝损伤的重要机制[54]。受体相互作用丝氨酸苏氨酸激酶3(receptor interacting serine threonine kinase 3，RIPK3)是抵抗坏死的关键介质，使用Thiamet-G抑制OGA活性后，可明显缩短RIPK3在细胞中的半衰期，增强炎症反应；反之，增强RIPK3蛋白O-GlcNAc糖基化，能够降低RIPK3蛋白的稳定性和表达，抑制肝细胞坏死[55]。

姜黄素可改善非酒精性脂肪肝。检测发现，姜黄素可抑制肝细胞总体O-GlcNAc糖基化修饰，同时降低p65、ChREBP-c、细胞角蛋白8(cytokeratin 8，CK8)、细胞角蛋白18(cytokeratin 18，CK18)等多种蛋白质的O-GlcNAc糖基化修饰，最终降低肝脏细胞的氧化应激水平和炎症水平[56]。

3.3 O-GlcNAc糖基化修饰与败血症

败血症的早期器官损伤是由过度或严重的炎症引起的。在脂多糖脓毒症小鼠模型中，GlcN作为HBP前体底物，促进炎性肺部总体O-GlcNAc糖基化修饰，抑制败血症小鼠肺中MAPK和NF-κB信号通路，因而可减轻全身炎症反应[57]。在斑马鱼模型中，GlcN预处理可显著抑制脂多糖诱导的内脏组织促炎基因表达。其潜在机制为GlcN通过调节核细胞质蛋白O-GlcNAc糖基化修饰,实现对败血症保护作用[57]。

骨髓OGT敲除小鼠接受脂多糖刺激后引起脓毒血症，死亡率相对于野生型小鼠显著增加。深入研究表明，RIPK3上T467位点的O-GlcNAc糖基化修饰，可通过空间位阻干扰蛋白C-端功能域(RIP homotypic interaction motifs，RHIM)介导的RIPK3-RIPK1和RIPK3-RIPK3蛋白质之间相互作用，抑制巨噬细胞过度炎症反应；若O-GlcNAc糖基化修饰缺失将导致RIPK3的磷酸化和炎性激活，可增加IL-1β产生，驱动细胞因子风暴和坏死程序[58]。

3.4 O-GlcNAc糖基化修饰与急性损伤

大脑缺血再灌注损伤的大鼠模型中，GlcN可抑制缺氧导致的脑部损伤。通过脂多糖诱导的细胞实验证明，该机制为GlcN降低了p65的O-GlcNAc糖基化水平，减少NF-κB入核几率[59]。O-GlcNAc糖基化修饰增加对大鼠的血管炎症及新生内膜具有抑制作用[60]。Yao等利用GlcN、OGA特异性抑制剂、基因沉默等技术手段，通过体内体外实验正反论证了A20(或称TNFAIP3，tumor necrosis factor α-induced protein 3)的O-GlcNAc糖基化修饰，可增强对IKKα磷酸化的抑制，减少TNF-α诱导的IκB降解，从而降低p65磷酸化入核几率，保护血管平滑肌细胞的避免炎症损伤[24]。

3.5 O-GlcNAc糖基化修饰与脂肪组织炎症

O-GlcNAc糖基化修饰与营养过剩导致的炎症关系错综复杂，营养过剩经HBP通路导致O-GlcNAc糖基化修饰水平增加激活巨噬细胞，而促炎巨噬细胞激活后，O-GlcNAc糖基化修饰短暂降低。OGT敲除加剧脂肪组织炎症，导致脂肪组织脂肪裂解增加、肝脏脂肪堆积乃至全身的胰岛素抵抗。OGT可通过O-GlcNAc糖基化核糖体蛋白S6激酶β-1(ribosomal protein S6 kinase beta-1，S6K1)可降低S6K1磷酸化，抑制mTORC1信号通路，抑制巨噬细胞促炎效应[61]。

肥胖时，谷氨酰胺代谢受到干扰，谷氨酰胺含量降低，导致染色质O-GlcNAc糖基化修饰增多，促炎途径基因表达增加[62]。O-GlcNAc糖基化修饰影响转录因子特化蛋白-1(specificity protein 1，SP1)的稳定性、核易位和转录活性，使白色脂肪组织促炎基因表达增多，巨噬细胞向脂肪组织渗透，引发炎症反应[63]。

