Visfatin與胰島素抵抗及糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制

安麗 王秋月

Visfatin與胰島素抵抗及糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制

安麗 王秋月

Visfatin是哺乳動物合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的限速酶，同時具有類炎性反應(yīng)因子樣作用，可通過cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白/蛋白激酶A途徑調(diào)控肝臟糖異生及葡萄糖代謝，通過NAD、沉默信息調(diào)節(jié)因子1參與調(diào)節(jié)胰島素敏感性及胰島β細(xì)胞功能。此外，visfatin還可調(diào)節(jié)腎細(xì)胞的胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及葡萄糖代謝，與炎性因子、腎素-血管緊張素系統(tǒng)相互作用，參與糖尿病腎病的發(fā)生、發(fā)展，為糖尿病及糖尿病腎病的治療提供新思路。

Visfatin；糖尿病腎??；胰島素抵抗

糖尿病腎病（DN）是糖尿病患者最主要的微血管病變之一，是終末期腎臟疾病的主要病因。隨著我國糖尿病發(fā)病率的逐年增加，DN發(fā)病率也隨之上升。研究證明DN的發(fā)生、發(fā)展與炎性反應(yīng)、糖代謝紊亂及胰島素抵抗（IR）密切相關(guān)。近年來對visfatin的研究顯示其可通過多種機(jī)制參與調(diào)節(jié)胰島素敏感性、IR及糖代謝，并在DN發(fā)病機(jī)制中起重要作用，現(xiàn)就visfatin在IR及DN發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Visfatin概述

Visfatin是由473個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量為52 000，廣泛表達(dá)于肝臟、肌肉、脂肪、腎臟、胰腺等器官和組織中，也可由淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等合成[1]。Visfatin在哺乳動物體內(nèi)有細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外兩種形式。其細(xì)胞內(nèi)形式即煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（Nampt），可作為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）合成的限速酶，參與NAD的生物合成及調(diào)控。煙酰胺在visfatin作用下直接轉(zhuǎn)化為煙酰胺單核苷酸（NMN），隨后NMN在煙酰胺單核苷酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶的作用下轉(zhuǎn)化為NAD[2]。沉默信息調(diào)節(jié)因子1（Sirt1）為NAD依賴性脫乙?；?，是重要的轉(zhuǎn)錄因子及糖代謝中的輔助因子，在細(xì)胞分化、IR及胰島素敏感性、多種細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)等生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用，其調(diào)節(jié)依賴于充足的NAD。Visfatin可通過NAD調(diào)節(jié)Sirt1的活性，由此Sirt1、visfatin與NAD一起構(gòu)成了一種新的調(diào)控系統(tǒng)，命名為“NAD世界”[3]。另外，visfatin還具有類炎性因子樣作用,在多種急、慢性炎性反應(yīng)中均可檢測到visfatin水平升高。

2 Visfatin與胰島素分泌

2.1 Visfatin與胰島β細(xì)胞功能及胰島素敏感性Sirt1在調(diào)節(jié)糖代謝及胰島素敏感性中起重要作用，其通過使β細(xì)胞上的叉頭轉(zhuǎn)錄因子1和核因子-κB的p65亞基脫乙酰基，抵抗代謝紊亂及細(xì)胞因子介導(dǎo)的β細(xì)胞死亡，在代謝及老化引起的β細(xì)胞功能障礙中起保護(hù)作用[3-4]。在缺乏Sirt1細(xì)胞中，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2/蛋白激酶B通路受損，進(jìn)而發(fā)生慢性高血糖及IR[5]。此外，Sirt1可以調(diào)節(jié)β細(xì)胞中葡萄糖刺激的胰島素分泌（GSIS）。β細(xì)胞特異性Sirt1過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因（BESTO）小鼠，其GSIS明顯增強(qiáng)，葡萄糖耐量得到改善，且β細(xì)胞可更好的適應(yīng)IR環(huán)境[6]。另有實驗發(fā)現(xiàn)，與人胰高血糖素樣肽-1類似，visfatin及NMN可顯著促進(jìn)高糖環(huán)境下GSIS[7]。

