白脂素與血管疾病的研究進展*

歐陽子瑤，樊德凈 綜述，黃 鋒，黃惠橋△ 審校

1.廣西醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院心內科，廣西南寧 530007；2.廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心內科，廣西南寧 530021

血管病變是涉及心腦血管、周圍動脈、微血管等血管的病理改變[1]。有文獻報道，心血管疾病患者人數達3.3億，其中與血管病變密切相關的腦卒中、冠心病、下肢動脈疾病等占比約95%[2]。白脂素(Asp)是以肝臟為主要靶器官的一種新的脂肪因子，具有促使肝糖代謝，促進炎癥反應、內皮間質轉化(End-MT)、氧化應激和細胞自噬等作用。研究顯示，Asp與血管病變密切相關，參與冠狀動脈疾病(CAD)、下肢動脈疾病、急性腦梗死(ACI)、視網膜微血管病變(DR)等血管疾病的發(fā)生、發(fā)展及預后。近年來，有關Asp與血管病變的研究逐漸深入，本文就Asp的結構和分布及Asp與血管疾病的相互作用機制進行綜述。

1 Asp的結構與分布

Asp最早發(fā)現于新生兒早衰綜合征，此類患者因體內原纖維蛋白-1(FBN1)基因發(fā)生截短突變，引起原纖維蛋白異常表達和Asp水平顯著降低，出現食欲下降和極度消瘦等癥狀。Asp在循環(huán)中的半衰期相對較短，禁食期間達到峰值，具有晝夜節(jié)律性，攜有3個潛在的N-糖基化位點，是含有140個氨基酸的小分子蛋白質，相對分子質量為30 000，由FBN1的C末端切割形成釋放入血[3-4]。Asp在體內分布廣泛，在白脂肪中表達最為顯著[5]。此外，Asp在人類和小鼠的肌肉、皮膚、肺、心臟、肝臟、睪丸、卵巢、胃腸道、下頜下腺和腮腺等組織器官中均有表達[4-5]，其表達水平受飲食、性別[6]、疾病[7]等因素的影響且具有部位差異性，可為早期病變篩查提供思路。

2 Asp與血管疾病

2.1Asp與CAD CAD的發(fā)病機制復雜，主要涉及多種病理因素引起的中、小動脈粥樣硬化病變。核因子-κB(NF-κB)與核因子-κB抑制蛋白(IκB)形成復合物存于細胞質中，是調控基因轉錄的重要因子，其通路的激活依賴于IκB的 Ser磷酸化過程。Toll樣受體(TLR)是天然免疫系統中的一類重要受體分子，參與炎癥因子轉錄調控過程[8]，TLR4是該家族的一員，在人體心肌細胞、血管內皮細胞內廣泛分布，與血管內皮功能障礙和血管重塑有關，參與炎癥反應和氧化應激[9]。血管內皮上積累的氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)隨血液循環(huán)進入動脈壁，招募細胞內TLR4/TLR6與內皮上的清除受體CD36結合形成異源三聚體，活化p65、IκB、白細胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α)等NF-κB通路相關分子的表達，觸發(fā)動脈粥樣硬化的炎癥過程；同時，NF-κB的磷酸化誘導血管平滑肌細胞增殖分化為收縮態(tài)，促使血管腔狹窄、動脈粥樣硬化形成及斑塊破裂，最終破壞血管完整性，增加血管阻力，引發(fā)心肌缺血癥狀和心功能受損，而大量炎癥因子募集進一步加重損傷血管的炎癥反應。相關研究表明，Asp可結合多個配體多通道激活NF-κB炎癥通路，參與CAD的血管病變。Asp調控TLR4/JNK/NF-κB通路或經蛋白激酶C-δ(PKCδ)/NF-κB發(fā)揮廣泛的促炎效應，而沉默Asp的表達，炎癥反應減輕[3,10]。此外，Asp在糖尿病和肥胖等代謝疾病中呈病理性增高，其血清水平與體重指數、腰圍、空腹血糖、oxLDL、甘油三酯、總膽固醇、體脂率等呈正相關[11-12]，而與高密度脂蛋白膽固醇[13]呈負相關，通過激活G蛋白-cAMP-蛋白激酶A信號軸，促進肝糖原釋放及過量脂質代謝產物廣泛累積[4]，加重代謝紊亂，促使動脈粥樣病變；而外源性使用抗Asp抗體可顯著降低高脂肪飲食小鼠食欲、血糖血脂水平和體重，減輕脂質紊亂，延緩CAD的發(fā)生、發(fā)展[14]。

Asp經TLR4/NF-κB釋放炎癥因子介導血管炎癥，加重動脈壁的脂質積累，最終導致動脈粥樣硬化斑塊的形成，參與CAD的發(fā)生、發(fā)展，并預測冠狀動脈病變的嚴重程度及疾病的分級[14]，但研究多集中于Asp與CAD的相關性，其分子機制還有待進一步探討。

