糖尿病腎病病人血漿FABP4水平變化及其與PTEN相關(guān)性的研究進展

張　麗，皇甫建，肖　瑞

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院(呼和浩特010050)；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)

?

糖尿病腎病病人血漿FABP4水平變化及其與PTEN相關(guān)性的研究進展

張麗1，皇甫建1，肖瑞2

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院(呼和浩特010050)；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)

摘要：脂肪細胞型脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP4)是脂肪酸結(jié)合蛋白家族中的一員，對調(diào)節(jié)糖脂代謝起重要作用，已經(jīng)成為治療2型糖尿病(T2DM)及其并發(fā)癥的潛在靶標。第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因(PTEN)為一種抑癌基因，可通過負性調(diào)控PI3K信號傳導(dǎo)途徑參與早期糖尿病腎病(DN)的發(fā)生、發(fā)展。本研究就糖尿病腎病病人血漿FABP4水平變化及其與PTEN的相關(guān)性研究進展作一簡要綜述。

關(guān)鍵詞：糖尿病腎??；脂肪細胞型脂肪酸結(jié)合蛋白；第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因

脂肪細胞型脂肪酸結(jié)合蛋白(fatty acid-binding protein 4，F(xiàn)ABP4)作為長鏈脂肪酸的胞質(zhì)伴侶，對維持糖脂的體內(nèi)平衡起著重要作用，與2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)及其并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)是人類發(fā)現(xiàn)的第一個具有雙特異磷酸化酶功能的抑癌基因，同時也是PI3K/Akt通路的負性調(diào)節(jié)因子，可能與T2DM病人早期腎功能損傷或早期糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)的發(fā)生、發(fā)展存在相關(guān)性。 本研究就糖尿病腎病病人血漿FABP4水平變化及其與PTEN的相關(guān)性研究進展作一簡要綜述。

1FABP4生物學(xué)特性

人類脂肪細胞型脂肪酸結(jié)合蛋白(adipocyte fatty acid binding protein，A-FABP)，又稱 FABP4或ap2，其基因定位于8號染色體q21區(qū)域，長約7 kb，共編碼132個氨基酸，相對分子質(zhì)量為14 588 D。其蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是由10個反向平行的β鏈和2個短α螺旋形成的β-折疊桶，以螺旋-卷曲-螺旋的結(jié)構(gòu)域覆蓋于頂部，形成一個配體結(jié)合口袋，可與相應(yīng)配體結(jié)合，如長鏈脂肪酸，對構(gòu)象形成和配體轉(zhuǎn)移起著重要作用。FABP4主要廣泛表達于脂肪細胞和巨噬細胞，其他組織如小鼠的心、腎、小腸、肺組織及一些組織的微血管內(nèi)皮細胞中也有表達[1]。并且嚙齒動物和人類之間FABP4的表達和調(diào)控有驚人的相似之處[1-2]。雖然傳統(tǒng)意義上FABP4是脂肪細胞胞漿蛋白(為成熟脂肪細胞最豐富的蛋白，可占到總蛋白的6%)，但在外周血中也可測得[3]。

體外實驗顯示，F(xiàn)ABP4在脂肪細胞分化中過程被調(diào)節(jié)，它的mRNA被脂肪酸、細胞核激素受體、PPAR-γ激動劑、地塞米松、胰島素和肝臟X受體等轉(zhuǎn)錄調(diào)控[4]。此外，有研究認為FABP4是血管內(nèi)皮生長因子的靶基因，可以調(diào)控內(nèi)皮細胞的增殖[1]。也有研究發(fā)現(xiàn)，受損的內(nèi)皮細胞在再生過程中可誘導(dǎo)FABP4表達[5]。而阿托伐他汀和二甲雙胍可以使FABP4表達減少[6]。

長期以來，F(xiàn)ABP4作為脂肪細胞的特殊標志，是脂肪細胞、巨噬細胞和內(nèi)皮細胞脂質(zhì)運輸表達的伴侶和媒介，被認為是炎癥過程和其他代謝綜合征相關(guān)生物通路之間的一座橋梁。其主要功能是通過作為長鏈脂肪酸的胞質(zhì)伴侶，結(jié)合和轉(zhuǎn)運細胞內(nèi)的脂肪酸，對脂肪細胞脂肪酸的攝取、運載、儲存和釋放等起調(diào)節(jié)作用，參與機體的糖脂代謝平衡，且巨噬細胞中的FABP4還參與動脈粥樣硬化的形成[7]。

