胰島β細胞去分化與2型糖尿病*

張茂森， 張 海， 章衛(wèi)平

（海軍軍醫(yī)大學病理生理學教研室，上海 200433）

最新的流行病學數(shù)據(jù)顯示，截止2018 年，我國糖尿病患病率已上升至12.4%，在非傳染性疾病中僅次于心血管疾病和腫瘤，是嚴重威脅我國人民健康的常見病、多發(fā)病［1］，其中絕大多數(shù)為2 型糖尿病（type 2 diabetes， T2D）。胰島β 細胞數(shù)量減少與胰島素分泌功能障礙是T2D 的病理生理學基礎(chǔ)之一。以往認為，β 細胞減少與細胞凋亡相關(guān)，近十年的研究發(fā)現(xiàn)β 細胞去分化是T2D 進程中β 細胞衰竭的主要原因。本文就β 細胞去分化的特征、原因和機制等最新研究進展做一綜述，為更深入地了解T2D 的發(fā)病機制和干預方法提供參考。

1 β細胞分化發(fā)育與去分化

1.1 β細胞分化發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 胰島存在多種內(nèi)分泌細胞，包括α 細胞、β 細胞、δ 細胞和PP 細胞等，它們分別產(chǎn)生和分泌胰高血糖素、胰島素、生長抑素和胰多肽等，共同調(diào)節(jié)機體的血糖穩(wěn)態(tài)［2］。目前對β細胞分化發(fā)育的認識主要來自于嚙齒類動物的實驗研究。研究表明在一系列轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控下，內(nèi)分泌祖細胞分化發(fā)育成為內(nèi)分泌前體細胞，最終發(fā)育為成熟的β細胞［3］。

在內(nèi)分泌祖細胞分化發(fā)育階段，胰十二指腸同源盒基因（pancreatic and duodenal homeobox 1，Pdx1）、胰腺特異轉(zhuǎn)錄因子1a（pancreas-specific tran‐scription factor 1a， Ptf1a）和性別決定區(qū)Y 框蛋白9（sex determining region Y-box 9， Sox9）等轉(zhuǎn)錄因子開始表達并發(fā)揮了重要的調(diào)控作用［3］。其中Pdx1 可促進胰腺的早期發(fā)育，且可促進祖細胞向內(nèi)分泌前體細胞分化，β 細胞敲除Pdx1可造成小鼠胚胎腺泡和β 細胞的分化障礙，導致胰腺發(fā)育不全［4］。同樣的，Sox9 也參與胰腺早期內(nèi)分泌祖細胞的增殖與分化，是胰腺內(nèi)分泌發(fā)育過程調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的多潛能因子。敲除小鼠β 細胞Sox9基因發(fā)現(xiàn)胰腺早期發(fā)育障礙［5］。Ptf1a的表達在Pdx1和Sox9之后，且Ptf1a的正常表達受Pdx1 和Sox9 的協(xié)同調(diào)控。Ptf1a基因敲除后可導致小鼠胰腺發(fā)育不全，且分化方向由胰腺祖細胞向十二指腸譜系發(fā)育［6］。

在內(nèi)分泌前體細胞分化階段，主要以Pdx1、神經(jīng)元 素3（neurogenin 3， Ngn3）、配對盒轉(zhuǎn)錄因子4（paired box 4， Pax4）和叉頭盒蛋白O1（forkhead box O1， FoxO1）等轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮了重要的作用，此階段內(nèi)分泌前體細胞具有分化為各類內(nèi)分泌細胞的潛能［3］。其中Ngn3是胰腺祖細胞向內(nèi)分泌前體細胞轉(zhuǎn)化所必需的激活因子，胰腺內(nèi)分泌細胞的發(fā)育均需要Ngn3 的調(diào)控［7］。而Pax4 是β 細胞和δ 細胞的發(fā)育及胰島素產(chǎn)生所必需的轉(zhuǎn)錄因子。缺乏Pax4的小鼠胚胎胰腺不能分化出β 細胞［8］。FoxO1 可以與Notch 信號相互作用調(diào)控分化關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Ngn3 的表達，從而調(diào)節(jié)胰腺內(nèi)分泌細胞的分化［9］。

