脂聯(lián)素與血管內(nèi)皮功能修復(fù)的研究進展

李智慧(綜述)，楊長春，韓 盈※(審校)

(1.中國人民武裝警察部隊總醫(yī)院南樓一科，北京 100039； 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003)

脂聯(lián)素是一種重要的內(nèi)源性脂肪細胞因子,其主要作用于胰島B細胞、血管內(nèi)皮細胞、肝細胞、心肌細胞、脂肪細胞及免疫細胞等靶細胞,發(fā)揮調(diào)節(jié)代謝、抗炎、保護血管內(nèi)皮及心肌等多種作用。在眾多脂肪細胞因子中，脂聯(lián)素被認為是體內(nèi)最重要的保護性脂肪因子，在動脈硬化、代謝綜合征、血管內(nèi)皮損傷等疾病的患者中脂聯(lián)素水平降低。脂聯(lián)素通過多重途徑上調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthetase,eNOS)活性，催化一氧化氮(nitric oxide,NO)生成,發(fā)揮修復(fù)血管內(nèi)皮的功能。

1 脂聯(lián)素的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)作用

1.1脂聯(lián)素的結(jié)構(gòu)與受體 脂聯(lián)素也被稱為脂肪細胞補體調(diào)節(jié)蛋白和膠原結(jié)合蛋白28,是1995年在小鼠3T3-L1前脂肪細胞系的分化過程中發(fā)現(xiàn)的一種特異性血漿蛋白[1]。脂聯(lián)素由244個氨基酸組成,相對分子質(zhì)量為30×103,其C端為一球形結(jié)構(gòu)域,隨后是具有重復(fù)膠原蛋白信號序列的N端結(jié)構(gòu)域,屬于C1q球狀結(jié)構(gòu)域蛋白家族[2]。目前報道的脂聯(lián)素主要有三種形式，即：脂聯(lián)素三聚體、低分子質(zhì)量的六聚體形式以及高分子質(zhì)量的多聚體形式，高分子質(zhì)量多聚體為含有12～18個單體分子的多聚體[3]，是脂聯(lián)素最主要的活性成分。脂聯(lián)素在血循環(huán)中大量存在，約占血漿總蛋白的0.01%，在人體血液中的濃度為5～30 mg/L[4]。目前研究認為，脂聯(lián)素主要通過其受體發(fā)揮生物學(xué)功能,包括特異性脂聯(lián)素受體1、2和T-鈣黏素等。其中脂聯(lián)素受體1、2具有7次跨膜結(jié)構(gòu)，但跨膜順序與G蛋白偶聯(lián)受體不同。脂聯(lián)素受體1在全身各組織均可表達，以骨骼肌、心肌細胞為主，而脂聯(lián)素受體2則主要在肝臟中表達。T-鈣黏素表達于血管平滑肌及內(nèi)皮細胞中，而骨骼肌中的表達則極少[5]。由于T-鈣黏素缺乏胞內(nèi)段，所以可能需要CD91等重要轉(zhuǎn)導(dǎo)分子介導(dǎo)脂聯(lián)素的生物學(xué)功能。脂聯(lián)素的特殊結(jié)構(gòu)是生物學(xué)作用的基礎(chǔ)。

1.2脂聯(lián)素的生物學(xué)作用 脂聯(lián)素主要通過腺苷一磷酸活化的蛋白激酶、過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisomtivated receptor,PPAR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、Rab5信號通路調(diào)節(jié)骨骼肌、肝臟、脂肪細胞的糖代謝，促進脂質(zhì)向脂肪細胞聚積，增加胰島素敏感性，保護血管內(nèi)皮、阻止動脈硬化的進展。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)激活后可增強生成ATP的分解代謝通路[6]，促進脂肪酸代謝，并降低循環(huán)中三酰甘油和非酯化脂肪酸的水平。另外，脂聯(lián)素使動脈外膜成纖維細胞的AMPK活性增強，減少血管外膜炎性因子的分泌，抑制外膜成纖維細胞增生及其向肌纖維母細胞轉(zhuǎn)化，最終減少動脈粥樣斑塊面積并穩(wěn)定斑塊[7]。脂聯(lián)素還可通過AMPK通路促進eNOS第1179位絲氨酸殘基和第633位蘇氨酸殘基磷酸化而使之活化[8]，促進內(nèi)皮細胞NO的合成，保護血管內(nèi)皮以及促進損傷血管內(nèi)皮的修復(fù)。