2PTEN生物學(xué)特性

第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因是1997年Li等人在多種腫瘤研究中發(fā)現(xiàn)的10q23染色體特定區(qū)域丟失的雜合子，為迄今發(fā)現(xiàn)的唯一具有蛋白脂酶和磷酸酶雙特異活性的抑癌基因，含9個外顯子和8個內(nèi)含子，全長200kb，mRNA長度為5 500bp。PTEN蛋白包括一個催化酶促作用的N端磷酸酶區(qū)域，一個和脂質(zhì)結(jié)合的C2區(qū)域以及一個含50個氨基酸的C端區(qū)域，其中前兩者是其主要的功能區(qū)域。它通過復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)(PI3K/Akt、FAK、MAPK、p53/MDM2、NF-κB)調(diào)控細胞周期，抑制細胞的生長、增殖、遷移和信號傳遞，促進細胞凋亡，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和血管形成，抑制心肌肥厚，抑制端粒酶活性，干擾糖代謝以及維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)定。

PTEN受多種因子的調(diào)節(jié)。首先，活性氧(ROS)對PTEN表達調(diào)控表現(xiàn)為雙重性[8]。中低濃度葡萄糖可使胰島素瘤細胞(INS-1)產(chǎn)生低濃度的ROS對PTEN基因轉(zhuǎn)錄起抑制作用，逆轉(zhuǎn)其對PI3K/AKT通路的負向調(diào)控作用而介導(dǎo)胰島素的分泌。這種抑制作用在一定濃度范圍內(nèi)逐漸增強，但超過一定范圍后(如葡萄糖>11 mmol/L，H2O2>2 μmol/L)，則抑制PTEN表達和介導(dǎo)胰島素分泌的作用消失。其次，早期生長轉(zhuǎn)錄因子-1(EGR-1)、過氧化物酶體增殖物激活受體C(PPARC)和p53可直接與PTEN基因啟動子部位結(jié)合，誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)錄活化[9]。此外，PTEN可能為AMPK的一個下游調(diào)節(jié)因子，AMPK激動劑二甲雙胍可誘導(dǎo)PTEN表達[10]。而核轉(zhuǎn)錄因子JB(NF-JB)、NEDD4-1、BMP、胰島素生長因子1(IGF-1)可抑制PTEN表達。

3FABP4與DN

糖尿病腎病為糖尿病最主要的微血管并發(fā)癥之一，是目前引起終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)的首要原因。一旦進入大量蛋白尿期后，則進展至ESRD的速度顯著增加，約為其他腎臟病變的14倍[11]。其發(fā)病機制未明，有研究指出T2DM病人早期血漿游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)水平升高，與白蛋白結(jié)合，在腎臟沉積，造成腎小球及腎小管的損害，即所謂的“脂毒性”[12]是DN發(fā)生的重要機制。氧化的低密度脂蛋白和游離脂肪酸在T2DM中對腎小球和腎小管間質(zhì)損傷有著重要的作用[13]。并且在DN病人的尿液中FFA水平升高，而升高的FFA加重了腎小管的損傷[14]。而作為FFA分子伴侶的FABP4，增加了FFA的可溶性[4，15]，并促進其轉(zhuǎn)運至腎小球系膜細胞，促使細胞凋亡，由此多數(shù)研究者考慮FABP4在DN的發(fā)生、發(fā)展過程中可起一定作用。

研究顯示，血清FABP4水平在T2DM或早期DN病人中增高，其與肌酐、尿白蛋白排泄率(AER)正相關(guān)，與GRF負相關(guān)[16-18]。DN病人血清FABP4水平升高的原因主要考慮有三方面：①FABP4是低分子量蛋白，通常經(jīng)過腎臟選擇功能在血漿中積聚，其濃度主要與腎臟清除率有關(guān)。研究顯示，在長期進行透析[19]或非糖尿病[20]的ESRD病人中血漿FABP4水平升高，因此FABP4也許受腎小球濾過和腎小管重吸收功能影響，腎臟濾過機制功能小的改變可能降低FABP4濾過率或增加其重吸收而導(dǎo)致其血漿濃度上升。②FABP4在人腎臟毛細血管和小靜脈內(nèi)皮細胞均有表達[1]，其在外周血中表達增加是否提示其參與了腎臟血管的損傷機制，尚有待進一步研究。③其在外周血中表達增加也許源于腎臟巨噬細胞激活而產(chǎn)出增高。FABP4在巨噬細胞高表達，在DN和腎損害進程中巨噬細胞在腎臟積聚增加，在這種病理情況下，同時許多炎癥刺激又能誘導(dǎo)巨噬細胞FABP4的表達。

