血管內(nèi)皮生長因子B與脂代謝相關(guān)性研究進(jìn)展

李瑛捷 綜述,鄧華聰 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科 400016)

血管內(nèi)皮生長因子B與脂代謝相關(guān)性研究進(jìn)展

李瑛捷 綜述,鄧華聰 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科 400016)

血管內(nèi)皮生長因子B；糖尿病,2型；脂類代謝；胰島素抵抗

脂代謝紊亂不僅和糖代謝異常、肥胖、高尿酸血癥發(fā)生相關(guān)，也是心血管疾病重要的危險(xiǎn)因素[1]。脂代謝異常表現(xiàn)在循環(huán)血脂水平升高、脂類在非脂肪組織如肝臟、肌肉等過量儲存，與胰島素抵抗密切相關(guān)。脂類在骨骼肌、心肌等非脂肪組織中異常沉積，不僅會干擾胰島素信號通路，間接影響組織糖攝取的關(guān)鍵因子，從而導(dǎo)致機(jī)體胰島素抵抗，還直接損害胰島β細(xì)胞功能[2]。在糖尿病前期及已確診糖尿病患者中，早期干預(yù)脂質(zhì)代謝有助于改善早期胰島素分泌受損[3]。因此抗脂肪異位沉積或許會帶來治療效益，但到目前為止，改善組織中脂肪異位沉積的藥物非常少見。最近Hagberg等[4]證明了血管內(nèi)皮生長因子B(VEGF-B)與脂代謝密切聯(lián)系，以VEGF-B為靶點(diǎn)可以緩解胰島素抵抗和降低高血糖狀態(tài)，對治療糖尿病、預(yù)防心血管并發(fā)癥等有重要意義。本文就VEGF-B與脂代謝相關(guān)性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 VEGF-B

VEGF-B是血管內(nèi)皮生長因子(VEGFs)家族中較晚發(fā)現(xiàn)的因子，家族成員還包括VEGF(也稱VEGF-A)、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長因子(PLGF)[5]。VEGF-B是大小約40×103的糖蛋白，通過旁分泌的方式與其受體血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體1(VEGFR-1)及神經(jīng)激肽-1(NRP1)引起一系列反應(yīng)[6]。VEGF-B主要表達(dá)在能量代謝旺盛的組織，包括心臟、骨骼肌、褐色脂肪組織(BAT)[7]。不同于家族成員VEGF-A、PLGF是在血管生成、調(diào)控血管通透性、內(nèi)皮收縮性方面發(fā)揮重要作用，VEGF-B在血管調(diào)控方面的作用還不明確。Bellomo等[8]將健康小鼠進(jìn)行VEGF-B基因敲除后心臟大小縮減，在實(shí)驗(yàn)性介導(dǎo)心肌梗死及心肌缺氧后，VEGF-B基因敲除組的小鼠血管修復(fù)功能障礙；VEGF-B可誘導(dǎo)冠脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖、參與卵巢、前列腺、結(jié)直腸腫瘤血管的形成[9]。另外VEGF-B有促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞分化、修復(fù)的作用[10]。

Karpanen等[11]在轉(zhuǎn)基因小鼠心肌組織特異性的過表達(dá)VEGF-B，發(fā)現(xiàn)小鼠心肌細(xì)胞肥大及心臟組織神經(jīng)酰胺沉積，且心肌肥大與血管生成無明顯關(guān)聯(lián)，并且發(fā)現(xiàn)脂毒性相關(guān)的線粒體結(jié)構(gòu)改變及溶解，提示VEGF-B可能參與脂代謝。Hagberg等[4]利用定量聚合酶鏈反應(yīng)發(fā)現(xiàn)VEGF-B基因表達(dá)模式與線粒體代表基因——NADH 脫氫酶1 α亞型5(NADH dehydrogenase 1 α subcomplex 5,Nadufa5)，色素細(xì)胞C體細(xì)胞(cytochrome c somatic,Cycs)相似，并且與其他線粒體基因一起受到過氧化物酶體增值物激活受體γ輔助激活子α(αPPAR-γ co-activator 1 α)調(diào)控。VEGF-B與線粒體基因的共同調(diào)控與線粒體氧化調(diào)控脈管系統(tǒng)的能量攝取建立了信號橋梁，證實(shí)了VEGF-B在VEGFs家族中獨(dú)特的作用，即能量代謝。

