·综述·

巨细胞病毒感染与糖尿病发病机制研究进展

Research advances in cytomegalovirus infection and pathogenesis of diabetes mellitus

张君(ZHANG Jun)1,2，江晓静(JIANG Xiao-jing)1

(1 广州军区武汉总医院，湖北 武汉430070； 2 南方医科大学，广东 广州510000)

(1 Wuhan General Hospital of Guangzhou Military Command, Wuhan 430070, China; 2 Southern Medical University, Guangzhou 510000, China)

[关键词]巨细胞病毒； 糖尿病； 1型糖尿病； 2型糖尿病； 胰岛素； 发病机制

巨细胞病毒(cytomegalovirus，CMV)属于β-疱疹病毒亚科的双链DNA病毒，人类普遍易感，世界范围内CMV感染率为40%～90%[1]，是引起先天和围产期感染,导致新生儿先天畸形[2]、智力低下、发育迟缓等后遗症的最常见病原体。在免疫功能低下人群，如人类免疫缺陷病毒(HIV)感染和接受器官移植的患者中，CMV感染发病率很高，可导致视网膜炎、肺炎、胃肠炎等疾病，是该患者人群的主要致死性并发症之一。在免疫正常的个体中，主要引起无症状感染，并且持续潜伏在机体中。本文对CMV感染导致糖尿病的发病机制予以综述。

1CMV导致糖尿病的可能机制

1.1病毒感染与糖尿病的相关性胰岛β细胞破坏被认为是糖尿病主要的发病机制。除遗传因素外，病毒感染也可致胰岛β细胞损伤，引起血糖调节受损。Ginsberg-Fellner等[3]在先天性风疹综合征患者中发现风疹病毒感染与随之而来的自身免疫性1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)具有相关性。Jenson等[4]对不同病毒引起的250例胰腺致命感染的儿童进行了胰岛内分泌细胞损伤研究，柯萨奇B组病毒感染组中57.14%(4/7)的患儿、巨细胞病毒感染组中44.44%(20/45)的患儿、水痘-带状疱疹病毒感染组中14.29%(2/14)的患儿出现病毒导致的胰岛内分泌细胞病变；在柯萨奇B组病毒感染患儿的胰岛中，发现了β细胞的破坏和急、慢性炎症细胞浸润，在CMV和水痘-带状疱疹感染患儿的胰岛细胞中发现了典型的病毒包涵体，进一步证实病毒可直接感染并破坏人体β细胞。 Ward等[5]报道1例先天性CMV感染的患儿，在出生13个月后发现罹患糖尿病,提示CMV感染可能导致糖尿病。上述研究表明，病毒感染(包括CMV在内)与糖尿病的发生存在一定的相关性。近年研究分析，CMV可能通过以下途径损伤胰岛β细胞，从而导致糖尿病的发生。

1.2CMV感染β细胞并导致受感染细胞凋亡为研究CMV病毒感染人体后的细胞靶向性,Bissinger等[6]对1例先天性CMV感染的患儿进行了尸检取样，并对肺、胰腺、肝、肾等11个器官行切片免疫组化双染色检查，发现肺、胰腺是CMV感染的主要靶器官(肺部每平方毫米组织约3.06个细胞感染CMV，胰腺中为2.97个细胞，而在肾、肝、脾、肾上腺、小肠、胎盘、中脑、骨髓、心脏中每平方毫米感染CMV的细胞数分别为1.38、0.93、0.71、0.67、0.37、0.36、0.20、0.16、0.15个。Lohr等[7]在14例2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者的胰腺组织中发现了CMV DNA，进一步原位核酸杂交实验发现，CMV核酸序列主要存在于胰岛内分泌腺细胞中，而不是散布于整个胰腺组织或外分泌腺细胞中。Jenson等[4]在45例CMV感染患儿的胰岛β细胞中发现了CMV病毒包涵体，提示CMV可以感染胰腺组织的β细胞并引起β细胞的破坏。上述研究说明，CMV可以感染β细胞，并在β细胞中复制。CMV感染胰岛β细胞后，CMV及其基因编码的蛋白产物可以引起细胞凋亡[8-9]。Sindre等[9]对感染CMV的骨髓造血细胞系MO7e研究发现，CMV病毒颗粒不仅可以抑制MO7e细胞系的生长，还可以诱导细胞表面磷脂酰丝氨酸表达增强，在大多数细胞中，磷脂酰丝氨酸是早期细胞凋亡的启动因子。