目前，F(xiàn)ABP4介導(dǎo)糖尿病病人腎損害的機制尚不十分清楚，相關(guān)研究有三方面：①可能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)有關(guān)。ERS誘發(fā)的腎臟固有細胞凋亡在DN的發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，而DN中又存在諸多可誘發(fā)ERS的因素，如高血糖、氧化應(yīng)激、脂質(zhì)代謝紊亂等，兩者可能存在相互促進作用。研究顯示，系膜細胞在DN發(fā)病過程中發(fā)揮著重要的作用[21]，而系膜細胞中 FABP4可能作為一個誘發(fā)因素激活細胞內(nèi)的ERS，并且在糖尿病大鼠和腎臟病病人的腎臟中均發(fā)現(xiàn)存在ERS[22]。②有研究顯示，C反應(yīng)蛋白(CRP)對DN可能存在一定作用[23]。Simón等[24]研究發(fā)現(xiàn)非糖尿病病態(tài)肥胖女性，循環(huán)FABP4與CRP不相關(guān)。但有研究顯示，妊娠糖尿病病人中二者相關(guān)[25]；在DN病人中血漿FABP4與高敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)正相關(guān)[18]，提示FABP4可能是通過直接或間接相關(guān)C反應(yīng)蛋白(CRP)機制促進DN發(fā)展。③FABP4是炎癥的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，腎臟巨噬細胞聚集和FABP4在巨噬細胞的表達增強可能加重局部炎癥，促進DN發(fā)展。

4PTEN與DN

有研究顯示[8]，PTEN蛋白在高糖培養(yǎng)的系膜細胞較低糖培養(yǎng)的系膜細胞表達顯著增高，并且在db/db糖尿病腎病小鼠較db/m對照小鼠其表達也顯著升高，提示PTEN與DN相關(guān)。多數(shù)研究表明，PTEN可以抑制高糖誘導(dǎo)的系膜細胞肥大、腎小管上皮細胞分化、脂質(zhì)沉積、腎間質(zhì)纖維化。其機制多考慮為PTEN通過負性調(diào)控PI3K信號通路參與早期DN的發(fā)生、發(fā)展。進一步在足細胞中的研究發(fā)現(xiàn)，PTEN的表達在高糖刺激后短暫性增高后又逐漸下降，提示早期PTEN反應(yīng)性增高可能是對足細胞受外界刺激的保護作用，但是隨著刺激時間延長，PI3K/Akt 通路不斷激活，這種保護作用變得越來越弱[26]。Mahimainathan等[27]也發(fā)現(xiàn)系膜細胞中PTEN的蛋白表達在高糖刺激48 h后明顯比正常對照組低，這說明可能長時間高糖刺激引起PI3K/Akt信號通路過度激活，超出了PTEN的抵抗能力而導(dǎo)致細胞損傷。此外，有發(fā)現(xiàn)miR-21通過靶向PTEN/PI3K信號傳導(dǎo)通路調(diào)控DN小鼠腎小球增生并延緩蛋白尿的出現(xiàn)[8]。