2 VEGF-B與脂代謝

能量代謝活躍的外周組織，如心臟、骨骼肌及BAT，依靠脂肪酸作為主要的能量來源，具有一套能夠攝取脂肪酸的供能系統(tǒng)。絕大多數(shù)食物源性脂類由長鏈脂肪酸(long-chain fatty acids，LCFAs)構(gòu)成，在血液循環(huán)中以三酰甘油-脂蛋白形式轉(zhuǎn)運(yùn)，而中短鏈脂肪酸在食物中并不常見且不需要主動運(yùn)輸來透過生物膜[12]。三酰甘油在外周組織被其內(nèi)皮腔面的脂肪酶水解而形成游離脂肪酸。LCFAs轉(zhuǎn)運(yùn)至組織是基于內(nèi)皮的飽和性、底物選擇性的主動運(yùn)輸機(jī)制[13]。那么這些組織的內(nèi)皮則可以看成一個緊密的生理屏障來控制組織對于LCFA的攝取。已知的促進(jìn)LCFAs轉(zhuǎn)運(yùn)入組織細(xì)胞的蛋白質(zhì)包括：脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(fatty acid transport proteins，F(xiàn)ATP)1～6,清道夫受體CD36，細(xì)胞內(nèi)脂肪酸結(jié)合蛋白(intracellular fatty acid binding protein,FABPs)[13]。

VEGF-B最近被發(fā)現(xiàn)具有介導(dǎo)組織內(nèi)皮細(xì)胞攝取LCFAs的特殊作用,下游信號即FATP3和FATP4[4]。在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，內(nèi)皮細(xì)胞VEGF-B的表達(dá)可增加FATPs的mRNA及蛋白表達(dá)。為了證實(shí)這一點(diǎn)，分別從正常小鼠及VEGF-B基因敲除的小鼠中分離出心臟和BAT中的內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)FATP3和FATP4的表達(dá)出現(xiàn)顯著差異。另外，缺少VEGFR1和Nrp1的小鼠心肌細(xì)胞減少表達(dá)FATP3、FATP4，說明兩者對于VEGF-B信號傳導(dǎo)的重要性[14]；且VEGF-B-FATP信號通路依賴磷脂酰肌醇-3-羥激酶通路(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)。隨即通過熒光標(biāo)記追蹤LCFAs及核磁顯示影等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)VEGF-B基因敲除的小鼠心臟、骨骼肌和BAT對脂類的攝取相比較于正常小鼠顯著減少，而白色脂肪組織(WAT)中脂類增多。WAT是生理性儲存大量脂類的器官，脂類在非脂肪組織沉積會對機(jī)體帶來不良影響(第3部分討論)。實(shí)驗(yàn)者認(rèn)為這一現(xiàn)象更好地解釋了 VEGF-B調(diào)控脂類分布的能力。Karpanen等[11]的研究中也意外發(fā)現(xiàn)高表達(dá)VEGF-B的轉(zhuǎn)基因大鼠中心臟組織神經(jīng)酰胺沉積及外周三酰甘油水平下降、心肌線粒體功能障礙及死亡。以上研究都證實(shí)了VEGF-B調(diào)控外周組織器官對與脂類的攝取，進(jìn)而改善脂質(zhì)的分布。

3 VEGF-B與胰島素抵抗

高脂飲食誘發(fā)的肥胖小鼠及糖尿病模型小鼠骨骼肌、心肌組織表達(dá)VEGF-B較健康小鼠顯著增多，提示以VEGF-B介導(dǎo)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制作為新的靶點(diǎn)在干預(yù)異位脂肪沉積、糖尿病病理過程有積極的前景[4]。將肥胖及糖尿病模型小鼠中的一部分進(jìn)行VEGF-B基因敲除，VEGF-B敲除組小鼠表現(xiàn)出空腹及餐后血糖降低，且外周胰島素定量并無明顯差異；油紅O細(xì)胞染色、計(jì)數(shù)顯示VEGF-B敲除組小鼠骨骼肌及心肌中脂類沉積降低，肝臟中脂類無差異；給予小鼠體內(nèi)注射同位素標(biāo)記的脫氧葡萄糖(18F-labelled deoxyglucose，18FFDG)，以正電子成像技術(shù)(PET)顯示出基因敲除組小鼠骨骼及心肌對于18FFDG的攝取顯著提高[15]。另外，VEGF-B基因敲除的小鼠表現(xiàn)出葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4(glucose transporter,GLUT4)表達(dá)增多。糖類攝取增多及水平脂質(zhì)下降可能是一種能量代謝轉(zhuǎn)換機(jī)制，因此VEGF-B對脂類、糖類分布的作用可能基于上述能量轉(zhuǎn)換機(jī)制[16]。目前沒有足夠證據(jù)直接說明VEGF-B是否影響糖代謝。

