冯子人，孙辉，孟爱国(通信作者*)，薛桥臻

（1.华北理工大学附属医院，河北 唐山 063000；2.北京市延庆区医院（北京大学第三医院延庆医院）检验科，北京102100）

0 引言

据国际糖尿病联盟最新数据，2019 年全球有4.63 亿人患有 糖 尿 病(Diabetes Mellitus，DM)，90% 为2 型 糖 尿 病(Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM)，且多伴有肥胖，其中中国是患病人数最多的国家[1]。胰岛β 细胞功能损伤是引发2 型糖尿病的关键因素[2]。而氧化应激为近年来研究较多的损伤机制之一[3]。铁死亡是近年来发现的一种新的细胞死亡形式，对疾病有着重要作用[4]，多种研究表明铁死亡可能发生于胰岛β细胞损伤过程中，本文拟就目前关于铁死亡在糖尿病胰岛β细胞损伤过程中的作用机制的相关研究作一综述，为探索胰岛β 细胞损伤发生的机制、寻找T2DM 早期发病的新型标志物提供新的思路。

1 糖尿病

糖尿病是由于人体完全不能分泌或不能分泌足够的胰岛素或无法有效使用胰岛素而导致血液中的葡萄糖水平升高时发生的一种慢性疾病[4]。据国际糖尿病联盟最新数据，它是成年人死亡的十大原因之一，2019 年全球糖尿病患病人数估计为4.63 亿人(9.3%)，预计2030 年这一数字将增至5.78 亿(10.2%)，2045 年将增至7 亿(10.9%)。其中中国是患病人数最多的国家，且大多数为2 型糖尿病[1]。长期的高血糖可导致肾脏、心脏、血管、眼睛、神经等器官的损伤，给人们健康造成了沉重的负担[6]，因此糖尿病是一个严重的健康问题，已经达到了令人担忧的程度。近年来研究表明，单纯胰岛素抵抗不是决定性致病因素，而只是一个前提条件，随着病程的进展，胰岛β 细胞失代偿，导致血糖升高，长期的高血糖及其他有害因素刺激将对胰岛β 细胞产生不可逆转的损伤[7]。2 型糖尿病胰岛 β 细胞损伤的可能机制包括内质网应激、氧化应激、淀粉样物质沉着、脂毒性和糖毒性等，氧化应激为近年来研究较多的损伤机制之一[3]。铁死亡（ferroptosis）是一种铁依赖的氧化损伤引起的新型细胞死亡方式[8]，谷胱甘肽(glutathione, GSH) 耗竭，谷胱甘肽过氧化物酶 4（glutathione peroxidase 4，GPX4）活性下降，脂质氧化物不能经 GPx4 催化的GSH 还原反应代谢，继而二价铁离子以类似芬顿(Fenton)反应的方式氧化脂质产生大量活性氧(reactive oxygen species，ROS)，促使细胞发生铁死亡[9]，从而在细胞损伤中发挥重要作用。有文献报道，在胰岛移植中的研究表明铁死亡诱导剂Erastin(爱拉斯汀)和RSL3(RASselective lethal 3)使人类胰岛的功能受损，当胰岛用铁死亡特异性抑制剂(Ferrostatin-1)预处理时，Erastin 和RSL3 对胰岛的损伤作用被减弱[9]。因此，铁死亡可能参与2 型糖尿病胰岛β 细胞损伤，能找到抑制铁死亡的作用靶点，可能为2 型糖尿病的治疗带来新的方法和思路。

2 铁死亡与糖尿病

2012 年 Dixon 等研究Erastin 杀死含有致癌基因RAS突变的HT-1080 纤维肉瘤细胞的作用机制时发现了一种铁离子依赖性的非凋亡性细胞坏死的死亡方式，命名为铁死亡[8]。铁死亡过程的一个关键特征是铁依赖的脂质过氧化物的积累[4]，脂质过氧化物通常由抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶4 催化去除[10]。SLC7A11 (xCT) 基因位于染色体长臂2 区8 带至3 区2 带(4q28-q32)上，属于溶质转运第 7 家族的第11 个成员，该基因编码胱氨酸谷氨酸反向转运受体( System Xc-，又称为 Xc-系统)[11]，主要作用为促进胱氨酸的吸收、谷氨酸的排出，从而促进GSH 的合成，而GSH 是 GPX4 必需的辅助因子，当其合成受阻，导致 GPX4 活性降低 ，细胞抗氧化能力降低 ，促进铁死亡的发生[12]。研究表明铁死亡参与了缺血再灌注损伤、神经退行性疾病、肿瘤等疾病的病理生理过程[13-15]。研究发现铁死亡抑制剂 (Liproxstatin-1) 可完全阻断脂质过氧化作用，因此抑制铁死亡可成为改善小鼠肝缺血再灌注损伤的一种新手段[16]。