在最后發(fā)育成熟階段，β 細胞主要以Pdx1、MafA（musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog A）、Nkx6.1（NK6 homeobox 1）、NeuroD（neurogenic dif‐ferentiation）和Ins等基因的表達為特征［3］。研究表明，MafA 不僅是胰島素生物合成和葡萄糖刺激的胰島素分泌（glucose-stimulated insulin secretion， GSIS）的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，而且對于維持β 細胞的成熟表型也是必不可少，MafA缺失的小鼠胰腺中β 細胞關(guān)鍵的特征性基因（如Ins1、Pdx1和NeuroD等）表達下調(diào)，小鼠胰島素合成障礙、糖耐量受損且胰島形態(tài)異常［10］。在Nkx6.1 的調(diào)控下Pdx1 與Ngn3 雙陽性的前體細胞可轉(zhuǎn)化為胰島β 細胞。Nkx6.1基因敲除小鼠胰腺中未發(fā)現(xiàn)成熟的β 細胞［11］。NeuroD 是參與內(nèi)分泌細胞譜系發(fā)育的堿性環(huán)-螺旋（basic loop-helix）轉(zhuǎn)錄因子，并可以啟動Ins基因的表達，在小鼠β 細胞敲除NeuroD后，小鼠出現(xiàn)胰島素合成障礙和糖耐量受損［12］。

綜上，Pdx1、Sox9、Ptf1a、Ngn3、Nkx6.1、MafA、NeuroD 等轉(zhuǎn)錄因子不僅在β 細胞的發(fā)育、分化成熟方面發(fā)揮作用，而且在維持β 細胞的特征和功能上也發(fā)揮重要作用（圖1）。有研究表明，嚙齒類動物和人類的內(nèi)分泌細胞發(fā)育過程大體一致，個別發(fā)育階段轉(zhuǎn)錄因子的表達僅有小部分不同。如在嚙齒動物中，β 細胞分化成熟過程中，有MafB 到MafA 表達的變化，而在人類成熟的β細胞中保持MafB表達［13］。

Figure 1. Schematic diagram of islet β cell diffetentiation and development. Pdx1： pancreatic and duodenal homeobox 1； Ptf1a：pancreas-specific transcription factor 1a； Sox9： sex determining region Y-box 9； Ngn3： neurogenin 3； Pax4： paired box 4； FoxO1： forkhead box O1； MafA： musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog A； Nkx6.1： NK6 homeobox 1；NeuroD： neurogenic differentiation.圖1 胰島β細胞分化發(fā)育示意圖

1.2 β 細胞去分化的特征性變化 2012 年，哥倫比亞大學Accili 實驗室利用細胞譜系示蹤技術(shù)，在β 細胞特異性敲除FoxO1的糖尿病小鼠中發(fā)現(xiàn)β 細胞去分化的現(xiàn)象，首次提出并證實該模型小鼠中成熟β細胞數(shù)目減少的主要原因是β 細胞去分化而非細胞凋亡［14］，隨后在T2D 病人的胰島中檢測到β 細胞去分化［15］。Amo-Shiinoki 等［16］在T2D 患者中發(fā)現(xiàn)β 細胞數(shù)量減少，但β 細胞的凋亡率相對較低，同時觀察到β 細胞分化表型發(fā)生了變化，主要為內(nèi)分泌祖細胞標志物表達上調(diào)，提示β 細胞去分化為無胰島素分泌功能的內(nèi)分泌祖細胞。Dai 等［17］也發(fā)現(xiàn)慢性高血糖、高血脂和外周胰島素抵抗并未導致移植后的β細胞發(fā)生凋亡，而是主要通過下調(diào)β 細胞的特征性轉(zhuǎn)錄因子、葡萄糖代謝基因和蛋白質(zhì)分泌相關(guān)基因的表達，使其發(fā)生去分化。同時，內(nèi)分泌祖細胞標志物及β細胞中禁止表達的基因（forbidden genes）表達上調(diào)，從而損害β細胞分泌胰島素的功能和減少β細胞數(shù)量。

