脂聯(lián)素對(duì)心血管保護(hù)作用的研究進(jìn)展

任 超，梁家立，張 勇

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活方式的改變，肥胖的發(fā)生率越來(lái)越高。 脂聯(lián)素是脂肪組織分泌的脂肪細(xì)胞因子，臨床和基礎(chǔ)科學(xué)研究已經(jīng)確定了其抗動(dòng)脈粥樣硬化、 促血管再生及心肌細(xì)胞保護(hù)等重要作用。在此，筆者回顧了脂聯(lián)素的多種生物學(xué)作用，探討目前其分子機(jī)制的研究熱點(diǎn)、方向和成果，并展望脂聯(lián)素未來(lái)研究方向和潛在的臨床應(yīng)用前景。

1 脂肪細(xì)胞因子——脂聯(lián)素

除了存儲(chǔ)能量外，脂肪組織還有重要的內(nèi)分泌功能，許多脂肪細(xì)胞因子都有抗炎功能［1］。隨著肥胖的增加，許多炎性脂肪細(xì)胞因子表達(dá)增多而抗炎因子減少，例如腫瘤壞死因子α（TNF-α）以及脂聯(lián)素。1995 年首次描述了脂聯(lián)素，被叫作Acrp30，分子量為30 kD，是一種脂肪細(xì)胞補(bǔ)體相關(guān)的蛋白質(zhì)［2］。 人類(lèi)脂聯(lián)素基因位于染色體3q26，與2 型糖尿病和代謝綜合征的敏感性相關(guān)。

脂聯(lián)素含有244 個(gè)氨基酸殘基，一個(gè)信號(hào)序列和一個(gè)非保守的N 末端結(jié)構(gòu)域， 隨后是22 個(gè)膠原蛋白重復(fù)和C 末端球狀結(jié)構(gòu)域，與腫瘤壞死因子α（TNF-α）結(jié)構(gòu)相似。 其主要由脂肪細(xì)胞分泌，有不同的組成形式：三聚體（90 kD）（基本單元），低分子量六聚體（180 kD），和包括12 到18 個(gè)分子聚合的高聚合體（超過(guò)400 kD）。高分子量的異構(gòu)體被認(rèn)為是最具生物活性的［3］。

脂聯(lián)素的循環(huán)濃度很高（0．5～30 μg/ml），占所有血漿蛋白質(zhì)的0．01%。 絕大多數(shù)的脂聯(lián)素是由白色脂肪組織產(chǎn)生的。 成骨細(xì)胞，骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞等也可表達(dá)脂聯(lián)素。 最新研究表明，源自心肌細(xì)胞的脂聯(lián)素具有生物活性和生理功能［4］。

脂聯(lián)素在全身有包括心血管保護(hù)和代謝調(diào)控等不同的作用。 脂聯(lián)素通過(guò)結(jié)合和激活其特異受體來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞功能（脂聯(lián)素受體1，AdipoR1；脂聯(lián)素受體2，AdipoR2）。AdipoR1 在骨骼肌和血管內(nèi)皮細(xì)胞中 大 量 表 達(dá)， 而AdipoR2 主 要 在 肝 臟 中 表 達(dá)［5］。AdipoR1 和AdipoR2 在成人心肌細(xì)胞都有表達(dá)，但每個(gè)受體與脂聯(lián)素心肌保護(hù)信號(hào)的關(guān)聯(lián)的研究仍在進(jìn)行中。 T-鈣黏蛋白（T-cadherin）最近被確認(rèn)為脂聯(lián)素發(fā)揮心肌保護(hù)和再血管化作用的關(guān)鍵蛋白。脂聯(lián)素通過(guò)與T-鈣黏蛋白直接相互作用，廣泛存在于血管和肌肉組織表面。

2 脂聯(lián)素與心血管疾病的相關(guān)性

大量流行病學(xué)證據(jù)支持脂聯(lián)素在心血管中的保護(hù)作用。 在血管組織中，脂聯(lián)素具有抗炎和抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用，并可促進(jìn)血管生成。 在心臟組織中， 脂聯(lián)素通過(guò)抗炎和調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝等途徑，調(diào)控心臟缺血再灌注損傷，抑制心臟肥厚性重構(gòu)等。

2.1 脂聯(lián)素的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用 現(xiàn)在普遍認(rèn)為， 糖尿病和肥胖狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致微循環(huán)慢性炎癥，其分泌的TNF-α 等細(xì)胞因子和高血糖會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)炎癥信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)白細(xì)胞黏附，導(dǎo)致了動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程。 Ouedraogo 研究了在肥胖和2 型糖尿病患者中脂聯(lián)素水平下降之間的關(guān)系， 并觀察到了微血管炎癥的加重。在脂聯(lián)素基因敲除小鼠中，外源性給予脂聯(lián)素可以緩解微血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥［6］。

