TRIB3与疾病相关性研究进展

李 玲，舒婧娴，何发忠，田 琳

(1. 中山大学附属第五医院药学部； 2.珠海市人民医院-暨南大学附属珠海医院药学部，广东 珠海 519000)

目前，国外对Tribbles假性激酶3(tribbles pseudokinase 3，TRIB3)在代谢疾病、癌症、心血管疾病等领域的研究被广泛关注，但它们的相互调控关系及分子机制尚未阐明。现有证据表明，癌症发病与糖尿病相关，一些糖尿病致病危险因素及治疗药物能明显影响癌症发生发展，如高胰岛素血症、高循环胰岛素样生长因子1( insulin-like growth factor-1，IGF1)，通过胰岛素、IGF1的促生长作用促进肿瘤发生发展[1]。同时，也有研究报道癌症与心血管疾病有相同的发病机制，但通常被认为是共同的心血管危险因素的结果，例如年龄增长、吸烟、肥胖、高血压、糖尿病、高脂血症和缺乏运动[2]。除此之外，炎症状态也与癌症，心血管疾病及糖尿病的发生发展密切相关。目前，临床上为了改善癌症预后，一些治疗糖尿病或心血管疾病的药物已被用于癌症的辅助治疗，如二甲双胍、维生素D、他汀类药物和阿司匹林。

多种应激反应，如营养缺乏、缺氧、高糖及高胰岛素血症，内质网应激，氧化应激可导致TRIB3表达上调，提示TRIB3在糖尿病，癌症及心血管疾病过程中发挥“桥梁”作用。Li等[3]研究发现 TRIB3在细胞代谢调控通路中作为假激酶(pseudokinase)发挥作用，其Pseudokinase 及MEKs结构域能与多种转录因子及信号蛋白结合，进而抑制相关调控通路。 近10年的研究结果显示，生理条件下的UPR-ERS能同时激活PI3K-AKT-mTOR及自噬通路改善应激适应调控，病理状态下的UPR-ERS能使细胞代谢异常，最终导致细胞凋亡，而TRIB3被认为是“应激反应调节开关”的关键蛋白。TRIB3在2型糖尿病及其心血管病并发症发生发展过程中具有重要作用，但对TRIB3靶向药物设计尚未取得进展，原因主要与TRIB3结构和广泛的生物学效应有关。近期我们发现TRIB3与SMARCD3可能存在调控关系，提示针对TRIB3调控蛋白方向探索可能取得突破性进展，但仍需后期深入探究[4]。因此，本文将对TRIB3参与的调控通路疾病的防治进行综述，旨在为糖尿病、癌症、心血管疾病和神经系统疾病共同通路的分子机制方面提供参考和依据。

1 TRIB3与糖尿病

自2003年报道了TRIB3通过直接结合Akt并抑制Akt的磷酸化激活，进而介导肝脏胰岛素耐受以来，TRIB3及其自身遗传变异与糖尿病易感性、糖尿病并发症的研究受到广泛关注。由于TRIB3结构的特殊性，其调控的靶蛋白较多，体外研究证实Hek-293细胞葡萄糖缺乏状态导致TRIB3表达上调，全基因组表达数据进一步揭示了大约40%与葡萄糖缺乏应答反应相关基因受TRIB3影响。TRIB3下调的基因主要受激活转录因子4(activating transcription factor 4， ATF4)调控，上调的基因受胰岛素样生长因子结合蛋白2 (insulin like growth factor binding protein 2，IGFBP2)调控。细胞饥饿状态下IGFBP2(一种新的营养存活因子)表达水平下调，细胞凋亡增加并受TRIB3调控[5]。糖尿病大鼠较正常大鼠的主动脉夹层增厚及血管周围纤维化增加，TRIB3表达增加，AKT及PI3K磷酸化水平降低，JNK及MKK4磷酸化水平增加，注射腺病毒-TRIB3 siRNA 12周后，结果被明显逆转，提示TRIB3也可能作为糖尿病血管并发症治疗的靶点。

