色素上皮衍生因子與糖尿病大血管病變

范國洽，劉 平(綜述)，周亞茹*(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院內(nèi)分泌科，河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050051；2.河北省秦皇島市第三人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，河北 秦皇島 066000)

·綜述·

色素上皮衍生因子與糖尿病大血管病變

范國洽1，劉 平2(綜述)，周亞茹1*(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院內(nèi)分泌科，河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050051；2.河北省秦皇島市第三人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，河北 秦皇島 066000)

糖尿病，血管病變；色素上皮衍生因子；綜述文獻(xiàn)

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.03.042

糖尿病大血管并發(fā)癥是指主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈、腦基底動(dòng)脈、腎動(dòng)脈及周圍動(dòng)脈等發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化(athemsclerosis,AS)。與單純AS相比，糖尿病大血管病變范圍大、程度重、發(fā)生早。約80%2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者死于大血管并發(fā)癥，是T2DM患者死亡的主要原因。因此，預(yù)防和治療大血管并發(fā)癥對(duì)T2DM患者至關(guān)重要。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)是1989年由Tombran-Tink等[1]最早從胎兒視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞培養(yǎng)液中分離出，因其具有營養(yǎng)神經(jīng)、抑制新生血管生成、抗炎等多種功能而成為研究的熱點(diǎn)，目前，PEDF對(duì)糖尿病微血管并發(fā)癥保護(hù)作用已得到肯定，但其對(duì)糖尿病大血管并發(fā)癥的作用報(bào)道甚少，本文就PEDF與糖尿病大血管并發(fā)癥的關(guān)系及保護(hù)作用綜述如下。

1 PEDF 概述

PEDF是一種相對(duì)分子質(zhì)量約50 000的分泌性糖蛋白，包含418個(gè)氨基酸的多肽，氨基序列顯示其屬于絲氨酸蛋白酶抑制超家族，但缺乏抑制蛋白酶的活性，蛋白編碼基因全長16kb，由8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子組成，定位于17號(hào)染色體短臂末端[2]，PEDF主要由肝臟、脂肪組織合成，并廣泛存在于人體其他器官如肺、心臟、腎臟、胰腺、主動(dòng)脈以及冠狀動(dòng)脈等[3-4]。

2 PEDF與AS

T2DM患者易發(fā)生AS，與單純的AS相比其病變范圍大、程度重、發(fā)生早。目前認(rèn)為，頸動(dòng)脈內(nèi)膜中膜厚度(intima-media thickness,IMT)是反應(yīng)AS的最好指標(biāo)，氟脫氧葡萄糖正電子發(fā)射斷層掃描能反映AS形態(tài)學(xué)，頸動(dòng)脈氟脫氧葡萄糖的平均攝取率(standardized uptake value,SUV)則可反映血管內(nèi)炎癥情況，而血管內(nèi)炎癥在AS的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，且可導(dǎo)致斑塊的不穩(wěn)定性[5]。Tahara等[6]采用氟脫氧葡萄糖正電子發(fā)射斷層掃描顯像篩選出317例AS患者，并以頸動(dòng)脈氟脫氧葡萄糖的SUV反映血管內(nèi)AS斑塊內(nèi)炎癥，結(jié)果顯示，血清PEDF水平與胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)、心率、血清三酰甘油(triglyceride,TG)水平和頸動(dòng)脈SUV呈正相關(guān)。臂踝脈搏波傳導(dǎo)速度(brachial-ankle pulse wave velocity,baPWV)是用來反映外周動(dòng)脈彈性及可擴(kuò)張性的非侵入性指標(biāo)，baPWV值越高表明血管壁越硬，是獨(dú)立的預(yù)測(cè)心血管疾病的指標(biāo)。Choi等[7]對(duì)不同糖耐量人群進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，血漿PEDF水平與臂踝脈搏波傳導(dǎo)速度呈顯著正相關(guān)，因此血清PEDF可以間接反映AS血管形態(tài)學(xué)及斑塊內(nèi)炎癥情況，同時(shí)反映外周血管管壁彈性，是反映AS的良好指標(biāo)。

血管緊張素Ⅱ?qū)儆谀I素-血管緊張素系統(tǒng)，可在血管壁細(xì)胞中調(diào)節(jié)多種炎癥反應(yīng)。血管緊張素Ⅱ能刺激黏附因子的表達(dá)，引起單核細(xì)胞趨化因子1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的產(chǎn)生，后者在AS早期發(fā)揮重要作用；血管緊張素Ⅱ還能促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，在AS的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[8]。Yamagishi等[9]以100nmol/L血管緊張素Ⅱ培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞4h，結(jié)果顯示，核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)熒光素酶活性、MCP-1mRNA和蛋白表達(dá)水平以及尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶水平明顯升高，10nmol/L PEDF可阻斷血管緊張素Ⅱ的效應(yīng)，而抗氧化劑N-乙酰半胱胺酸抑制血管緊張素Ⅱ的作用與PEDF相似。以100nmol/L血管緊張素Ⅱ培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平隨培養(yǎng)時(shí)間而增高，10nmol/L PEDF、50nmol/L NADPH氧化酶抑制劑二亞苯基碘可抑制細(xì)胞內(nèi)ROS水平的增高。可見血管緊張素Ⅱ能通過NADPH氧化酶引起細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生，而PEDF可通過抑制NADPH氧化酶介導(dǎo)的ROS產(chǎn)生抑制細(xì)胞內(nèi)炎癥信號(hào)通路，通過抑制NF-κB以及MCP-1的過度表達(dá)保護(hù)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，起到抗AS的作用。