研究发现铁死亡是多巴胺能神经元缺失的一种重要方式，因此抑制铁死亡可成为治疗帕金森病的一种新手段[17]。肿瘤抑制因子P53可通过下调SLC7A11，进而抑制细胞对胱氨酸(cystine,Cys)的摄取，引发铁死亡[18]。基因沉默SLC7A11 表达会使 HT-1080 细胞GSH 合成降低，导致GPX4不能利用 GSH 将脂质过氧化物还原，引发铁死亡，而将 HT-1080细胞过表达SLC7A11后，细胞对铁死亡的耐受明显增强[16]。SLC7A11 的下调最终导致细胞内胱氨酸水平的丧失和随后谷胱甘肽生物合成的耗竭，间接引起GPX4 活性的抑制和随后的铁死亡激活，因此SLC7A11 是铁死亡调节的关键蛋白[19]。SLC7A11 已经在多种铁死亡模型中被证明具有重要作用[16,18]。正常情况下，SLC7A11 在体内的表达具有组织特异性，人体研究发现，胰腺内有SLC7A11 的表达[20]。有研究表明在体外铁死亡诱导剂Erastin 和RSL3 能使人类胰岛的功能受损[21]。在脂质过氧化作用存在的情况下，胰岛表现出葡萄糖诱导的胰岛素分泌受损[22]。当脂质过氧化在胰岛β 细胞中升高时，增加细胞死亡[23]。DM 患者胰岛 β 细胞内GPX4等抗氧化物水平较低，更容易受到 ROS 的损害[24]。在脂质过氧化产物存在的情况下，过度表达GPX4 在胰岛的体外和体内胰岛β 细胞功能都得到改善[25]。铁可作为外界化学因素之一沉积于胰岛，直接损伤胰岛β 细胞而引发DM[26]。这些结果提示下调SLC7A11 可能诱导糖尿病胰岛β 细胞产生具有铁依赖的脂质过氧化物积累生化特征的铁死亡。

3 外泌体miRNA 与糖尿病

外 泌 体(exosomes，Exos) 是 一 种 直 径 为 40～100nm 的细胞外囊泡，它们含有蛋白质、转录因子受体、信使核糖核酸(Messenger RNA，mRNA)、细胞因子以及微小核糖核酸(MicroRNA，miRNAs) 等 生 物 成 分[27]，其 中 miRNA 与Exos 的功能密切相关[28]。微小核糖核酸是一类长约22 个核苷酸的非编码RNA[29]，其主要作用是通过与靶mRNA 的3"端非翻译区( 3"-untranslated region，3"-UTR)特异性结合，促进靶mRNA 的降解或者翻译抑制，在转录水平负性调控基因表达，从而发挥其生物学功能[30]。外泌体作为细胞间信息的传递体在多种病理生理过程中具有一定作用，涉及细胞信号传导、细胞分化、免疫调节、物质代谢、基因调控、损伤与修复、肿瘤细胞生长等过程[31-34]。近年来外泌体与糖尿病的关系受到广泛关注，它们在胰岛素敏感性、葡萄糖稳态、血管内皮功能等方面发挥重要作用[35-36]。目前已有实验表明外泌体miRNA 参与糖尿病的发生与发展[37-38]。研究发现，血浆外泌体miR-15a 在糖尿病患者水平升高，与疾病严重程度相关，外泌体miR-15a 诱导氧化应激使胰岛β 细胞损伤[37]。研究发现，外泌体miR-146a、miR-146b、miR-497、miR-195 导致胰岛β 细胞凋亡增加[38]。miR-27a 是一个在肥胖、糖尿病等多种代谢综合征中表现活跃的 miRNA[39]。研究表明 miR-27a 无论在在糖尿病大鼠还是糖尿病患者中表达均上调[40-44]，此外，miR-27a 的表达与空腹血糖水平呈强正相关，最终会导致糖尿病的发展[39]。于洋的研究表明肥胖状态下脂肪细胞可通过外泌体包裹形式分泌 miR-27a 远程调控骨骼肌胰岛素抵抗的发生[45]。2 型糖尿病与肥胖存在密切的联系[6]，研究表明，肥胖患者内脏脂肪细胞来源的外泌体miRNA 的含量会发生病理改变，从而损害胰岛的功能[46]。在膀胱癌细胞顺铂耐药机制研究中，实验表明miR-27a 通过直接靶向SLC7A11 mRNA 的3"-UTR，改变了细胞中的谷胱甘肽水平，使细胞对顺铂产生耐药性[47]。因此在2 型糖尿病胰岛β 细胞损伤中外泌体miR-27a 是否可以通过靶向作用于SLC7A11 改变谷胱甘肽水平诱导胰岛β 细胞铁死亡尚不清楚，外泌体miR-27a 能否作为2 型糖尿病早期诊断的新型标志物，有待进一步研究。

4 小结

糖尿病已经成为世界上人类健康的第三大威胁，目前我国糖尿病的发病率及死亡率迅速上升。胰岛β 细胞损伤与糖尿病密切相关,其机制可能与氧化应急、内质网应激、糖脂毒性、凋亡等有关。铁死亡是一种铁依赖性的，以细胞内活性氧堆积为特征的程序性细胞死亡。有研究表明胰岛β 细胞损伤存在铁死亡的基本特征，然而具体机制尚不清楚，所以探讨铁死亡的相关机制，将为临床糖尿病提供新的诊治思路。