巨細胞病毒感染與糖尿病發病機制研究進展

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·綜述·

巨細胞病毒感染與糖尿病發病機制研究進展

Research advances in cytomegalovirus infection and pathogenesis of diabetes mellitus

張君(ZHANG Jun)1,2，江曉靜(JIANG Xiao-jing)1

(1 廣州軍區武漢總醫院，湖北 武漢430070； 2 南方醫科大學，廣東 廣州510000)

(1 Wuhan General Hospital of Guangzhou Military Command, Wuhan 430070, China; 2 Southern Medical University, Guangzhou 510000, China)

[關鍵詞]巨細胞病毒； 糖尿病； 1型糖尿病； 2型糖尿病； 胰島素； 發病機制

巨細胞病毒(cytomegalovirus，CMV)屬于β-皰疹病毒亞科的雙鏈DNA病毒，人類普遍易感，世界范圍內CMV感染率為40%～90%[1]，是引起先天和圍產期感染,導致新生兒先天畸形[2]、智力低下、發育遲緩等后遺癥的最常見病原體。在免疫功能低下人群，如人類免疫缺陷病毒(HIV)感染和接受器官移植的患者中，CMV感染發病率很高，可導致視網膜炎、肺炎、胃腸炎等疾病，是該患者人群的主要致死性并發癥之一。在免疫正常的個體中，主要引起無癥狀感染，并且持續潛伏在機體中。本文對CMV感染導致糖尿病的發病機制予以綜述。

1CMV導致糖尿病的可能機制

1.1病毒感染與糖尿病的相關性胰島β細胞破壞被認為是糖尿病主要的發病機制。除遺傳因素外，病毒感染也可致胰島β細胞損傷，引起血糖調節受損。Ginsberg-Fellner等[3]在先天性風疹綜合征患者中發現風疹病毒感染與隨之而來的自身免疫性1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)具有相關性。Jenson等[4]對不同病毒引起的250例胰腺致命感染的兒童進行了胰島內分泌細胞損傷研究，柯薩奇B組病毒感染組中57.14%(4/7)的患兒、巨細胞病毒感染組中44.44%(20/45)的患兒、水痘-帶狀皰疹病毒感染組中14.29%(2/14)的患兒出現病毒導致的胰島內分泌細胞病變；在柯薩奇B組病毒感染患兒的胰島中，發現了β細胞的破壞和急、慢性炎癥細胞浸潤，在CMV和水痘-帶狀皰疹感染患兒的胰島細胞中發現了典型的病毒包涵體，進一步證實病毒可直接感染并破壞人體β細胞。 Ward等[5]報道1例先天性CMV感染的患兒，在出生13個月后發現罹患糖尿病,提示CMV感染可能導致糖尿病。上述研究表明，病毒感染(包括CMV在內)與糖尿病的發生存在一定的相關性。近年研究分析，CMV可能通過以下途徑損傷胰島β細胞，從而導致糖尿病的發生。

1.2CMV感染β細胞并導致受感染細胞凋亡為研究CMV病毒感染人體后的細胞靶向性,Bissinger等[6]對1例先天性CMV感染的患兒進行了尸檢取樣，并對肺、胰腺、肝、腎等11個器官行切片免疫組化雙染色檢查，發現肺、胰腺是CMV感染的主要靶器官(肺部每平方毫米組織約3.06個細胞感染CMV，胰腺中為2.97個細胞，而在腎、肝、脾、腎上腺、小腸、胎盤、中腦、骨髓、心臟中每平方毫米感染CMV的細胞數分別為1.38、0.93、0.71、0.67、0.37、0.36、0.20、0.16、0.15個。Lohr等[7]在14例2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者的胰腺組織中發現了CMV DNA，進一步原位核酸雜交實驗發現，CMV核酸序列主要存在于胰島內分泌腺細胞中，而不是散布于整個胰腺組織或外分泌腺細胞中。Jenson等[4]在45例CMV感染患兒的胰島β細胞中發現了CMV病毒包涵體，提示CMV可以感染胰腺組織的β細胞并引起β細胞的破壞。上述研究說明，CMV可以感染β細胞，并在β細胞中復制。CMV感染胰島β細胞后，CMV及其基因編碼的蛋白產物可以引起細胞凋亡[8-9]。Sindre等[9]對感染CMV的骨髓造血細胞系MO7e研究發現，CMV病毒顆粒不僅可以抑制MO7e細胞系的生長，還可以誘導細胞表面磷脂酰絲氨酸表達增強，在大多數細胞中，磷脂酰絲氨酸是早期細胞凋亡的啟動因子。