頸動(dòng)脈中膜增厚是動(dòng)脈粥樣硬化的早期標(biāo)志，其與男性的脂聯(lián)素水平呈負(fù)相關(guān)。 實(shí)驗(yàn)研究顯示脂聯(lián)素可以預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成。 離體實(shí)驗(yàn)證實(shí)，脂聯(lián)素可抑制單核細(xì)胞/內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、髓樣分化和與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的成因密切相關(guān)的巨噬細(xì)胞細(xì)胞因子的產(chǎn)生。 脂聯(lián)素是直接抑制導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的分子，如細(xì)胞間黏附分子1、血管細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）和E-選擇蛋白［7］。 即使在脂聯(lián)素基因敲除的小鼠中，給予外源性脂聯(lián)素也可以降低其動(dòng)脈粥樣硬化的病變。

2.2 脂聯(lián)素的血管生成作用 多個(gè)實(shí)驗(yàn)室證實(shí)脂聯(lián)素可以促進(jìn)外周動(dòng)脈疾病小鼠模型中的血運(yùn)重建。 在小鼠后肢缺血模型中，在2～4 周后可以監(jiān)測(cè)到血流恢復(fù)；而脂聯(lián)素基因敲除小鼠，其恢復(fù)效果欠佳。 相反，給予基因敲除小鼠外源性的脂聯(lián)素可以促進(jìn)其血運(yùn)重建反應(yīng)。 其重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子包括5 腺苷磷酸活化蛋白激酶（AMPK）［8］，內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）和環(huán)氧合酶-2（COX-2）。

脂聯(lián)素通過(guò)增加內(nèi)皮細(xì)胞NO 的可用性來(lái)激活A(yù)MPK。 脂聯(lián)素對(duì)血管生成的影響通過(guò)依賴(lài)脂聯(lián)素介導(dǎo)的AMPK 和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化作用。AMPK 處于Akt 的上游，破壞AMPK 的活化可以抑制脂聯(lián)素誘導(dǎo)的Akt 磷酸化［9］。 另外，在COX-2 基因敲除小鼠后肢缺血模型中，使用脂聯(lián)素并沒(méi)有改善其再血管化反應(yīng)， 提示COX-2 分子在脂聯(lián)素信號(hào)通路中的重要作用。

2.3 脂聯(lián)素的心肌保護(hù)作用 許多流行病學(xué)研究已經(jīng)表明脂聯(lián)素水平的降低與心血管事件危險(xiǎn)性的增高呈正相關(guān)［10-12］。 即使在糖尿病，血脂障礙、高血壓、吸煙及高體質(zhì)量指數(shù)等的狀態(tài)下，脂聯(lián)素依然發(fā)揮其功能［11］。 血液里的高脂聯(lián)素濃度降低了心肌梗死發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)［11，13］。 急性心肌梗死后血液中的低脂聯(lián)素水平可預(yù)示有害心血管事件的發(fā)生。 總之，近年來(lái)的臨床觀察表明，心肌梗死后血漿中脂聯(lián)素水平與心肌射血分?jǐn)?shù)的恢復(fù)正相關(guān)［14］。 降低的脂聯(lián)素水平被認(rèn)為是心血管事件的危險(xiǎn)因素。

實(shí)驗(yàn)室研究的大量證據(jù)證明了低脂聯(lián)素血癥與心肌細(xì)胞損傷的關(guān)系。 體外實(shí)驗(yàn)中，脂聯(lián)素可以促進(jìn)細(xì)胞存活、抑制細(xì)胞死亡。 這一實(shí)驗(yàn)表明脂聯(lián)素不僅可以通過(guò)保護(hù)血管間接避免心肌缺血再灌注損傷，還對(duì)心臟有直接的保護(hù)作用。 脂聯(lián)素基因敲除小鼠收到缺血再灌注損傷后，其心肌細(xì)胞壞死增加、心肌梗死面積增加、心功能減退［15］。 與對(duì)照組相比，雜合子的脂聯(lián)素基因敲除小鼠體內(nèi)脂聯(lián)素水平降低了一半，其缺血再灌注損傷更嚴(yán)重；而純合子脂聯(lián)素基因敲除小鼠會(huì)受到更嚴(yán)重的損傷。 這些發(fā)現(xiàn)表明，脂聯(lián)素水平不僅與缺血性心臟疾病發(fā)生的危險(xiǎn)程度呈負(fù)相關(guān)，而且也與缺血再灌注損傷的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。 按照劑量給予外源性脂聯(lián)素可以改善脂聯(lián)素基因敲除小鼠缺血再灌注損傷的惡化［15］。 這些結(jié)果表明脂聯(lián)素作為一個(gè)新的治療性藥物可能用于缺血性心臟病。

