組織因子旁路抑制劑與2型糖尿病相關(guān)關(guān)系的研究進(jìn)展＊

趙 映，史茂偉

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種嚴(yán)重威脅人類健康的常見(jiàn)病、多發(fā)病，它是一組由多病因引起的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病［1］，其中以 2型 DM（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）更為多見(jiàn)，可發(fā)生于任何年齡段，但更多見(jiàn)于40歲以上的成人［2］。糖尿病的病因和發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前認(rèn)為組織因子旁路抑制劑（tissue factor pathway inhibitor，TFPI）在其中發(fā)揮重要作用。

1　2型糖尿病與血管內(nèi)皮損傷

內(nèi)皮損傷是T2DM發(fā)生發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素之一，血管內(nèi)皮作為血管壁與血液之間的天然屏障，具有維持血管壁彈性和通透性，平衡凝血和纖溶系統(tǒng)，調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)的重要功能［3］，當(dāng)內(nèi)皮受損時(shí)會(huì)致血管收縮；凝血反應(yīng)和炎性反應(yīng)的啟動(dòng)，導(dǎo)致血栓形成［4］。 此外內(nèi)皮還可影響血小板的功能［5］，生理情況下，內(nèi)皮釋放的NO、前列環(huán)素可抑制血小板活性，而內(nèi)皮受損時(shí)，NO、前列環(huán)素表達(dá)減少，抑制血小板活性下降，因此內(nèi)皮功能不全伴血小板活性增高無(wú)疑在T2DM，特別是疾病的早期起重要作用。研究認(rèn)為，內(nèi)皮損傷主要通過(guò)以下機(jī)制在T2DM中發(fā)揮作用：（1）細(xì)胞信號(hào)通路改變。激活的胰島素介導(dǎo)NO合酶通路自身在DM和胰島素抵抗內(nèi)皮受損中發(fā)揮重要作用，此外該激活的信號(hào)通路與內(nèi)皮素-1的表達(dá)相關(guān)，而內(nèi)皮素-1是一種促血管收縮的前炎性因子。（2）激活氧化應(yīng)激反應(yīng)。氧化應(yīng)激產(chǎn)物在DM、胰島素抵抗、肥胖人群中表達(dá)增多。（3）內(nèi)皮前炎性因子激活，炎性相關(guān)因子如C反應(yīng)蛋白（CRP）、腫瘤壞死因子 α（TNF-α）、白介素 6（IL-6）、細(xì)胞間黏附分子1（ICAM-1）等表達(dá)增多。（4）激活蛋白激酶C可促使糖尿病炎性反應(yīng)、內(nèi)皮損傷進(jìn)程。（5）線粒體功能異常致內(nèi)皮功能受損［6-9］。因此反映內(nèi)皮細(xì)胞功能的生物學(xué)指標(biāo)有助于T2DM的早期預(yù)測(cè)、診斷和干預(yù)。目前能反映T2DM內(nèi)皮功能的生物學(xué)指標(biāo)主要有組織因子旁路抑制劑（TFPI）、ICAM-1、血管細(xì)胞間黏附分子-1（VCAM-1）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等［10］。

2　TFPI結(jié)構(gòu)與功能

TFPI是絲氨酸蛋白酶抑制物家族成員之一，它是由276個(gè)氨基酸殘基組成的耐熱單鏈糖蛋白，相對(duì)分子量為 42 000～48 000［11］，包含 K1、K2 和 K3 三個(gè)Kunitz型結(jié)構(gòu)域。TFPI基因全長(zhǎng)約86 kb，位于2q31～2q32.1區(qū)域，由9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子組成［12-14］。其中外顯子1和2編碼TFPI mRNA的5′端非翻譯區(qū)，外顯子3編碼信號(hào)肽及N末端，外顯子 4、6、8分別編碼 TFPI的 K1、K2和 K3結(jié)構(gòu)域，外顯子5和7編碼K1、K2和K3之間的兩段連接區(qū)， 外顯子 9 編碼 C 末端和 3′端 非翻譯區(qū)［15，16］。TFPI 有 兩 種 剪 切 形 式 TFPIα和 TFPIβ，TFPIα包 括K1、K2、K3三種結(jié)構(gòu)域，K1結(jié)構(gòu)域能結(jié)合TF/FⅦa復(fù)合體，K2結(jié)構(gòu)域能與Ⅹa因子結(jié)合形成TF/FⅦa/FⅩa/TFPI復(fù)合體，K3結(jié)構(gòu)域能結(jié)合蛋白S從而增強(qiáng)抑制Ⅹa因子活性，此外TFPIα的C末端能促使TFPI與內(nèi)皮表面的黏多糖結(jié)合，但它可被肝素抑制，從而使血中TFPI表達(dá)提高2～4倍。TFPIβ雖然僅包括K1、K2兩種結(jié)構(gòu)域，但卻在C末端有一8-12個(gè)氨基酸序列，可通過(guò)糖磷脂酰肌醇（GPI）錨定抑制內(nèi)皮FⅩa和TF/FⅦa發(fā)揮抗凝作用［17］。因此無(wú)論是TFPIα還是TFPIβ都可通過(guò)抑制FⅩa和FⅩa依賴的TF/FⅦa發(fā)揮抗凝作用。此外TFPIα亦可通過(guò)其C末端結(jié)合Ⅴ因子B區(qū)域來(lái)抑制凝血酶原發(fā)揮抗凝作用。TFPI通過(guò)與GPI錨定的相關(guān)受體結(jié)合形成GPI錨定的TFPI在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，而內(nèi)毒素、白介素-1、TNF-α、血小板來(lái)源的生長(zhǎng)因子、肝素、纖維生長(zhǎng)因子等均可生理性上調(diào)TFPI的表達(dá)。