1.3CMV感染導致胰島的免疫損傷自然殺傷細胞或CMV特異性細胞毒性T淋巴細胞可以殺傷病毒感染的β細胞。谷氨酸脫羧酶(GAD65)是胰島中的一種酶蛋白，是胰島旁分泌和自分泌信號。研究[10]發現，CMV感染胰島后將產生一種與GAD65分子相似的CMV DNA結合蛋白PUL57，自身反應性T細胞通過交叉免疫作用，對PUL57蛋白產生抗體的同時也產生抗GAD65抗體，引起對胰島β細胞的免疫攻擊，破壞胰島β細胞。Santamaria等[11]在1例接受胰腺移植后糖尿病復發的患者胰腺組織切片中發現CMV特異性T細胞、胰島炎癥及β細胞的自身免疫性反應。同樣，有活性的單核細胞、巨噬細胞及粒細胞也可被吸引至CMV感染的胰島細胞周圍，這些免疫細胞分泌的活性氧、含氮化合物等其他毒性化合物，也會對胰島β細胞產生毒性作用[12]。

1.4細胞因子促胰島β細胞凋亡在T1DM、T2DM的發病機制中，TNF-a、IFN-γ、IL-1等促炎性細胞因子可通過多種途徑導致胰島β細胞凋亡[12-13]。在CMV感染過程中，多種細胞可產生促炎性細胞因子。研究[14]發現，受CMV感染的β細胞可以產生低水平的細胞因子，如β細胞可以表達TLR2、TLR4，TLR2在CMV與靶細胞的融合中發揮重要作用[15]，活化的TLR2可以在β細胞內激活NF-kB，然后產生低水平IL-1a、IL-6及TNF-a等細胞因子[14]。CMV還可感染與β細胞相鄰的其他胰島細胞(如內皮細胞、成纖維細胞)，導致細胞因子的旁分泌，如CMV感染胰島內皮細胞后可以引起IL-1b的分泌，從而影響β細胞的分泌功能[16]。同時，在CMV感染胰島所發生的免疫反應過程中，浸潤的T淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等也可產生促炎性細胞因子，引起胰島β細胞的功能失調[17]。

2CMV感染與T1DM

T1DM又稱胰島素依賴型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus，IDDM)，約占糖尿病總發病例數的5%～10%；T1DM的發病機制主要是細胞免疫介導的胰島β細胞破壞致胰島素絕對分泌不足。

Pak等[18]于1988年在T1DM患者白細胞中發現了CMV DNA, T1DM患者的CMV感染發病率(22%)明顯高于正常人群(P<0.01)；同時，CMV感染的T1DM患者血清胰島細胞胞漿抗體(ICA)、細胞毒性胰島β細胞表面抗體(IBSA)的陽性率明顯高于正常人群(P<0.01),CMV感染與胰島細胞抗體的相關性提示持續的CMV感染可能是T1DM的發病機制之一。此外，相關學者[19-20]通過對CMV IgG、IgM抗體檢測，發現T1DM患者中CMV IgG、IgM陽性率均顯著高于健康對照組。林偉良等[21]發現T1DM患者中CMV pp65-mRNA及CMV-pp65-IgM陽性率顯著高于健康對照組。

研究[22]發現，CMV感染可能引起暴發性T1DM，在1例CMV感染導致的伴急性酮癥酸中毒、CMV性腸炎的T1DM患者中，抗谷氨酸脫羧酶(GAD)抗體滴度顯著增高。研究發現高滴度的抗GAD抗體與CMV感染引起的T淋巴細胞對胰島β細胞的免疫攻擊有關[10]，進而導致T1DM的發生。

然而，在芬蘭地區，Hiltunen等[23]發現CMV感染與新診斷的T1DM兒童胰島細胞胞漿抗體(ICA)陽性率無相關性；同時對上述患兒的直系兄弟或姐妹進行隨訪， 發現T1DM的發生與CMV感染無關。Aarnisalo等[24]研究發現，具有糖尿病風險的HLA基因型圍產兒CMV感染與胰島細胞自身免疫血清學指標及隨后T1DM的發生無關，作者從兩個方面分析CMV感染與T1DM的相關性，CMV IgG陽性的患兒平均隨訪7.5年后，6.56%(16/244)患兒出現了T1DM，而CMV IgG陰性的對照組兒童中，平均隨訪7.2年后，10.34%(74/716)出現了T1DM，兩組間T1DM發病率差異無統計學意義；同時,通過對169例胰島自身抗體陽性的嬰幼兒分析，CMV IgG陽性患兒和CMV IgG陰性患兒隨后T1DM發病率差異無統計學意義，上述兩方面均提示T1DM發生與CMV既往感染無關。

由于研究人群的種族、年齡、地域差異性，目前CMV與T1DM的關系尚存在爭議。進一步證實兩者的相關性還需要在增加樣本數的同時，進行多區域、多種族、多年齡段的前瞻性隨訪研究。

