Betatrophin与糖尿病的研究进展

黎坚健(综述)，黄贵心(审校)

(广东医学院附属医院内分泌科，广东 湛江 524001)

Betatrophin与糖尿病的研究进展

黎坚健△(综述)，黄贵心※(审校)

(广东医学院附属医院内分泌科，广东 湛江 524001)

糖尿病是目前危害人类健康的一种常见病，其发病机制主要是胰岛素抵抗以及胰岛素分泌不足和胰岛素作用缺陷。2010年宁光教授大型流行病学调查数据显示，中国18岁以上成人糖尿病患病率为11.6%，糖代谢异常患病率为50.1%[1]。虽然目前治疗糖尿病的药物种类繁多，其针对的机制也多种多样，但是2003年以来的研究表明，目前的药物种类以及给药方式很少能使患者达到生理性的血糖控制[2]，亦不能从根本上解决糖尿病发病的最主要的机制：胰岛β细胞数量相对或者绝对不足[3-5]。因此，在糖尿病管理与教育方面，血糖控制欠佳所带来的心血管、肾脏、神经系统等并发症依旧是目前临床上对于治疗糖尿病所面临的最大挑战[2]。而Yi等[6]关于Betatrophin的报道，或许能给予糖尿病的治疗提供新的理论依据和临床指导。现对Betatrophin与糖尿病的研究进展进行综述。

1Betatrophin概述

Betatrophin属于血管生成素样蛋白(angiopoietin-like protein,ANGPTL)家族，该类型蛋白是最近发现的一类与血管发生相关的蛋白因子，属于分泌性糖蛋白。Betatrophin也称为ANGPTL8[7]，或者Lipasin[8-9]。ANGPTL家族目前研究表明共有8个成员，分别为ANGPTL1~8[7,10]。ANGPTL1~8由8个不同的基因所编码，因其与血管生成素同源，故命名为Angiopoietin-like-protein。Betatrophin 基因编码一种198个氨基酸的分泌蛋白(既往在小鼠基因中的注释为Gm6484和蛋白EG624219,在人类基因的注释为C19orf80及肝细胞癌相关蛋白TD26)。该基因有4个外显子并位于另一个基因—Dock6反义链的内含子区域内。Betatrophin在小鼠多个器官组织中均有表达，如肝脏、棕色脂肪、白色脂肪、肾上腺腺体组织、十二指肠、小肠等[11]；而在人类肝脏中则高效表达，其信使RNA表达水平是机体其他组织的250倍以上。以往对ANGPTL家族的研究主要集中在其对血清中三酰甘油水平的调节作用。其与ANGPTL3和ANGPTL4 共同作用可调节抑制脂肪酶活性，从而调节血清中三酰甘油的水平[12]。而Yi等[6]发表的文章为Betatrophin的生理作用提出了新的观点。

2Betatrophin与胰岛β细胞增殖

以往的研究表明，大多数的β细胞在经过胚胎期和初生阶段的一段快速增生的时期以后，在成年啮齿类动物和人类的β细胞，其复制速度极其缓慢(<0.5%/d)[13-15]。而在一些生理性刺激的情况下，如高血糖、胰腺损伤、妊娠等，胰岛β细胞可重新提高它们的复制能力。尤其是当肝脏胰岛素通路被阻断而产生胰岛素抵抗的情况下，胰岛β细胞数量增加并伴有代偿性胰岛素分泌的增加。为了研究调控此代偿信号，Yi等[6]通过渗透泵给成年小鼠注射不同剂量的胰岛素受体拮抗剂S961。S961可以与胰岛素受体结合并且阻断胰岛素信号通路。而经过S961处理后的小鼠，会出现胰岛素抵抗、血糖升高以及胰岛β细胞增生。并且经检测，此效应是瞬时的以及剂量依赖性的。而经逆转录-聚合酶链反应分析，许多细胞周期因素(细胞周期素A1、A2、B1、B2、E1以及F、周期蛋白依赖性激酶1和2、核转录因子E2Fs1和2)表达增加，而细胞周期素抑制因子表达下降。而通过基因芯片分析S961处理后使胰岛β细胞增生的可能介质，其分析结果都指向了同一个基因——Betatrophin。在经S961处理后Betatrophin表达上调，在肝脏约为4倍，白色脂肪约为3倍，但其在骨骼肌和胰岛β表达无明显改变。在2型糖尿病小鼠中，胰岛β细胞增加，Betatrophin在肝脏的信使RNA表达上调，而特异性地通过白喉毒素消耗β细胞也可引起β细胞复制的增加，但这种处理方式并不能刺激Betatrophin 信使RNA在肝脏表达的增加。这些结果表明，Betatrophin的表达与胰岛素抵抗或者胰岛β细胞的代偿性增生有关，其增生为应对生理挑战的反应，而非急性损伤后的再生。