Revollo等[2]通過Nampt（+/-）小鼠證實，細(xì)胞內(nèi)的visfatin及NMN可增強(qiáng)胰島β細(xì)胞的胰島素分泌，改善β細(xì)胞功能。此后，Caton等[8]提出細(xì)胞內(nèi)Nampt/NMN可對抗長期慢性炎性反應(yīng)對β細(xì)胞的刺激，且充足的組織運(yùn)輸及攝取細(xì)胞內(nèi)Nampt/NMN對于保護(hù)IR發(fā)生、發(fā)展中的β細(xì)胞功能至關(guān)重要。他們的實驗發(fā)現(xiàn)富含果糖飲食喂養(yǎng)的小鼠胰島素分泌受損，胰島中白細(xì)胞介素（IL）-1β表達(dá)升高，而加入NMN可下調(diào)IL-1β表達(dá)并修復(fù)被抑制的胰島素分泌。另外，IL-1β和腫瘤壞死因子（TNF）-α可導(dǎo)致胰島細(xì)胞中葡萄糖和亮氨酸引起的胰島素分泌受抑制，加入NMN可解除IL-1β和TNF-α的抑制作用，當(dāng)再加入Sirt1抑制劑時NMN的抗炎作用被阻斷。

2.2 Visfatin與IR及糖異生 對visfatin與IR關(guān)系的研究存在很多爭議，針對visfatin與IR關(guān)系的薈萃分析顯示，visfatin與IR呈正相關(guān)，并由此提出visfatin可作為代謝綜合征的檢測指標(biāo)[9]。此后Goktas等[10]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟、大網(wǎng)膜中visfatin水平均與IR呈正相關(guān)。最新研究顯示，伴有IR的肥胖兒童visfatin水平明顯高于無IR的肥胖兒童，且與脂聯(lián)素相比，visfatin與IR的相關(guān)性更高[11]。

TNF-α可顯著抑制胰島素刺激引起的胰島素受體及胰島素受體底物-1酪氨酸磷酸化，誘導(dǎo)并激活蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP1B）。Gouranton等[12]發(fā)現(xiàn)TNF-α可下調(diào)3T3-L1脂肪細(xì)胞中visfatin的基因表達(dá)及其在細(xì)胞內(nèi)的水平，繼而使Sirt1活性下降；相反，visfatin抑制劑可增強(qiáng)TNF-α介導(dǎo)的IR，Sirt1活性增加導(dǎo)致PTP1B表達(dá)下調(diào)。在敲除Sirt1基因的脂肪細(xì)胞中，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)受抑制，且胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)明顯受抑制。與之相似，Sun等[13]發(fā)現(xiàn)在C2C12細(xì)胞中Sirt1可抑制PTP1B基因轉(zhuǎn)錄，繼而增加胰島素敏感性。

在肝臟糖異生過程中，cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）及蛋白激酶A（PKA）在上調(diào)細(xì)胞葡萄糖合成及磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）基因表達(dá)中起至關(guān)重要的作用。Choi等[14]提出visfatin通過CREB/PKA途徑調(diào)控肝臟糖異生，并參與IR發(fā)生、發(fā)展。Visfatin可顯著提高HepG2細(xì)胞中CREB和PKA的磷酸化水平，并以時間和濃度依賴性方式提高HepG2細(xì)胞中PEPCK和G6Pase的基因表達(dá)和蛋白質(zhì)水平。敲除CREB和PKA基因的HepG2細(xì)胞中，visfatin介導(dǎo)的糖異生受抑制。