3 脂聯(lián)素與脂聯(lián)素受體

內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、單核細(xì)胞等心血管相關(guān)細(xì)胞均表達(dá)AdipoR1 和AdipoR2。 許多離體實(shí)驗(yàn)研究提示AdipoR1 和AdipoR2 介導(dǎo)脂聯(lián)素的多種生理作用。 例如：其siRNA 靶向抑制脂聯(lián)素刺激的ERK1/2 激活；然而，分別單獨(dú)抑制AdipoR1 或AdipoR2 并不影響脂聯(lián)素的功能［16］。同樣，只有同時(shí)下調(diào)AdipoR1 和AdipoR2 的表達(dá)才會(huì)影響脂聯(lián)素誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）eNOS 的磷酸化能力，而單獨(dú)下調(diào)其中一個(gè)的表達(dá)并沒(méi)有影響［17］。 同樣在HUVECs，抑制AdipoR1 或AdipoR2 會(huì)影響脂聯(lián)素的血管生成作用［18］。 AdipoR1 和AdipoR2 的過(guò)表達(dá)也會(huì)增強(qiáng)脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的抗炎作用 。 因此， 在細(xì)胞培養(yǎng)模型中，AdipoR1 和AdipoR2 與脂聯(lián)素相互作用發(fā)揮多種心血管作用。 然而，在體動(dòng)物模型的研究相對(duì)較少。

T-鈣黏蛋白是缺乏胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的另一種脂聯(lián)素結(jié)合GPI 錨定蛋白。 在心臟、肌肉及血管細(xì)胞膜上高表達(dá)。 Denzel 等證明在體小鼠慢性和急性心肌損傷模型中，T-鈣黏蛋白缺陷與脂聯(lián)素基因敲除的小鼠其表型相似［20］。 在壓力超負(fù)荷的橫向主動(dòng)脈縮窄模型中，T-鈣黏蛋白缺陷小鼠會(huì)導(dǎo)致心肌肥厚以及心臟毛細(xì)血管密度降低。 在急性缺血再灌注模型中，T-鈣黏蛋白缺陷小鼠會(huì)導(dǎo)致更大的心肌梗死面積。 這些模型中的心肌損害程度，脂聯(lián)素基因敲除小鼠與T-鈣黏蛋白缺陷小鼠相似［20，21］。 而給予外源性的脂聯(lián)素可以修復(fù)脂聯(lián)素基因敲除小鼠，對(duì)T-鈣黏蛋白缺陷小鼠不起作用［20］。 從這些研究可以看出T-鈣黏蛋白在脂聯(lián)素心臟保護(hù)中的重要作用。

在慢性肢體缺血模型發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果：T-鈣黏蛋白缺陷小鼠與脂聯(lián)素基因敲除小鼠類(lèi)似，均損害了血流恢復(fù)及肢體功能［22］。 而且給予脂聯(lián)素并不能促進(jìn)T-鈣黏蛋白缺陷小鼠的血流重建［23］。 提示T-鈣黏蛋白在脂聯(lián)素血管保護(hù)中的重要作用。

多個(gè)實(shí)驗(yàn)室在離體實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，通過(guò)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)，T-鈣黏蛋白與脂聯(lián)素直接作用［20，23］。脂聯(lián)素存在于野生小鼠內(nèi)皮細(xì)胞及心肌細(xì)胞表面，而在T-鈣黏蛋白缺陷小鼠中卻不存在［20，23，24］。 因?yàn)門(mén)-鈣黏蛋白缺乏典型鈣黏蛋白家族的跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)，其可能作為一個(gè)輔助受體介導(dǎo)脂聯(lián)素受體 （例如AdipoR1 和AdipoR2）以及細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)功能。T-鈣黏蛋白可以將脂聯(lián)素吸附在心血管組織表面，也可能促進(jìn)脂聯(lián)素與多種其他蛋白相互作用［23］。 鑒于T-鈣黏蛋白在脂聯(lián)素心血管保護(hù)中的關(guān)鍵作用，未來(lái)針對(duì)潛在信號(hào)機(jī)制的研究將會(huì)極大促進(jìn)這一領(lǐng)域發(fā)展。

綜上所述，脂聯(lián)素是一種內(nèi)源性的胰島素敏感激素，由脂肪細(xì)胞產(chǎn)生，在血漿中以各種不同的多聚體分子循環(huán)。最近的研究發(fā)現(xiàn)T-鈣黏蛋白是將脂聯(lián)素定位在心血管組織中所必需的。 然而，由于T-鈣黏蛋白缺乏跨膜和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，因此可能需要其他蛋白用于介導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)。 這可能是脂聯(lián)素信號(hào)通路的下一個(gè)研究熱點(diǎn)。

越來(lái)越多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究證明了脂聯(lián)素的臨床應(yīng)用價(jià)值。 隨著其作用機(jī)制的進(jìn)一步研究，脂聯(lián)素以后將在心血管疾病的預(yù)防、診斷和治療方面發(fā)揮重要作用。