3.6 O-GlcNAc糖基化修饰与肠道炎症反应

有研究发现，一种cullin家族E3泛素连接酶(cullin 3，CUL3)可下调OGT表达水平，减少STAT3 T717的O-GlcNAc糖基化修饰，增加STAT3磷酸化水平，炎症发生受到抑制；而敲除CUL3的骨髓细胞使得STAT3的O-GlcNAc糖基化修饰增加，激活肠道炎症，诱发肠道肿瘤[64]。

肠道潘氏细胞敲除OGT后，总体O-GlcNAc糖基化修饰下调，潘氏细胞生存率下降且功能发生紊乱，STAT1的O-GlcNAc糖基化修饰减少，STAT1稳定性降低，导致抗菌肽(包括Defensins和Ang4)基因显著下调，若肠道菌群多样性同时下调，则极易发生化学诱导的结肠炎[65]。

肠道炎症发生与肠道菌群密不可分。我们前期研究表明，功能寡糖可改善肠道菌群组成，抑制脂多糖侵入宿主循环系统，最终改善肠道屏障受损、脂肪组织炎症和糖脂代谢紊乱[66]。最新研究发现，肠道细菌中普遍存在类似于OGA的糖苷水解酶，在肠道炎症中扮演重要角色。南方医科大学曹虹教授团队从Bacteroidesthetaiotaomicron(KXT29508.1)和Akkermansiamuciniphila(AYR30073.1)两种细菌中分别提取了名为BtGH84和AkkGH84分泌型糖苷酶，将它们处理结肠炎小鼠，发现两种细菌OGA均可缓解DSS、TNBS及OXA等不同化合物诱导的结肠炎。而将其催化位点突变后，则不具备防治结肠炎效果，证明了BtGH84和AkkGH84均可抑制p65的O-GlcNAc糖基化修饰且阻碍p65的核转位[67]。

克罗恩病(Crohn’s disease，CD)是一种炎症性肠病，该疾病与黏附性侵袭性大肠杆菌(adherent invasive Escherichia coli，AIEC)菌株有关。孙千惠等[68]对AIEC LF82感染的小鼠上皮细胞的研究发现，细胞中O-GlcNAc糖基供体UDP-GlcNAc含量增加，导致O-GlcNAc糖基化修饰水平均明显升高。感染小鼠细胞中p65蛋白的T352位点和IKKβ蛋白的S733位点上，O-GlcNAc糖基化修饰水平升高，促进IKKβ催化活性及p65的核转位能力，激活NF-κB信号通路而增强炎症反应。若对感染小鼠使用糖基化修饰抑制剂DON，则可减少IKKβ、NF-κB上发生糖基化修饰，降低NF-κB信号通路的激活，同时增强自噬，促进清除细胞内的大肠杆菌(AIEC LF82)，提高小鼠生存率。

4 问题与展望

O-GlcNAc糖基化修饰可直接或间接调控NF-κB，MAPK，PI3K/AKT，JAK/STAT等炎症信号通路，影响炎症疾病，仍有许多问题有待解决：(1)O-GlcNAc糖基化修饰调节NF-κB信号通路已有广泛报道，但涉及炎症反应的其他信号通路，如NF-κB非依赖性炎症通路、JAK/STAT信号通路、MAPKs通路等尚待深入研究[69]；(2)巨噬细胞主导炎症反应过程，巨噬细胞存在多种行为模式，现阶段O-GlcNAc糖基化修饰对巨噬细胞其他行为的影响尚不明确[70]，包括吞噬作用、细胞因子分泌、巨噬细胞M1/M2型转化等过程[71]；(3)不同炎性疾病的发生发展过程中，其激活的信号通路有所差异，现阶段仅有少部分炎性疾病被报道有O-GlcNAc糖基化修饰参与，大量其他炎性疾病的O-GlcNAc糖基化修饰靶蛋白仍有待于具体解析，如肝炎[58]和败血症[57]；(4)O-GlcNAc糖基化修饰不仅受宿主自身调控，还可被细菌表达的类似酶影响，说明O-GlcNAc糖基化修饰已成为细菌和宿主之间相互作用机制之一。

总而言之，O-GlcNAc糖基化修饰在炎症信号通路及相关疾病中扮演重要作用。但相关的研究不够深入，靶向O-GlcNAc糖基化修饰防治炎性疾病的还需更多基础研究和临床证据支持。相信随着研究力量的加入和更多分析检测技术的应用，可进一步揭示O-GlcNAc糖基化修饰调控炎症通路的奥秘。