2.2Asp與下肢動脈疾病 下肢動脈疾病是以下肢一條或多條大中動脈中存在閉塞性病變引起的下肢血流不足和功能殘疾為特征的一種慢性進行性疾病[15]。血管內皮細胞(ECs)損傷及功能障礙是下肢動脈疾病血管病變的主要環(huán)節(jié)之一。內皮功能障礙表現為內皮依賴性血管舒張因子一氧化氮(NO)的減少。NO具有舒張血管、抑制血小板黏附聚集功能，是保護血管壁的重要生物活性物質，血液中的NO主要來源于內皮型一氧化氮合酶(eNOS)[16]。NO、eNOS是評價血管內皮功能的重要指標，其分泌水平與胰島素水平密切相關。胰島素激活胰島素受體底物PI-3激酶使ECs合成釋放NO、前列環(huán)素等活性物質，促進葡萄糖的利用，減少糖基化產物對ECs的損傷。機體出現胰島素抵抗(IR)時，代償性釋放大量胰島素，導致ECs的NO、eNOS生成減少；IR還使血管通透性增加，激活絲裂原活化蛋白激酶MAPK信號，促使ECs表達血管細胞黏附分子1(VCAM-1)和細胞間黏附分子1(ICAM-1)等表面黏附分子，增強血管炎癥因子水平，促進下肢動脈疾病的發(fā)展，繼發(fā)的炎癥反應繼而干擾胰島素信號通路，加重IR。Asp與IR關系密切，Asp過表達時，小鼠的胰島素水平及胰島素受體底物1磷酸化蛋白的表達顯著升高，抑制PI3K/Akt通路，促使IR發(fā)生；而沉默Asp后，小鼠血液胰島素水平降低，IR顯著改善[4]，進一步揭示了Asp在下肢動脈疾病中損傷血管內皮的作用。同時，Asp還會加重損傷的血管內皮脂質沉積，募集巨噬細胞分泌趨化因子，加劇下肢動脈疾病的發(fā)展。

下肢動脈疾病相關的發(fā)病機制還涉及血管EndMT。EndMT是指病理或生理等多種因素刺激作用下，血管內皮細胞向間充質細胞轉化的過程。通過這種轉移，ECs失去其特異性形態(tài)和功能及其標志性表型，獲得間質充質細胞標志物的功能，具有遷移和增殖能力，是血管內皮功能障礙和血管重塑的關鍵步驟[17]。在炎癥、血流切應力及氧化應激等病理刺激下，轉化生長因子β(TGF-β)信號通路增強，促使各種類型ECs的EndMT發(fā)生，TGF-β及其亞型是誘導EndMT發(fā)生的關鍵因子。TNF-α是由巨噬細胞分泌，涉及多種炎癥相關細胞因子，不同水平TNF-α、TGF-β刺激均可誘導EndMT的發(fā)生，二者聯合處理ECs可持續(xù)增強TGF-β及其下游Smad2/3信號通路，加強EndMT的分化程度[18]。而YOU等[19]研究發(fā)現，血管ECs經Asp處理發(fā)生顯著EndMT，而沉默TGF-β信號通路，EndMT減輕。上述研究提示Asp作用于血管ECs，促進大量炎癥因子分泌，持續(xù)激活及增強TGF-β及下游級聯反應，誘導EndMT，最終導致下肢動脈疾病的發(fā)生。這為下肢動脈疾病的發(fā)病機制提供了新的切入視角，并且為治療和控制下肢動脈疾病提供了新的敏感靶點。

2.3Asp與ACI ACI是一組由腦組織局部供血動脈血流量突然減少或停止引起的綜合征，伴有相應的神經缺陷[20]。ACI的相關機制尚未完全明確，已證實與腦血管狹窄、腦血栓形成、腦血流緩慢和腦血管儲備能力等因素密切相關。

