转录因子EB及其在糖尿病血管并发症中的作用研究进展

范丽丽，李文静，吴斐华

（中国药科大学中药学院中药药理与中医药学系，江苏 南京 211198）

糖尿病是一组因胰岛素绝对或相对分泌不足和（或）胰岛素利用障碍引起的三大物质代谢紊乱性疾病，以高血糖为主要特征。糖尿病血管并发症患者高死亡率和致残的主要原因有心血管疾病和肾病等。血管内皮损伤是糖尿病血管病变发生发展的基础。近年来研究发现，适度的自噬可改善血管内皮细胞的炎症和凋亡。转录因子EB（transcription factor EB，TFEB）是调节自噬和溶酶体生物生成的关键因子。TFEB具有能识别协同溶酶体表达和调控元件的E-box序列，促进溶酶体基因和自噬基因的转录和表达，促进溶酶体生物生成，增强溶酶体的功能以及促进自噬体和溶酶体的融合。本综述旨在总结TFEB在糖尿病血管并发症中的作用与调控机制。

1 转录因子EB生物学特点

亮氨酸拉链bHLH-LZ是类转录因子中的小眼转录因子E家族（microphthalmia-transcription factor E，MiT/TFE）成员，包括 MITF，TFEB，TFEC 和TFE3。MiT/TFE家族具有的E-box（CANNTG）序列能直接识别1个名为协同溶酶体表达和调控元件的回文序列（GTCACGTGAC），促进溶酶体基因的表达［1-2］。最初MITF，TFEB，TFEC和TFE3被描述为癌基因，作为溶酶体生物发生、细胞能量稳态和自噬的主要调节因子［3］。TFEB由476个氨基酸残基组成，包括富谷氨酰胺、螺旋-环-螺旋和亮氨酸拉链等，是MiT/TFE家族里第一个被发现识别协同溶酶体表达和调控元件，促进溶酶体基因表达，并促进自噬基因的表达的因子。目前TFEB的调控位点有丝氨酸（serine，Ser）142，Ser211，Ser134 和Ser138等。正常条件下，TFEB以磷酸化状态定位于细胞浆中，受到不良刺激后脱磷酸化转位进入细胞核启动下游基因转录，发挥生物学功能。

2 转录因子EB的功能

2.1 TFEB与溶酶体

溶酶体是主要参与细胞降解和循环系统的细胞器，其功能是维持细胞内环境稳定［4］。TFEB过表达能够增加溶酶体相关膜蛋白1和组织蛋白酶B等溶酶体相关基因的表达，进而调节溶酶体生物合成和溶酶体降解功能［1］。溶酶体胞吐是指溶酶体定位于细胞表面与质膜融合,将其内容物排出到细胞外，受Ca2+调节的一个过程。TFEB过表达促进细胞内Ca2+水平升高，进而增强溶酶体胞吐作用。溶酶体适应环境如营养水平需要依赖于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of Rapamycin，mTOR），溶酶体膜Ca2+通道蛋白黏脂蛋白-1和Ca2+调节TFEB从溶酶体到细胞核中［6］。

2.2 TFEB与自噬

自噬是一个将自身细胞质蛋白或受损细胞器输运进入囊泡，与溶酶体融合，从而形成自噬溶酶体进行分解代谢的过程。TFEB促进自噬体的形成以及自噬体与溶酶体的融合［5］。微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）是细胞自噬标志物。在HeLa细胞中，TFEB沉默后，LC3-Ⅱ的表达降低，而在TFEB过表达时，在红色和绿色双荧光标记LC3蛋白时，LC3定位于溶酶体中，自噬溶酶体数量增加，自噬流增强［7］。海藻糖作为TFEB的激动剂，能促进TFEB核转位上调TFEB调控的自噬基因进而增强自噬信号［8］。姜黄素衍生物C1直接与TFEB的N端甘氨酸和丙氨酸结合，促进TFEB的核移位，减少TFEB-YWHA（14-3-3）的结合，促进自噬和溶酶体功能［9-10］。

3 转录因子EB的调控

3.1 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）对TFEB的调控

MAPK是一组能被不同的细胞外刺激，如细胞因子、细胞应激及细胞黏附等激活的Ser-苏氨酸蛋（threonine，Thr）白激酶。ERK是MAPK成员之一。MAPK1/ERK2和MAPK3/ERK1磷酸化TFEB的Thr202/酪氨酸（tyrosine，Tyr）204位点，减少TFEB的核转位［11］。ERK2 磷酸化 TFEB 的 Ser142，使TFEB定位于胞浆中，敲低ERK2，则促进TFEB的核转位［7］。