近年來的研究表明，成熟的β 細胞特性不穩(wěn)定，在一定的病理生理條件下（如高血糖、高血脂）β細胞會不同程度地失去其分化的表型和細胞特性發(fā)生去分化［14，17］。β細胞特性的維持受許多因素的調(diào)節(jié)，包括轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)修飾［18］。β 細胞去分化是指分化成熟的β 細胞轉(zhuǎn)化為祖細胞樣細胞或轉(zhuǎn)分化為非β 細胞，如α 細胞、δ 細胞和PP 細胞。β 細胞去分化的主要特征包括：（1）β 細胞富集基因（β cell-en‐riched genes）表達下調(diào)，包括編碼β 細胞特征和功能的轉(zhuǎn)錄因子、葡萄糖代謝相關(guān)、胰島素合成、加工和分泌相關(guān)蛋白的基因；（2）內(nèi)分泌祖細胞特征性相關(guān)基因表達上調(diào)；（3）β 細胞禁止基因（β cell-forbidden genes）表達上調(diào)。

目前的研究認為，β細胞去分化為無胰島素分泌功能的內(nèi)分泌祖細胞樣細胞是導致T2D 患者β 細胞功能障礙的主要病理因素，是影響T2D 發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［14］。因此，了解β 細胞去分化的原因和機制，可望為T2D 的預防和治療提供新的策略和干預靶點。

2 β細胞去分化的原因

T2D 主要受遺傳（如基因突變）和環(huán)境（如飲食）等多因素的影響。在對T2D 患者進行全基因組關(guān)聯(lián)研究中分析發(fā)現(xiàn)，在東亞和美洲原住民人群中涉及溶質(zhì)載體家族16 成員11（solute carrier family 16 member 11，SLC16A11）基因的突變以及在格陵蘭島因紐特人群中涉及TBC1 域家族成員446（Tre-2/BUB2/cdc1 domain family 446，TBC1D446）基因的突變可增加患T2D 的風險［19］。其中SLC16A11基因突變導致肝臟中SLC16A11的mRNA 表達水平降低，使肝細胞表面轉(zhuǎn)運蛋白水平降低，導致脂肪酸堆積和脂質(zhì)代謝紊亂進而引發(fā)T2D［20］。TBC1D446 參與肌肉骨骼肌細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter 4， Glut4）在細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)位過程，可調(diào)節(jié)胰島素刺激的骨骼肌細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運，其突變可引起Glut4 轉(zhuǎn)位異常導致骨骼肌細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運能力下降，葡萄糖的攝取減少使葡萄糖的代謝障礙導致血糖升高從而引發(fā)T2D，這些關(guān)鍵基因位點發(fā)生突變會使會使體內(nèi)糖脂代謝發(fā)生障礙進而導致T2D［21］。對來自15名糖尿病和15 名非糖尿病器官捐贈者的胰島分析發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如NKX6.1）表達下調(diào)，而內(nèi)分泌譜系標志物（如FoxO1）和內(nèi)分泌祖細胞標志物［如乙醛脫氫酶1 家族成員A3（alde‐hyde dehydrogenase 1 family member A3， Aldh1a3）］表達上調(diào)，提示在T2D 患者中β 細胞發(fā)生了去分化［15］。

忽然，四周的笑聲大了起來。我連忙朝后一看，只見巴克夏兩手平端臉盆，站在“等腰三角形”的頂角上，正怪模怪樣地走著，而我和她的手不到二十厘米的距離。稍遠一些是一幫孩子跟在后面看新鮮。這種隊形活像外國某電視劇中王子與公主去教堂舉行婚禮。我頓時汗流浹背，不由加快了步子，把“等腰三角形”拉成了“不等邊三角形”。

動物模型研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠β 細胞中特異性敲除FoxO1，并不會導致β 細胞死亡，但β 細胞關(guān)鍵的特征性基因（如Pdx1、MafA和Nkx6.1等）表達下調(diào)，內(nèi)分泌前體細胞標志物［如Ngn3、NeuroD1 和八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（octamer-binding transcription factor 4， Oct4）等］表達增加，提示β 細胞發(fā)生去分化［14］。Dobosz 等［22］發(fā)現(xiàn)，小鼠β 細胞特異性敲除硬脂酰輔酶A 脫飽和酶1（stearoyl-coenzyme A desaturase 1，Scd1）基因后，胰島的形態(tài)結(jié)構(gòu)被破壞且β 細胞特征性基因Pdx1、Nkx6.1和MafA下調(diào)，β 細胞內(nèi)分泌祖細胞標志物如Sox9 表達上調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化。Sakano 等［23］在小鼠β 細胞中特異性敲除囊泡單胺轉(zhuǎn)運蛋白2（vesicular monoamine transporter 2，Vmat2），發(fā)現(xiàn)β 細胞中的特征性基因（包括Ins1、Ins2、Glut2、Pdx1、Nkx6.1和MafA）表達下調(diào)，β 細胞內(nèi)分泌祖細胞標志物（如Aldh1a3）的表達上調(diào)，表明β細胞發(fā)生去分化。綜上，人群和模式動物中的研究表明，β細胞基因功能障礙可能引起去分化。