1.1 TRIB3通过ATF4参与胰岛素信号通路调节TRIB3是一种以肝脏为中心的表达模式的细胞应激诱导基因，它与应激反应调节和代谢控制有关。研究显示，TRIB3通过抑制ATF4-C / EBP-ATF介导代谢应激激素成纤维细胞生长因子21 (fibroblast growth factor 21，FGF21)转录[6]。肥胖是2型糖尿病发展的主要危险因素，未折叠蛋白应答(unfolded protein response，UPR )介导的胰腺β-细胞死亡已被描述为棕榈酸(PA)和促炎细胞因子促成糖尿病发展的常见机制。Nicoletti-Carvalho等[7]在RINm5F细胞研究发现PA能够通过CHOP和ATF4诱导TRIB3表达介导细胞凋亡。同时，也有研究发现，肥胖导致内质网应激而激活ERK-ATF4-TRIB3抑制胰岛素信号转导途径及激活CaMKII-P38/MK2-FoxO1信号通路能增加肝葡萄糖生成，最终导致糖尿病发生。TRIB3第二外显子变异(Q84R)与 T2DM发病风险有关。研究发现，携带TRIB3 84R能够使血浆C-肽水平显著降低，胰岛素分泌下降，这种作用主要通过TRIB3-ATF4复合体竞争性抑制关键外分泌基因CREB转录因子，同时TRIB3 84R 较 TRIB3 84Q有更好的稳定性，并能增加与Akt的亲和力。另外，过表达TRIB3 84R 小鼠胰岛β细胞群减少，与增殖减少，凋亡比例增加有关[8]，提示TRIB3基因多态性通过影响TRIB3与ATF4相互作用，进而负性调节CREB在人和小鼠β细胞中的胰岛素胞吐作用。

1.2 TRIB3通过ATF4参与药物效应调节代谢应激状态下，细胞的最主要保护机制是抑制mRNA的转录，而mTORC1是感知营养状态及控制mRNA表达的关键复合物。低糖应激导致内质网应激，通过UPR激活PERK/AKT维持细胞存活，随着细胞外葡萄糖的消耗，细胞以Caspase-3-ERK2/MEK1-ATF4-Bid/cFos/TRIB3依赖途径凋亡能够通过补充谷氨酸盐α酮戊二酸酸逆转[9]。天门冬酰胺酶导致氨基酸消耗、eIF2及GCN2的磷酸化激活(不影响IRS关键蛋白TRIB3 mRNA的表达)，促进小鼠脂肪肝形成。天门冬氨酰酶氨基酸消耗应激反应导致mTOCR1信号通路激活及ApoB100水平维持不依赖ATF4，但硫化氢生成依赖GCN2-ATF4通路[10]。维达列汀通过抑制细胞凋亡维持胰岛β细胞存活。研究认为慢性内质网应激引发β细胞凋亡，维达列汀促进db/db小鼠中的β细胞存活与下调TRIB3、ATF4以及CHOP相关。

1.3 TRIB3参与细胞周期调节影响胰岛素分泌胰岛β细胞大部分都是post-mitotic细胞，抑制因素主要由高糖诱导胰岛β细胞处于可塑状态，并伴随细胞胰岛素水平降低，胰岛β细胞增殖增加以及激素表达紊乱。胰岛β细胞去分化被认为是糖尿病导致胰岛β细胞功能紊乱的主要机制。阻止胰岛β细胞分化能够增加胰岛素含量，而自身胰岛素分泌增加能以细胞自适应的方式抑制胰岛β细胞增殖。研究发现TRIB3是介导这条通路的关键信号分子：胰岛β细胞胰岛素合成分泌下降，TRIB3表达下调，p-Akt水平增加，细胞周期蛋白-D1(CyclinD1)表达上调[11]。

1.4 TRIB3通过PPAR-α/γ参与糖尿病疾病过程TRIB3与PPAR-γ存在蛋白相互作用。TRIB3在3T3-L1细胞中的表达能够降低PPARγ转录活性，抑制3T3-L1细胞分化及降低细胞内甘油三酯水平。TRIB3可能受PCK2，PPARGC1A，PPARGC1B USF1，FOXO1和SREBP-1c调控影响肥胖患者胰岛素耐受，PPAR-γ共激活因子1(PGC-1)基因敲减小鼠肝基线葡萄糖输出减少引起低血糖。Koo等[12]研究发现PGC-1通过调控PPARα上调TRIB3表达，导致胰岛素耐受，提示TRIB3抑制剂可能用于治疗糖尿病。TRIB3参与糖尿病的调控机制总结如图1所示。

