類胰蛋白酶與代謝綜合征

趙婭 萬沁

類胰蛋白酶與代謝綜合征

趙婭 萬沁

代謝綜合征是心血管疾病的多種代謝危險因素在個體內(nèi)集結(jié)的狀態(tài)，主要包括肥胖、糖尿病或糖調(diào)節(jié)受損、血脂紊亂以及高血壓。近來研究發(fā)現(xiàn)，代謝綜合征的發(fā)病與機(jī)體慢性炎性反應(yīng)狀態(tài)相關(guān)。類胰蛋白酶是肥大細(xì)胞中含量最豐富的顆粒蛋白，也是一種重要的炎性介質(zhì)，它可通過促進(jìn)炎性反應(yīng)細(xì)胞的聚集、細(xì)胞凋亡、新生血管形成、基質(zhì)蛋白重塑等多種機(jī)制參與代謝綜合征的發(fā)生與發(fā)展。

類胰蛋白酶；代謝綜合征；糖尿病

代謝綜合征目前已成為世界范圍內(nèi)嚴(yán)重危害人類健康的公共衛(wèi)生問題之一。與非代謝綜合征者相比，代謝綜合征患者糖尿病及心、腦血管事件的患病率、發(fā)病率及死亡率明顯升高。雖然代謝綜合征的病因及發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，但其重要組成部分與機(jī)體慢性低度炎性反應(yīng)狀態(tài)密不可分，類胰蛋白酶作為肥大細(xì)胞中最重要的介質(zhì)，具有促進(jìn)炎性反應(yīng)因子的聚集與釋放、激活肥大細(xì)胞等多種生物學(xué)功能?，F(xiàn)就類胰蛋白酶與代謝綜合征關(guān)系的最新進(jìn)展作一綜述。

1 類胰蛋白酶概述

20世紀(jì)70年代，人們利用酶組織染色法發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞中存在具有胰蛋白酶功能的活性物質(zhì)，Schwartz將該活性物進(jìn)行純化，發(fā)現(xiàn)這種胰蛋白酶樣物質(zhì)90%來自一種酶，將其命名為類胰蛋白酶。類胰蛋白酶為中性絲氨酸蛋白酶，占肥大細(xì)胞總量的20%，其前體通常可由肥大細(xì)胞自發(fā)釋放，而成熟的類胰蛋白酶則貯存在肥大細(xì)胞的分泌顆粒中，當(dāng)肥大細(xì)胞被激活時，其通過脫顆粒方式釋放到細(xì)胞外。

多基因類胰蛋白酶的基因座具有高度保守性[1]。人胰蛋白酶的編碼基因位于染色體16p13.3，相對分子質(zhì)量約134 000。按分子結(jié)構(gòu)的不同，類胰蛋白酶可分為α、β、γ、δ 4種類型。β類胰蛋白酶為肥大細(xì)胞中最主要的類胰蛋白酶，它與α類胰蛋白酶約有90%的同源性，在結(jié)構(gòu)上，β類胰蛋白酶為一指環(huán)狀同源四聚體，由 4個單體（A、B、C、D）構(gòu)成，4個單體放射狀地分布于平面矩形的4個角上，催化點位于四聚體的中心。有活性的類胰蛋白酶大部分以四聚體形式存在，而四聚體的保持需與肝素糖蛋白結(jié)合，否則迅速解聚成為單體而失去活性。然而，針對這一觀點，有學(xué)者提出，β類胰蛋白酶4個活性單體的交聯(lián)并不單純依賴于肝素，當(dāng)肝素缺失時，β類胰蛋白酶仍可形成四聚體結(jié)構(gòu)，且單體形式的β類胰蛋白酶同樣具有一定的生物學(xué)活性[2]。α類胰蛋白酶擁有類似的四聚體結(jié)構(gòu)，大體結(jié)構(gòu)特征同β類胰蛋白酶，它通常由靜止的肥大細(xì)胞自發(fā)的分泌到細(xì)胞外，為健康人血清中最主要的類胰蛋白酶。γ類胰蛋白酶為跨膜類胰蛋白酶，是在脫顆粒的肥大細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的一種膜結(jié)合絲氨酸蛋白酶，因其表達(dá)Cys（26）、Cys（145）這兩個獨特的半胱氨酸殘基而區(qū)別于其他肥大細(xì)胞類胰蛋白酶。δ類胰蛋白酶是一種具有胰蛋白酶樣分裂特性的蛋白酶，因其第5個外顯子與小鼠肥大細(xì)胞蛋白酶同源性較高而被命名為小鼠肥大細(xì)胞蛋白酶樣類胰蛋白酶，它的生物學(xué)意義目前尚不明確。