Yi等[6]通过静脉高压注射的方法将Betatrophin表达载体注射到肝脏，可见5%～10%的肝细胞均可表达Betatrophin并且至少持续表达8 d。而在注射了编码Betatrophin的质粒后，胰岛β细胞的复制明显增加。在注射了Betatrophin后，个别动物的胰岛β细胞复制速率甚至可达到8.8%，相比较对照组(注射DNA编码的绿色荧光蛋白)增加了约33倍，而平均复制率也可达到4.6%，是对照组的17倍左右。而细胞周期抑制因子在注射了Betatrophin后相比对照组也有明显下降(Cdkn1a和Cdkn2a)。在胰岛中均可看到胰岛β细胞的再生。而实验组小鼠不仅胰岛β细胞数目明显增加，其细胞团的体积也明显增大。在干预8 d之后，实验组小鼠总的β细胞面积相比对照组增加了3倍，胰岛素含量也比对照组增加了2倍。而由于Betatrophin表达所致的复制的增加对胰岛β细胞具有特异性，在其他器官组织(肝脏、脂肪组织等)或其他胰腺细胞类型(导管、外分泌以及非β细胞的内分泌细胞)中观察不到相应的效应。而对于复制后的胰岛β细胞功能，通过对Betatrophin注射小鼠以及对照组小鼠的胰岛进行分离并且进行葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验分析以及糖耐量试验，两组小鼠分离的胰岛细胞功能差异无统计学意义，并且经Betatrophin注射的小鼠其空腹血糖水平较低，说明注射Betatrophin 后增生的胰岛β细胞具有与正常细胞一样的功能。另外，为了判断胰岛细胞的增生是否与产生胰岛素抵抗有关，Betatrophin组与可产生胰岛素抵抗的S961处理组相比，其在胰岛素耐受试验上无明显差异，说明Betatrophin诱导胰岛β细胞的增殖具有明显的高效性和特异性，并且不会引起胰岛素抵抗。

3Betatrophin与糖尿病

虽然目前对糖尿病的发病机制存在着很多不同理论[4,16]，但是胰岛β细胞减少导致的胰岛素分泌相对或绝对不足是目前公认的糖尿病的主要发病机制[17-18]。Betatrophin的发现的确为糖尿病的治疗带来了新的希望，其对诱导胰岛β细胞的增殖的功能在理论上存在巨大的意义和临床价值，尤其是对于1型糖尿病患者来说更具有实际的临床指导意义。但是以上实验均建立在动物模型上，在人类身上是否具有同样的功能目前尚未清楚。Jiao等[19]将5例已故的器官捐献者的胰岛(年龄4～53岁，无糖尿病史)移植到经S961处理产生胰岛素抵抗的NOD-Scid免疫缺陷小鼠的肾包膜，经检测，人类的胰岛β细胞对表达升高的Betatrophin的信使RNA并无反应；与之对比，将小鼠的胰岛移植到经S961处理产生胰岛素抵抗的NOD-Scid免疫缺陷小鼠的肾包膜里时发现，其胰岛β细胞的复制率升高明显。产生以上现象的原因可能为肝脏产生的Betatrophin的水平不足以使移植到肾包膜的胰岛β细胞增殖，又或者Betatrophin对其增殖的作用并非直接结合到β细胞受体，而是通过其他间接作用譬如改变β细胞的神经支配、活化其他细胞或者其他相关的信号通路，而此信号通路并不存在肾包膜中。故以上实验结果提出了一个新的设想：在糖尿病的治疗上，Betatrophin有可能发展成为一种新的有效的治疗措。

