3.2.1 炎症应激

    肥胖、胰岛素抵抗和肥胖相关的2型糖尿病患者循环中c-反应蛋白质、炎症因子水平增高，这些炎性变化可能是2型糖尿病的结果。高热量摄入、高血糖和高FFA引起的代谢应激可能是导致β细胞凋亡、引起β细胞功能减退的原因之一[34] 。高糖可诱导胰岛细胞IL-1β合成和分泌，促进Fas触发的β细胞凋亡。在2型糖尿病患者中浸润于胰岛的巨噬细胞也可产生IL-1β[35] 。研究证实，在2型糖尿病患者应用IL-1 受体拮抗剂可改善血糖控制、提高β细胞分泌功能并降低血清中炎症指标[36] 。

    3.2.2氧化应激

    氧化应激通过抑制胰岛素分泌和增加β细胞凋亡导致2型糖尿病患者β细胞功能紊乱 [37] ……糖毒性和糖脂毒性可通过产生过量的活性氧簇（ROS）和其他自由基促进糖尿病的发生发展[38-39] 。高血糖的致病作用在很大程度上是通过活性氧簇 （ROS）、活性氮（RNS）生成和继发的氧化应激反应介导的。ROS、RNS除直接氧化损害 DNA、蛋白质、脂质、大分子物质外，还间接通过核因子κB（NF-κB）、p38丝裂原活化蛋白激酶、NH3末端Jun激酗应激活化蛋白激酶（JNK／SAPK）、己糖胺等细胞应激敏感途径损害组织。在2型糖尿病患者中，高血糖活化这些通路，导致线粒体的氧化应激损伤，从而出现胰岛素抵抗和胰岛素分泌受损。虽然氧化应激可在各种组织中发生，但由于胰岛β细胞的超氧物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶表达量低，因此β细胞特别易受到氧化应激的损害。除了抗氧化酶外，还原型谷胱甘肽和硫氧还蛋白也参与了维持β细胞的氧化还原状态。葡萄糖可诱导硫氧还蛋白的抑制剂（TXNIP）增加β细胞凋亡。通过对HcB-19小鼠的研究发现，由于其存在TXNIP的无义突变使其对葡萄糖诱导的凋亡具有抵抗作用[40] 。在2型糖尿病患者β细胞处于自由基的慢性增加和细胞内氧化还原调节能力降低的环境，引起β 细胞凋亡。这也可解释抗氧化分子可改善β功能。

    3.2.3 内质网应激

    各种原因导致的未折叠蛋白或错误折叠蛋白在内质网 腔内的积聚，被称为内质网应激。这可能是在内质网生物合成活性增加时，内质网过载从而产生错误折叠或未折叠的蛋白。内质网应激引起内质网功能紊乱，包括内质网内未折叠蛋白或错误折叠蛋白的堆积等，其中由蛋白质堆积所引起的一系列后续反应称为未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）。未折叠蛋白反应首先表现为蛋白质合成暂停，随着应激反应蛋白基因表达，可进一步改善细胞生理状态。但当应激原强度超过细胞自身处理能力时，内质网也会诱导特有的内质网性细胞凋亡通路，以消除受损又不能及时修复的细胞。在胰岛素抵抗和2型糖尿病时，由于胰岛素原的合成增加，当超过内质网的负荷，引起内质网应激，诱导β细胞凋亡[41] 。细胞膜上存在抑制物阻抗性醋酶、双链依赖的蛋白激酶样内质网激酶和活化转录因子三种跨膜蛋白质，正常情况下这三种蛋白与侣伴蛋白结合保持无活性形式。在内质网应激反应过程中， 这3种跨膜蛋白质可感知信号并通过寡聚化和自身磷酸化由膜向细胞核和细胞质转导内质网应激信号。①细胞周期阻滞活化的PERK使真核细胞翻译起始因子2α磷酸化， 导致细胞周期蛋白D1翻译下调， 使细胞周期阻滞于G1期以决定细胞存活或凋亡。②细胞保护性信号途径：PERK和Ire1β使eIF2α磷酸化，引起所有蛋白质翻译抑制以减少新蛋白质的合成，活化的ATF6和Ire1使内质网蛋白靶基因转录上调（如免疫球蛋白结合蛋白/葡萄糖调节蛋白78、GRP94和蛋白质二硫键异构酶等）以帮助蛋白质正确折叠、修饰和转运， 同时内质网相关蛋白质降解上调使内质网中非折叠或非正确折叠蛋白质转位于细胞质并通过泛素和蛋白酶体依赖性方式降解。③细胞凋亡性信号途径：如果这种内质网应激反应程度过强或持续时间过长，内质网稳态则不能重新建立，Ire1信号转导的凋亡性效应分子通过cJUN-氨基酸末端激酶（JNK）、caspase-12的活化和CCAAT/增强子结合蛋白（CHOP）同源蛋白的转录上调诱导细胞凋亡[42-43] 。通过对自发性糖尿病模型Akita小鼠的研究，最早证实内质网应激参与了β细胞凋亡。Akita小鼠是一种常染色体显性遗传糖尿病小鼠，存在胰岛素原基因的2个突变，胰岛β细胞量减少。学者们为证实内质网应激的假说，将Akita小鼠的基因突变转染至Chop基因敲除小鼠，发现高血糖发生延迟，并且β细胞量可以维持正常[44] 。

