胰岛β细胞自噬细胞模型的构建及中药的调控作用研究进展

唐玉香，冯晓桃

（1.广西中医药大学研究生院，广西 南宁 530200；2.广西中医药大学广西中医基础研究重点实验室，广西 南宁 530200）

自噬是一种借助于自噬溶酶体降解细胞内蛋白质、细胞器、病原体等的过程，当细胞感受到细胞内外自噬信号（如饥饿、细胞器损伤等），细胞浆内形成一种膜状结构，并逐渐形成新月状的脂质双膜结构自噬泡；自噬泡延伸并包裹胞内细胞器、蛋白质等，形成自噬体；然后在自噬受体蛋白等的作用下，成熟的自噬体与溶酶体结合形成自噬溶酶体，自噬溶酶体将自噬体内包裹的物质消化降解成氨基酸、脂肪酸等，供细胞再利用［1］。在自噬过程中，自噬体、自噬泡是自噬的形态学特征。而LC3（ATG8）经酶解成LC3-Ⅰ，LC3-Ⅰ转化为LC3-Ⅱ并定位于自噬体膜上，成为自噬的生化学标志。同时，ULK1（ATG1）去磷酸化后促使产生自噬，Beclin-1（ATG6）参与自噬泡的形成，自噬受体蛋白p62在自噬体与溶酶体结合时产生作用并被自噬溶酶体降解，这三种蛋白也常作为自噬发生的指标。

胰岛β细胞进行性衰竭是2型糖尿病（T2DM）发生发展的关键。自噬能维持蛋白质、细胞器更新和保持细胞内环境稳定，这对维持胰岛β细胞的结构、数量及功能具有重要作用。构建胰岛β细胞自噬细胞模型有助于研究胰岛β细胞功能以及研发胰岛β细胞保护剂，本文就近年来胰岛β细胞自噬细胞模型的构建及中药调控的研究综述如下。

1 胰岛β细胞自噬细胞模型的构建

1.1 脂质诱导 在游离脂肪酸（FFA）、棕榈酸（PA）诱导的胰岛β细胞以及高脂饮食喂养的小鼠胰岛内，自噬体、自噬泡增多，微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ（LC3-Ⅱ）蛋白表达水平升高，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增大，提示PA促进胰岛β细胞自噬［2-3］。此外，胆固醇［4］、油酸［5］、ω-3多不饱和脂肪酸［6］等脂质同样被证实具有诱导胰岛β细胞自噬的作用。进一步研究表明，脂肪酸能够通过PKR/JNK信号途径、内质网应激、cAMP/EPAC2途径等诱导胰岛β细胞自噬［2，4-7］。

1.2 生物化学制剂诱导 雷帕霉素能够抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）而上调自噬水平。体外用雷帕霉素处理离体胰岛和胰岛β细胞后，LC3-Ⅱ蛋白表达水平升高，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增大［8］。而体内用雷帕霉素静脉滴注小鼠，第2周后小鼠胰岛LC3蛋白表达水平显著升高［8］。另外，5-氨基咪唑-4-甲酰胺-1-β-D-呋喃核糖苷（AICAR）可通过激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号途径诱导胰岛β细胞自噬［9］。

1.3 炎症因子诱导 在经白介素-6（IL-6）处理的INS-1胰岛β细胞以及体内持续输注IL-6的小鼠胰腺内自噬体增多，LC3-Ⅱ蛋白表达水平升高及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增大，提示IL-6能够诱导胰岛β细胞自噬［10］。进一步研究显示，IL-6通过调控AMPK-mTORC1途径及激活Akt-PSTAT3途径诱导自噬［10］。另外，IL-1β和IFN-γ能够激活AMPK-ULK-1轴并抑制mTORC1而诱导胰岛β细胞自噬［11］。IL-22则能够进一步提高PA诱导的胰岛β细胞自噬水平，进而改善胰岛β细胞氧化应激和内质网应激［12］。

1.4 基因敲除 用shRNA慢病毒敲除MIN6细胞脂滴蛋白2（PLIN2）基因，继而用衣霉素处理6 h后，细胞LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增大，p62蛋白表达水平下降，提示敲除PLIN2能够诱发胰岛β细胞自噬［13］。而沉默MIN6细胞Nck1基因则增加PKR样内质网激酶（PERK）的基础活性及增加PERK下游sestrin2的表达，进而通过AMPK依赖和非AMPK依赖性信号途径抑制mTORC1活性，促进胰岛β细胞自噬［14］。