1.3CMV感染导致胰岛的免疫损伤自然杀伤细胞或CMV特异性细胞毒性T淋巴细胞可以杀伤病毒感染的β细胞。谷氨酸脱羧酶(GAD65)是胰岛中的一种酶蛋白，是胰岛旁分泌和自分泌信号。研究[10]发现，CMV感染胰岛后将产生一种与GAD65分子相似的CMV DNA结合蛋白PUL57，自身反应性T细胞通过交叉免疫作用，对PUL57蛋白产生抗体的同时也产生抗GAD65抗体，引起对胰岛β细胞的免疫攻击，破坏胰岛β细胞。Santamaria等[11]在1例接受胰腺移植后糖尿病复发的患者胰腺组织切片中发现CMV特异性T细胞、胰岛炎症及β细胞的自身免疫性反应。同样，有活性的单核细胞、巨噬细胞及粒细胞也可被吸引至CMV感染的胰岛细胞周围，这些免疫细胞分泌的活性氧、含氮化合物等其他毒性化合物，也会对胰岛β细胞产生毒性作用[12]。

1.4细胞因子促胰岛β细胞凋亡在T1DM、T2DM的发病机制中，TNF-a、IFN-γ、IL-1等促炎性细胞因子可通过多种途径导致胰岛β细胞凋亡[12-13]。在CMV感染过程中，多种细胞可产生促炎性细胞因子。研究[14]发现，受CMV感染的β细胞可以产生低水平的细胞因子，如β细胞可以表达TLR2、TLR4，TLR2在CMV与靶细胞的融合中发挥重要作用[15]，活化的TLR2可以在β细胞内激活NF-kB，然后产生低水平IL-1a、IL-6及TNF-a等细胞因子[14]。CMV还可感染与β细胞相邻的其他胰岛细胞(如内皮细胞、成纤维细胞)，导致细胞因子的旁分泌，如CMV感染胰岛内皮细胞后可以引起IL-1b的分泌，从而影响β细胞的分泌功能[16]。同时，在CMV感染胰岛所发生的免疫反应过程中，浸润的T淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞等也可产生促炎性细胞因子，引起胰岛β细胞的功能失调[17]。

2CMV感染与T1DM

T1DM又称胰岛素依赖型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus，IDDM)，约占糖尿病总发病例数的5%～10%；T1DM的发病机制主要是细胞免疫介导的胰岛β细胞破坏致胰岛素绝对分泌不足。

Pak等[18]于1988年在T1DM患者白细胞中发现了CMV DNA, T1DM患者的CMV感染发病率(22%)明显高于正常人群(P<0.01)；同时，CMV感染的T1DM患者血清胰岛细胞胞浆抗体(ICA)、细胞毒性胰岛β细胞表面抗体(IBSA)的阳性率明显高于正常人群(P<0.01),CMV感染与胰岛细胞抗体的相关性提示持续的CMV感染可能是T1DM的发病机制之一。此外，相关学者[19-20]通过对CMV IgG、IgM抗体检测，发现T1DM患者中CMV IgG、IgM阳性率均显著高于健康对照组。林伟良等[21]发现T1DM患者中CMV pp65-mRNA及CMV-pp65-IgM阳性率显著高于健康对照组。

研究[22]发现，CMV感染可能引起暴发性T1DM，在1例CMV感染导致的伴急性酮症酸中毒、CMV性肠炎的T1DM患者中，抗谷氨酸脱羧酶(GAD)抗体滴度显著增高。研究发现高滴度的抗GAD抗体与CMV感染引起的T淋巴细胞对胰岛β细胞的免疫攻击有关[10]，进而导致T1DM的发生。

然而，在芬兰地区，Hiltunen等[23]发现CMV感染与新诊断的T1DM儿童胰岛细胞胞浆抗体(ICA)阳性率无相关性；同时对上述患儿的直系兄弟或姐妹进行随访， 发现T1DM的发生与CMV感染无关。Aarnisalo等[24]研究发现，具有糖尿病风险的HLA基因型围产儿CMV感染与胰岛细胞自身免疫血清学指标及随后T1DM的发生无关，作者从两个方面分析CMV感染与T1DM的相关性，CMV IgG阳性的患儿平均随访7.5年后，6.56%(16/244)患儿出现了T1DM，而CMV IgG阴性的对照组儿童中，平均随访7.2年后，10.34%(74/716)出现了T1DM，两组间T1DM发病率差异无统计学意义；同时,通过对169例胰岛自身抗体阳性的婴幼儿分析，CMV IgG阳性患儿和CMV IgG阴性患儿随后T1DM发病率差异无统计学意义，上述两方面均提示T1DM发生与CMV既往感染无关。

由于研究人群的种族、年龄、地域差异性，目前CMV与T1DM的关系尚存在争议。进一步证实两者的相关性还需要在增加样本数的同时，进行多区域、多种族、多年龄段的前瞻性随访研究。