目前研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素還可以通過Rab5途徑來調(diào)節(jié)葡萄糖代謝[9]，表明脂聯(lián)素可以通過Rab5特異性地調(diào)節(jié)p38絲裂原激活蛋白激酶的活化及葡萄糖轉(zhuǎn)運子4的轉(zhuǎn)位，從而調(diào)節(jié)糖代謝。脂聯(lián)素可能通過其受體結(jié)合激活p38絲裂原激活蛋白激酶，活化PPAR后改善胰島素抵抗、發(fā)揮抗動脈粥樣硬化、抗炎等生物學(xué)作用。因此，脂聯(lián)素在心血管病、肥胖、胰島素抵抗和2型糖尿病、血管內(nèi)皮修復(fù)中具有重要的意義，并有可能作為一種潛在的新型藥物治療2型糖尿病。目前脂聯(lián)素與血管內(nèi)皮修復(fù)的關(guān)系的研究較少，但脂聯(lián)素與血管內(nèi)皮功能的修復(fù)密切相關(guān)。

2 血管內(nèi)皮功能

血管內(nèi)皮是一層連續(xù)覆蓋于整個血管腔表面的扁平細胞，起屏障作用，將血管內(nèi)外分開，使血流在血管中順利通過，保持血流的正常狀態(tài)，并且可以促使水及分子之間的交換[10]。血管內(nèi)皮還是重要的內(nèi)分泌器官和效應(yīng)器官，干預(yù)多種與血管有關(guān)的生理和病理生理過程。在正常和應(yīng)激狀態(tài)下，血管內(nèi)皮作出調(diào)節(jié)性反應(yīng)以維持機體內(nèi)環(huán)境的平衡。高血壓、糖尿病、高膽固醇血癥、高同型半胱氨酸血癥、炎癥、志賀菌等感染，以及其他多種心血管疾病及其危險因素均可以導(dǎo)致內(nèi)皮功能損傷，而血管內(nèi)皮損傷則又導(dǎo)致中膜平滑肌細胞增殖、功能狀態(tài)紊亂，加速血小板聚集及促進動脈粥樣硬化進展，加重心血管疾病。所以，預(yù)防心血管疾病要從修復(fù)血管內(nèi)皮功能著手。目前研究顯示，血管內(nèi)皮修復(fù)主要取決于成熟內(nèi)皮細胞增殖和遷移能力以及循環(huán)內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells,EPC)歸巢至內(nèi)皮受損裸露部位和再內(nèi)皮化的能力[11]。脂聯(lián)素與血管內(nèi)皮修復(fù)的關(guān)系既有促進成熟內(nèi)皮細胞的增殖和阻止EPC損傷，還有促進NO的產(chǎn)生及抗氧化等。

3 脂聯(lián)素與內(nèi)皮功能修復(fù)

研究揭示了脂聯(lián)素的心血管保護效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)無論是在活體外還是活體內(nèi)，脂聯(lián)素均能有效刺激血管的新生，通過保護血管內(nèi)皮細胞、抗炎、抑制血管內(nèi)膜平滑肌增殖及泡沫細胞形成等途徑來促進受損的血管內(nèi)皮功能的修復(fù)[12]。Kobayashi等[13]研究提出，高分子質(zhì)量形式的脂聯(lián)素可以抑制部分內(nèi)皮細胞的凋亡，維持內(nèi)皮細胞數(shù)量，保護血管內(nèi)皮。Koshimura等[14]研究顯示,糖尿病腎病患者脂聯(lián)素水平顯著升高。高脂聯(lián)素水平可能是對早期血管內(nèi)皮功能障礙的一種保護機制[15]。研究表明，激素沖擊治療損傷血管內(nèi)皮功能的同時可以增加血漿脂聯(lián)素的水平，脂聯(lián)素水平的升高也可能反過來修復(fù)IgA腎病的血管內(nèi)皮功能損傷[16]。有研究證實，脂聯(lián)素能與血管內(nèi)皮細胞的膠原Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ特異性結(jié)合，免疫組織學(xué)研究證明，在損傷的血管內(nèi)皮及內(nèi)皮間隙有脂聯(lián)素聚集，而損傷周圍完整的內(nèi)皮及內(nèi)皮間隙中卻未見脂聯(lián)素，由此證明脂聯(lián)素參與血管內(nèi)皮損傷修復(fù)[17]。脂聯(lián)素主要通過以下幾個方面修復(fù)損傷的血管內(nèi)皮。

