MafA基因与糖尿病关系的研究进展

MafA基因与糖尿病关系的研究进展

摘要：MafA基因是特异性胰腺β细胞胰岛素转录因子，在糖尿病的发生发展中起着重要作用。糖尿病时高血糖引起的氧化应激对胰岛细胞MafA基因的表达有显著抑制作用，但是这种抑制作用可被某些促进MafA表达的基因所改善。使用MafA基因和其它转录因子联合基因治疗对胰岛素分泌替代细胞的寻找有重要作用。

关键词：基因，MafA，胰腺β细胞，氧化性应激，糖尿病

糖尿病是威胁人类健康的重大疾病之一，其发病过程中都要涉及到胰腺β细胞受损和胰岛素绝对或相对分泌不足的问题。随着研究的进展，人们发现包括MafA基因在内的多个转录因子是胰腺β细胞分化、成熟，以及胰岛素的分泌不可或缺的重要因子。MafA基因表达抑制将导致胰腺β细胞功能受损。上调其表达可以作为预期的糖尿病治疗的机制之一，且该基因可调节非胰岛素分泌细胞分泌胰岛素。本文就MafA基因在上述几方面的研究进展做如下综述。

1 MafA基因简介

MafA基因全称为肌腱膜纤维肉瘤癌基因同源物A基因（v-maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homologue A），MafA是一种具有亮氨酸拉链结构的转录因子。它属于巨噬细胞激活因子（macrophage activating factor，Maf）家族。该家族分子包括含有4个N末端的酸性转录激活区域（acidic transcription activating domain，TAD）的大Maf蛋白和3个包含bZIP的小Maf蛋白构成。MafA蛋白就属于大Maf蛋白的一种。作为一种转录因子，MafA蛋白的分布和其它转录因子有所不同，它是目前发现的唯一一种β细胞胰岛素基因活化转录因子【1】。作为除胸腺外在成年哺乳动物中唯一表达胰岛素的细胞，胰腺β细胞的成熟和功能的维持都有赖于MafA蛋白的正常表达【2】。MafA蛋白是一种特异的胰岛β细胞核因子，可结合至胰岛素基因启动子区域保守顺式调控元件RIPE3b，作为一种强烈的反式作用因子调控胰岛素的表达【3】。在胰腺发育期间，其它胰腺细胞转录因子如胰腺十二指肠同源异型框因子-1（pancreatic and duodenal homeobox factor-1，PDX-1）和NeuroD都表达于胰腺发育早期，而MafA蛋白则在胰岛素生成细胞成批发育时才有所表达【4, 5】。而且PDX-1和NeuroD在各种胰岛细胞中都有所表达，而MafA蛋白是唯一一种具有强烈胰岛素表达激活特性的胰腺β细胞特异性转录因子【2】。

2 氧化性应激是影响胰腺β细胞MafA基因表达的重要因素

目前已经证实氧化性应激（oxidative stress，OS）是二型糖尿病时胰岛素生物合成受抑制的主要因素之一，和2型糖尿病的发生有密切关系【6】。

2.1 c-Jun和MafA基因

胰岛β细胞本身对氧化性应激就很脆弱，因为和其它组织相比β细胞合成和分泌的抗氧化酶如过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶都比较低【7】。事实上，已经有报道证实，一些氧化性应激的标志物如8-羟基-2’-脱氧尿苷和4-羟基-2丙烯醛修饰的蛋白以及血红素加氧酶-1在胰岛素试验模型的胰岛中均表达增高【8】。有报道证实，慢性高血糖可显著抑制翻译后MafA 的水平，且抗氧化治疗能恢复被高血糖抑制的MafA表达【9】。