3　TFPI與糖尿病發(fā)病

3.1抑制炎癥反應(yīng) 體外研究顯示，持續(xù)高血糖狀態(tài)下，晚期糖化終產(chǎn)物與其特定受體的結(jié)合可誘導(dǎo)血管內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，并導(dǎo)致TF表達(dá)增加。TF被認(rèn)為是與糖尿病微血管并發(fā)癥（微量蛋白尿、視網(wǎng)膜病變）和神經(jīng)病變的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［18］。與此同時(shí)亦有研究顯示在合并微量蛋白尿的糖尿病患者中，TFPI表達(dá)明顯增加，由于TFPI主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，TFPI表達(dá)增加說(shuō)明內(nèi)皮功能受損，或TFPI通過(guò)黏多糖與內(nèi)皮結(jié)合的能力被削弱。其原因?yàn)橛捎谔腔饔迷鰪?qiáng)，內(nèi)皮抗栓能力下降導(dǎo)致［19，20］。糖尿病患者TFPI表達(dá)增加被認(rèn)為是機(jī)體的一種保護(hù)性代償反應(yīng)，用以抵消TF依賴途徑誘導(dǎo)的血液高凝狀態(tài)［21］。

研究證實(shí)，炎癥和免疫反應(yīng)在胰島素抵抗、動(dòng)脈粥樣硬化等血管性疾病的發(fā)病中起關(guān)鍵作用。動(dòng)脈粥樣硬化（AS）是一種免疫介導(dǎo)的炎癥性病變，而作為AS等危癥的T2DM在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中也伴隨著一定程度的炎性反應(yīng)，目前認(rèn)為免疫相關(guān)的炎癥是胰島素抵抗、T2DM進(jìn)展的主要因素之一［22-24］。大量脂肪組織被巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞浸潤(rùn)，持續(xù)釋放出促炎因子（IL-1β、TNF、IL-17、IL-6 等），同時(shí)抗炎因子IL-10、IL-5、干擾素-γ等也被釋放調(diào)控平衡。當(dāng)病理?xiàng)l件下胰島細(xì)胞衰竭導(dǎo)致胰島的肥大細(xì)胞和胰島β細(xì)胞的增殖，同時(shí)持續(xù)的炎性免疫細(xì)胞刺激（如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、淋巴細(xì)胞），脂肪細(xì)胞及其他浸潤(rùn)細(xì)胞釋放前炎性細(xì)胞因子增多，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，胰島纖維化。近年有人提出在胰島素抵抗、T2DM中發(fā)揮炎性作用源于代謝（營(yíng)養(yǎng)敏感途徑）和固有免疫（病原敏感途徑）有共同作用的受體或細(xì)胞信號(hào)通路［25］。臨床研究也證實(shí)外周血炎性標(biāo)志物是T2DM發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，抗炎藥物如阿司匹林、IL-1受體拮抗藥可不同程度降低血糖水平，降低T2DM的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。故認(rèn)為炎癥參與T2DM的發(fā)生發(fā)展，而抗炎治療可改善糖代謝紊亂，其機(jī)制為內(nèi)皮受損導(dǎo)致炎性因子釋放增多，再者巨噬細(xì)胞等參與調(diào)節(jié)免疫炎性反應(yīng)的全過(guò)程。TFPI在炎性反應(yīng)方面也發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。糖尿病患者高血糖狀態(tài)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥反應(yīng)可使內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)成分，如膠原、纖維連接蛋白和血凝蛋白（vWF和TF）的增加，但由于TFPI分泌水平的改變導(dǎo)致TF表達(dá)量與其活性程度并不一致［26］。研究表明炎性反應(yīng)也可以誘導(dǎo)凝血反應(yīng)，炎性因子（如白介素-1β、白介素-6、腫瘤壞死因子α）可直接或間接上調(diào)TF從而誘導(dǎo)凝血反應(yīng)發(fā)生［27］。最新研究還發(fā)現(xiàn)在革蘭陰性菌敗血癥鼠模型中TF、凝血酶、FⅩa也可誘導(dǎo)炎性反應(yīng)，而TFPI則可抑制TF誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)進(jìn)展［28］。