3.1促進NO的產(chǎn)生 血管內(nèi)皮細胞的一個主要功能就是產(chǎn)生NO。NOS主要有結(jié)構(gòu)型一氧化氮合酶和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase，iNOS)兩種形式，iNOS產(chǎn)生損傷血管內(nèi)皮的NO，內(nèi)皮細胞表達的eNOS產(chǎn)生保護血管內(nèi)皮的NO[18]，由此可以說明NO對血管內(nèi)皮具有雙向調(diào)節(jié)作用。eNOS持續(xù)少量產(chǎn)生的NO能使血管平滑肌變得松弛，血管舒張，降低血管阻力及血壓，抑制血小板聚集，具有阻止血管內(nèi)皮損傷的作用；在病理狀態(tài)下，iNOS的表達增大，產(chǎn)生大量的NO及超氧化物質(zhì)，過多的NO與超氧化物結(jié)合形成了過氧亞硝基陰離子(ONOO-)[19]，ONOO-具有極強的細胞毒性，損傷血管內(nèi)皮。脂聯(lián)素對血管系統(tǒng)的有益作用就是可以促進eNOS的產(chǎn)生和減輕內(nèi)皮細胞修飾型低密度脂蛋白對eNOS的抑制作用[20]，使eNOS水平增加，阻止血管內(nèi)皮的損傷，修復(fù)血管內(nèi)皮功能。

3.2抗氧化作用 研究表明，活性氧可以與生物膜中的主要成分多價不飽和脂肪酸作用，引發(fā)脂質(zhì)過氧化，損傷細胞膜。同時活性氧還可以改變NO的化學(xué)結(jié)構(gòu)，降低NO的活性，同時也改變eNOS的催化活性，使其不能合成NO而合成過氧化物，過氧化物具有加強膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的效應(yīng)，對細胞膜有明顯的損傷作用。目前有相關(guān)研究提出，影響內(nèi)皮細胞生長的因素包括活性氧的作用時間及強度[21]。脂聯(lián)素具有反應(yīng)性抗氧化損傷的能力，可以抑制活性氧的產(chǎn)生，增加NO的合成，提高NO的活性，起到保護血管內(nèi)皮的作用。另外，有研究提出脂聯(lián)素對體外超氧陰離子自由基和羥自由基具有明顯的清除作用[22]，而且還可能誘導(dǎo)某種保護基因的表達，增強線粒體的功能，修復(fù)損傷的血管內(nèi)皮功能。此外，體外研究還表明,脂聯(lián)素能夠通過誘導(dǎo)超氧化物歧化酶2的表達，進而保護內(nèi)皮細胞免受氧化損傷[23]。脂聯(lián)素的抗氧化能力對血管內(nèi)皮損傷后的修復(fù)起著重大作用。

3.3抑制炎性反應(yīng) 血管損傷引起的炎性反應(yīng)對EPC功能有很大影響，C反應(yīng)蛋白不僅直接影響EPC存活、分化、凋亡，還能影響EPC eNOS mRNA表達，降低分泌NO水平[24]。NO水平的降低導(dǎo)致對血管內(nèi)皮的保護作用減弱，EPC功能受損使血管內(nèi)皮細胞不能得到及時補充來修復(fù)損傷的血管內(nèi)皮，因此血管損傷引起的炎性反應(yīng)嚴(yán)重影響血管內(nèi)皮功能。脂聯(lián)素通過抑制環(huán)腺苷酸/蛋白激酶A介導(dǎo)核因子κB的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，阻止單核細胞巨噬細胞黏附于血管內(nèi)皮細胞，從而抑制血管炎性反應(yīng)，降低C反應(yīng)蛋白，保護EPC的功能，使血管內(nèi)皮細胞及時更新補充修復(fù)損傷的血管內(nèi)皮。另外，脂聯(lián)素的過表達可降低巨噬細胞向脂肪組織浸潤，并抑制脂肪細胞及間質(zhì)血管細胞釋放一系列的促炎性細胞因子(如腫瘤壞死因子α和白細胞介素6等)，阻止血管內(nèi)皮損傷,促進血管內(nèi)皮的修復(fù)。