5FABP4與PTEN

有研究顯示，PTEN 與FABP4在分化的脂肪細胞中均有表達，且兩者在脂質(zhì)代謝和脂肪細胞分化調(diào)節(jié)過程中存在相互作用[28]。有學(xué)者通過免疫共沉淀和凝膠過濾法測出FABP4與PTEN在3T3-L1細胞中有結(jié)合體形成，結(jié)合體的KD值在2.8 μmol左右[28]。在肝細胞[29]和角質(zhì)細胞[30]中PTEN缺失可誘導(dǎo)FABP4表達，提示PTEN在轉(zhuǎn)錄水平上對FABP4表達的調(diào)節(jié)有重要作用。有臨床研究顯示，T2DM病人及妊娠糖尿病病人外周血中FABP4與PTEN的濃度水平均呈正相關(guān)，從臨床方面證實FABP4與PTEN之間有可能存在著相互聯(lián)系[31-32]。此外，PI3K-Akt通路是胰島素的主要信號通路，PTEN是該通路的一個重要負性調(diào)控因子，有研究顯示，外源性FABP4可抑制胰島素信號通路中的IRS1和Akt活性，而對該通路具有調(diào)節(jié)作用[33]，但FABP4與PTEN如何共同參與糖代謝的調(diào)節(jié)機制尚不清楚，還有待進一步研究探討。

綜上所述，F(xiàn)ABP4和PTEN在2型糖尿病及糖尿病腎病發(fā)生中起重要作用，有望成為新的早期診斷指標及治療靶點。

參考文獻：

[1]Elmasri H，Karaaslan C，Teper Y，et al.Fatty acid binding protein 4 is a target of VEGF and a regulator of cell proliferation in endothelial cells[J].FASEB J，2009，23：3865-3873.

[2]Furuhashi M，Tuncman G，G?rgün C，et al.Treatment of diabetes and atherosclerosis by inhibiting fatty-acid-binding protein aP2[J].Nature，2007，447(7147)：959-965.

[3]Xu A，Wang Y，Xu JY，et al.Adipocyte fatty acid-binding protein is a plasma biomarker closely associated with obesity and metabolic syndrome[J].Clin Chem，2006，52：405-413.

[4]Furuhashi M，Hotamisligil GS.Fatty acid-binding proteins：role in metabolic diseases and potential as drug targets[J].Nat Rev Drug Discov，2008，7：489-503.

[5]Lee MY，Tse HF，Siu CM，et al.Genomic changes in regenerated porcine coronary arterial endothelial cells[J].Arterioscler Thrombos Vascul Biol，2007，27(11)：2443-2449.

[6]Song J，Ren P，Zhang L，et al.Metformin reduces lipid accumulation in macrophages by inhibiting FOXO1-mediated transcription of fatty acid-binding protein 4[J].Biochem Biophy Res Communi，2010，393(1)：89-94.

[7]Makowski L，Boord IB，Maeda K，et al.Lack of macrophage fatty-acid-binding protein aP2 protects mice deficient in apolipoprotein E against atherosclerosis[J].Nat Med，2001，7：699-705.

[8]張政，彭惠民，徐曉明，等.糖尿病腎病相關(guān)微小RNA對高糖下腎小球系膜細胞增殖的影響及其機制[J].中國生物制品學(xué)雜志，2010，23(8)：821-824.

[9]Virolle T，Adamson ED，Baron V，et al.The Egr-1 transcription factor directly activates PTEN during irradiation-induced signaling[J].Cell Biol，2001，3：1124-1128.

[10]Kim SA，Choi HC.Metformin inhibits inflammatory response via AMPK-PTEN pathway in vascular smooth muscle cells[J].Biochem Biophys Res Commun，2012，425：866-872.

[11]中華醫(yī)學(xué)會糖尿病學(xué)分會.糖尿病腎病防治專家共識(2014年版)[J].中華糖尿病雜志，2014，6(11)：729-801.

[12]Okada M，Takemura T，Yanagida H.Response of mesangial cells to low-density lipoprotein and angiotensin Ⅱ in diabetic(OLETF) rats[J].Kidney Int，2002，61(1)：113-124.

[13]Nosadini R，Tonolo G.Role of oxidized low density lipoproteins and free fatty acids in the pathogenesis of glomeru lopathy an tubulointerstitial lesions in type 2 diabetes[J].Nutr Metab Cardiovasc Dis，2011，21(2)：79-85.

[14]Sasaki H，Kamijo-Ikemori A，Sugaya T，et al.Urinary fatty acids and liver type fatty acid binding protein in diabetic nephropathy[J].Nephron Clin Pract，2009，112：c148-c156.

[15]Young Sun Kang，Dae Ryong Cha.The role of visfatin in diabetic nephropathy[J].Chonnam Medical J，2011，47(3)：139-143.

