摘要
肥胖是2型糖尿病（T2D）的致病因素；然而，沒有肥胖（包括瘦，正常體重或超重）的人可能仍然發展T2D。在亞洲非肥胖T2D很普遍，並且經常發生在歐洲。最近，許多證據反對肥胖或中心性肥胖（內臟脂肪蓄積）促進非肥胖T2D的概念。幾種因素如炎症和環境因素導致非肥胖T2D。根據從基因敲除小鼠和在亞洲和歐洲T2D臨床樣本所得到的數據，非肥胖T2D的發病機制近來已經揭示。MAP4K4在T細胞中的下調，導致IL-6 +
Th17細胞群的增強，導致人和小鼠中的胰島素阻抗和T2D。此外，MAP4K4單核苷酸多態性和表觀遺傳變化與T2D患者相關。MAP4K4基因變體與環境因子之間的相互作用，可能有助於MAP4K4在T細胞中的減弱，導致非肥胖T2D。未來對非肥胖T2D發病機理的研究，將導致非肥胖T2D的精確醫學的發展。
一、背景
根據世界衛生組織（WHO），在2012年糖尿病直接導致150萬人死亡。90％的糖尿病患者有2型糖尿病（T2D）。找到打擊T2D的方法已經是幾十年來最重要的醫療挑戰之一。T2D的特徵在於高血糖水平和胰島素阻抗，其由胰島素靶向組織（包括肝臟，肌肉和脂肪組織）中受損的胰島素信號傳導引起。肥胖被認為是T2D的關鍵原因。然而，根據WHO標準，北美洲15％的T2D患者被歸類為非肥胖（體重指數，BMI <30），而歐洲和英國的50％也是非肥胖的。即使在亞洲肥胖標準是從BMI≥30調整為BMI≥27.5，T2D患者在亞洲超過60％以上，仍然被歸為非肥胖2型糖尿病。雖然BMI> 30被認為是病態肥胖，但亞洲非肥胖T2D的人群可能被低估。此外，在亞洲肥胖協作也報告了，亞洲人與高加索人之間的BMI和T2D增加之間的關聯較低。因此，其他因素而不是肥胖，可能有助於非肥胖T2D的發展。中心性肥胖（內臟脂肪蓄積）被認為是既非肥胖和肥胖T2D的主要原因；然而，最近幾個使用臨床數據或動物模型的報告表明，中心性肥胖與非肥胖T2D無關。最近，已經開啟了對非肥胖T2D的理解的門，將在下面描述。
二、缺乏對非肥胖T2D的理解
非肥胖或瘦的T2D的人口可能在世界各地被低估。非肥胖T2D患者顯示“不接受糖尿病”的評分顯著高於肥胖患者；不少苗條的人不懷疑他們有可能T2D。值得注意的是，與肥胖T2D患者相比，非肥胖T2D患者俱有增加的心髒病風險和更快地進展到胰島素治療。此外，在2015年亞洲時代雜誌報導，“非肥胖的青少年正在成為T2D的獵物”。我們不應忽視，許多非肥胖或苗條的人患有T2D。
到目前為止，大多數注意力和資源已經針對研究肥胖症誘導的T2D。然而，由於非肥胖T2D患者的小樣本量，使用來自北美人類受試者的樣品，不能容易地揭示非肥胖T2D的發病機理。它也不能通過“金標準”高脂肪飲食（HFD）餵養的動物模型證明，其不適合於研究非肥胖T2D。在一些情況下，來自西方國家的研究報告（胰島素受體受質-1（IRS-1），如單核苷酸多態性（SNP））的潛在危險因素T2D；然而，這些風險因素和T2D之間的關聯不能使用，主要來自亞洲國家，如土耳其、日本、印度、中國和台灣。因此，它變得清晰，非肥胖T2D的疾病機制不同於肥胖T2D的疾病機制。此外，由於缺乏相關的非肥胖T2D動物模型，無法證明非肥胖T2D中的風險因子的因果關係。這些限制導致我們對非肥胖T2D的發病機理的理解的緩慢進展。
三、非肥胖T2D的內臟脂肪蓄積的爭議