VEGF-B與胰島素抵抗聯(lián)系的機(jī)制可能正是基于脂肪酸異位沉積產(chǎn)生的系列影響：(1)抑制葡糖糖入胞：下調(diào)肌細(xì)胞內(nèi)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G6P)水平，從而抑制葡萄糖磷酸化[16]；葡糖糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)要借助GLUT，也是葡萄糖攝取的限速步驟，F(xiàn)FA則抑制胰島素介導(dǎo)的GLUT活動[17]。在肌肉與脂肪組織上葡萄糖入胞是由GLUT4完成，而2型糖尿病患者胰島素介導(dǎo)的GLUT4遷移受損;(2)干擾胰島信號：Dresner等[17]證實(shí)高脂灌注會抑制胰島素受體底物1(IRS1)磷酸化和PI3K活性。在對20位糖尿病患者胞內(nèi)脂質(zhì)含量(IMCL)與胰島素作用的關(guān)系研究中發(fā)現(xiàn)，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)高脂質(zhì)含量的個體其PI3K活性減低、胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺陷，因此肌內(nèi)脂肪堆積可能是引起骨骼肌胰島素抵抗的一個重要的病理機(jī)制[18]；(3)誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡：高脂肪酸水平刺激神經(jīng)酰胺分泌誘導(dǎo)一氧化氮合酶(iNOS)產(chǎn)生，從而使DNA受損引起細(xì)胞凋亡[17]；VEGF-B敲除組的小鼠的胰島大體學(xué)表明胰島細(xì)胞死亡減少，修復(fù)了胰島素和胰高血糖素儲存[15]；(4)脂類毒性中間產(chǎn)物(神經(jīng)酰胺、甘油二酯等)在骨骼肌、肝臟等器官中沉積與胰島素抵抗發(fā)生密切關(guān)聯(lián)。

4 VEGF-B與2型糖尿病

病理性脂肪堆積損傷胰島素信號通路，引起胰島素抵抗，從而最終發(fā)展為2型糖尿病。胰島素抵抗是2型糖尿病發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，與一系列病理過程相關(guān)，包括血脂紊亂、高血壓、動脈粥樣硬化、認(rèn)知功能障礙等。Hagberg等[15]給予糖尿病模型小鼠特異性結(jié)合VEGF-B的中和抗體從而藥理性抑制VEGF-B，發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠骨骼肌脂類沉積緩解，同時(shí)也減輕了胰島素抵抗及高血糖狀態(tài)。藥理性抑制VEGF-B延緩了糖尿病前期小鼠向糖尿病發(fā)展。田景倫等[3]臨床研究表明調(diào)脂藥物可以糾正新診斷糖尿病患者的糖脂代謝，特別表現(xiàn)在治療6周后患者早期胰島素分泌功能得到不完全恢復(fù)。因此VEGF-B可能是一個治療糖尿病的新的靶點(diǎn)。