3 Visfatin在DN發(fā)病機(jī)制中的作用

3.1 Visfatin與胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及糖代謝 血糖過高主要通過腎臟血流動力學(xué)改變以及代謝異常引起腎臟損害。腎細(xì)胞內(nèi)高糖誘導(dǎo)各種損傷介質(zhì)如轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）、血小板衍生生長因子、血管緊張素（Ang）Ⅱ、糖皮質(zhì)激素及低氧等，這些因素反過來又可促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1（GLUT-1）的表達(dá)并提高其活性，促進(jìn)更多的葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，形成惡性循環(huán)。腎小球系膜細(xì)胞過度攝取葡萄糖，誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)沉積是DN的病理特征。有實驗發(fā)現(xiàn)，外源性visfatin可促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞上GLUT-1的mRNA表達(dá)及腎小球系膜細(xì)胞對葡萄糖的攝取[15]。Kang等[16]提出visfatin可通過促進(jìn)腎細(xì)胞對葡萄糖的攝取，加速OLETF大鼠（一種由遺傳因素導(dǎo)致糖尿病的大鼠模型，以IR及肥胖為特征）腎臟代謝紊亂，參與DN的發(fā)生、發(fā)展。在高糖刺激下，大鼠足細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中visfatin基因及蛋白的合成明顯增加，而visfatin可以上調(diào)大鼠足細(xì)胞及腎小管細(xì)胞中GLUT-1及其mRNA的表達(dá)，并促進(jìn)胰島素刺激下GLUT-1向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)足細(xì)胞及腎小管細(xì)胞對葡萄糖的攝取。Visfatin可誘導(dǎo)大鼠足細(xì)胞及腎小管細(xì)胞上胰島素受體底物-1酪氨酸磷酸化及p85與胰島素受體底物-1結(jié)合，上調(diào)蛋白激酶B、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶-1/2、p38絲裂原活化蛋白激酶等胰島素轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游信號分子的活性。進(jìn)一步實驗證實外源性visfatin可通過促進(jìn)腎細(xì)胞攝取葡萄糖，顯著提高大鼠足細(xì)胞及腎小管TGF-β1、纖溶酶原激活物抑制劑-1、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、Ⅰ型膠原等促炎性因子和促纖維化因子的分泌及基因表達(dá)，從而參與DN的發(fā)生和發(fā)展。

3.2 Visfatin與炎性因子 炎性因子在DN的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，DN時可檢測到多種炎性因子的表達(dá)上調(diào)，如 IL-1、IL-6、TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1等。在慢性腎臟疾病中visfatin與細(xì)胞間黏附分子-1、IL-6呈正相關(guān)，與腎小球濾過率呈負(fù)相關(guān)[17]。腎損傷時，腎小管細(xì)胞的visfatin水平升高，此外，腎細(xì)胞也可能受循環(huán)中由肝臟、脂肪組織及腎臟巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的visfatin的影響[18]。細(xì)胞實驗證實，在高糖刺激下，腎細(xì)胞中visfatin合成增加，而加入外源性visfatin后，腎細(xì)胞TGF-β1、纖溶酶原激活物抑制劑-1、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、Ⅰ型膠原表達(dá)升高，核因子-κB轉(zhuǎn)錄活性顯著增加，促炎性反應(yīng)因子和促纖維化分子的合成增加[16，19]。另有實驗發(fā)現(xiàn)核因子-κB及其下游炎性因子可能在系膜細(xì)胞中visfatin介導(dǎo)腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）活化中起關(guān)鍵作用[20]。以上均提示visfatin可通過上調(diào)細(xì)胞因子水平參與DN的發(fā)生、發(fā)展。