現(xiàn)代社會飲食中糖和脂肪的含量激增，也是T2D 發(fā)生發(fā)展的重要病因。短期的高血糖和高血脂會刺激胰島素的合成和釋放，而機體長期暴露于高血糖和高血脂條件下會產(chǎn)生糖毒性和脂毒性，糖脂毒性可以導致氧化應激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和炎性細胞因子釋放等來觸發(fā)β細胞去分化，β細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子包括MafA和Pdx1表達下調(diào)，導致胰島素合成和分泌障礙，從而損害胰島β 細胞功能，加快T2D 的發(fā)生發(fā)展［24］。在糖尿病患者胰島中發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)的高濃度葡萄糖刺激下β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1 和Nkx6.1等）表達下調(diào)，而內(nèi)分泌祖細胞標志物（如Al‐dh1a3）表達上調(diào)提示β 細胞發(fā)生去分化［15］。有研究表明，對db/db糖尿病模型小鼠進行長期熱量限制的干預使其保持正常血糖水平，可使其β 細胞特征性的轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1、Glut2、MafA 和Nkx6.1）的表達上調(diào)，提示限制熱量攝入可以阻止β細胞去分化［25］。

在體外實驗中，Neelankal 等［26］利用高糖培養(yǎng)基（22.5 mmol/L 葡萄糖）培養(yǎng)小鼠胰島β 細胞株Min6，培養(yǎng)4 d 后分析發(fā)現(xiàn)β 細胞特征性的轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1 和MafA）表達下調(diào)，而內(nèi)分泌祖細胞標志物（如Ngn3）表達上調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化，但沒有觀察到大量β 細胞死亡。Kj?rholt 等［27］利用25 mmol/L葡萄糖刺激分離的db/db小鼠胰島，β 細胞成熟和功能相關(guān)基因（如Nkx6.1、NeuroD、Pdx1和Pax6）的表達下調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化。以上均表明高糖是胰島β細胞去分化的重要原因，這也是糖毒性對β細胞的病理作用。

脂毒性也可以引起β 細胞去分化和功能障礙。小鼠喂養(yǎng)高脂飲食13周后胰島β細胞的胰島素分泌功能障礙，內(nèi)分泌祖細胞標志物Aldh1a3 的表達上調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化［28］。Hagman 等［29］將大鼠的胰島細胞分離培養(yǎng)并給予24.48 mmol/L 棕櫚酸刺激5 h 發(fā)現(xiàn)，在高脂刺激下β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1、MafA 等）表達下調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化。Staaf 等［30］分離人胰島進行體外培養(yǎng)并給予3.0 mmol/L 棕櫚酸刺激（產(chǎn)生脂毒性），分析發(fā)現(xiàn)棕櫚酸刺激后胰島β 細胞分泌胰島素功能缺失；同時對肥胖人群和瘦弱人群進行空腹棕櫚酸水平檢測，發(fā)現(xiàn)肥胖受試者的棕櫚酸平均水平更高。T2D 患者在減肥手術(shù)后的短期和中期可顯著改善體重、血糖控制、血脂和β 細胞功能，這表明在消除高脂血癥后，β 細胞功能恢復［31］。以上均表明高脂是胰島β 細胞去分化的重要原因，這也是脂毒性對β細胞的病理作用。

綜上所述，遺傳因素（如基因突變）和環(huán)境（如飲食）因素都可使β 細胞發(fā)生去分化，促進T2D 的疾病進展。因此，進一步了解β 細胞去分化的機制，可以為初期干預β 細胞去分化或者誘導去分化細胞再分化以恢復β 細胞的功能提供方向，為臨床治療糖尿病提供新的思路。