以VEGF-B為靶點(diǎn)治療糖尿病也存在一些問題。研究中不管是VEGF-B基因敲除還是藥理性抑制其水平的小鼠雖然血脂紊亂及高血糖狀態(tài)得到改善，但小鼠的體質(zhì)量和WAT質(zhì)量增加。一種解釋是脂肪分流效應(yīng)，即被抑制轉(zhuǎn)運(yùn)到骨骼肌、心臟組織及BAT的脂肪酸進(jìn)入WAT。體質(zhì)量增加與脂肪組織含量增多是與胰島素抵抗密切關(guān)聯(lián)的。這與抗糖尿病藥物噻唑烷二酮類(TZDs)看上去有類似作用：增強(qiáng)胰島素敏感性，但增加體質(zhì)量和脂肪組織質(zhì)量。這種看似矛盾的藥理作用，其實(shí)其通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)改善了脂肪細(xì)胞的質(zhì)量——降低脂肪組織炎性反應(yīng)、上調(diào)胰島素增敏因子脂聯(lián)素[19]。因?yàn)橹炯?xì)胞生理功能包含上調(diào)控糖攝取基因和促脂類合成，VEGF-B與FATP的信號傳導(dǎo)的上游即PPAR-γ，因此以VEGF-B為靶點(diǎn)產(chǎn)生的脂質(zhì)分流效應(yīng)是否與脂肪細(xì)胞功能改變相關(guān)還需要進(jìn)一步研究。已有研究顯示，人體質(zhì)量增加與WAT中VEGF-B水平負(fù)相關(guān)[20]。Lu等[21]研究中表明抑制VEGF-A表達(dá)的小鼠保護(hù)了高脂飲食帶來的肥胖，與上調(diào)WAT中VEGF-B的水平相關(guān)。并且，Kubota等[22]研究指出血管內(nèi)皮似乎有通過調(diào)節(jié)血管炎癥、轉(zhuǎn)移外周胰島素至組織液來控制機(jī)體胰島素抵抗。但抑制VEGF-B是否會影響內(nèi)皮系統(tǒng)這一功能尚不清楚。

5 VEGF-B臨床應(yīng)用及展望

VEGF-B臨床相關(guān)研究的直接證據(jù)較為缺乏。VEGF-B在糖尿病或者血脂代謝紊亂疾病中否是一個危險(xiǎn)因子還需要流行病學(xué)的統(tǒng)計(jì)調(diào)查。將VEGF-B作為靶點(diǎn)抗血脂紊亂或糖尿病是否會加重糖尿病并發(fā)癥周圍神經(jīng)病變有待深入研究。Sun等[23]一項(xiàng)包含240人的橫斷面對照研究中，發(fā)現(xiàn)外周VEGF-B水平在糖尿病同健康人群中無明顯差異，血清VEGF-B水平與胰島素抵抗、胰島儲備、高/低密度脂蛋白無顯著關(guān)聯(lián)。但在2型糖尿病患者群中，VEGF-B水平與C反應(yīng)蛋白、總膽固醇以及三酰甘油有關(guān)聯(lián)?；貧w分析說明VEGF-B水平與糖尿病視網(wǎng)膜病變、外周神經(jīng)病變顯著相關(guān)，與大血管病變無關(guān)。研究強(qiáng)調(diào)了高VEGF-B水平與高脂狀態(tài)及靶器官受損關(guān)聯(lián)。

VEGF-B是一個內(nèi)皮特異性上調(diào)脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從而調(diào)節(jié)組織器官對于脂肪酸攝取、參與能量代謝的關(guān)鍵因子。關(guān)于VEGF-B與脂代謝關(guān)系的研究，表明VEGF-B作為靶點(diǎn)開展治療具有潛在價(jià)值，或許對脂代謝紊亂、糖尿病、肥胖等疾病會帶來受益。但目前，相關(guān)研究多處于分子細(xì)胞、動物的局限性機(jī)制研究，多方面作用的機(jī)制研究，以及臨床相關(guān)性研究尚需開展。

[1]Keenan T,Blaha M,Nasir K,et al.Hyperuricemia predicts increased systemic inflammation,dyslipidemia,and hepatic steatosis independent of obesity and metabolic syndrome [J].J Am Coll Cardiol,2012,59(13S):E1776.

[2]Samuel VT,Petersen KF,Shulman GI.Lipid-induced insulin resistance:unravelling the mechanism[J].Lancet,2010,375(9733):2267-2277.

[3]田景倫，周仕龍，王小紅，等．調(diào)脂治療對2型糖尿病伴脂代謝異常患者早期胰島素分泌改善作用的研究[J]．中國糖尿病雜志，2013，21(4)：312-314．

[4]Hagberg CE,Falkevall A,Wang X,et al.Vascular endothelial growth factor B controls endothelial fatty acid uptake[J].Nature,2010,464(7290):917-921.

[5]Shibuya M.Structure and function of vegf/vegf-receptor system involved in angiogenesis[J].Cell Struct Funct,2001,26(1):25-35.

[6]Aase K,Lymboussaki A,Kaipainen A,et al.Localization of VEGF-B in the mouse embryo suggests a paracrine role of the growth factor in the developing vasculature[J].Dev Dyn,1999,215(1):12-25.

[7]Li X,Aase K,Li H,et al.Isoform-specific expression of VEGF-B in normal tissues and tumors[J].Growth Factors,2001,19(1):49-59.