3CMV與T2DM

T2DM舊稱非胰島素依賴型糖尿病(noninsulin-dependent diabetes mellitus，NIDDM)，約占糖尿病總發病例數的90%～95%。T2DM早期主要表現為胰島素抵抗伴胰島素相對缺乏，晚期主要表現為胰島素分泌不足伴胰島素抵抗。目前，對T2DM病因認識還不足。T2DM是由多個基因及環境因素引起的復雜性疾病。環境因素主要包括人口老齡化、營養過剩、活動不足、雌激素缺乏等，然而，這些常見的風險因素并非引起T2DM的主要危險因素，仍然存在其他有待研究的對T2DM起主要作用的危險因素，其中包括炎癥及感染[25-26]。

Lohr等[7]首先在T2DM患者胰島細胞中檢測到CMV DNA的存在。Chen等[27]對549例荷蘭西部地區85歲以上老年人群分析發現，CMV IgG陽性人群T2DM的發病率顯著高于CMV IgG陰性人群(P<0.05)；同時IgG陽性的人群中糖化血紅蛋白(HbA1c)及隨機血糖水平顯著高于IgG陰性人群(均P<0.05)，提示CMV感染不僅與T2DM的發生相關，還可影響血糖的調節。研究[19，28-29]發現，T2DM患者中CMV IgG陽性率顯著高于健康對照組；林偉良等[21]發現，T2DM患者中CMV pp65-mRNA及CMV-pp65-IgM陽性率顯著高于健康對照組。上述流行病學調查研究結果提示T2DM可能與CMV感染有關。

Roberts等[30]對113例接受血液透析的西班牙裔人群進行研究，發現T2DM患者CMV IgG抗體陽性率顯著高于對照組；與無腎衰竭的人群相比，血液透析患者可能對CMV更加易感，考慮到人群特殊性，作者認為在未排除混雜因素的情況下尚不能確切表明CMV IgG陽性與T2DM存在因果關系。此外，在另一項多種族(包括西班牙裔、非裔美國人、白人、中國人等)、大樣本的橫斷面流行病學調查研究[31]，調整種族這一協變量因素后，也未發現T2DM的流行率與CMV IgG血清學狀態相關。

不同人群CMV感染與T2DM的關系不一致，因此CMV感染與T2DM的相關性還需進一步證實。

4CMV感染與器官移植后糖尿病

移植后糖尿病 (post-transplantation diabetes mellitus, PTDM)是器官移植手術后的常見并發癥，其發生原因包括有免疫抑制藥物的副作用(如磷酸酶抑制劑可降低胰島素釋放)、老年、種族及移植后肥胖[32-34]。Hjelmesaeth等[35]發現，腎移植術后CMV無癥狀感染患者胰島素釋放量低于無CMV感染的對照組患者，提示CMV無癥狀感染與腎移植后糖尿病的發生也存在相關。Leung等[36]的研究中，2例接受腎移植的患者停止更昔洛韋抗病毒治療后不同時間均出現了CMV DNA病毒血癥及血糖水平的異常，經8周更昔洛韋抗CMV、降血糖治療后，2例患者CMV DNA轉陰，血糖也恢復正常，表明積極的抗CMV感染治療可以防治PTDM。然而，國內研究[37]發現，腎移植術后糖尿病的發生與術前CMV感染無關。Zanone等[1]在隨訪1例 T1DM患者接受胰島移植后發現，CMV的持續感染與C肽水平逐漸降低、胰腺內分泌功能下降、胰島自身抗體GAD及IA2增多有關，這提示持續的CMV病毒感染與移植后T1DM的發病機制有關。此外，張旋等[38]研究發現，肝移植術后糖尿病的發生與術后CMV活動性感染相關，術后CMV活動性感染PTDM的發生率顯著高于無活動性感染組。

目前已證實CMV感染與常見的腎移植、肝移植術后糖尿病的發生可能有關，因此積極防治CMV感染對于減少PTDM的發生率有重要意義。

5小結

糖尿病的發生發展機制非常復雜，病毒感染作為環境因素之一，在糖尿病的發生中可能起著重要作用。綜合CMV感染與T1DM、T2DM各項研究，由于研究方法、研究人群、樣本數量的差異，使得CMV感染與糖尿病的關系存在爭議。因此，進一步進行多種族、大樣本的長期隨訪研究，探討CMV作為糖尿病的致病因子，對有效指導糖尿病的防治具有重要作用。

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(本文編輯：熊辛睿)

[中圖分類號]R587.1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-9638(2016)01-0068-05

DOI:10.3969/j.issn.1671-9638.2016.01.019

[作者簡介]張君(1989-)，男(漢族)，江西省贛州市人，碩士研究生，主要從事巨細胞病毒感染研究。[通信作者]江曉靜E-mail：xjjiang2003@126.com

[基金項目]國家自然科學基金項目(81171586)

[收稿日期]2015-05-08