3 β細胞去分化的機制

3.1 氧化應激 β 細胞分泌胰島素需要ATP 的參與，ATP 主要來自葡萄糖代謝，其代謝過程容易產(chǎn)生大量的活性氧（reactive oxygen species， ROS）。細胞代謝產(chǎn)生ROS ［如NADPH 氧化酶（NADPH oxidase，NOX）、過氧亞硝基陰離子（peroxynitrite， ONOO?）等］，可在不同的亞細胞位置（如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等）堆積［32］。對T2D 患者和糖尿病小鼠模型的胰島研究發(fā)現(xiàn)，β細胞中高水平的葡萄糖代謝在線粒體中產(chǎn)生大量的ROS［33］。由于β 細胞中抗氧化酶水平較低且對ROS 特別敏感，使其容易因ROS 堆積導致氧化應激，從而損傷β 細胞功能［32］。長鏈游離脂肪酸（主要是棕櫚酸）可在β 細胞氧化過程中產(chǎn)生過氧化氫［34］。由于β 細胞缺乏過氧化氫酶，過氧化氫的堆積可導致氧化應激。Leenders 等［32］在體外實驗中用過氧化氫處理來自非糖尿病患者的原代胰島細胞，導致活性氧的積累以誘發(fā)氧化應激，導致β 細胞特征性的轉(zhuǎn)錄因子包括MafA和Pdx1表達下調(diào)，而內(nèi)分泌祖細胞標志物Sox9 的表達上調(diào)，提示在氧化應激條件下β 細胞發(fā)生去分化，β 細胞葡萄糖刺激的胰島素分泌能力受損。將Ins1 細胞分別用高糖和含有棕櫚酸的培養(yǎng)基培養(yǎng)以模擬糖毒性和脂毒性的刺激作用，ROS 的產(chǎn)生顯著增加，并通過下調(diào)MafA 的表達影響胰島素的合成從而減少胰島素的分泌［35］。

此外，β 細胞的氧化應激還可以激活c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase， JNK）通路，從而降低FoxO1 的磷酸化水平，進而抑制轉(zhuǎn)錄因子Pdx1的表達，使β細胞發(fā)生去分化導致功能障礙［36］。Latif等［37］在T2D 大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，通過飲食或飲水補充多酚類的抗氧化劑可以增強β 細胞的氧自由基清除能力減少氧化應激，與患病組的β 細胞相比，補充抗氧化劑組的β 細胞特征性基因（如Pdx1、Ins1、Ngn3、Glut等）表達上調(diào)，從而促進β 細胞合成和分泌胰島素。綜上，氧化應激是β 細胞發(fā)生去分化的重要機制，安全有效的抗氧化劑可以為治療T2D 提供新的選擇。

3.2 炎癥 研究發(fā)現(xiàn)T2D 患者胰島的病理特征是免疫細胞、促炎細胞因子、趨化因子、細胞凋亡和淀粉樣蛋白等大量沉積導致纖維化，這是胰腺β 細胞功能障礙重要原因之一［38-39］。其中促炎癥細胞因子［如白細胞介素1β（interleukin-1β， IL-1β）、IL-6 和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α， TNF-α）］已被證明可促進人和小鼠胰島β 細胞的去分化。Wang等［40］利用非糖尿病胰腺導管腺癌患者的胰島證明，在腫瘤微環(huán)境中無論是局部原位炎癥還是腫瘤釋放的體液細胞因子，均會導致β 細胞胰島素分泌功能障礙，且內(nèi)分泌祖細胞標志物Aldh1a3 的表達上調(diào)，表明僅炎癥這一因素就可直接誘導β 細胞去分化。將小鼠胰島暴露于非細胞毒性濃度的IL-1β 中，β 細胞特征基因（如MafA）的表達降低。去除IL-1β 后，β細胞特征基因恢復到刺激前的水平，β細胞功能恢復正常，表明炎性細胞因子刺激可導致β 細胞發(fā)生去分化［41］。Oshima 等［42］利用人β 細胞系EndoC-β H1模擬腸道感染中炎癥因子對β 細胞的作用，發(fā)現(xiàn)炎癥因子可使β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1 和Nkx6.1 等）表達下調(diào)，而內(nèi)分泌祖細胞標志物（如Sox9）表達上調(diào)，從而提示β 細胞發(fā)生去分化。在此過程中NF-κB 通路的激活可能是β 細胞去分化的重要驅(qū)動力。Demine等［43］將誘導性多能干細胞誘導的β 細胞使用1 000 U/mL 的干擾素γ 和50 U/mL 的IL-1β 處理24 或48 h 后分析，發(fā)現(xiàn)β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如Nkx2.2）表達下調(diào)，提示在炎癥因子可使體外誘導分化的β 細胞發(fā)生去分化。目前對于炎癥誘導β細胞去分化的機制尚不清楚，需要進一步的研究明確其機制，為治療T2D提供新的干預方向。