3CMV与T2DM

T2DM旧称非胰岛素依赖型糖尿病(noninsulin-dependent diabetes mellitus，NIDDM)，约占糖尿病总发病例数的90%～95%。T2DM早期主要表现为胰岛素抵抗伴胰岛素相对缺乏，晚期主要表现为胰岛素分泌不足伴胰岛素抵抗。目前，对T2DM病因认识还不足。T2DM是由多个基因及环境因素引起的复杂性疾病。环境因素主要包括人口老龄化、营养过剩、活动不足、雌激素缺乏等，然而，这些常见的风险因素并非引起T2DM的主要危险因素，仍然存在其他有待研究的对T2DM起主要作用的危险因素，其中包括炎症及感染[25-26]。

Lohr等[7]首先在T2DM患者胰岛细胞中检测到CMV DNA的存在。Chen等[27]对549例荷兰西部地区85岁以上老年人群分析发现，CMV IgG阳性人群T2DM的发病率显著高于CMV IgG阴性人群(P<0.05)；同时IgG阳性的人群中糖化血红蛋白(HbA1c)及随机血糖水平显著高于IgG阴性人群(均P<0.05)，提示CMV感染不仅与T2DM的发生相关，还可影响血糖的调节。研究[19，28-29]发现，T2DM患者中CMV IgG阳性率显著高于健康对照组；林伟良等[21]发现，T2DM患者中CMV pp65-mRNA及CMV-pp65-IgM阳性率显著高于健康对照组。上述流行病学调查研究结果提示T2DM可能与CMV感染有关。

Roberts等[30]对113例接受血液透析的西班牙裔人群进行研究，发现T2DM患者CMV IgG抗体阳性率显著高于对照组；与无肾衰竭的人群相比，血液透析患者可能对CMV更加易感，考虑到人群特殊性，作者认为在未排除混杂因素的情况下尚不能确切表明CMV IgG阳性与T2DM存在因果关系。此外，在另一项多种族(包括西班牙裔、非裔美国人、白人、中国人等)、大样本的横断面流行病学调查研究[31]，调整种族这一协变量因素后，也未发现T2DM的流行率与CMV IgG血清学状态相关。

不同人群CMV感染与T2DM的关系不一致，因此CMV感染与T2DM的相关性还需进一步证实。

4CMV感染与器官移植后糖尿病

移植后糖尿病 (post-transplantation diabetes mellitus, PTDM)是器官移植手术后的常见并发症，其发生原因包括有免疫抑制药物的副作用(如磷酸酶抑制剂可降低胰岛素释放)、老年、种族及移植后肥胖[32-34]。Hjelmesaeth等[35]发现，肾移植术后CMV无症状感染患者胰岛素释放量低于无CMV感染的对照组患者，提示CMV无症状感染与肾移植后糖尿病的发生也存在相关。Leung等[36]的研究中，2例接受肾移植的患者停止更昔洛韦抗病毒治疗后不同时间均出现了CMV DNA病毒血症及血糖水平的异常，经8周更昔洛韦抗CMV、降血糖治疗后，2例患者CMV DNA转阴，血糖也恢复正常，表明积极的抗CMV感染治疗可以防治PTDM。然而，国内研究[37]发现，肾移植术后糖尿病的发生与术前CMV感染无关。Zanone等[1]在随访1例 T1DM患者接受胰岛移植后发现，CMV的持续感染与C肽水平逐渐降低、胰腺内分泌功能下降、胰岛自身抗体GAD及IA2增多有关，这提示持续的CMV病毒感染与移植后T1DM的发病机制有关。此外，张旋等[38]研究发现，肝移植术后糖尿病的发生与术后CMV活动性感染相关，术后CMV活动性感染PTDM的发生率显著高于无活动性感染组。

目前已证实CMV感染与常见的肾移植、肝移植术后糖尿病的发生可能有关，因此积极防治CMV感染对于减少PTDM的发生率有重要意义。

5小结

糖尿病的发生发展机制非常复杂，病毒感染作为环境因素之一，在糖尿病的发生中可能起着重要作用。综合CMV感染与T1DM、T2DM各项研究，由于研究方法、研究人群、样本数量的差异，使得CMV感染与糖尿病的关系存在争议。因此，进一步进行多种族、大样本的长期随访研究，探讨CMV作为糖尿病的致病因子，对有效指导糖尿病的防治具有重要作用。

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(本文编辑：熊辛睿)

[中图分类号]R587.1

[文献标识码]A

[文章编号]1671-9638(2016)01-0068-05

DOI:10.3969/j.issn.1671-9638.2016.01.019

[作者简介]张君(1989-)，男(汉族)，江西省赣州市人，硕士研究生，主要从事巨细胞病毒感染研究。[通信作者]江晓静E-mail：xjjiang2003@126.com

[基金项目]国家自然科学基金项目(81171586)

[收稿日期]2015-05-08