如通過增加的內臟脂肪蓄積確定中心性肥胖被認為是2型糖尿病的風險，在這兩種歐洲人和亞洲人。來源於290位第二代日本美國人的平均年齡為61.8的數據表明，腹內脂肪與T2D發生率（比值比= 1.5）只有輕微的相關性，而空腹血糖，在基線時的葡萄糖耐量異常（IGT），女性或糖尿病家族史與T2D發病率相關（比值比分別為 2.3，3.8，3.1和1.9），在相同的多變量模型下。在印度，這二者中央腹部脂肪和內臟脂肪蓄積與T2D非常輕微相關（比值比= 1.001和1.011，分別）。
在過去的十年中，它是有爭議的內臟脂肪堆積是否是在亞洲和歐洲非肥胖2型糖尿病的患病率較高的唯一解釋。在上述早期的研究，來自日本或印度的肥胖或非肥胖個體沒有亞組分析;因此，非常輕微的相關性（優勢比=
1.001,1.011或1.5），在內臟肥胖和T2D之間可能是由於登記的個體還包括一些肥胖T2D患者。重要的是，來自8個歐洲國家的18,565例歐洲正常體重/超重/肥胖個體的聯盟的臨床研究表明，胰島素抵抗和T2D事件之間的關聯不依賴於中心性肥胖（腰圍）和肥胖（BMI）。令人驚奇的是，正常體重T2D受試者的胰島素抵抗與中樞性肥胖（gynoid fat
mass，通過雙能X射線吸收測定法（DAX）測量），以及BMI。一致地，另一組還報告，與對照個體相比，來自歐洲的非肥胖T2D患者的BMI，腰圍和脂肪量沒有顯著增加。因此，內臟脂肪積累與非肥胖T2D無關。此外，上述研究中的所有18,565名登記個體的胰島素阻抗與增加的丙氨酸轉氨酶(alanine
transaminase)或γ-谷氨醯轉移酶γ-glutamyltransferase)水平相關，表明胰島素阻抗與脂肪肝（肝脂肪變性）相關。此外，另一組通過磁共振成像（MRI）分析來自英國的瘦T2D（BMI = 23）或肥胖T2D（BMI = 33）患者的脂肪沉積。他們發現，甚至瘦T2D患者也有肝脂肪變性。總的來說，肝脂肪變性，而不是BMI、腰圍或身體脂肪質量的測量，可以是非肥胖或瘦型T2D的預測因子。這一概念可以在未來使用非肥胖（不包括肥胖）亞洲T2D患者進一步證實。此外，在一些非肥胖T2D患者內臟脂肪蓄積的增加，可能是胰島素阻抗或高胰島素水平期間，或增加的炎症反應[ 19 ]的結果。
四、MAP4K4基因多態性和非肥胖T2D
最近，幾個小組確定MAP4K4（也稱為HGK;不與人類葡萄糖激酶(glucokinase)和人類腺激肽釋放酶(glandular
kallikrein)混淆，命名為hGK）作為瘦型T2D的風險因素。MAP4K4是MAP4K激酶家族中的一員。MAP4K和MAP4K3已經報導了作為T細胞活化的重要調節劑。MAP4K4是癌細胞遷移所必需的，並且與癌症轉移相關。MAP4K4還也在內皮細胞的運動中起重要作用。
使用外周血DNA研究歐洲T2D的危險因素，從蒂賓根家族(Tübingen Family)（TÜF）隊列（n = 1769）和EPIC-Potsdam衍生的前瞻性病例組（n = 2,971）。他們發現，在MAP4K4基因座（rs11674694）上的一個SNP與口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）葡萄糖水平，胰島素敏感性降低和T2D風險增加相關。在一個在更瘦的亞組中，該MAP4K4SNP（rs11674694）和兩個其它MAP4K4SNP（rs13003883和rs2236936）也與IL-6而不是TNF-α的血漿水平升高相關。此外，MAP4K4 SNP（rs2236936和rs2236935）與僅在瘦受試者中的胰島素釋放減少相關（BMI <25）。此外，MAP4K4單核苷酸多態性（rs2236936和rs2236935）與降低胰島素釋放僅在瘦者（BMI <25）相關聯。一致地，使用來自中國漢族人群的1,972個樣品的MAP4K4遺傳變體與T2D的關聯也被報導；這部分人群主要是非肥胖者（T2D亞組和對照亞組的平均BMI
