色素上皮衍生因子在炎癥中雙重作用的研究進(jìn)展

何 婷 黃躍生 白曉東

（1.中國人民解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學(xué)中心燒傷整形科，北京 100039；2.陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院燒傷研究所，重慶 400038）

色素上皮衍生因子（pigment epithelium-derived factor，PEDF）是一種分子質(zhì)量為50 kDa的糖蛋白，由SERPINF1編碼，屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員[1]。PEDF是一種內(nèi)生性糖蛋白，廣泛表達(dá)于眼、肝、心、脂肪組織等全身各處，具有多種不同的生物學(xué)功能[2]。PEDF起初被認(rèn)為是一種促進(jìn)神經(jīng)分化的生長因子[3]，并且在毒素誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性變的動(dòng)物模型中顯示了極強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用[4]。此外，PEDF是目前已知的最強(qiáng)的新生血管抑制劑，能夠抑制血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）誘導(dǎo)的血管增生[5]，因此，PEDF在治療腫瘤新生血管方面可能有巨大的潛力[6]。多年的研究證實(shí)，PEDF是一種具有多種生物學(xué)功能的糖蛋白，例如營養(yǎng)與保護(hù)神經(jīng)、抑制血管增生、抗增殖和氧化[7]以及抗動(dòng)脈粥樣硬化[8]等。

炎癥是機(jī)體對(duì)感染、創(chuàng)傷、缺血、中毒以及自身免疫性損傷等產(chǎn)生的復(fù)雜而系統(tǒng)的反應(yīng)[9]。炎癥反應(yīng)能夠清除損傷引起的刺激并啟動(dòng)組織愈合過程，但如果損傷與修復(fù)之間的平衡被打破，炎癥級(jí)聯(lián)放大，白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和膠原等持續(xù)造成組織損傷，可能會(huì)導(dǎo)致癌癥、糖尿病以及心臟病等的發(fā)生[10]。越來越多的研究表明，PEDF參與了炎癥相關(guān)性疾病的病理生理過程，但是PEDF在炎癥中發(fā)揮的作用仍存在爭議。本文就PEDF在炎癥中的雙重作用進(jìn)行了綜述，并討論其發(fā)揮作用的相關(guān)機(jī)制。

1 PEDF發(fā)揮抗炎作用的相關(guān)機(jī)制

1.1 下調(diào)促炎因子的表達(dá) 最初發(fā)現(xiàn)PEDF的抗炎作用是在血管增生性疾病中，例如糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）[11]，PEDF能夠下調(diào)炎癥因子的表達(dá)。DR是一種糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥，也是20～64歲患者致盲的主要原因[12]。越來越多的研究表明，炎癥因子例如細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）以及單核細(xì)胞趨 化 因 子 -1（monocyte chemoattractant factor-1，MCP-1）等的表達(dá)上調(diào)導(dǎo)致了DR的發(fā)生發(fā)展[13]。Miyamoto 等[14]首次證實(shí)PEDF通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)和ICAM-1的表達(dá)來抑制DR的視網(wǎng)膜白細(xì)胞淤滯。此外，在視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞中，PEDF能夠通過增加谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）的表達(dá)來對(duì)抗白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）的作用[15]，而IL-1β在DR這一疾病的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[16]。

PEDF能夠下調(diào)視網(wǎng)膜促炎因子（如VEGF、ICAM-1、TNF-α、MCP-1等）的表達(dá)這一現(xiàn)象證實(shí)PEDF是一種負(fù)急性期蛋白，下調(diào)PEDF的表達(dá)能夠促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展，這也說明PEDF是一種內(nèi)源性的抗炎因子[17]。此外，在內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激條件下，ICAM-1和MCP-1通過轉(zhuǎn)錄激活核因子-κB（nuclear factorkappa B，NF-κB）使得自身表達(dá)上調(diào)，而它們的過表達(dá)能夠使單核細(xì)胞和T細(xì)胞聚集至血管壁，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展[18]。事實(shí)上，動(dòng)脈粥樣硬化疾病的發(fā)生發(fā)展離不開免疫系統(tǒng)的激活和炎癥反應(yīng)的參與[19]，ICAM-1和MCP-1的表達(dá)水平與心血管疾病的發(fā)生率及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的大小密切相關(guān)[20]。PEDF能夠通過下調(diào)ICAM-1和MCP-1的表達(dá)來降低糖尿病患者動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生率[21]。此外，在角膜上，PEDF與二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）聯(lián)合作用能夠抑制白細(xì)胞介素-18（interleukin-18，IL-18）的表達(dá)，而IL-18是一種已知的促炎因子，在感染性T細(xì)胞中，它能夠上調(diào)單純皰疹病毒1型（herpes simplex virus type-1，HSV-1）的表達(dá)[22]。

