血管生成素樣蛋白2在2型糖尿病中的研究進(jìn)展

雷云震，簡(jiǎn)偉明，侯莉明，李俊，王曉明

(空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院老年病科，西安 710032)

2型糖尿病是由多種病因引起的以胰島素抵抗和慢性高血糖為特征的代謝性疾病，全球發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。在我國(guó)成年人中，糖尿病和糖尿病前期患者已達(dá)10.9%和35.7%[1]，而2型糖尿病的大血管和微血管并發(fā)癥具有很高的致殘率和致死率，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康和壽命，也給社會(huì)帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。積極探索2型糖尿病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，尋找預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)，一直是糖尿病領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。血管生成素樣蛋白(angiopoietin-like proteins,ANGPTLs)是近年人們發(fā)現(xiàn)的一種新的分泌型糖蛋白，由8個(gè)成員(ANGPTL 1-8)組成[3]。其中，ANGPTL2以多種機(jī)制參與2型糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展，其科研和臨床價(jià)值日益受到關(guān)注。

1 ANGPTL2的概述

Kim等[4]于1999年首次從人類(lèi)和小鼠模型的心肌cDNA庫(kù)中克隆出編碼ANGPTL2的互補(bǔ)DNA。ANGPTL2基因位于9q34，其編碼的蛋白質(zhì)由493個(gè)氨基酸組成，分子量為57 ku(糖基化時(shí)為64 ku)。ANGPTL2與血管生成素具有高度同源性，結(jié)構(gòu)上都有典型的N-端卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域和C-端球狀纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域，但不與血管生成素特征性的受體Tie1和Tie2結(jié)合，因此并非真正的血管生成素家族成員[5]。ANGPTL2在內(nèi)臟脂肪組織、內(nèi)皮細(xì)胞、心肌、肺、消化道、骨骼肌和一些造血細(xì)胞中高表達(dá)[6-8]。人體循環(huán)中ANGPTL2的水平為1～3 ng/ml，男女總體水平相似，且隨年齡增長(zhǎng)逐漸增加[9]。

2 ANGPTL2的生物學(xué)特征

生理水平的ANGPTL2具有促血管生成、組織修復(fù)和抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的功能。近年研究發(fā)現(xiàn)，ANGPTL2能作用于造血細(xì)胞表面的配對(duì)免疫球蛋白樣受體B/白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體B2， 減弱T細(xì)胞活化銜接因子2、 含有SH2結(jié)構(gòu)域的76 ku的白細(xì)胞蛋白和磷脂酶C-γ2的酪氨酸磷酸化，發(fā)揮抑制血小板活化的功能[10，11]。目前已有多個(gè)研究闡明ANGPTL2的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。(1)叉頭框蛋白(forkhead box protein,Fox)O1屬于Akt依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)通過(guò)抑制FoxO1的磷酸化，促進(jìn)FoxO1入核，上調(diào)ANGPTL2的表達(dá)，而胰島素能促進(jìn)FoxO1蛋白磷酸化，抑制ANGPTL2的表達(dá)[12,13]。(2)Smad3是另一種重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)能促使Smad3與ANGPTL2的啟動(dòng)子結(jié)合進(jìn)而促進(jìn)其表達(dá)，當(dāng)沉默Smad3基因時(shí)，TGF-β1上調(diào)ANGPTL2表達(dá)的功能被顯著抑制[14]。(3)活化T細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated T cell,NFATc)是具有多項(xiàng)調(diào)節(jié)功能的轉(zhuǎn)錄因子，ANGPTL2的啟動(dòng)子上存在NFATc的潛在結(jié)合位點(diǎn)，表明NFATc也可以促進(jìn)ANGPTL2轉(zhuǎn)錄[15,16]。(4)此外，ANGPTL2啟動(dòng)子的甲基化能導(dǎo)致ANGPTL2的功能缺失，而去甲基化則能增強(qiáng)ANGPTL2的表達(dá)[17,18]。(5)也有研究發(fā)現(xiàn)，生物鐘基因如CLOCK/BMAL1等通過(guò)結(jié)合ANGPTL2啟動(dòng)子上的E-box位點(diǎn)發(fā)揮調(diào)控ANGPTL2分泌的功能[19]。