<27.5）。MAP4K4基因中的MAP4K4 SNP
rs2236935與T2D相關。相比之下，與歐洲人群的胰島素阻抗和T2D相關的MAP4K4 SNP rs11674694與中國人群的T2D無關。這兩個結果反映了不同的單核苷酸多態性MAP4K4在不同的民族群體與T2D相關。此外，使用DNA甲基化的全基因組分析，Yamada
等人報導，MAP4K4啟動子在日本患動脈粥樣硬化的患者中是高甲基化的，這是與T2D相關的致命併發症之一。這些報告表明MAP4K4調節異常或功能障礙，與非肥胖T2D相關。
五、非肥胖T2D中MAP4K4的表觀遺傳調節
最近報導了非肥胖T2D的發病機制，其中MAP4K4缺陷型炎症性T細胞對T2D有貢獻。正常飲食餵養的T細胞特異性MAP4K4條件性敲除（CKO）小鼠自發發展T2D。MAP4K4 cKO T細胞顯示TRAF2過度表達和IL-6過量產生。在MAP4K4 CKO小鼠脂肪組織中，IL-6刺激脂肪細胞進一步分泌脂肪因子瘦素(leptin)（圖 1 ）。IL-6-過量產生的MAP4K4 cKO T細胞，通過瘦素和IL-6在脂肪組織中的協同作用，進一步分化為致病性IL-6 + Th17細胞（圖 1 ）。這些致病的IL-6 + Th17細胞然後循環到其他胰島素靶向組織（肝和肌肉），導致胰島素阻抗。
圖 1、脂肪組織中致病性IL-6 + Th17細胞的分化。MAP4K4缺乏在T細胞中導致IL-6過量產生。這些產生IL-6的T細胞浸潤到脂肪組織中。在脂肪組織微環境中，從產生IL-6的T細胞分泌的IL-6增強脂肪細胞的瘦素分泌。瘦素與IL-6協同促進Th17分化，導致致病性IL-6 + Th17細胞的發展。
使用來自T2D患者的純化T細胞驗證MAP4K4下調的IL-6 + Th17細胞的臨床意義。一致地，MAP4K4水平在外周血T細胞從72％藥物初始T2D患者在台灣減少。在這項研究中，所有瘦的T2D患者在T細胞中顯示MAP4K4下調和IL-6過量產生。產生IL-6的T細胞的頻率與胰島素阻抗指數的值相關。產生IL-6的T細胞的頻率可以通過異位表達的MAP4K4來降低。這些研究結果表明MAP4K4下調T細胞有助於T2D。然而，由於樣本量較小，作者沒有證明MAP4K4衰減的肥胖受試者的百分比低於非肥胖受試者的研究。此外，在從T2D患者純化的T細胞的去甲基化處理的數據表明，MAP4K4下調是由於在MAP4K4啟動子上增強的甲基化。此外，甲基化頻率與獨立於肥胖的OGTT葡萄糖水平相關；在BMI
<23的患者亞組中，這種相關性特別高於其他兩個亞組：23≤BMI<27（超重）和BMI≥27（肥胖）。總之，超甲基化介導的MAP4K4下調，頻繁發生在非肥胖T2D患者的T細胞中。
六、炎症的IL-6 + Th17細胞和非肥胖T2D