3.4抑制動脈硬化的早期改變 動脈硬化的早期改變是血管內(nèi)皮損傷，因此阻止動脈硬化的早期改變在一定程度上可以延緩血管內(nèi)皮損傷。研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素減少脂質(zhì)在巨噬細胞泡沫細胞的累積，通過增加巨噬細胞膽固醇外流防止動脈硬化。亦有研究證實，低脂聯(lián)素水平是頸動脈內(nèi)膜中層厚度增加和肱動脈血流介導(dǎo)的血管擴張功能減弱的獨立危險因素，可影響動脈硬化早期的發(fā)病機制[25]。并且，脂聯(lián)素可以抑制巨噬細胞的吞噬活性，阻止巨噬細胞轉(zhuǎn)化為泡沫細胞，還可以抑制血管內(nèi)皮細胞及平滑肌細胞的增殖分化，從而通過抑制動脈粥樣硬化的早期改變而直接發(fā)揮血管內(nèi)皮功能修復(fù)作用。

3.5脂聯(lián)素激活PPARγ PPARγ是一種細胞核受體，是配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子PPARs的一種亞型[26]。PPARγ主要在脂肪組織、腸細胞及巨噬細胞中表達，同時在骨骼肌和內(nèi)皮組織也有表達，調(diào)節(jié)糖、脂代謝，脂肪細胞分化，泡沫細胞形成，炎性反應(yīng)等[27]。PPARγ抑制活化的巨噬細胞表達iNOS、白細胞介素1β和腫瘤壞死因子α在轉(zhuǎn)錄水平抑制炎性因子的活性，還可以與脂聯(lián)素受體1結(jié)合激活PPARγ，提高NO的利用度，從而抑制血管內(nèi)皮損傷。

3.6其他影響脂聯(lián)素與血管內(nèi)皮的因素 血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑通過NO機制，改善1型和2型糖尿病患者的內(nèi)皮功能，體內(nèi)研究顯示血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑降低血管收縮劑內(nèi)皮素1的水平，并且使血管組織中eNOS基因表達增加，同時喹那普利治療的患者脂聯(lián)素基因表達也增加[28]。提示血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑升高脂聯(lián)素水平和改善內(nèi)皮功能。另外，他汀類、咖啡因、噻唑烷二酮類、抗氧化劑、鈣離子拮抗劑等均可以起到修復(fù)血管內(nèi)皮損傷的作用。

4 小 結(jié)

脂聯(lián)素是近年來發(fā)現(xiàn)的由脂肪細胞分泌的內(nèi)源性生物活性蛋白質(zhì)，隨著對脂聯(lián)素的研究不斷深入，與其相關(guān)的疾病如代謝綜合征、肥胖、動脈粥樣硬化、高血壓等逐漸被認識，為以后臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)及廣闊的發(fā)展空間。通過研究其在血管內(nèi)皮功能修復(fù)方面的生物學(xué)作用，進一步闡明了脂聯(lián)素在修復(fù)血管內(nèi)皮損傷的作用機制，對進早期預(yù)防血管內(nèi)皮損傷，早期干預(yù)動脈硬化，保護心血管具有重要意義。

[1] Selcuk H,Selcuk MT,Temizhan A,etal.Dcreased plasma concentrations of adiponectin in patients with slow coronary flow[J].Heart Vessels,2009,24(1):1-7.

[2] 姜博,趙璧君,程亮,等.脂聯(lián)素的生物學(xué)作用及臨床應(yīng)用[J].心臟雜志,2013,25(1):90-92.

[3] Brochu-Gaudreau K,Rehfeldt C,Blouin R,etal.Adiponectin action from head to toe[J].Endocrine,2010,37(1):11-32.

[4] Takeuchi S,Wada K,Nawashiro H,etal.Decrease in plasma adiponectin level and increase in adiponectin immunoreactivity in cortex and hippocampus after traumatic brain injury in rats[J].Turk Neurosurq,2013,23(3):349-354.

[5] Denzel MS,Scimia MC,Zumstein PM,etal.T-cadherin is critical for adiponectin-mediated cardioprotection in mice[J].J Clin Invest,2010,120(12):4342-4352.

[6] Yamauchi T,Kadowaki T.Physiological and pathophysiological roles of adi-ponectin and adiponectin receptors in the integrated regulation of metabolic and cardiovascular diseases[J].Int J Obes(Lond),2008,32 Suppl 7:S13-S18.

[7] Cai XJ,Chen L,Li L,etal.Adiponectin inhibits lipopolysaccharide-induce-d adventitial fibroblast migration and transition to myofibroblasts via AdipoR1-AMPK-iNOS pathway[J].Mol Endocrinol,2010,24(1):218-228.