Fig 1 Schematic overview of mechanism of TRIB3 in diabetes

2 TRIB3与癌症

2.1 TRIB3与癌症易感性大量研究显示，TRIB3异常表达与结直肠癌，前列腺癌及乳腺癌等预后相关，具体分子机制尚不清楚。TRIB3在胃癌细胞高表达，同时与VEGFR表达及肿瘤血管密度相关，敲减TRIB3后VEGFR表达及内皮细胞募集下调，肿瘤血管生成受到抑制，提示TRIB3参与肿瘤血管的生成调控[13]。长链非编码RNA FOXD2-AS1在膀胱癌(APL)中高表达，并与肿瘤分期，复发和预后不良有关。体内体外实验研究表明FOXD2-AS1能够促进膀胱癌细胞增殖，迁移和侵袭。机制研究发现FOXD2-AS1通过与TRIB3启动子结合形成RNA-DNA复合物，进而抑制TRIB3的转录活性，激活Akt，增加E2F1(参与G/S转换的重要转录因子)蛋白的表达。E2F1又能与FOXD2-AS1启动子结合，形成反馈调节环路[14]。

2.2 TRIB3介导糖尿病并发癌症进程研究表明糖尿病与癌症发展有关。现有观点认为2型糖尿病和癌症都有许多共同的代谢危险因素，如高胰岛素/高胰岛素样生长因子，高血糖，缺糖损伤，缺氧及炎症，但糖尿病如何促进癌症发展进程的具体机制尚未阐明。研究发现，TRIB3能够和自噬接头蛋白(sequestosome 1,SQSTM1)相互作用介导代谢危险因素导致癌症的发生发展[15]，高糖促进了非小细胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer，NSCLC)细胞的增殖和迁移，并且还诱导了NSCLC细胞的抗凋亡作用，其机制是高糖抑制GAS5的表达，降低TRIB3蛋白泛素化降解，进而导致NSCLC细胞的增殖，抗凋亡和迁移[16]，提示TRIB3在糖尿病患者并发癌症风险中具有重要作用。有趣的是，多种代谢应激如葡萄糖消耗、高糖、缺氧、TNF-α也相应导致TRIB3表达上调。TRIB3介导IGF1诱导的P62集聚，过表达TRIB3没有活化AKT及mTOR，但上调了P62的表达，TRIB3表达上调进一步干扰LC3与p62作用，促进肿瘤发生发展[17]。

2.3 TRIB3介导药物抗肿瘤效应目前处于I期临床试验用于治疗实体瘤的ABTL0812，能够与PPARα/γ结合并激活PPARα/γ，间接诱导TRIB3表达上调，进而抑制Akt及mTORC1激活，并通过自噬途径诱导细胞凋亡。大麻的活性成分四氢大麻酚(THC)能够诱导神经酰胺积累及eIF2α磷酸化，并通过TRIB3依赖的Akt/mTORC1信号通路激活内质网应激反应而改善自噬死亡发挥抗肿瘤作用。谷氨酰胺酶抑制剂(BPTES)能够显著降低肿瘤增长，且谷氨酰胺饥饿导致ATF4集聚，进而诱导PUMA/NOXA/TRIB3激活介导细胞凋亡，同时，作者也发现，ATF4激动剂(FRT+EGCG)具有较好的抗肿瘤效应[18]。在A549细胞敲减TRIB3导致大黄素诱导的细胞凋亡减少，但对内质网应激诱导效应不影响，提示TRIB3参与大黄素通过诱导内质网应激介导的细胞凋亡[19]。Pep2-A2干扰TRIB3和SQSTM1的作用在正常和糖尿病小鼠中呈现出明显的抗肿瘤效应[20]。TRIB3高表达能够促进膀胱癌(APL)疾病进展及治疗耐受，TRIB3与肿瘤蛋白PML-RARa结合抑制其类泛素化或者泛素化降解，还能抑制PML核心结构组装，P53介导的细胞衰老，分化过程而维持细胞的自我更新。基因敲减TRIB3或者用全反式维甲酸/三氧化二砷干扰TRIB3/PML-RARa互作能够根除APL。有趣的是，TRIB3表达上调能够介导临床一线抗癌药物多柔比星，伊立替康或奥沙利铂药物效应，进一步提示了TRIB3的抗细胞凋亡作用[21]。总之，TRIB3与癌症发生发展密切相关，已报道分子机制总结如图2所示。

