TNF-α、PARP及施萬細胞凋亡在糖尿病痛性周圍神經病變中的作用

張雪利(綜述)，李全民(審校)

(1.山西醫科大學第二臨床醫學院，太原 030000； 2.第二炮兵總醫院內分泌科，北京 100088)

TNF-α、PARP及施萬細胞凋亡在糖尿病痛性周圍神經病變中的作用

張雪利1△(綜述)，李全民2※(審校)

(1.山西醫科大學第二臨床醫學院，太原 030000； 2.第二炮兵總醫院內分泌科，北京 100088)

摘要：糖尿病周圍神經病變的發病機制復雜，為多種綜合性因素參與。近年來，氧化應激導致的周圍神經病變一直是大家關注的熱點，而施萬細胞凋亡導致的糖尿病周圍神經病變研究甚少。腫瘤壞死因子α(TNF-α)及多聚腺苷二磷酸核糖合成酶(PARP)參與了血旺細胞凋亡的發生，均在糖尿病周圍神經病變中發揮了重要作用。現就TNF-α、PARP與施萬細胞凋亡的相關性及在糖尿病周圍神經病變中的作用予以綜述。

關鍵詞：糖尿病周圍神經病變；糖尿病痛性神經病變；腫瘤壞死因子α；多聚腺苷二磷酸核糖合成酶；施萬細胞凋亡

目前糖尿病已成為一種發病率高且呈逐年上升的常見病，并迅速發展成為全球性常見病，它可累及心臟、腎臟、神經等，其中糖尿病痛性神經病變被認為是最常見的微血管并發癥之一。施萬細胞是周圍神經系統特有的膠質細胞，能分泌神經營養因子，促進受損神經元的存活及其軸突的再生。一旦神經受損，它會分泌神經營養因子，營養和修復神經元和軸突。因此，推斷施萬細胞凋亡可能參與了糖尿病周圍神經病變的發生。現有研究表明，施萬細胞凋亡可使腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)表達上升，而TNF-α作為一種促炎細胞因子在疼痛的產生與維持中起到了重要的作用[1]，提示施萬細胞凋亡可能是通過上調炎性細胞因子的表達參與了糖尿病痛性神經病變的發展。現對TNF-α、PARP及施萬細胞凋亡在糖尿病痛性周圍神經病變中的作用進行綜述。

1TNF-α與施萬細胞凋亡在糖尿病痛性神經病變中的作用

1.1TNF-α的結構及功能TNF-α主要由于T細胞、單核細胞、巨噬細胞等免疫細胞被激活而大量表達，并參與多種生物調節作用。TNF-α主要有兩種細胞膜表面受體，分別是TNF-αⅠ型受體(TNFR-Ⅰ；p55)和TNF-αⅡ型受體(TNFR-Ⅱ；p75)，其中TNFR-Ⅱ可對多種組織中的胰島素信號通路發生作用，可能與糖尿病及相關并發癥尤其是慢性并發癥的發生、發展有關[2]。TNF-α作為一種炎性細胞因子，不僅在細胞免疫和炎癥反應中發揮重要作用，同樣也參與細胞增殖、分化和凋亡。TNF-α長期或高水平表達可導致炎癥反應和凋亡的發生[3-5]。