3 PEDF抗血栓、抗血小板聚集作用

血小板功能紊亂可導(dǎo)致糖尿病患者血管內(nèi)微血栓形成，后者參與糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展[10]。Takenaka等[11]結(jié)扎SD大鼠左頸總動(dòng)脈形成血栓，同時(shí)靜脈注射PEDF蛋白(10μg、30μg)，或PEDF 30μg +抗PEDF抗體77mg/L，12h后取出大鼠左頸總動(dòng)脈，結(jié)果顯示，未干預(yù)組的血栓面積/管腔面積比(thrombus area to lumen area,T/L)約為90%，PEDF(30μg)注射組T/L降到60%(P<0.05)；與未干預(yù)組相比，PEDF(30μg)組血栓中P選擇素(血小板活性指標(biāo))表達(dá)降低近60%(P<0.01)。NADPH介導(dǎo)的ROS在血小板的激活和聚集中起重要作用，進(jìn)一步測(cè)定了血栓中NADPH氧化酶的活性，PEDF可呈劑量依賴性地降低血栓中ROS水平、NADPH氧化酶活性，以上效應(yīng)可被抗PEDF抗體阻斷。為明確PEDF的抗血栓作用是否與血小板有關(guān)，以不同濃度的PEDF(1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L)及有(無)抗PEDF抗體(5mg/L)預(yù)處理富血小板血漿(platelet-rich plasma,PRP)60min，之后再以2mg/L膠質(zhì)刺激7min，PEDF呈濃度依賴性地抑制ROS的生成；與未干預(yù)組相比，100nmol/L PEDF使ROS產(chǎn)生降低80%(P<0.01)，此外，PEDF處理組(100nmol/L)P選擇素表達(dá)水平以及血小板聚集程度也明顯下降，這一作用可被PEDF拮抗劑阻斷。表明PEDF在體外可通過降低NADPH氧化酶活性、ROS水平等抗氧化作用抑制血小板的活性，從而降低血栓面積。

糖尿病患者在長期高糖刺激下，體內(nèi)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)可發(fā)生非酶糖基化，導(dǎo)致多種異構(gòu)體在體內(nèi)蓄積，即為糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGE)。這些非酶糖化/蛋白的氧化/脂質(zhì)在血管壁聚積，是AGE受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的配體，可激活RAGE，導(dǎo)致糖尿病大血管并發(fā)癥的發(fā)生，AGE還可通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致血小板功能紊亂。Yamagishi等[12]研究表明，與非糖尿病組相比，鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血小板內(nèi)ROS水平、NADPH氧化酶活性、P選擇素的表達(dá)水平及血小板的聚集程度明顯升高，尾靜脈出血時(shí)間明顯縮短。靜脈注射PEDF(10μg，1次/d)或磷酸吡哆醛(AGE生成抑制劑，250μg，1次/d)7d后，與干預(yù)前相比，干預(yù)治療后DM組的血小板ROS水平、NADPH氧化酶活性、P選擇素的表達(dá)水平及血小板聚集程度明顯下降，尾靜脈出血時(shí)間有所延長。為明確PEDF是否可抑制AGE導(dǎo)致的血小板功能紊亂，每日給予正常大鼠靜脈注射1mg的AGE或AGE+10μg PEDF 共10d，AGE注射組大鼠ROS水平、NADPH氧化酶活性、P選擇素的表達(dá)明顯升高，尾靜脈出血時(shí)間縮短，該結(jié)果予DM組相似，上述改變均可被PEDF所抑制。此實(shí)驗(yàn)中，PEDF與磷酸吡哆醛的作用相似，表明PEDF可能通過抑制AGE引起的血小板功能改變，進(jìn)而抑制NADPH氧化酶介導(dǎo)的ROS產(chǎn)生，最終起到抑制血小板活性和聚集的作用。

4 PEDF的抗氧化應(yīng)激及抗炎作用

糖尿病患者由于合并自主神經(jīng)病變?？砂l(fā)生靜息性心率增快，心率增快不僅與AS相關(guān)，還可直接影響AS的進(jìn)展，因此心率增快與心血管疾病的發(fā)病率及人群病死率呈正相關(guān)。Nakamura等[13]調(diào)查了日本402例門診高血壓、高血脂或糖尿病患者，多元逐步回歸分析顯示，血糖、血清PEDF水平與心率呈正相關(guān)。血糖高者心率較快，心率加快能通過依賴及非依賴交感神經(jīng)途徑增加氧化應(yīng)激，由于PEDF具有抗氧化應(yīng)激及抗炎能力，因此心率較快的患者血清PEDF水平升高可能是其對(duì)抗心率加快所致氧化應(yīng)激的代償反應(yīng)。