氧化性应激时，活性氧能激活胰岛中的几种激酶，这其中包括：p38促有丝分裂原激活的蛋

白激酶（p38）和c-JunNH2-末端激酶（JNK）【10, 11】。而活性氧还能使c-Jun的数量和活性增加【12】。而c-Jun的活性增加在某些情况下和高血糖以及糖化产物的作用有关【13】。因此，Matsuoka等为了证明氧化性应激抑制MafA基因表达的机制进行了如下实验【6】。他们首先在糖尿病db/db小鼠中使用免疫组化和Western blotting检测了MafA和c-Jun的水平，然后为了验证c-Jun对MafA表达的影响，他们在MINβ细胞和新鲜分离的胰岛细胞中进行了腺病毒介导的c-Jun过表达研究。结果发现，糖尿病db/db小鼠的MafA表达显著下降而c-Jun表达则上调，且c-Jun阳性细胞中MafA和胰岛素的表达均显著下降。而这些结果一致，腺病毒转染所致的c-Jun过表达显著的抑制了MafA的表达，且同时胰岛素的产量也显著下降。而MafA的过表达可以恢复被c-Jun抑制的胰岛素启动子的活性和蛋白水平。这些结果表明了C-Jun介导的胰岛素抑制活动是通过抑制MafA活性来实现的。

2.2 p38MAPK和MafA基因

Kondo等的结论和上述试验有所不同【14】。他们检测了可通过增加MafA基因稳定性来增加其表达的蛋白激酶。结果发现，MIN6细胞和小鼠胰岛分离细胞中的MafA稳定性受p38MAPK和糖原合成激酶3（glycogen synthase kinase 3）调控。抑制p38MAPK后MafA 的稳定性增加。而且他们还发现MafA的N末端区域和p38MAPK介导的降解有关。同时，MafA的第57位和134位的苏氨酸突变为丙氨酸可防止这种降解的发生。因此，他们做出结论，氧化性应激时胰腺β细胞的受损和p38MAPK介导的MafA稳定性下降有关，这一途径可能是氧化性应激时诱导血糖改变的一个主要途径。

除了氧化性应激外，碳水化合物反应性元件结合蛋白（carbohydrate responsive element-binding protein，ChREBP）对MafA的抑制作用目前也得到了证实【15】。ChREBP在高血糖时的胰岛β细胞中的表达和活性增高。有实验证实胰腺MIN β细胞中的ChREBP灭活后可导致细胞中MafA、PDX-1和Ins2等基因表达的增加。相反，ChREBP过表达则可以抑制MafA、PDX-1和Ins2等基因的表达，表明了ChREBP在2型糖尿病发生过程中的作用。

3 促进胰腺β细胞MafA基因表达的因素

3.1 烟酰胺及其相关化合物

有研究证实，烟酰胺具有促进MafA基因和胰岛素启动子表达的作用。烟酰胺曾经在历史上胰岛细胞保护剂，有增加胰腺β细胞分化和预防胰岛细胞受到毒性损伤的作用。用烟酰胺处理人或猪的胚胎胰岛样细胞簇、胰腺前体细胞及干细胞或者胚胎干细胞后，可增加这些细胞向β细胞分化的概率，而且这些细胞的胰岛素mRNA水平、生物合成和细胞内含量都有所增加【16】。在体内，烟酰胺可以增加移植后胰岛的β细胞复制，刺激胰腺部分切除大鼠的β细胞再生。烟酰胺还可以保护β细胞免受连脲霉素诱导的细胞损伤。因此，Yel等【17】检测了包括烟酰胺在内的多聚（ADP-核糖）聚合酶（poly(ADP-ribose) polymerase，PARP）抑制剂对β细胞的作用。结果发现，低强度PARP抑制剂如烟酰胺、3-氨基苯甲酰胺和PD128763可增加MafA基因和胰岛素基因启动子的表达，而高强度的PARP抑制剂如PJ340和INO-1001则没有。进一步的机理研究证实，低强度PARP抑制剂的作用位点为MafA基因结合位点，可增加其转录。

3.2 谷胱甘肽过氧化酶

Harmon等的研究显示，谷胱甘肽过氧化酶的过表达可保护细胞内MafA并逆转db/db小鼠的糖尿病【18】。他们建立了C257BLKS/J小鼠胰腺β细胞内源性谷胱甘肽过氧化酶-1（glutathione peroxidase-1，GPx-1）的过表达模型。GPx-1是胰腺β细胞特异性抗氧化酶。