1.2TNF-α及施萬細胞凋亡與痛性神經病變細胞因子可通過與施萬細胞相互作用在糖尿病周圍神經病變的發展中發揮重要作用，而TNF-α作為突出的一個細胞因子可能參與其中。近幾年隨著研究的不斷深入，逐漸認識到TNF-α確實參與了神經痛的發生、發展，但其具體機制尚不清楚。一方面，TNF-α可能通過對中樞神經系統的表觀改變，導致中樞水平的β2腎上腺素能受體表達及功能發生變化，從而使中樞敏感化導致神經痛的發生；另一方面，TNF-α可能是以間接調節神經細胞合成的疼痛介質神經生長因子的方式參與了神經病理性疼痛的發生[6]。在一些糖尿病神經病變的試驗中發現,TNF-α基因產物的表達上調[7]。目前，施萬細胞對細胞因子的反應大多集中于受體水平的研究，而且施萬細胞凋亡主要通過TNFR-Ⅰ 和p75TNFR兩種分子機制發揮作用。Tanigawa等[8]通過免疫組織化學方法證實,施萬細胞表面同時表達TNFR-Ⅰ 和p75TNFR，而主要在傳導痛溫覺信號發揮作用的中小神經元發現TNF-α受體的表達，且TNFR-Ⅱ、TNFR-Ⅰ主要表達在中小神經元上。Tsimokha等[9]研究發現，TNF-α培養施萬細胞主要通過增加p75導致施萬細胞凋亡，進一步研究還發現，TNF-α培養施萬細胞使其劑量依賴性減少；且體內研究的證據明確p75調節施萬細胞凋亡獨立于Bcl-2蛋白，然而p75促發施萬細胞凋亡依賴于許多細胞內外因子，這些因子主要對施萬細胞的生存起作用。Jung等[10]通過對成人施萬細胞的研究證明，外源性TNF-α培養施萬細胞，可使施萬細胞逆轉至不成熟的表型，可通過表達p75TNFR評估，同時發現，這個通路的表達激活了前凋亡分子，即胱天蛋白酶(caspase)3。caspase-3是大家公認的早期細胞凋亡的一個生物學指標，主要參與細胞凋亡的形態學變化。以上資料直接表明，TNF-α可能通過逆轉施萬細胞的表型，使得施萬細胞對凋亡易感，繼而導致施萬細胞凋亡。實驗表明，神經疼痛情況下，在慢性縮窄性損傷大鼠的坐骨神經中，可檢測到TNF-α瞬時上調[11-13]。TNF-α主要分布于巨噬細胞和施萬細胞，同樣，神經元發生華勒變性時，在局部損傷的神經元可發現TNFR-Ⅰ上調，類似的結果在人類中主要來自痛性神經病變神經活檢時表現出高水平的TNF-α，尤其是在施萬細胞中[14-16]。有研究報道，向坐骨神經內注射TNF-α的大鼠，可產生高敏性疼痛，類似于在人類中的神經痛[17]。此外，也有人用離體周圍神經實驗證實，在體外注射TNF-α可產生機械及熱痛覺過敏，同時發現神經生長因子的表達上調，而神經生長因子是產生神經痛的一個公認的細胞因子；進一步TNFR-Ⅰ和p75TNFR剔除的小鼠研究發現，TNFR-Ⅰ表現為神經保護作用，而p75TNFR表現為神經毒性作用[18-19]。然而，關于TNFR-Ⅰ 和p75TNFR在慢性痛性神經病變中的相關作用仍存在爭議。眾所周知，caspase-3信號通路激活，可導致施萬細胞凋亡，研究表明，應用caspase-3抑制劑治療痛性神經病變可減輕外周神經痛[20]，提示施萬細胞凋亡可能參與了痛性神經病變的發生。

2多聚腺苷二磷酸核糖合成酶與施萬細胞凋亡在糖尿病痛性神經病變中的作用

2.1多聚腺苷二磷酸核糖合成酶[poly(ADP-ribose)poly-merase,PARP]的結構與功能在生物細胞內存在著一系列修飾蛋白的物質，PARP家族充當了重要角色且成為近年關注的熱點。PARP-1在真核細胞內大量表達，在整個PARP家族中其活性表達最高達90%，不僅在染色體穩定、DNA修復及細胞凋亡中發揮重要作用，也參與調控基因轉錄[21]。PARP-1主要通過兩種方式發揮作用：一種是通過多聚腺苷二磷酸核糖化修飾促進基因轉錄，另一種則介導參與基因轉錄的增強子/啟動子的組成發揮作用[22]。目前關于PARP-1對基因表達調控方面的研究是非常復雜的，因為它可與多種轉錄因子相互作用，同時也可通過不同轉錄因子間反向調節，甚至對同一種轉錄因子還可能發揮多重作用[23-26]。其機制可能與改變酶的作用進而使轉錄因子活性發生變化有關，另一方面，PARP-1也可不依賴其酶活性來發揮轉錄調節功能[27]。

2.2PARP與施萬細胞凋亡病理條件下，DNA大量損傷，激活過多PARP，會耗盡煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的儲備、PARP的底物及大量腺苷三磷酸，最終導致細胞凋亡[28]。Lupachyk等[29]的實驗表明，PARP的裂解提示施萬細胞凋亡，因為在施萬細胞凋亡的早期階段，可發現Mr24 KD和Mr89 000片段的裂解，其具體作用過程可能是阻止了對DNA鏈的修復，從而導致細胞凋亡，提示對PARP片段進行檢測，可能是施萬細胞早期凋亡的一個可用性指標。Caspase-3活化被認為是細胞發生凋亡的一個公認的介導機制，因而，PARP也不可避免地需要通過激活caspase-3而促發施萬細胞凋亡。但最近的研究表明，PARP過度激活可觸發非caspase-3途徑依賴的施萬細胞凋亡機制，主要通過誘導線粒體釋放凋亡誘導因子，引起細胞核DNA大量片段化及細胞凋亡的發生[30]。但令人失望的是，也有研究認為，PARP的活化和裂解與細胞凋亡均無因果關系，這可能是實驗條件不同，得出的結果不一致[31]，但大部分實驗支持PARP的活化與施萬細胞凋亡有關。