在T2D 發(fā)生時，大量的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激原持續(xù)刺激，如高血糖、高脂血癥、低氧和促炎細胞因子（如TNFα、IL-1 等）會導致β 細胞分泌胰島素功能障礙，同時發(fā)現(xiàn)β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子（如Pdx1、MafA 和FoxO1）表達下調(diào)，而內(nèi)分泌祖細胞標志物（如Ngn3和Oct4）表達上調(diào)，提示β 細胞發(fā)生去分化［45］。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)即將失衡時，細胞會啟動未折疊蛋白反應（unfolded protein response， UPR）作為細胞的一種保護性機制，UPR 可通過減少錯誤蛋白質(zhì)的折疊來恢復內(nèi)質(zhì)網(wǎng)動態(tài)平衡［46］。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激時UPR對于維持β 細胞的分化表型非常重要，UPR 的破壞可以導致β細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子MafA 表達下調(diào)，使β 細胞發(fā)生去分化促進T2D 的進展［47］。許多因素如基因突變、細胞因子、感染、過量營養(yǎng)、胰島淀粉樣多肽和胰島素抵抗等可以破壞胰腺β 細胞中UPR 平衡，從而觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，最終導致β 細胞功能障礙［46］。總之，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激可能是β細胞去分化的機制之一。

3.4 微小RNA（microRNA， miRNA， miR）和長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA， lncRNA） miRNA是一種內(nèi)源性非編碼小RNA，長19 到24 個核苷酸，通過與mRNA 的3′端非翻譯區(qū)（untranslated region，UTR）特異性結(jié)合來介導RNA 沉默。目前報道多個miRNA 參與β 細胞的發(fā)育和功能成熟，如miR-204、miR-375、miR-7、miR-483 和miR-184、miR-200s 和miR-30s等。研究發(fā)現(xiàn)miR-204在人胰島β細胞中可以直接下調(diào)胰腺β 細胞特征基因（如MafB）的表達，導致β 細胞發(fā)生去分化，胰島素合成和分泌功能障礙［48］。在Min6細胞和原代胰島中過表達miR-204可導致MafA、Pdx1 和NeuroD1 等β 細胞特征性轉(zhuǎn)錄因子表達下調(diào)，β細胞發(fā)生去分化［49］。Yongblah等［50］發(fā)現(xiàn)在小鼠胰島中過表達miR-7 可以下調(diào)β 細胞特征性基因（如Pdx1、Pax6、Nkx6.1、NeuroD1和MafA）的表達，導致β 細胞發(fā)生去分化和胰島素分泌功能受損。

目前發(fā)現(xiàn)胰腺β 細胞表達1 000 多個lncRNA。lncRNA 可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、控制mRNA 的降解來影響β 細胞胰島素的產(chǎn)生和分泌、葡萄糖敏感性［51］。研究發(fā)現(xiàn)，β 細胞特異的lncRNA［如Pdx1 基因座上游轉(zhuǎn)錄物（Pdx1 locus upstream transcript， Pluto）、牛磺酸上調(diào)基因1（taurine up-regulated gene 1， Tug1）和母系表達基因3（maternally expressed gene 3， Meg3）等］缺陷會導致類糖尿病［52］。其中Akerman 等［53］發(fā)現(xiàn)Pluto 通過增強Pdx1啟動子與其增強子簇之間的結(jié)合來促進Pdx1 表達，提示Pluto 在預防β 細胞去分化中發(fā)揮積極的作用。在體外Min6 細胞干擾Tug1和小鼠β 細胞Tug1敲除模型中發(fā)現(xiàn)β 細胞特征性基因（如Pdx1、NeuroD1和MafA）表達下調(diào)，提示Tug1與β 細胞去分化緊 密 相關(guān)［54］。在Min6 細胞干擾Meg3和小鼠β 細胞Meg3敲除模型中，發(fā)現(xiàn)胰島素合成和分泌受損且Pdx1 和MafA 的表達降低，提示Meg3 可抑制β 細胞去分化［55］。miRNA 和lncRNA 在β細胞正常發(fā)育分化中發(fā)揮重要的作用，在T2D的發(fā)生發(fā)展中與β 細胞去分化的關(guān)系還需進一步的研究。