3.2 雷帕霉素（丝氨酸/苏氨酸激酶）复合物1〔Rapamycin（serine/threonine kinase）complex 1，mTORC1〕对TFEB的调控

mTORC1通过调节合成代谢（蛋白质合成和营养储存）和分解代谢过程（自噬和能量储存的利用），将能量和营养丰度与细胞生长和增殖耦合起来。在HeLa细胞中，使用mTORC1的抑制剂Torin-1，TFEB在Ser142处磷酸化减少，证明mTORC1磷酸化TFEB的Ser142位点。此外，mTORC1磷酸化TFEB的Ser211位点，YWHA蛋白与P-TFEB（S211）结合，使TFEB定位于胞质中［12-13］。

3.3 蛋白激酶B对TFEB的调控

蛋白激酶B是Ser/Thr激酶家族成员之一，在细胞存活和凋亡抑制中起关键作用。蛋白激酶B的异常激活主要由其突变或上游信号的失调引起，是恶性进展和抗药性的重要驱动因素［14］。蛋白激酶B通过磷酸化TFEB的Ser467位点抑制过氧化氢诱导的神经母细胞瘤细胞株（SH-SHY5Y）凋亡程度［15］。在HeLa细胞中，蛋白激酶B抑制剂MK2206促进TFEB向细胞核转移，而该酶磷酸化TFEB的Ser467位点，使TFEB位于细胞浆中，抑制TFEB激活［16］。

3.4 蛋白激酶C对TFEB的调控

蛋白激酶C是一种细胞质酶，其作用包括调节糖代谢和作用于转录因子，参与基因表达的调控。活化的蛋白激酶C-α和蛋白激酶C-δ促进糖原合成酶激酶3β的磷酸化，抑制其活性，阻止糖原合成酶激酶3β磷酸化TFEB的Ser134和Ser138位点，促进TFEB核转位，促进溶酶体生物生成［17］。活化蛋白激酶C-β磷酸化TFEB的C端中至少3个Ser残基，稳定了TFEB，增加其活性并促进溶酶体相关基因的表达和激活［18］。

3.5 其他

蛋白磷酸酶/钙调磷酸酶是一种钙依赖性的Ser/Thr磷酸酶。P38抑制剂SB202190通过内质网Ca2+释放，激活蛋白磷酸酶/钙调磷酸酶使TFEB去磷酸化，促进TFEB介导的自噬与溶酶体生物生成［19］。STIP1同源物U-框蛋白1（STIP1 homology and U-Box containing protein 1，STUB1）是一种辅助伴侣的E3泛素连接酶，通过优先与非活性磷酸化的TFEB结合调节TFEB的活性，通过泛素蛋白酶体途径发挥降解作用，而磷酸化TFEB在STUB1缺陷细胞和STUB1缺陷小鼠组织中积累，导致TFEB活性降低［20］。

4 转录因子EB与糖尿病血管并发症

糖尿病血管并发症是糖尿病患者高死亡、高致残的主要原因。糖尿病血管并发症分为微血管病变和大血管病变，微血管病变主要有糖尿病性肾病和糖尿病神经病变等，大血管病变主要有动脉粥样硬化和高血压等。有研究表明，TFEB通过调节自噬和溶酶体改善糖尿病血管并发症的发生发展（图1）。

图1 转录因子EB（TFEB）与糖尿病血管并发症的关系.TNF-α：肿瘤坏死因子α；IL-1β：白细胞介素1β；SOD2：超氧化物歧化酶2；HO-1：血红素加氧酶1；p-EIF2α：磷酸化真核起始因子2α亚基；cleaved-caspase 3：活化的胱天蛋白酶3；MCP-1：单核细胞趋化蛋白；ROS：活性氧；┤：抑制；→：促进.

4.1 TFEB与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化的始动环节是血管内皮细胞功能障碍。许多促炎因子，如氧化低密度脂蛋白、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白细胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）等导致内皮细胞损伤［21］。Song等［22］研究表明，TFEB过表达通过降低糖尿病小鼠胸主动脉组织中血管细胞黏附分子1和细胞间黏附分子1的表达减弱内皮炎症，并且在IL-1β诱导的人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）中TFEB过表达逆转了人急性单核细胞白血病细胞THP-1细胞对HUVEC的黏附，而敲低TFEB可增加THP-1细胞对HUVEC的黏附作用，其机制是TFEB抑制IkB激酶（IkB kinase，IKK）激活，增加NF-kB抑制蛋白α（inhibitor α of NF-kB，IkBα）水平减弱NF-kB活性，减弱其介导的炎症反应。剪切力影响内皮细胞的许多生理过程，包括炎症、增殖和存活［23-24］。Lu等［21］研究表明，剪切力促进TFEB的核移位，TFEB过表达抑制TNF-α、IL-1β和脂多糖诱导的内皮细胞的炎症，减少TNF-α诱导的内皮细胞活性氧的产生，增加血红素加氧酶、超氧化物歧化酶2蛋白表达，改善内皮功能障碍和减少动脉粥样硬化的发生，敲除自噬蛋白基因5和使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤、氯喹、巴佛洛霉素（bafilomycin）A1抑制自噬并不能阻碍TFEB抑制内皮细胞炎症。Sergin等［25］研究表明，在脂多糖诱导的巨噬细胞中，TFEB过表达能显著抑制IL-1β水平，减弱自噬有关的泛素结合蛋白sequestosome-1（SQSTM1，P62）的聚集，减少巨噬细胞的凋亡，增加LC3-Ⅱ和溶酶体相关膜蛋白1等的表达，逆转斑块的自噬功能障碍，从而减少动脉粥样硬化的发生。Lu等［21］和Sergin等［25］关于TFEB是否通过自噬和溶酶体减少动脉粥样硬化的发生的观点相反，这有可能与其用的细胞不同有关。