2 類胰蛋白酶與代謝綜合征

2.1 類胰蛋白酶與肥胖 肥胖特別是腹型肥胖是代謝綜合征的重要組成部分，目前認(rèn)為慢性低度炎性反應(yīng)與肥胖的發(fā)生密切相關(guān)。雖然類胰蛋白酶參與肥胖發(fā)病的具體機(jī)制尚未明確，但Wang和Shi[4]研究發(fā)現(xiàn)，類胰蛋白酶或糜蛋白酶的缺失能使半胱氨酸組織蛋白酶及基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)及激活減少，而Naour等[5]在觀察不同體重指數(shù)的女性肥胖者脂肪組織中半胱氨酸組織蛋白酶的表達(dá)時發(fā)現(xiàn)，3 種形式的半胱氨酸組織蛋白酶（K、S、L）均在脂肪組織中高表達(dá)，且血清中半胱氨酸組織蛋白酶S的水平與體重指數(shù)呈正相關(guān)，半胱氨酸組織蛋白酶的缺乏及抑制能減少體重的增加。以上提示類胰蛋白酶可能通過影響半胱氨酸組織蛋白酶的表達(dá)而參與肥胖的發(fā)生。Fenger等[6]研究發(fā)現(xiàn)，血清類胰蛋白酶水平與體重指數(shù)相關(guān)，當(dāng)體重指數(shù)＜25 kg/m2時血清類胰蛋白酶水平為3.3μg/L，而體重指數(shù)＞30 kg/m2時，血清類胰蛋白酶水平則增加到4.4 ng/L（P＜0.0001）。Divoux等[7]的試驗也同樣支持上述觀點，他們利用免疫組化、逆轉(zhuǎn)錄PCR等方法將6名體型消瘦、10名體型肥胖未患糖尿病、10例體型肥胖且患有糖尿病患者的皮下及網(wǎng)膜脂肪組織進(jìn)行分類、觀察，發(fā)現(xiàn)肥胖者網(wǎng)膜脂肪組織中含有較高的類胰蛋白酶及糜蛋白酶標(biāo)記陽性的肥大細(xì)胞。而Ward等[8]在比較不同體重的青少年兒童血清類胰蛋白酶水平時卻提出了不同的觀點，數(shù)據(jù)分析顯示：在兒童中，血清類胰蛋白酶水平的升高與肥胖并沒有顯著聯(lián)系。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的具體機(jī)制目前尚不清楚。

2.2 類胰蛋白酶與糖尿病 糖尿病或糖調(diào)節(jié)受損是代謝綜合征的另一重要組成成分。糖尿病是一種以慢性血糖升高為主的疾病，由遺傳、免疫、炎性反應(yīng)等因素共同作用所致。1型及2型糖尿病為糖尿病中最常見的類型。Wang等[9]發(fā)現(xiàn)，與非2型糖尿病者相比，2型糖尿病患者血清類胰蛋白酶水平顯著升高。他們還發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞類胰蛋白酶水平是糖尿病前期的獨立危險因素，可顯著增加超敏C反應(yīng)蛋白、IgE等與肥大細(xì)胞相關(guān)的炎性分子對糖耐量異常、空腹血糖調(diào)節(jié)受損及糖尿病前期的影響，并認(rèn)為類胰蛋白酶水平的升高可明顯增加糖尿病前期的發(fā)生率。此外，Moreno等[10]在研究類胰蛋白酶與肥胖者亞臨床動脈粥樣硬化的關(guān)系時還發(fā)現(xiàn)，血清類胰蛋白酶水平與糖化血紅蛋白水平呈正相關(guān)。