3.5 染色質(zhì)修飾 染色質(zhì)修飾包括DNA 甲基化、組蛋白修飾等。在T2D 的發(fā)生發(fā)展中，染色質(zhì)修飾可影響β 細胞特性的維持。含SET 結(jié)構(gòu)域的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶7/9（SET domain containing 7/9， SET7/9）參與組蛋白甲基化修飾。Mirmira 等［56］發(fā)現(xiàn)，Set7/9使Pdx1發(fā)生甲基化并增強其轉(zhuǎn)錄活性，在小鼠β 細胞中特異性敲除SET7/9后，Pdx1 表達水平下調(diào)，小鼠葡萄糖耐量和GSIS 功能受損。一項胰島全基因組測序研究發(fā)現(xiàn)，T2D 患者胰島的甲基化水平增加，且與對照者相比有25 820 個甲基化差異的區(qū)域（如Pdx1），提示胰島細胞基因組DNA 甲基化失調(diào)可能與T2D發(fā)生發(fā)展相關(guān)［57］。

綜上，β細胞去分化的機制與氧化應激、炎癥、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、miRNA、lncRNA 和染色質(zhì)修飾等相關(guān)。深入研究β 細胞去分化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵因子，可實現(xiàn)干預β 細胞的去分化，重建β 細胞功能為2 型糖尿病的防治提供新思路（圖2）。

Figure 2. Schematic diagram of mechanisms of islet β cell dediffetentiation. NOX： NADPH oxidase； ONOO?： peroxynitrite； IL： in‐terleukin； TNF-α： tumor necrosis factor-α； ER： endoplasmic reticulum； UPR： unfolded protein response； miRNA： mi‐croRNA； lncRNA： long noncoding RNA； Pluto： Pdx1 locus upstream transcript； Tug1： taurine up-regulated gene 1.圖2 胰島β細胞去分化機制示意圖

4 β細胞去分化的干預策略

現(xiàn)有的研究已證實，在去除高血糖和高脂血癥等代謝刺激后β 細胞特征性的轉(zhuǎn)錄因子如Pdx1、Ma‐fA 和Nkx6.1 表達上調(diào)；同時如Aldh1a3、Ngn3、Sox9、NeuroD1和Oct4等胰腺祖細胞標志物表達下調(diào)，β 細胞分泌胰島素的功能恢復，提示β 細胞去分化存在可逆性［58］。

有研究表明，減重、長期的飲食限制以及外科減肥手術(shù)等都可通過延緩β 細胞的去分化進而減輕T2D 患者的病情［25，31］。在干預β 細胞去分化方面，Son 等［59］發(fā)現(xiàn)，給db/db小鼠、飲食誘導的糖尿病小鼠或T2D 患者胰島應用Aldh1a3 選擇性抑制劑Kotx1，可以增加β 細胞胰島素分泌并改善葡萄糖耐量，逆轉(zhuǎn)β 細胞的去分化，這表明Aldh1a3 可能成為治療T2D 的潛在治療靶點。Zhang 等［60］發(fā)現(xiàn)，可以通過補充抗氧化劑谷胱甘肽逆轉(zhuǎn)β 細胞去分化和衰竭，使已經(jīng)下調(diào)的β 細胞特征性的轉(zhuǎn)錄因子包括Pdx1 和MafA 恢復表達，谷胱甘肽作為抗氧化劑可以預防長期血糖波動誘導的β 細胞胰島素分泌功能障礙。目前在嚙齒類動物和T2D 患者的研究中表明，通過緩解代謝刺激（如降低血糖或血脂水平）或干預β 細胞去分化可以延緩T2D 的發(fā)生發(fā)展或逆轉(zhuǎn)T2D 模型鼠的疾病狀態(tài)。未來需要進一步研究干預β 細胞去分化的措施，如減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、氧化應激和炎癥等，延緩或逆轉(zhuǎn)T2D中β細胞的去分化和功能喪失。

5 展望

胰島β 細胞去分化導致的β 細胞功能障礙是T2D 發(fā)生發(fā)展的重要病理生理基礎(chǔ)。深入闡明β 細胞去分化的原因及其病理機制，尋找延緩或逆轉(zhuǎn)β細胞去分化的干預靶點及有效方法，是當前T2D 轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域的前沿熱點，其突破性進展可望對糖尿病的防治產(chǎn)生積極影響。