越來越多的證據(jù)表明，CD40配基(CD40 ligand,CD40L)信號(hào)通路在AS的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，CD40L水平升高與心血管意外事件增加相關(guān)。研究[14]證實(shí)，CD40與CD40L結(jié)合后，可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，并加強(qiáng)黏附分子、趨化因子的聚集。CD40L在活化的血小板中表達(dá)，血液循環(huán)中超過95%的可溶性CD40L來源于血小板，因此抑制血小板CD40L的表達(dá)可能是預(yù)防心血管疾病的新研究方向。Yamagishi等[15]給予 STZ誘導(dǎo)的DM大鼠靜脈注射PEDF 10μg共7d，非糖尿病組注射AGE 1mg同時(shí)注射PEDF 10μg 10d。結(jié)果顯示，糖尿病組大鼠血小板CD40L表達(dá)較正常對(duì)照組增加2倍，PEDF干預(yù)組大鼠的血小板CD40L表達(dá)明顯下降。AGE注射組大鼠血小板CD40L表達(dá)較正常對(duì)照組升高1.3倍，PEDF可恢復(fù)血小板CD40L表達(dá)水平。上述結(jié)果表明，PEDF對(duì)血小板CD40L的作用靶點(diǎn)為AGE路徑，PEDF通過抑制AGE對(duì)血小板的損害，抑制CD40L在糖尿病大鼠中的過量表達(dá)，因此PEDF可能成為預(yù)防糖尿病心血管病新的有效策略。

Yamagishi等[16]調(diào)查了196例日本志愿者，上述人群的血清平均AGE水平為(4.11± 0.88)U/mL，平均PEDF水平為(14.6± 3.2)μg，多元逐步回歸分析結(jié)果顯示，血清肌酐、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)、TG、AGE、胰島素水平與血清PEDF水平呈正相關(guān)。體外培養(yǎng)內(nèi)臟前脂肪細(xì)胞及人肝癌HLF細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，1、50、100mg/L的AGE均使PEDF mRNA的表達(dá)水平升高，而100mg/L的AGE組加1mmol/L抗氧化劑N-乙酰半胱胺酸或 5mg/L RAGE抗體可恢復(fù)PEDF mRNA的表達(dá)水平。因此，血漿PEDF水平升高可能是機(jī)體對(duì)循環(huán)中AGE水平升高所致血管損傷的代償反應(yīng)。

5 PEDF與胰島素抵抗

胰島素抵抗是T2DM發(fā)病的重要機(jī)制、冠狀動(dòng)脈性心臟病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，也是缺血性心腦血管疾患的重要危險(xiǎn)因素。Tahara等[6]已證實(shí)，HOMA-IR與血清PEDF水平獨(dú)立正相關(guān)。Jenkins等[17]對(duì)96例T2DM和54例非糖尿病者血清PEDF水平進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，T2DM組血清PEDF水平明顯高于非糖尿病組[(5.3±2.8)mg/Lvs(3.2±2.0) mg/L，P<0.05]。Nakamura等[18]調(diào)查了97例門診非糖尿病高血壓患者，他們的平均HOMA-IR為1.66±0.9，血清PEDF水平為(15.4 ± 4.6)mg/L，多元線性回歸分析顯示，BMI、年齡、PEDF水平與HOMA-IR獨(dú)立相關(guān)，在調(diào)整了年齡、性別等因素后，血清PEDF水平與HOMA-IR呈線性相關(guān)(P=0.027)，證明血清PEDF水平獨(dú)立影響HOMA-IR。Yoshida等[19]證明，PEDF可通過抑制Ras相關(guān)的C3肉毒素底物1激活，降低c-Jun 氨基端激酶、NF-κB抑制蛋白相關(guān)的胰島素受體底物絲氨酸的磷酸化，改善AGE所致的肝臟胰島素抵抗，在T2DM患者中起保護(hù)作用。由此可見，胰島素抵抗時(shí)血清PEDF水平升高是機(jī)體的一種代償性保護(hù)機(jī)制。T2DM患者易發(fā)生大血管病變，后者與血小板功能紊亂、氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥、血管新生紊亂、胰島素抵抗等相關(guān)。PEDF通過抗血小板聚集、抗血栓形成、抗氧化應(yīng)激、抗炎、改善胰島素抵抗等，發(fā)揮糖尿病大血管病變的保護(hù)作用，PEDF用于防治糖尿病大血管并發(fā)癥具有廣闊的前景。

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2013-09-24；

2013-11-13

中華醫(yī)學(xué)會(huì)臨床科研專項(xiàng)資金(09010220177)

范國洽(1985-)，女，河北威縣人，河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)碩士研究生，從事糖尿病及其并發(fā)癥診治研究。

*通訊作者。E-mail：lzhouyaru@gmail.com

R587.29

A

1007-3205(2014)03-0360-04

趙麗潔)