值得注意的是，Benito-Martin等[18]提出在腎小管細(xì)胞中，炎性介質(zhì)可上調(diào)visfatin表達(dá)，內(nèi)源性visfatin在細(xì)胞凋亡及長期炎性反應(yīng)等炎性環(huán)境中對腎小管細(xì)胞起關(guān)鍵的保護(hù)作用。在TNF-α的干預(yù)下，體外培養(yǎng)的腎小管上皮細(xì)胞中visfatin的mRNA及蛋白質(zhì)表達(dá)上調(diào)。而加入FK866（visfatin抑制劑）可增強(qiáng)由TNF-α誘導(dǎo)的單核細(xì)胞趨化蛋白-1的表達(dá)和正常T細(xì)胞分泌的趨化因子mRNA。此外，在TNF-α/干擾素γ的炎性反應(yīng)環(huán)境下，加入FK866后，腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)的凋亡誘導(dǎo)配體水平升高，腎小管細(xì)胞凋亡加速。由此提出與外源性visfatin不同，內(nèi)源性visfatin在炎性反應(yīng)中有保護(hù)作用，并可阻斷腎小管細(xì)胞死亡及趨化因子的表達(dá)。但該實驗無法區(qū)分內(nèi)源性visfatin是細(xì)胞內(nèi)visfatin還是由腎小管合成分泌到細(xì)胞外的。

3.3 Visfatin與RAS 近來研究顯示，visfatin可通過RAS參與DN的發(fā)生、發(fā)展。DN時，腎臟局部RAS處在興奮狀態(tài)。AngⅡ可促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞內(nèi)RAS成分過度表達(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞增生、肥大、凋亡及促進(jìn)趨炎性因子形成。過度興奮的RAS可通過AngⅡ受體活化G蛋白、磷脂酶C以及三磷酸肌醇酯等，調(diào)控腎臟炎性反應(yīng)及纖維化過程。高糖環(huán)境下，AngⅡ可促進(jìn)脂肪細(xì)胞visfatin的合成[19]。Visfatin以劑量依賴性方式刺激體外培養(yǎng)腎小球系膜細(xì)胞腎素mRNA和血管緊張素原mRNA及蛋白的表達(dá)，通過上調(diào)血管緊張素原及腎素水平促進(jìn) AngⅠ生成，并以時間劑量依賴性方式上調(diào)AngⅡ[21]。另有臨床試驗證實，在給予DN患者雷米普利（血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑）5mg/d治療8周后，血漿visfatin水平顯著降低，蛋白尿、炎性反應(yīng)及血管內(nèi)皮功能亦得到改善[22]。該結(jié)果與visfatin可通過RAS參與腎損傷發(fā)生的推測一致。

綜上所述，visfatin可通過抑制炎性因子的表達(dá)，保護(hù)IR發(fā)生、發(fā)展中的β細(xì)胞功能，通過NAD/Sirt1/PTP1B途徑參與TNF-α介導(dǎo)的IR。此外，visfatin還可通過CREB/PKA途徑調(diào)控肝臟糖異生，故visfatin可通過多種途徑調(diào)節(jié)胰島素分泌及糖代謝，影響全身的血糖水平，繼而影響DN的發(fā)生、發(fā)展。

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Visfatin in the pathogenesis of insulin resistance and diabetic nephropathy

An Li，Wang Qiuyue.Department of Endocrinology and Metabolism，The First Affiliated Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China

Wang Qiuyue，Email：wqycmu@163.com

Visfatin is the rate-limiting enzyme in the synthesis of nicotinamide adenine dinucleotide(NAD)inmammalian cell，and italso has effects of simulating inflammatory cytokines.Visfatin is involved in the control of liver gluconeogenesis and glucose metabolism through cAMP-responsive element binding protein/protein kinase A pathway.Moreover，visfatin regulates insulin sensitivity and islet beta cell function by modulation NAD and silent information regulator 1.In addition，visfatin is involved in the regulation of insulin signal transduction and glucosemetabolism of renal cells.Itmay also play roles in diabetic nephropathy by interacting with inflammatory factors and renin-angiotensin system，which shed light on the therapy of diabetesand diabetic nephropathy.

Visfatin；Diabetic nephropathy；Insulin resistance

（Int JEndocrinolMetab，2015，35：248-251）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.04.009

遼寧省特聘教授科研基金（2015年）；遼寧省科技攻關(guān)計劃項目（2011225017）；沈陽市科技攻關(guān)計劃項目（F11-262-9-06）

110001 沈陽，中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌與代謝病科

王秋月，Email：wqycmu@163.com

2015-02-07）