Fig 2 TRIB3 regulation in development of cancer

3 TRIB3 与心血管疾病

目前，对TRIB3与心血管疾病研究较多的是TRIB3 Q84R基因多态性明显影响患者胰岛素抵抗状态及心血管并发症。研究发现TRIB3对于血小板生成的调节具有重要作用，TRIB3 Q84R基因变异导致患者体内血清semaphorin 3E升高而增加患者胰岛素抵抗和颈动脉粥样硬化。PTP1B是胰岛素信号通路中的一个负性调节蛋白，研究发现敲减PTP1B能够明显逆转衣霉素(tunicamycin)暴露导致的小鼠心肌收缩功能受损、细胞内Ca2+处理不当、内质网应激、自由基生成及细胞凋亡。同时，雷帕霉素诱导的自噬及TRIB3 的过度表达导致的小鼠心功能异常，自由基生成也能通过敲减PTP1B得到明显改善。抗氧化剂或基因沉默TRIB3能够模拟PTP1B敲除介导的保护效应，提示PTP1B、TIRIB3可能是内质网应激介导的心功能损伤的潜在治疗靶标。过表达AMPK相关蛋白SNK的小鼠心脏葡萄糖及棕榈酸酯代谢降低，心肌耗氧量下降并能维持心肌正常收缩力及功能，敲减后则相反，其机制是TRIB3与SNK结合后，通过PPARα下调UCP3。同时，SNK在原发性心肌病患者中表达增高，并能降低UCP3依赖性心肌死亡，提示SNK影响心脏线粒体效率和缺血保护作用[22]。

4 TRIB3 与神经系统疾病

目前，TRIB3与神经系统疾病的相关性研究较少。已有研究报道，脱氧麻黄碱能作用于Nupr1通过ER-stress -caspase3-PARP凋亡途径及TRIB3-Beclin-1自噬途径引起多巴胺能神经元凋亡[23]。陈皮素具有多种有益作用，包括对癌细胞的抗增殖作用、对高脂血症和高血糖的抑制作用以及在体外和体内对痴呆症的改善作用，其能上调Ddit3、TRIB3、Asns、Slc6a9及Tmem116 基因表达，下调Ccna2、Ccne2、Txnip、Depdc1、E2F8、Hist1h1b和Kif11基因表达，提示TRIB3可能是糖尿病、癌症、心血管疾病及神经系统疾病发生发展的共同分子基础[24]。β-淀粉样蛋白诱导神经细胞凋亡被认为是老年痴呆发病的主要病因，自噬和凋亡通路都参与调控。β-淀粉样蛋白能诱导TRIB3表达上调，进而抑制AKT激活FoxO1及其核转移定位，诱导前凋亡因子Bim激活。另外，TRIB3能够间接激活Ulk1介导自噬凋亡途径。FoxO1能进一步与TRIB3结合，上调TRIB3的表达。因此，β-淀粉样蛋白使TRIB3- FoxO1反馈级联放大的效应，可能作为治疗老年痴呆的作用靶点。

5 小结与展望

本文关注的TRIB3在糖尿病、癌症、心血管疾病、神经系统疾病发挥功能的基础机制目前尚不完全清楚。可用数据资料显示可能与其在细胞增殖，蛋白质降解，转录调节和经典信号转导途径调节中的复杂功能有关，甚至是在生理和病理状态下发挥的生物效应也不同。

除了TRIB3参与疾病调控的分子机制有待深入探索外，针对TRIB3的研究成果转化应用到临床诊断与治疗，药物设计与研发仍具有重要意义。在不久的将来，结合TRIB3在靶组织中的表达水平，信号转导通路中关键基因多态性及其他临床特征，对糖尿病及其心血管并发症等方面个体化诊疗的策略将会有所突破。同时，针对TRIB3相关生物标记的临床转化应用研究[25]及药物研发也将是未来研究的重点。