1.2 促進(jìn)抗炎因子的合成 在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激條件下，PEDF能夠促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)素D1（neuroprotectin D1，NPD1）的合成，并且70%合成的NPD1會(huì)從細(xì)胞中釋放出來[23]。NPD1來源于DHA的氧化反應(yīng)，是一種具有生物活性的介質(zhì)，由視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞合成產(chǎn)生[24]。它具有神經(jīng)保護(hù)活性，能夠抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的促炎因子環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表達(dá)，因此被認(rèn)為是DHA發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的信使[25]。此外，體內(nèi)及體外研究均表明，在急性炎癥期，NPD1和其他脂質(zhì)介質(zhì)，如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）衍生的消退素E1（resolvin E1，RvE1）共同作用，能夠調(diào)節(jié)白細(xì)胞浸潤和增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬活性[26]。

1.3 抑制其他介質(zhì)的促炎作用 小窩蛋白（caveolin，Cav）是構(gòu)成質(zhì)膜微囊（內(nèi)皮細(xì)胞膜上一種特殊分類的脂筏）的主要蛋白，它參與了分子轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞黏附、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種生物學(xué)過程[27]。外源性地加入His-rCav能夠上調(diào)細(xì)胞膜上Cav的表達(dá)水平，并且能夠上調(diào)MCP-1、血管細(xì)胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）和纖溶酶原激活物抑制劑-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）的mRNA水平。Matsui等[28]研究表明，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，PEDF能夠通過抑制MCP-1、VCAM-1和PAI-1的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)來抑制Cav誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和血栓形成。

在糖尿病的血管并發(fā)癥中，很多血流動(dòng)力學(xué)改變和高糖引起的代謝改變，包括晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）合成增多和活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生增多，都會(huì)導(dǎo)致血管出現(xiàn)典型的組織病理學(xué)改變[29]。Nakashima等[30]指出，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，PEDF能夠阻斷高糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，主要是通過增加線粒體超氧化物歧化酶的表達(dá)來抑制ROS的產(chǎn)生與激活氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子—NF-κB。線粒體超氧化物的生成阻斷了高糖誘導(dǎo)的NF-κB的激活、蛋白激酶C的產(chǎn)生和AGEs的合成。對(duì)于高糖環(huán)境下的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，線粒體來源的ROS可能是PEDF抗氧化應(yīng)激作用的一個(gè)分子靶點(diǎn)[31]。

2 PEDF發(fā)揮促炎作用的相關(guān)機(jī)制

近年來，越來越多的研究表明由脂肪細(xì)胞分泌的PEDF導(dǎo)致了慢性炎癥的發(fā)生，誘導(dǎo)肥胖患者的胰島素抵抗，這可能是減輕胰島素抵抗的治療靶點(diǎn)[32]。在巨噬細(xì)胞中，脂肪細(xì)胞來源的PEDF能夠促進(jìn)促炎因子TNF-α和IL-1的產(chǎn)生，并且通過脂肪甘油三酯酯酶（adipose triglyceride lipase，ATGL）激活促炎激酶—細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）[33]。此外，在培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中，PEDF能夠誘導(dǎo)趨化因子、TNF-α、IL-1和IL-6等促炎因子的表達(dá)[34]。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞分泌一氧化氮（nitric oxide，NO）等炎癥介質(zhì)和促炎因子，導(dǎo)致某些神經(jīng)退行性疾病的病理生理改變[35]。Sanagi 等[36]研究表明，在培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞中，重組人PEDF通過激活NF-κB和環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cyclic AMP responsive element binding protein，CREB）來引起促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。雖然PEDF激活NF-κB和CREB的機(jī)制尚不清楚，但其調(diào)節(jié)這些轉(zhuǎn)錄因子的能力也許說明PEDF能夠上調(diào)促炎基因的表達(dá)。