瑞典学者Espes等[20]将57例志愿者分成两组，1型糖尿病组33例，正常组24例，两组人员年龄构成差异无统计学意义，被检测者均无微血管并发症、高血压以及没有接受过高血压相关治疗。其采用酶联免疫吸附测定来检测受试者血清中Betatrophin水平，经检测正常Betatrophin水平为0～0.3 pg/L，而1型糖尿病患者血清Betatrophin水平是对照组的2倍以上。由于特异性的白喉毒素消耗β细胞实验表明Betatrophin的表达与胰岛素抵抗或者胰岛β细胞的代偿性增生有关，其增生为应对生理挑战的反应，而非急性损伤后的再生，故1型糖尿病患者中Betatrophin上升有可能是胰岛素抵抗所致。而Betatrophin水平在1型糖尿病患者中上升的机制尚不清楚，胰岛素或C肽相对不足或者血清葡萄糖浓度升高所产生的反馈调节使Betatrophin分泌上升，从而使胰岛β细胞增殖有可能是其中的生理机制。通常在1型糖尿病起病的初始阶段，胰岛β细胞尚存有30%～40%，大多数患者在数年的时间中，残存的β细胞仍能发挥其功能，这暗示存在一种可能，在1型糖尿病患者身上，β细胞仍具有复制增殖的可能性。而在本次实验中，病程<2年的1型糖尿病患者C肽浓度仍可被检测到[(0.30±0.05) nmol/L]。而病程长的患者，其剩余的血清C肽水平与Betatrophin水平无明显相关性。这说明，虽然目前Betatrophin被认为是潜在的可使胰岛β细胞增殖的刺激物，但从长远来说，相比C肽水平的下降，其增殖水平仍然是不足的。另外，虽然在1型糖尿病患者身上血清Betatrophin水平升高，但是其与其他的代谢参数(如体质指数，三酰甘油、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白等)无相关性。故不能排除Betatrophin只在糖尿病起病的早期对胰岛β细胞起着短暂的作用，长远来说并不能对抗逐渐衰退的C肽水平。

上述研究表明，Betatrophin在治疗糖尿病的应用中目前尚存在于理论上可行的水平，距离临床治愈糖尿病这一目标仍存在一定距离，仍需探讨其与糖尿病发生、发展过程中的相关机制。

4结语

Betatrophin的发现的确为糖尿病的治疗甚至治愈带来了巨大的希望，对1型糖尿病以及2型糖尿病的治疗均具有重大的临床意义，特别是对于1型糖尿病患者将有可能减轻其终生注射胰岛素的痛苦。虽然目前来说，Betatrophin在人类的临床应用上尚未能取得重大的突破，但是相信在不久的将来，对Betatrophin使胰岛β细胞增殖的机制进行更深入的研究和探索，Betatrophin将在糖尿病的治疗史上产生具有重大意义。

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摘要：Betatrophin是新近发现的分泌蛋白，其在小鼠肝脏、棕色脂肪以及白色脂肪等组织表达，而在人的肝脏组织中高效表达。目前，Betatrophin被认为是可以治疗甚至治愈糖尿病的潜在靶点。最近，相关研究表明，Betatrophin在小鼠的体内可促进胰岛β细胞增殖、提高糖耐量的作用。但是betatrophin在人类糖尿病的发生、发展过程中所起作用的大小目前尚不明确。因此，虽然Betatrophin被认为是目前潜在的具有临床上治愈糖尿病的可能，但是是否能在人类中实现医学界目前尚存在争议。

关键词：糖尿病；Betatrophin；胰岛β细胞；细胞增殖；胰岛功能

Research Progress in the Relation between Betarophin and Diabetes MellitusLIJian-jian,HUANGGui-xin. (DepartmentofEndocrinology,theAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalCollege,Zhanjiang524001,China)

Abstract：Betatrophina,a secreted protein,was found recently.Betatrophin is expressed in liver,brown adipose tissue,white adipose tissue in mice,and is specifically expressed in human liver.At present,brtatrophin have been known as a new and potential way to treat,or even cure the diabetes mellitus.Recent studies showed that betatrophin can promote the proliferation of pancreatic islet beta cells,improve glucose tolerance in mice,though its function in the onset and development of diabetes mellitus in human is not clear yet.Therefore it′s still controversial whether the potential of betatrophin in curing diabetes can realize in human.

Key words:Diabetes mellitus; Betatrophin; Islet β cell; Cell proliferation; Function of islets

收稿日期：2014-09-29修回日期：2015-01-16编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.037

中图分类号：R587.1

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)15-2789-03