高脂肪飲食（HFD）在小鼠中誘導IFN-γ+ T細胞群。除了IFN-γ + T細胞，巨噬細胞炎性細胞和B細胞也有助於HFD誘導T2D。在T細胞中缺乏MAP4K4導致IL-6 +
Th17細胞的誘導，但不是巨噬細胞或B細胞，在MAP4K4 cKO小鼠族群。與IFN-γ+ T細胞不同，小鼠中的IL17 + T細胞群不能被HFD誘導。值得注意的是，MAP4K4缺陷型IL-6 +
Th17細胞是在T細胞特異性MAP4K4條件性敲除（cKO）小鼠以及過繼轉移後的健康受體小鼠中，引起自發性T2D的致病性細胞。
一致地，，在來自台灣的人類藥物初始T2D患者中，IL-6 +
IL17 + T細胞群體（約20％的新鮮分離的外周血T細胞;在體外沒有任何刺激）被擴展。來自台灣的T2D患者的IL-6 + IL17 + T細胞的頻率與OGTT葡萄糖水平相關，但與BMI或腰圍無關。相反，來自美國的T2D患者中擴增IFN-γ+ T細胞群體（約6％的外周血細胞；在體外沒有任何刺激），而IL-17 +
T細胞群體（僅0.3％的外周血細胞；沒有任何體外刺激）沒有增強。這些結果表明，用於T2D的致病IL-6 + IL17 +
T細胞群體不是由肥胖誘導的。總之，這些結果還表明，IL-6 + Th17細胞和IFN-γ+ T細胞，分別是非肥胖T2D和肥胖症誘導的T2D的重要原因。此外，來自美國的T2D患者的T細胞的IL-17和IFN-γ水平可以通過PHA或抗CD3 / CD28刺激在體外誘導。數據可以表明，在某些病原性條件（例如感染或污染物暴露）下的肥胖T2D患者，可以誘導除肥胖型T2D之外的非肥胖T2D類型應答。此外，我們不能排除IFN-γ+ T細胞可能與T2D患者中的Th17細胞交聯。因此，具有肥胖症和MAP4K4功能障礙的人可能易感於較早或較差的T2D。
七、非肥胖T2D的預防和治療策略
葡萄糖耐量降低（IGT）是一種糖尿病前期狀態。來自IGT患者的IL-6產生T細胞的頻率在T2D和健康個體之間。這一發現表明，檢查IL-6 +
IL-17 + T細胞群體或MAP4K4甲基化，可以為非肥胖或瘦T2D提供早期診斷或甚至預後。
DNA甲基化水平可以通過環境因素，如飲食、病原體、毒素、輻射、環境激素、空氣污染和水的pH值來調節。眾所周知，空氣污染（如顆粒物質，PM2.5）與T2D的流行有關。有趣的是，臭氧氧化的黑碳顆粒的暴露，誘導縱隔淋巴結中的炎性T細胞群，以及野生型小鼠的支氣管肺泡灌洗液中的IL-6水平。此外，T細胞特異性MAP4K4敲除小鼠，顯示比在臭氧氧化的黑碳暴露下的野生型小鼠更嚴重的肺炎症。
環境因素和MAP4K4多態性/甲基化之間的相互作用，可能有助於MAP4K4下調或失活的T細胞，導致非肥胖T2D。因此，研究環境因素和MAP4K4表達/功能障礙之間的關係可以幫助預防非肥胖T2D。此外，需要研究SNP在MAP4K4上的功能意義。還將有用的是闡明MAP4K4SNP和MAP4K4超甲基化，是否在來自不同國家或不同種族的非肥胖T2D患者中共存或獨立地發生。除了MAP4K4，誘導病原性IL-6 +
Th17細胞群體的其它基因（例如信號分子）和環境因子也可能參與非肥胖T2D的發病機理。調查其他未知的致病性免疫細胞群是否也有助於非肥胖T2D也很重要。