[8]Bellomo D,Headrick JP,Silins GU,et al.Mice lacking the vascular endothelial growth factor-B gene (Vegfb) have smaller hearts,dysfunctional coronary vasculature,and impaired recovery from cardiac ischemia[J].Circ Res,2000,86(2):E29-35.

[9]Gunningham SP,Currie MJ,Han C,et al.Vascular endothelial growth factor-B and vascular endothelial growth factor-C expression in renal cell carcinomas:regulation by the von Hippel-Lindau gene and hypoxia[J].Cancer Res,2001,61(7):3206-3211.[10]Sun Y,Jin K,Childs JT,et al.Vascular endothelial growth factor-B (VEGFB) stimulates neurogenesis:evidence from knockout mice and growth factor administration[J].Dev Biol,2006,289(2):329-335.

[11]Karpanen T,Bry M,Ollila HM,et al.Overexpression of vascular endothelial growth factor-B in mouse heart alters cardiac lipid metabolism and induces myocardial hypertrophy[J].Circ Res,2008,103(9):1018-1026.

[12]Dallinga-Thie GM,Franssen R,Mooij HL,et al.The metabolism of triglyceride-rich lipoproteins revisited:new players,new insight[J].Atherosclerosis,2010,211(1):1-8.

[13]Glatz JF,Luiken JJ,Bonen A.Membrane fatty acid transporters as regulators of lipid metabolism:implications for metabolic disease[J].Physiol Rev,2010,90(1):367-417.

[14]L?hteenvuo JE,L?hteenvuo MT,Kivel? A,et al.Vascular endothelial growth factor-B induces myocardium-specific angiogenesis and atherogenesis via vascular endothelial growth factor receptor-1-and neuropilin receptor-1-dependent mechanisms[J].Circulation,2009,119(6):845-856.

[15]Hagberg CE,Mehlem A,Falkevall A,et al.Targeting VEGF-B as a novel treatment for insulin resistance and type 2 diabetes[J].Nature,2012,490(7420):426-430.

[16]Savage DB,Petersen KF,Shulman GI.Disordered lipid metabolism and the pathogenesis of insulin resistance[J].Physiol Rev,2007,87(2):507-520.

[17]Dresner A,Laurent D,Marcucci M,et al.Effects of free fatty acids on glucose transport and IRS-1-associated phosphatidylinositol 3-kinase activity[J].J Clin Invest,1999,103(2):253-259.

[18]Virkam?ki A,Korsheninnikova E,Sepp?l?-Lindroos A,et al.Intramyocellular lipid is associated with resistance to in vivo insulin actions on glucose uptake,antilipolysis,and early insulin signaling pathways in human skeletal muscle[J].Diabetes,2001,50(10):2337-2343.

[19]Festuccia WT,Blanchard PG,Turcotte V,et al.Depot-specific effects of the PPARgamma agonist rosiglitazone on adipose tissue glucose uptake and metabolism[J].J Lipid Res,2009,50(6):1185-1194.

[20]Tinahones FJ,Coin-Araguez L,Mayas MD,et al.Obesity-associated insulin resistance is correlated to adipose tissue vascular endothelial growth factors and metalloproteinase levels[Z].BMC Physiol,2012,12:4.

[21]Lu X,Ji Y,Zhang L,et al.Resistance to obesity by repression of VEGF gene expression through induction of brown-like adipocyte differentiation[J].Endocrinology,2012,153(7):3123-3132.

[22]Kubota T,Kubota N,Kumagai H,et al.Impaired insulin signaling in endothelial cells reduces insulin-induced glucose uptake by skeletal muscle[J].Cell Metab,2011,13(3):294-307.

[23]Sun CY,Lee CC,Hsieh MF,et al.Clinical association of circulating VEGF-B levels with hyperlipidemia and target organ damage in type 2 diabetic patients[J].J Biol Regul Homeost Agents,2014,28(2):225-236.

述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.23.043

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81270911；81070639)；國家臨床重點(diǎn)?？平ㄔO(shè)項(xiàng)目(財(cái)社〔2011〕170號)。

李瑛捷(1989-)，在讀碩士，從事脂代謝與糖尿病相關(guān)研究。

△通訊作者，E-mail:huacong_deng@163.com。

R363

A

1671-8348(2015)23-3280-04

2015-02-08

2015-07-16)