3 ANGPTL2在2型糖尿病中的作用

3.1 ANGPTL2與2型糖尿病

2型糖尿病是由胰島素分泌不足與胰島素抵抗雙重缺陷共同導(dǎo)致的。ANGPTL2的過(guò)表達(dá)與胰島素抵抗及2型糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)。Tabata等[20]發(fā)現(xiàn)高脂飼養(yǎng)的ANGPTL2敲除鼠脂肪組織中炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗減輕，而過(guò)表達(dá)ANGPTL2的小鼠脂肪組織表現(xiàn)出強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，且巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)增加，胰島素敏感性受損。進(jìn)一步研究表明，在糖尿病和肥胖的條件下，脂肪細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生ANGPTL2，與整合素α5β1結(jié)合，激活Ras 相關(guān)的 C3 肉毒素底物1，增加核因子κB抑制蛋白(inhibitory protein of nuclear factor κB,IκB)的降解，促進(jìn)核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，上調(diào)白細(xì)胞介素1β和TNF-α等炎癥因子的表達(dá)與釋放，引起脂肪組織的炎癥反應(yīng)[21,22]。因此，ANGPTL2可能通過(guò)炎癥信號(hào)通路參與脂肪組織的炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗。

日本一項(xiàng)對(duì)2 164名無(wú)糖尿病的普通人群隨訪(fǎng)7年的研究表明，血清ANGPTL2水平升高與2型糖尿病的發(fā)生呈正相關(guān)，且屬于2型糖尿病發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[23]。Suzuki等[8]同樣報(bào)道，與健康對(duì)照組比較，2型糖尿病患者的血清ANGPTL2水平顯著增高。也有研究發(fā)現(xiàn)，肥胖的2型糖尿病患者用吡格列酮治療3個(gè)月后，ANGPTL2的水平下降，且心血管事件的發(fā)生率也明顯減低，因此考慮吡格列酮的抗糖尿病作用可能部分歸因于降低ANGPTL2的表達(dá)[24]。此外，在2型糖尿病患者中，血清ANGPTL2濃度與心血管事件的發(fā)生獨(dú)立相關(guān)，因此推測(cè)ANGPTL2是2型糖尿病患者危險(xiǎn)度分層的候選生物標(biāo)志物[25]。綜上，ANGPTL2可能通過(guò)炎癥反應(yīng)和脂肪組織的病理性重塑參與胰島素抵抗和2型糖尿病的發(fā)生。

3.2 ANGPTL2與糖尿病大血管病變

糖尿病大血管病變是指糖尿病患者主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈和外周動(dòng)脈等動(dòng)脈粥樣硬化。內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)源的ANGPTL2通過(guò)激活整合素α5β1/Rac1/NF-κB促炎級(jí)聯(lián)反應(yīng)，增加巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，加速血管壁的炎癥，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙和動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和不穩(wěn)定進(jìn)展[16]。此外，ANGPTL2能夠減少內(nèi)皮細(xì)胞中一氧化氮的合成，加重內(nèi)皮細(xì)胞的功能紊亂，導(dǎo)致血管壁的病理性重塑和動(dòng)脈粥樣硬化[26]。杜幸等[27]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病合并頸動(dòng)脈粥樣硬化患者的血清ANGPTL2水平顯著高于健康對(duì)照組和未合并頸動(dòng)脈粥樣硬化的患者；同時(shí)宋娓等[28]對(duì)360例2型糖尿病患者的血清分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，ANGPTL2與2型糖尿病下肢動(dòng)脈病變顯著相關(guān)，推測(cè) ANGPTL2的檢測(cè)可能對(duì)2型糖尿病下肢動(dòng)脈病變的早期預(yù)測(cè)、病情判斷和預(yù)后評(píng)估有重要意義。而Xie等[29]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病合并薄纖維帽粥樣斑塊(thin-cap fibroatheroma,TCFA)的患者，血清ANGPTL2水平顯著高于無(wú)TCFA患者，認(rèn)為血清ANGPTL2水平是TCFA的有力預(yù)測(cè)因子。因此推測(cè)阻斷ANGPTL2通路可能在糖尿病大血管病變的預(yù)防和治療中發(fā)揮有益的作用。