2.2.1 類胰蛋白酶與糖尿病微血管并發(fā)癥 糖尿病腎病是糖尿病的主要微血管并發(fā)癥，已成為終末期腎功能衰竭的重要原因。鄭敬民等[11]發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，糖尿病腎病患者腎組織肥大細(xì)胞密度顯著增加，且腎組織中發(fā)生脫顆粒反應(yīng)的肥大細(xì)胞密度隨糖尿病腎病的進(jìn)展而逐漸增加。由于類胰蛋白酶為肥大細(xì)胞脫顆粒時釋放的重要蛋白酶，以上現(xiàn)象提示類胰蛋白酶可能在一定程度上參與了糖尿病腎病的進(jìn)展。此外，還有學(xué)者提出類胰蛋白酶可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子的表達(dá)，而后者可通過增加腎小球毛細(xì)血管通透性、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)合成、腎臟肥大等機(jī)制參與糖尿病腎病的發(fā)生與發(fā)展，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子基因多態(tài)性還可作為診斷早期糖尿病腎病的生物學(xué)標(biāo)志[12-13]。

2.2.2 類胰蛋白酶與糖尿病大血管并發(fā)癥 糖尿病大血管并發(fā)癥是糖尿病患者致死、致殘的重要原因，動脈粥樣硬化是糖尿病大血管并發(fā)癥的主要病理學(xué)基礎(chǔ)，它是一種慢性炎性反應(yīng)性疾病，動脈內(nèi)膜中巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞的形成為其主要特征。Yeong等[14]在研究類胰蛋白酶在巨噬細(xì)胞脂代謝中的作用時發(fā)現(xiàn)：類胰蛋白酶在肥大細(xì)胞介導(dǎo)的脂質(zhì)攝取中有重要作用，它能以依賴細(xì)胞膜表面受體蛋白酶激活受體-2（PAR-2）的方式抑制肝X受體α的活化，從而增強(qiáng)人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞巨噬細(xì)胞中泡沫細(xì)胞的形成；還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)類胰蛋白酶可降解高密度脂蛋白3，減弱膽固醇的逆轉(zhuǎn)運(yùn)，使膽固醇易于蓄積于動脈內(nèi)膜內(nèi)，參與動脈粥樣硬化泡沫細(xì)胞的形成及維持[15]。另外，類胰蛋白酶還可通過影響內(nèi)皮細(xì)胞功能，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞受損及凋亡，激活基質(zhì)金屬蛋白酶-1，-2，-3等參與動脈粥樣硬化的發(fā)生及發(fā)展[14，16]。除參與動脈粥樣硬化的形成外，類胰蛋白酶還可增加粥樣斑塊的易損性。目前發(fā)現(xiàn)易損斑塊的主要病理學(xué)特點包括較薄的纖維帽、較大的脂質(zhì)核心和大量炎性細(xì)胞浸潤。已證實類胰蛋白酶可通過降解細(xì)胞外基質(zhì)及誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞凋亡等機(jī)制削弱粥樣斑塊纖維帽的厚度，降低斑塊穩(wěn)定性，促使粥樣斑塊破裂；其次，類胰蛋白酶能通過誘導(dǎo)白細(xì)胞介素-8及單核細(xì)胞趨化蛋白-1在血管壁的表達(dá)，促使粥樣斑塊處白細(xì)胞等炎性細(xì)胞的浸潤，從而增加粥樣斑塊的易損性[17]。此外，Zhi等[18]將載有類胰蛋白酶基因片段的慢病毒顆粒導(dǎo)入載脂蛋白E-/-小鼠體內(nèi)后發(fā)現(xiàn)，過度表達(dá)的類胰蛋白酶可通過促進(jìn)血管新生、調(diào)節(jié)纖溶凝血系統(tǒng)等作用促進(jìn)粥樣斑塊內(nèi)出血。Ramalho等[15]在對44例尸檢者的粥樣硬化斑塊進(jìn)行觀察時發(fā)現(xiàn)，粥樣斑塊的壞損程度隨類胰蛋白酶及糜蛋白酶密度的增加而成比例增加。