[8] Chen Z,Peng IC,Sun W,etal.AMP-activated protein kinase functionally phosphorylates endothelial nitric oxide synthase Ser633[J].Circ Res,2009,104(4):496-505.

[9] Ding Q,Wang Z,Chen Y.Endocytosis of adiponectin receptor 1 through a clathrin and Rab5 dependent pathway[J].Cell Res,2009,19(3):317-327.

[10] Gimbrone MA Jr,Garcia-Cardena G.Vascular endothelium,hemodynamics,and the pathobiology of atherosclerosis[J].Cardiovasc Pathol,2013,22(1):9-15.

[11] Hristow M,Weber PC.Endothelial progenitor cells:characterization,pathop-hysiology,and possible clinical relevance[J].J Cell Mol Med,2004,8(4):498-508.

[12] Youn JC,Kim C,Park S,etal.Adiponectin and progression of arterial stiffness in hypertensive patients[J].Int J Cardiol,2013,163(3):316-319.

[13] Kobayashi H,Ouchi N,Kihara S,etal.Selective suppression of endothelial cell apoptosis by the high molecular weight form of adiponectin[J].Circ Res,2004,94(4):e27-e31.

[14] Koshimura J,Fujita H,Narita T,etal.Urinary adiponectin excretion is increased in patients with overt diabetic nephropathy[J].Biochem Biophys Res Commun,2004,316(1):165-169.

[15] 熊曉清,冉建民,劉薇,等.2 型糖尿病合并糖尿病腎病脂聯(lián)素水平變化及與血管內(nèi)皮功能的關(guān)系[J].中國動脈硬化雜志,2012,20(3):247-251.

[16] Uchida HA,Nakamura Y,Kaihara M,etal.Steroid pulse therapy impaired Endothelial function while increasing plasma high molecule adiponectin Concentration in patients with IgA nephropathy[J].Nephrol Dtal Transplant,2006,21(12):3475-3480.

[17] 趙志強,田鳳石.脂聯(lián)素和心血管疾病關(guān)系的研究進展[J].中國心血管雜志,2007,12(5):386-388.

[18] Motoshima H,Wu X,Mahadev K,etal.Adiponectin suppresses proliferation and superoxide generation and rnhances eNOS activity inendothelial cellstreatedwith oxidizedLDL[J].Biochem Biophy Res Commun,2004,315(2):264-271.

[19] Li R,Xu M,Wang X,etal.Reduced vascular responsiveness to adiponectin in hyp-erlipidemic rats--mechanisms and significance[J].J Mol Cell Cardiol,2010,49(3):508-515.

[20] Stone JR,Collins T.The role of hydrogen peroxide in endothelial proliferative responses[J].Endothelium,2002,9(4):231-238.

[21] Yuan F,Li YN,Liu YH,etal.Adiponectin inhibits the generation of rea-ctive oxygen species induced by high glucose and promotes endothelial NO sy-nthase formation in human mesangial cells[J].Mol Med Report,2012,6(2):449-453.

[22] 廖文強,龐燕,張翼冠,等.脂聯(lián)素抗人臍靜脈內(nèi)皮細胞氧化損傷的作用研究[J].中國病理生理雜志,2009,25(3):456-459.

[23] 李莎,鮑紅光.脂聯(lián)素在炎癥性疾病中的研究進展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展,2009,23(9):4581-4583.

[24] Verma S,Kuliszewski MA,Li SH,etal.C-reactive protein attenuates endothelial progenitor cell surviva,l differentiation and function:further evidence of a mechanistic link between C-reactive protein and cardiovascular disease[J].Circulation,2004,109(17):2058-2067.

[25] Li S,Bao HG,Han L,etal.Effects of adiponectin on mortality and its mechanism in a sepsis mouse model[J].J Invest Surq,2012,25(4):214-219.

[26] Matsumoto T,Kobayashi T,Kamata K.Relationships among ET-1,PPARγ,oxidative stress and endothelial dysfunction in diabetic animals[J].J Smooth Muscle Res,2008,44(2):41-55.

[27] Lu M,Sarruf DA,Talukdar S,etal.Brain PPAR-gamma promotes obesity and is required for the insulin-sensitizing effect of thiazolidinediones[J].Nat Med,2011,17(5):618-622.

[28] Hermann TS,Li W,Dominguez H,etal.Quinapril treatment increases insulin-stimulated endothelial function and adiponectin gene expression in patients with type 2 diabetes[J].J Clin Endocrinol Metab,2006,91(3):1001-1008.