    3. 3 2型糖尿病针对β凋亡的治疗新途径

    随着对2型糖尿病发病机制研究的深入，产生了很多新的治疗靶点，尽管很多只处在实验室研究阶段，有些还有很多缺陷，但不可否认的是，它们为治疗糖尿病提供了很多新的途径。
    ⑴降脂治疗对于2型糖尿病的意义从机制上更为明确了；
    ⑵神经酰胺合成抑制剂Fumonisin B几乎完全抑制FFA诱导的β细胞凋亡过程；
    ⑶抗氧化剂氨基胍，既通过使NO合成减少，阻断细胞凋亡途径使胰岛β细胞凋亡减少，又能使受到抑制的胰岛素基因启动转录因子-1表达部分恢复，从而使胰岛素分泌增加；
    ⑷能与过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）相互作用的药物如噻唑烷二酮类药，能减弱FFA诱导的β细胞破坏；
    ⑸瘦素，在营养摄入过多时，可通过增加FA的氧化和降低脂质生成保护非脂肪组织免于脂肪的过量堆积。
    ⑹诱导型一氧化氮合酶抑制剂可降低NO的生成，从而减少凋亡的发生；
    ⑺进一步筛选、克隆胰岛β细胞凋亡相关基因，以及Bcl-2基因转染；
    ⑻胰升血糖素样肽-1 （GLP-1），是由肠道L细胞分泌的一种肽类激素，它不仅具有促进胰岛素原合成、促进胰岛素基因表达和胰岛素释放等多重功效，还可以诱导新生β细胞形成，并且抑制β细胞凋亡。体外研究证实，GLP-1可抑制许多细胞因子（IL-1β、TNF-α和IFN-γ）诱导的β细胞凋亡，目前研究GLP-1主要通过cAMP和PI3K途径抑制β细胞凋亡。同时GLP-1不仅对β细胞具有抗凋亡作用，在神经元细胞也发现有抗凋亡效应。在离体实验中发现，GLP-1可抑制新鲜分离的胰岛组织的自发凋亡，提高葡萄糖刺激的胰岛素分泌。体内研究也发现，GLP-1可提高胰岛功能，改善胰岛形态。GLP-1可抑制H_2 O_2 介导胰岛素瘤细胞的凋亡，对离体的人胰腺组织GLP-1能更好地保持胰岛三维结构的稳定，延缓胰岛细胞数目减少。目前研究GLP-1的抗凋亡作用可通过直接作用（抑制促凋亡因子caspase-3和增强抗凋亡因子Bcl-xL, Bcl-2 or IAP-2）和间接作用（降低血糖和FFA）发挥效应，并且GLP-1不依赖于其降糖作用来影响β细胞凋亡[45] 。GLP-1可增加β细胞再生，减少凋亡，改善β细胞功能，对2型糖尿病治疗意重大。但是，天然GLP-1在人体会迅速降解而失活，因此临床应用受到限制。GLP-1类似物利拉鲁肽在人体天然 GLP-1分子结构的基础上，更换了一个氨基酸，并增加了一个16碳棕榈酰侧链，这样，既保留了天然GLP-1的各种生理特性，又克服了天然GLP-1容易被降解的缺点。
    多项研究显示，利拉鲁肽对β细胞有直接影响，不仅可以增强β细胞功能，如增加第一时相胰岛素分泌，降低胰岛素原/胰岛素比率等，还可以增加β细胞数量（动物模型）等。Vilsboll T[46] 的研究显示，利拉鲁肽能够提高β细胞功能，有效降低患者的HbA1c水平，改善T2DM患者的状态，进而成为临床使用的治疗新方案。

    总结

    综上所述，β细胞凋亡的分子机制非常复杂，涉及到多个细胞信号途径和多种细胞因子，并且多种细胞凋亡的转导通路和调控机制相互交叉。目前我们临床上使用的抗糖尿病药物尚无直接针对β细胞凋亡起效的药物，但即将上市的GLP-1类似物等对 β细胞凋亡具有直接抑制作用[47] ，为糖尿病的治疗开拓了一个新的领域。（母义明）