3.3 ANGPTL2與糖尿病微血管病變

微血管病變是糖尿病的特征性并發(fā)癥，多累及腎臟、視網(wǎng)膜、心肌和周?chē)窠?jīng)組織。糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)是2型糖尿病嚴(yán)重的微血管病變并發(fā)癥，是終末期腎病的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，ANGPTL2能以多種機(jī)制促進(jìn)DN的進(jìn)展。(1)Yang等[30]發(fā)現(xiàn)，在DN小鼠的腎臟組織中，ANGPTL2和Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)4的表達(dá)均上調(diào)。而敲除ANGPTL2后，DN小鼠腎臟組織中的炎癥反應(yīng)、TLR4的表達(dá)、組織纖維化和細(xì)胞外基質(zhì)的聚集減弱，小鼠的腎功能得到保護(hù)，推測(cè)這種腎臟保護(hù)機(jī)制與敲除ANGPTL2后抑制TLR4表達(dá)，進(jìn)而減輕腎臟組織的炎癥反應(yīng)有關(guān)。(2)Sun等[31]對(duì)24例糖尿病患者的腎臟組織活檢標(biāo)本分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，ANGPTL2的表達(dá)顯著上調(diào)，推測(cè)ANGPTL2參與DN的發(fā)展且與腎小球肥大相關(guān)。(3)Li等[32]研究發(fā)現(xiàn)，血清ANGPTL2水平與患者的尿微量白蛋白水平獨(dú)立相關(guān)，提示ANGPTL2在2型糖尿病患者進(jìn)行性腎病中可能發(fā)揮著重要的作用；同時(shí)Ishii等[33]研究也證實(shí)，血清ANGPTL2高水平與糖尿病患者微量蛋白尿的發(fā)生，以及進(jìn)展為大量蛋白尿和腎功能下降顯著相關(guān)。(4)類(lèi)似地，糖尿病視網(wǎng)膜病變患者血清和房水中ANGPTL2水平也顯著增加，且與視網(wǎng)膜病變的嚴(yán)重程度成正相關(guān)，考慮ANGPTL2能通過(guò)上調(diào)NF-κB的表達(dá)誘導(dǎo)視網(wǎng)膜急性炎癥反應(yīng)和脈絡(luò)膜新生血管的形成[34]。盡管有較多文獻(xiàn)的支持，目前仍需要開(kāi)展更多的研究明確ANGPTL2參與糖尿病微血管病變的潛在分子機(jī)制。

3.4 ANGPTL2與肥胖

肥胖癥是一種嚴(yán)重的全球性健康問(wèn)題，也是2型糖尿病的主要危險(xiǎn)因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，ANGPTL2與肥胖之間也存在顯著的相關(guān)性。肥胖患者的脂肪組織和循環(huán)中ANGPTL2 水平顯著高于正常人群，而在飲食、運(yùn)動(dòng)干預(yù)或者減重手術(shù)后，血清中ANGPTL2水平顯著下降，且能夠反映體質(zhì)量的減輕和代謝參數(shù)的改善[35,36]。目前認(rèn)為ANGPTL2主要是通過(guò)整合素α5β1增加脂肪組織炎癥反應(yīng)和細(xì)胞外基質(zhì)重塑，激活脂肪組織重構(gòu)，進(jìn)而參與肥胖癥的發(fā)生。

4 展望

綜上所述，ANGPTL2是一種具有復(fù)雜生理和病理功能的糖蛋白，廣泛地參與腫瘤、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖癥和2型糖尿病等疾病的發(fā)生[37]。ANGPTL2作為一種促炎因子，通過(guò)多種信號(hào)通路參與脂肪組織的慢性炎癥、肥胖以及肥胖相關(guān)的胰島素抵抗。抑制ANGPTL2的表達(dá)能夠顯著改善機(jī)體的肥胖和胰島素抵抗，對(duì)2型糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生也具有明顯的預(yù)防作用。因此，開(kāi)展關(guān)于ANGPTL2在糖尿病及其并發(fā)癥中的作用及分子機(jī)制研究，將有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)2型糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制，為針對(duì)這些病癥的治療提供新的靶點(diǎn)。