3.2調(diào)節(jié)微血管生成 除炎癥反應(yīng)外，TFPI在調(diào)控微血管生成方面也發(fā)揮重要作用，這與T2DM的發(fā)生發(fā)展亦密切相關(guān)。胰島β細(xì)胞可分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A （VEGF-A），VEGF-A與微血管內(nèi)皮細(xì)胞上特異性受體結(jié)合后，可發(fā)揮新生血管生成的作用。TF-FⅦa可通過(guò)調(diào)控PAR-2信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞增生和血管生成。利用腺病毒轉(zhuǎn)染的內(nèi)皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，外源性TFPI可通過(guò)抑制TF/PAR-2信號(hào)通路來(lái)減少內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成［29］。同時(shí)TFPI發(fā)揮作用具有濃度依賴性，抑制TF/PAR-2依賴的血管生成通路的TFPI濃度要明顯高于抑制TF/Ⅶa依賴的凝血通路中TFPI的濃度。血漿中TFPI的生理濃度在2.5~5 nM之間，研究表明，當(dāng)外源性TFPI濃度達(dá)20 nM時(shí)，可明顯抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移和微血管形成，但對(duì)細(xì)胞增殖和凋亡無(wú)明顯影響。在黑色素瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，注射TFPI可明顯抑制瘤體生長(zhǎng)，其作用機(jī)制與抑制瘤體中的內(nèi)皮細(xì)胞增殖有關(guān)。另一方面，糖尿病狀態(tài)下可產(chǎn)生過(guò)量活性氧簇（ROS），誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)，在促進(jìn)血管生長(zhǎng)和維持內(nèi)皮完整性方面發(fā)揮重要病理生理作用。而TFPI可通過(guò)調(diào)控多種炎性因子表達(dá) （TNF-α、IL-1、IL-6等）影響體內(nèi)氧化應(yīng)激狀態(tài)，改變VEGF表達(dá)，從而減少糖尿病患者微血管形成。

3.3影響脂質(zhì)代謝 糖尿病患者常合并脂類代謝異常，功能障礙的內(nèi)皮細(xì)胞吸收氧化脂質(zhì)可刺激炎癥細(xì)胞和細(xì)胞因子產(chǎn)生動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，斑塊內(nèi)微血管形成可導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定、破裂和血栓的發(fā)生。TFPI最初被發(fā)現(xiàn)可與脂蛋白結(jié)合，因此曾命名為脂蛋白相關(guān)的凝血抑制劑 （lipoprotein associated coagulation inhibitor，LACI）。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，TFPI在脂蛋白和脂質(zhì)代謝方面有許多新的作用角色。血漿中的游離TFPIα主要與脂蛋白結(jié)合，通過(guò)硫酸肝素蛋白聚糖（HSPGs）和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白質(zhì)（LRP）被清除，TFPI羧基端可以結(jié)合脂蛋白受體相關(guān)蛋白，血管損傷后血管內(nèi)皮TFPI過(guò)表達(dá)可以減少急性血栓發(fā)生和新生內(nèi)膜形成，相反，TFPI表達(dá)不足可增加動(dòng)脈粥樣硬化ApoE缺陷小鼠血栓形成的傾向。TFPI可明顯加快VLDL的攝取、內(nèi)化和降解過(guò)程。過(guò)表達(dá)TFPI的動(dòng)脈粥樣硬化模型小鼠，不但顯示出動(dòng)脈斑塊的減少，而且降低血漿總膽固醇水平，其作用效應(yīng)呈HSPGs依賴性，在VLDL受體基因表達(dá)沉默的小鼠模型中，盡管VLDL受體表達(dá)明顯下調(diào)，但并沒(méi)有明顯減弱TFPI誘導(dǎo)的VLDL的結(jié)合和攝?。?0］。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)同游離TFPI相比，脂蛋白結(jié)合的TFPI抗FXa和TFFVIIa復(fù)合體活性減弱，提示脂蛋白結(jié)合的TFPI抗凝活性下降［31］。

綜上所述，2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，TFPI除發(fā)揮經(jīng)典的抗凝作用外，在高糖環(huán)境誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、血管生成、脂質(zhì)代謝等方面亦起到重要作用，但具體調(diào)控和分子機(jī)制需要今后開展更深入的研究以闡明，深入發(fā)掘TFPI的機(jī)制，有望為2型糖尿病的治療提供新的高效靶點(diǎn)。

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