4.2 TFEB与糖尿病性心肌病

糖尿病性心肌病常见病因主要有心肌细胞代谢紊乱和心肌细胞钙转运缺陷等。有研究表明，糖脂毒性是心肌细胞代谢紊乱的主要原因之一。Trivedi等［26］研究表明，TFEB参与糖脂毒性导致心肌细胞损伤。在1型糖尿病小鼠和肥胖小鼠的肝组织中TFEB蛋白表达降低，组织蛋白酶B活性降低，溶酶体相关膜蛋白2A蛋白表达降低，自噬体降解异常，导致心脏受损。在葡萄糖和棕榈酸酯联合作用下的大鼠心肌细胞和原代乳大鼠心肌细胞中，TFEB蛋白表达降低，自噬和溶酶体功能降低，真核起始因子2α亚基的磷酸化和活化的胱天蛋白酶3表达增加，导致内质网应激和细胞死亡。

4.3 TFEB与外周血管疾病

外周血管疾病是糖尿病主要的慢性并发症之一，包括外周动脉疾病和颈动脉狭窄等［27］。外周血管疾病的主要临床表现是间歇性跛行。严重肢体缺血是严重的外周动脉疾病之一［28］。缺血后血管生成是阻止缺血组织损伤、促进血流恢复的关键［29］。Fan等［29］研究表明，在TFEB敲除小鼠中，单侧后肢缺血小鼠的坏死爪趾增多，血管生成减少，而TFEB转基因小鼠的坏死爪趾减少，血管生成增多；体外实验发现，TFEB过表达改善内皮细胞功能如血管形成和迁移，并且发现TFEB是通过激活腺苷酸活化蛋白激酶α增强自噬，促进缺血后血管生成和迁移。

4.4 TFEB与糖尿病肾病

糖尿病肾病是终末期肾病的主要病因。慢性炎症是糖尿病肾病发生发展的主要因素之一。Yuan等［30］研究表明，间充质干细胞通过激活TFEB，改善溶酶体功能，增加自噬促进巨噬细胞M2表型减轻糖尿病性肾病。体内实验发现，间充质干细胞能促进巨噬细胞的M2表型的抗炎作用，降低糖尿病肾病小鼠TNF-α、单核细胞趋化蛋白和IL-1β的表达，保护肾损伤，增加巨噬细胞组织蛋白酶B、TFEB、LC3Ⅱ和Beclin1蛋白表达，降低P62蛋白表达，增强溶酶体-自噬。体外实验发现，间充质干细胞改善高糖诱导的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞RAW 264.7细胞溶酶体功能障碍，增强自噬流；机制研究发现，间充质干细胞通过激活TFEB介导的溶酶体-自噬改善高糖诱导的RAW 264.7细胞炎症。足细胞损伤是糖尿病肾病发生发展的主要原因之一［31］。Zhao等［32］研究表明，糖尿病肾病患者的足细胞的自噬泡减少，Beclin1和LC3表达减少，自噬降低。体内实验发现，糖尿病小鼠中晚期糖基化终产物抑制自噬导致足细胞损伤和肾损伤；体外实验发现，晚期糖基化终产物是通过激活mTOR抑制TFEB的核移位，降低溶酶体相关基因和自噬相关基因的表达，减少自噬体和自噬溶酶体形成，抑制自噬流。因此，TFEB能调节自噬和溶酶体减轻炎症，减少糖尿病性肾病的发展，有望成为治疗糖尿病肾病药物的新靶点。

5 结语

TFEB通过促进自噬和溶酶体相关基因的表达，成为细胞内能量调控和细胞清除的主要调节因子。目前对于TFEB的调节主要有2个方面；一是基因水平的过表达或沉默；二是化学物质如torin-1对TFEB活性的诱导作用，关于药物调节TFEB以及具体的调控机制的研究很少。近年来研究发现，适度的自噬可以改善糖尿病血管并发症，TFEB的核转位可以促进自噬基因和溶酶体基因的表达，增强自噬，延缓糖尿病血管并发症的发展。因此，以TFEB为潜在靶点，探究TFEB的具体调控机制在糖尿病血管并发症中发挥的作用，可为糖尿病血管并发症的治疗药物研究提供新靶点和新思路。