1.5 药物诱导 罗格列酮处理INS-1细胞后，细胞内自噬体增多，LC3-Ⅱ蛋白表达增强，表明罗格列酮具有诱导胰岛β细胞自噬的作用［15］。利拉鲁肽能够促进糖尿病小鼠胰岛自噬基因ATG5蛋白表达以及LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ转化，从而增强胰岛β细胞自噬［16］。而二甲双胍也能够增强FFA诱导下胰岛β细胞自噬，这与AMPK依赖性途径相关［17］。

1.6 其他 尽管在饥饿状态下，胰岛β细胞自噬水平受到抑制［18］，但间歇性禁食能够维持肥胖糖尿病小鼠胰岛β细胞自噬［19］。间歇性缺氧也能诱导大鼠胰岛和INS-1细胞自噬，其机制与内质网应激相关的PERK/eIF2α/ATF4信号途径有关［20］。

2 中药对胰岛β细胞自噬的调控作用

复方中药津力达颗粒（JLDG）具有“健脾津”的作用，而通心络胶囊具有“通脾络”的功效，二者联用使“脾复健运”，达到治疗T2DM的作用。研究表明，用JLDG、通心络胶囊分别干预T2DM大鼠6周，大鼠胰腺Beclin-1、ATG7蛋白表达水平明显升高，p62蛋白表达下降；二者联用，上述变化更明显［21］。而将JLDG干预NIT-1胰岛β细胞后，细胞内自噬体增多，LC3-Ⅱ蛋白表达水平升高［22］。进一步研究提示，JLDG是通过激活AMPK途径诱导胰岛β细胞自噬［22］。消渴平（由黄芪、天花粉、丹参、葛根、沙苑子、枸杞子、知母、人参、黄连、天冬、五味子、五倍子组成）也用于治疗T2DM，同样具有诱导胰岛β细胞自噬的作用，其机制与mTOR信号途径相关［23］。

山柰酚是一种黄酮，存在于荷叶、银杏、蒲黄、萹蓄等中药中，将它干预PA诱导的RIN-5F胰岛β细胞48 h后，细胞内自噬体增加，Beclin-1、ULK1、ATG5、ATG7及LC3b基因表达上调，LC3-Ⅱ蛋白表达水平升高，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值增大，p62蛋白表达水平下降，表明山柰酚能够促进PA诱导下胰岛β细胞自噬［24］。进一步研究揭示，山柰酚调控自噬的机制与AMPK/mTOR信号途径密切相关［24］。此外，黄连提取物小檗碱能够激活AMPK，促进胰岛β细胞自噬［25］。水飞蓟提取物水飞蓟宾则通过抑制mTOR信号通路诱导INS-1细胞自噬，保护胰岛β细胞免受TNFα及IL-1β的损害［26］。地骨皮提取物同样能够提高胰岛β细胞自噬水平［27］，但是其干预胰岛β细胞自噬的分子机制尚未见报道。

另一方面，部分中药还具有负性调节胰岛β细胞自噬的作用。复方中药玉女煎治疗2型糖尿病大鼠4周后，胰岛自噬基因LC3蛋白表达水平下降，表明玉女煎能够下调胰岛自噬水平［28］。此外，人参提取物能够减少他克莫司（Tac）诱导的小鼠胰岛β细胞、INS-1细胞内自噬体的形成，降低LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ比值，抑制自噬溶酶体降解，进而通过调控自噬抑制Tac诱导的氧化应激，改善胰岛β细胞功能［29］。

3 小结

综上所述，脂质、生物化学制剂、炎症因子、基因敲除、药物等均可成功诱导胰岛β细胞产生自噬，事实上，自噬是一把双刃剑，适度自噬有利于调控胰岛β细胞的结构、数量及功能，过度自噬则导致胰岛β细胞损伤甚至发生自噬性死亡，而胰岛β细胞自噬不足则会促进糖尿病进程。目前，中药调控胰岛β细胞自噬的研究还很有限。研究发现少量中药对胰岛β细胞自噬具有调控作用，但潜在的机制尚未完全清楚；另一方面，其他中药如石斛［30］、乌椹子叶方（何首乌、桑椹、桑叶、决明子）［31］等也具有调控胰岛β细胞功能的作用，但这些功能是否与自噬有关呢？还有待进一步研究。