通常情況下，機體的凝血系統與纖溶系統處于平衡的狀態(tài)。血流減慢或阻斷誘發(fā)ECs氧化應激損傷，繼而降低NO的生成和ECs的增殖及凋亡，釋放內皮素(ET)、血管性血友病因子(vWF)、血小板活化因子(PAF)等促血栓分子，促進血小板的活化；同時血管動脈粥樣硬化病變使血管狹窄且內皮斑塊積聚，最終形成腦血栓，提示Asp可能通過內皮損傷和動脈粥樣硬化途徑促進腦血栓的形成，最終導致ACI的發(fā)生。血紅素加氧酶(HMOX)是存于哺乳動物中的一種重要的代謝酶，其中誘導型HMOX1可減少活性氧(ROS)的產生，抗氧化應激，發(fā)揮細胞保護效應，抑制腦血栓的形成。HMOX1通過抑制MAPKs/NF-κB信號通路，減少ROS釋放，減輕細胞凋亡；同時，HMOX1作用于巨噬細胞，減少TNF-α、IL-1β、IL-6促炎細胞因子的產生，促進M2極化，是控制血管炎癥反應的有效靶點[21]。機體出現高血糖、高血脂等代謝紊亂時，體內血流動力學發(fā)生顯著改變，血液黏稠度增加，加重血管ECs損傷，血管內部血流速度進展性下降，伴隨著血流切應力急劇下降。切應力是HMOX1強誘導因素，介導HMOX1抑制炎癥因子、白細胞黏附和血小板聚集，最終影響腦血栓的形成[22]。中等規(guī)律的運動已被證實可改變血流切應力，調節(jié)抗氧化系統，改善氧化應激[23]，而且與Asp的表達水平有關[24]。此外，相關研究表明，血清Asp水平與ACI的嚴重程度密切相關，具有一定的疾病嚴重程度預測價值，腦梗死患者Asp水平高于健康人群，且中重度腦梗死患者的Asp水平高于輕度腦梗死患者[25]。上述研究提示，Asp受血流動力學調控，可介導HMOX1影響血栓的形成，促進ACI的發(fā)生，并且揭示了血流切應力調節(jié)Asp在ACI中的新功能。

2.4Asp與DR DR是以視網膜微血管損傷、神經退行性病變等為特征的一種慢性進展性微血管病變疾病，涉及多種發(fā)病學說。氧化應激是指遭遇有害刺激時，機體氧化系統和抗氧化系統處于失衡的一種狀態(tài)，釋放過量ROS、活性氮等自由基，使氧化程度超出機體對氧化物清除的抗氧化能力，被認為是引起血管損傷和病變的經典途徑之一。高血糖可激活蛋白激酶C(PKC)信號通路，增強還原性輔助酶Ⅱ(NADPH)氧化酶的活性，促使視網膜血管ECs釋放ROS；同時降低NO的生物利用度，增強氧化應激，釋放氧自由基和炎癥因子，導致血管生成異常和血管修復進程緩慢。多不飽和脂肪酸在視網膜的光感受器膜中含量豐富，對氧化具有高易感性，對維持視網膜結構和功能具有重要作用，而ROS的過度積累會引起脂肪酸過氧化，激活氧化應激系統，產生羥基己烯醛和羥基壬烯醛等過氧化物，此類產物繼而與視網膜細胞分子相互作用，誘導視網膜神經變性，最終損傷視網膜的結構和功能，促進DR的形成[26-28]。研究表明，DR患者的房水和血液中4-羥基壬烯酸(4-HNE)和8-羥基脫氧嘌呤(8-OHdG)等氧化應激標志物高表達，而其血清Asp表達水平與DR的發(fā)生、發(fā)展呈正相關，是DR發(fā)病因素[29-30]。這些研究提示，Asp升高血糖介導視網膜微血管氧化應激的發(fā)生，促使DR的發(fā)病。DR發(fā)病與細胞凋亡有關，DR患者的玻璃體中，Bax、Caspase3、p53、p62等細胞凋亡分子高表達，而Bcl-2、LC3B和Beclin-1等自噬標志物表達下調，高糖引起的代謝紊亂引起視網膜血管中的ECs和周細胞等氧化應激加重，抑制自噬，加速毛細血管細胞死亡[27]。細胞凋亡是由基因控制的細胞自主的有序的死亡，其發(fā)生、發(fā)展涉及一系列基因及通路的激活；而自噬是一種依賴溶酶體的細胞分解代謝及發(fā)揮細胞防御功能的重要途徑，其與細胞凋亡共同發(fā)揮維持細胞穩(wěn)態(tài)作用。其中，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是調節(jié)自噬發(fā)生的重要調控因子。當Asp過表達時，AMPK/mTOR信號通路激活，細胞自噬被抑制，細胞活性顯著降低，促使細胞凋亡；而沉默Asp或AMPK/mTOR通路可逆轉上述改變[31]。這進一步揭示Asp經AMPK/mTOR途徑調控細胞自噬，促使細胞凋亡，促進DR發(fā)生的新機制，為臨床治療DR提供了新思路。

3 小結與展望

Asp參與血管病變相關疾病的發(fā)生、發(fā)展，具有促使肝糖代謝、促進炎癥反應、EndMT、氧化應激、細胞自噬等作用，是防治血管病變的關鍵。目前，有關Asp的研究取得了一定的進展，Asp參與血管氧化應激、細胞自噬與凋亡等是近年的研究熱點，但Asp相關機制復雜、確切的作用方式尚未明確。因此，有關Asp與血管疾病的發(fā)病和防治機制的深入研究具有重要的理論和實際意義，Asp可能成為防治血管疾病的潛在治療靶點，對Asp在疾病有關信號通路的靶點檢測、作用機制等方面的研究仍是科研焦點。