抑制炎性T細胞可能是治療非肥胖或瘦型T2D的有用方法。不論是IL-6或是IL-17中和，提高了糖尿病MAP4K4 cKO小鼠的胰島素敏感性。來自日本和歐洲的幾項研究表明，接受抗IL-6受體（托珠單抗((tocilizumab)）治療的類風濕性關節炎患者，也顯示HbA1c水平降低和改善胰島素敏感性。因此，IL-6或IL-17阻斷可以被認為是非肥胖T2D的治療。此外，異位MAP4K4表達或去甲基化處理抑制IL-6的產生，在T2D患者純化外周血T細胞。因為MAP4K4無處不在地表達，並且MAP4K4過度表達促進癌症進展或轉移，所以使用MAP4K4激動劑的全身治療可能是不可行的。因此，鑑定MAP4K4啟動子甲基化的T細胞特異性表觀遺傳調節劑，可以通過在T細胞中選擇性恢復MAP4K4，來幫助開發非肥胖T2D的潛在治療。
八、T2D與類風濕性關節炎的相互作用
類風濕關節炎（Rheumatoid
arthritis，RA），牛皮癬性關節炎(psoriatic
arthritis)或銀屑病(psoriasis)與T2D的風險增加相關；相反地，T2D與RA的風險顯著增加相關。炎性細胞因子IL-6和IL-17在RA，牛皮癬關節炎或牛皮癬的發病機理中起重要作用。此外，IL-6 + Th17細胞是關鍵的病原性細胞對非肥胖T2D。這些發現表明，炎性Th17細胞可能是非肥胖T2D，RA，銀屑病關節炎和牛皮癬的常見致病細胞。因此，監測RA或T2D患者的炎性T細胞，將有助於其他疾病的早期診斷。
九、結論
由於非肥胖T2D與內臟脂肪蓄積之間的關聯的神話，非肥胖T2D的發病機制被長期忽視。最近的出版物改變了這種誤解。炎症的IL-6 + Th17細胞是病原性細胞，對非肥胖T2D；這些致病性T細胞被MAP4K4的下調引起 （圖 2）。此外，MAP4K4的基因變體或增強的啟動子甲基化，可導致MAP4K4在T細胞中的下調或甚至功能障礙。總之，MAP4K4下調的炎性Th17細胞和肥胖分別對非肥胖T2D和肥胖T2D有貢獻（圖 2 ）。此外，這二者IL-6 +
Th17細胞和肥胖可以發生在相同的個體中，導致加劇的T2D。此外，炎症性IL-6 +
Th17細胞可能是促成T2D與其它炎性疾病（例如自身免疫性關節炎）之間的關聯的潛在機制。現在，一個門已經打開，以更好地了解非肥胖T2D發病機制。在非肥胖T2D中MAP4K4，IL-6 +
Th17細胞和內臟脂肪蓄積的作用，需要使用來自更多不同種族的國家的臨床樣品進一步驗證或澄清。未來調查非肥胖T2D發病機制中，基因和環境因素之間的相互作用，將導致非肥胖T2D的精確醫學的發展。
圖 2、非肥胖T2D和肥胖T2D的不同致病途徑。對於非肥胖T2D，環境因子和MAP4K4基因上的基因之間的相互作用，可以增強MAP4K4啟動子的甲基化，導致MAP4K4下調。MAP4K4在T細胞中的下調，隨後導致促炎細胞因子IL-6和IL-17的過量產生，導致胰島素靶向的細胞的胰島素阻抗。在肥胖T2D中，高脂肪的飲食是肥胖和內臟脂肪蓄積的原因，導致從T細胞的促炎性細胞因子IFN-γ的過度生產，從B細胞中的IgG自身抗體，以及促炎症細胞因子細胞因子TNF-α，IL-1β，IL-6從巨噬細胞。除了巨噬細胞，IL-6也由高脂肪飲食餵養的小鼠的脂肪細胞，肝細胞，肌肉細胞和B細胞產生。高脂肪飲食誘導的B細胞募集巨噬細胞進入胰島素靶向組織，激活T細胞產生IFN-γ。TNF-α和IFN-γ的原因胰島素抗性。在非肥胖T2D和肥胖T2D中，胰島素阻抗進一步誘導肝臟和心臟脂肪變性。
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