2.3 類胰蛋白酶與血脂異常 代謝綜合征中血脂異常主要表現(xiàn)為高甘油三酯血癥及（或）低高密度脂蛋白-膽固醇血癥。研究發(fā)現(xiàn)，類胰蛋白酶能選擇性降解高密度脂蛋白3中含有載脂蛋白A-Ⅰ或載脂蛋白A-Ⅳ的少脂質(zhì)或無脂質(zhì)的小片段成分，從而削弱高密度脂蛋白3參與膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的功能，導(dǎo)致脂代謝異常[15]。同樣，Moreno等[10]的實驗數(shù)據(jù)也表明，循環(huán)中類胰蛋白酶水平與高密度脂蛋白-膽固醇水平呈負(fù)相關(guān)，此外，他們還發(fā)現(xiàn)類胰蛋白酶與甘油三酯水平無明顯相關(guān)性。

2.4 類胰蛋白酶與高血壓 心血管疾病是代謝綜合征的主要后果。高血壓性心臟病是常見的心血管疾病，也是高血壓的主要并發(fā)癥之一，其主要病理變化為心肌纖維化。McLarty等[19]發(fā)現(xiàn)高血壓性心臟病中存在類胰蛋白酶的表達(dá)增強(qiáng)，且進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)類胰蛋白酶可通過刺激PAR-2繼而誘導(dǎo)細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2活化的方式，促進(jìn)成纖維細(xì)胞染色表型的轉(zhuǎn)化，刺激心肌成纖維細(xì)胞中膠原蛋白的合成，促使心肌纖維化的形成。高血壓性腎病亦是高血壓的主要并發(fā)癥。腎小球及腎小管間質(zhì)的纖維化、動脈硬化為高血壓性腎病的主要病理特征。Welker等[20]發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞類胰蛋白酶常沉積于小管周圍及外周血管間質(zhì)組織中，與非高血壓性腎病組相比，高血壓性腎病組肥大細(xì)胞類胰蛋白酶約為前者的4倍。

綜上所述，由于類胰蛋白酶具有多種生物學(xué)功能，除參與過敏性疾病外，還參與了炎性反應(yīng)性疾病如代謝綜合征的發(fā)生和發(fā)展，因此，在其被發(fā)現(xiàn)的短短幾十年中，已受到廣泛關(guān)注。對類胰蛋白酶的進(jìn)一步研究，不但能夠進(jìn)一步探索代謝綜合征的發(fā)病機(jī)制，而且可能會為代謝綜合征的治療提供新靶點。

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Tryptase and metabolic syndrome

Zhao Ya，Wan Qin.Department of Endocrinology，The Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Luzhou 646000，China

Wan Qin，Email：wanqin3@163.com

Metabolic syndrome is the clustering of cardiovascular risk factors in body，including obesity，diabetes or impaired glucose tolerance，dyslipidemia，and hypertension.Recent studies suggest that the onset ofmetabolic syndrome is associated with the state ofchronic inflammation.Tryptase is the most abundant grain protein contents in mast cells，and also the important inflammatory mediator，it can participate in the occurrence and development of metabolic syndrome by inducing inflammatory cell recruitment，cell apoptosis，angiogenesis，and matrixprotein remodeling.

Tryptase；Metabolic syndrome；Diabetes mellitus

（Int J Endocrinol Metab，2015，35：190-192）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.03.013

646000 瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科

萬沁，Email：wanqin3@163.com

2014-12-10）