此外，在多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）中，血清PEDF的表達(dá)水平與C反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）含量呈正相關(guān)，并且PEDF在PCOS慢性炎癥的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[37]。CRP是一種急性期蛋白，經(jīng)常被用于感染的診斷。在近來的研究中，對(duì)于合并全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）的危重患者，在ICU的第1天出現(xiàn)CRP循環(huán)水平升高提示患者可能合并膿毒癥[38]。如果PEDF的表達(dá)水平增高預(yù)示著不良預(yù)后，那么對(duì)其進(jìn)行檢測可以輔助危險(xiǎn)篩查和評(píng)估，并且基于PEDF的干預(yù)措施可能也會(huì)取得良好的效果。

3 PEDF發(fā)揮作用的分子機(jī)制

PEDF發(fā)揮作用可能是通過血管內(nèi)皮細(xì)胞上的PEDF受體介導(dǎo)的。至今對(duì)PEDF受體的數(shù)量和類型仍未完全研究清楚，已經(jīng)證實(shí)的PEDF受體主要有以下4種：ATGL受體、層粘連蛋白受體（laminin receptor，LR）、F1三磷酸腺苷酶和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6（low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6）[6]。

LR表達(dá)于腫瘤細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、表皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等部位。事實(shí)上，PEDF與LR都參與了多種生物學(xué)過程，例如遷移、黏附和增殖等[39]。與PEDF類似，LR同樣參與了視網(wǎng)膜神經(jīng)元的分化與血管生成等過程[40]。Matsui 等[41]研究表明，在siLR轉(zhuǎn)染的骨髓瘤細(xì)胞中，PEDF抗血管生成、抗炎及抗血栓形成等功能喪失。在骨髓瘤細(xì)胞中，LR單克隆抗體或LR拮抗劑—mEGF33-42單獨(dú)作用能夠顯著降低VEGF、MCP-1和PAI-1的mRNA水平。這些發(fā)現(xiàn)都說明，在培養(yǎng)的骨髓瘤細(xì)胞中，PEDF與LR結(jié)合后能夠發(fā)揮抗炎的作用。此外，PEDF通過激活PPAR-γ和抑制MAPK通路來增強(qiáng)其抗炎作用[21]。

ATGL受體，由馬鈴薯糖蛋白樣磷脂酶結(jié)構(gòu)域蛋白2（patatin-like phospholipase domain-containing protein 2，PNPLA2）編碼，是一種位于細(xì)胞膜表面且具有磷脂酶活性的跨膜蛋白[42]。它與PEDF結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生具有生物活性的游離脂肪酸和溶血磷脂酸，而游離脂肪酸和溶血磷脂酸又會(huì)充當(dāng)?shù)诙攀古c細(xì)胞膜表面的G蛋白偶聯(lián)受體相結(jié)合[43]。PEDF與ATGL受體結(jié)合還可以發(fā)揮抗新生血管生成、抗腫瘤發(fā)生、神經(jīng)營養(yǎng)以及神經(jīng)保護(hù)等功能[44]。脂肪細(xì)胞來源的FFA以Toll樣受體4（TLR4）依賴的方式促進(jìn)巨噬細(xì)胞釋放TNF-α和IL-6，并參與了炎癥與胰島素抵抗的生物學(xué)過程[45]。在巨噬細(xì)胞中，重組PEDF蛋白與ATGL結(jié)合后誘導(dǎo)了促炎表型的產(chǎn)生。此外，當(dāng)ATGL被干擾后，巨噬細(xì)胞又呈現(xiàn)了M2樣的抗炎表型[46]。

4 結(jié) 語

綜上所述，PEDF在炎癥中發(fā)揮著雙重作用，為了更好地理解PEDF調(diào)節(jié)炎癥的分子機(jī)制，未來的研究應(yīng)深入闡明其作用靶點(diǎn)的差異性，這樣才能加速發(fā)展治療炎癥性疾病的新方法、新技術(shù)與新手段。