[16]Cabré A，Lázaro I，Girona J，et al.Plasma fatty acid-binding protein 4 increases with renal dysfunction in type 2 diabetic patients without microalbuminuria[J].Clin Chem，2008，54(1)：181-187.

[17]Yeung DC，Xu A，Tso AW，et al.Circulating levels of adipocyte and epidermal fatty acid-binding proteins in relation to nephropathy staging and macrovascular complications in type 2 diabetic patients[J].Diabetes Care，2009，32(1)：132-134.

[18]Toruner F，Altinova AE，Akturk M，et al.The relationship between adipocyte fatty acid binding protein-4，retinol binding protein-4 levels and early diabetic nephropathy in patients with type 2 diabetes[J].Diabetes Res Clin Pract，2011，91(2)：203-207.

[19]Furuhashi M.Serum fatty acid-binding protein 4 is a predictor of cardiovascular events in end stage renal disease[J].PLoS One，2011，6(11)：e27356.

[20]Sommer G，Ziegelmeier M，Bachmann A，et al.Serum levels of adipocyte fatty acid-binding protein (AFABP) are increased in chronic haemodialysis[J].Clin Endocrinol (Oxf)，2008，69(6)：901-905.

[21]Boden G.Obesity，insulin resistance and free fatty acids[J].Curr Opin Endocrinol Diabetes，2011，18(2)：139-143.

[22]Abe H.Recent progress in understanding the molecular pathogenesis of diabetic nephropathy[J].Rinsho Byori，2011，59(2)：179-186.

[23]Goldberg RB.Cytokine and cytokine-like inflammation markers，endothelial dysfunction，and imbalanced coagulation in development of diabetes and its complications[J].J Clin Endocrinol Metab，2009，94(9)：3171-3182.

[24]Simón I，Escoté X，Vilarrasa N，et al.Adipocyte fatty acid-binding protein as a determinant of insulin sensitivity in morbid-obese women[J].Obesity(Silver Spring)，2009，17(6)：1124-1128.

[25]Kralisch S，Stepan H，Kratzsch J，et al.Serum levels of adipocyte fatty acid binding protein are increased in gestational diabetes mellitus[J].Eur J Endocrinol，2009，160(1)：33-38.

[26]邢玲玲，傅淑霞，楊林，等.PTEN在糖尿病腎病患者足細胞損傷中的作用[J].臨床與實驗病理學(xué)雜志，2014，30(12)：1375-1378.

[27]Mahimainathan L，Das F，Venkatesan B，et al.Mesangial cell hypertrophy by high glucose is mediated by downregulation of the tumor suppressor PTEN[J].Diabetes，2006，55(7)：2115-2125.

[28]Gorbenko O，Panayotou G，Zhyvolup A，et al.Identification of novel PTEN-binding partners：PTEN interaction with fatty acid binding protein FABP4[J].Mol Cell Biochem，2010，337(1-2)：299-305.

[29]Horie Y，Suzuki A，Kataoka E，et al.Hepatocytespecific Pten deficiency results in steatohepatitis and hepatocellular carcinomas[J].J Clin Investig，2004，113：1774-1783.

[30]Tsuda M，Inoue-Narita T，Suzuki A，et al.Induction of gene encoding FABP4 in Pten-null keratinocytes[J].FEBS Lett，2009，583：1319-1322.

[31]皇甫建，徐焱成，李彩萍，等.糖調(diào)節(jié)受損及初發(fā)2型糖尿病患者外周血脂肪細胞型脂肪酸結(jié)合蛋白4及人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源物水平變化及與胰島素抵抗的相關(guān)性[J].中華糖尿病雜志，2014，6(9)：660-664.

[32]Li YY，Xiao R，Huangfu J，et al.Increased plasma levels of FABP4 and PTEN is associated with more severe insulin resistance in women with gestational diabetes mellitus[J].Med Sci Monit，2015，21：426-431.

[33]Aragonès G，Saavedra P，Heras M，et al.Fatty acid-binding protein 4 impairs the insulin-dependent nitric oxide pathway in vascular endothelial cells[J].Cardiovascular Diabetology，2012，11：72.

(本文編輯郭懷印)

(收稿日期：2015-10-12)

中圖分類號：R587.1R255.1

文獻標識碼：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．06．015

文章編號：1672-1349(2016)06-0606-04

通訊作者：皇甫建，E-mail：445051515@qq.com