3PARP及TNF-α與痛性神經病變

TNF-α是體內一個重要的炎性因子，施萬細胞是TNF-α的敏感靶點，TNF-α以時間依賴性的特點導致施萬細胞凋亡。TNF-α培養施萬細胞后，PARP活性在開始階段呈現上升趨勢，但隨著細胞損傷時間延長，其活性可能被抑制。Velez等[32]研究表明，在TNF-α干預施萬細胞后可導致DNA的破壞，進而啟動PARP修復機制，在實驗早期PARP活性持續增高，但隨著時間的推移其活性逐漸降低。以上研究實驗表明，施萬細胞凋亡與TNF-α的表達上調及PARP活性相關。進一步實驗表明，PARP-1的活性和表達水平與患者TNF-α的表達水平呈顯著正相關，PARP抑制劑能夠顯著抑制核因子κB的激活和炎性細胞因子TNF-α的表達[32]。研究表明，PARP-1參與了核因子κB與DNA的結合[33-34]。由于PARP誘導細胞凋亡的機制并不單一，因此PARP活性下降可能有其他途徑介導，具體機制有待進一步研究。PARP過度激活可修飾甘油醛-3-磷酸脫氫酶使其活性下降，繼發下游4條經典途徑，導致痛性神經病變的發生[35]。這從理論上支持PARP可通過上調INF的表達，引起糖尿病周圍神經痛和感覺異常。Purwata等[36]發現，鏈脲佐菌素誘導成膜4周的糖尿病大鼠即存在熱痛覺和機械痛覺過敏，如果在成膜2周后給予PARP抑制劑治療2周，大鼠熱痛閾和機械痛閾可得到改善。最新的實驗報道，鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠，在12周時表現出明顯的熱痛覺、機械痛覺過敏及自發性疼痛，如果在成膜2周給予PARP抑制劑治療10周，可部分改善痛覺過敏，減輕自發性疼痛[37]。這表明PARP過度活化誘導施萬細胞凋亡最終導致了糖尿病痛性神經病變的發生，提示抑制PARP的活性，可能是預防或治療痛性神經病變的一個新作用點。

4小結

TNF-α及PARP引起施萬細胞凋亡可能是糖尿病痛性神經病變的一個原因，因此，了解施萬細胞凋亡機制，并及時應用TNF抑制劑等進行臨床干預，抑制施萬細胞凋亡，可能是一個有效的新方法。雖不能使癥狀完全緩解，亦不可阻止糖尿病痛性神經病變的進展，但為進一步探討糖尿病周圍神經病變的發病機制提供了新的方向，并可深入了解糖尿病痛性神經病變的新靶點。

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The Effect of TNF-α,PARP and Schwann Cell Apoptosis in Diabetic Painful Neuropathy

ZHANGXue-li1,LIQuan-min2.

(1.ShanxiMedicalUniversityoftheSecondClinicalMedicalCollege,Taiyuan030000，China； 2.DepartmentofEndocrinology,theSecondArtilleryGeneralHospitalofPeople′sLiberationArmy,Beijing100088，China)

Abstract:The pathogenesis of diabetic peripheral neuropathy is complex,which involves a variety of factors.In recent years,oxidative stress caused peripheral neuropathy has been the focus of attention,but the research on Schwann cells apoptosis resulted peripheral neuropathy in diabetes is rarely seen.Tumor necrosis factor α(TNF-α) and poly(ADP-ribose)polymerase(PARP) are involved in the pathogenesis of Schwann cell apoptosis,playing an important role in diabetic peripheral neuropathy.Here is to make a review of the correlation between TNF-α,PARP and Schwann cell apoptosis in diabetic peripheral neuropathy.

Key words：Diabetic peripheral neuropathy； Diabetic painful neuropathy； Tumor necrosis factor-α； Poly(ADP-ribose)polymerase； Schwann cell apoptosis

收稿日期：2015-02-26修回日期：2015-04-13編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.23.034

中圖分類號：R58

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)23-4317-03