色素上皮衍生因子抗炎機制的相關(guān)研究進(jìn)展

張燕 國希云 鄧嫻 唐果 何荊貴 朱平

100853 北京，中國人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心干部診療科(張燕、國希云、鄧嫻、唐果、何荊貴)；100853 北京，中國人民解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心老年醫(yī)學(xué)科(朱平)

據(jù)《中國心血管病報告2017》推算[1]，我國心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)患者或達(dá)2.9億人。CVD發(fā)病率逐漸升高，負(fù)擔(dān)日漸加重，已成為我國重大的公共衛(wèi)生問題。動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)作為CVD的主要病理基礎(chǔ)，嚴(yán)重危害人們的健康。AS的實質(zhì)是一種慢性炎癥性疾病[2-3]，炎性因子的產(chǎn)生對AS斑塊的形成以及其穩(wěn)定性均密切相關(guān)，因此下調(diào)炎性因子、增加斑塊的穩(wěn)定性或可成為其治療關(guān)鍵。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)是一種由418個氨基酸組成的多功能糖蛋白，它含有兩個結(jié)構(gòu)域：N末端的神經(jīng)營養(yǎng)區(qū)域和C末端的絲氨酸蛋白酶抑制劑，屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族5R[4]，最先是在胎兒視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞培養(yǎng)液中作為神經(jīng)細(xì)胞活性因子被發(fā)現(xiàn)[5]。PEDF由SERPINF1基因編碼，位于染色體17p13.3，基因長約16 kb，由8個外顯子和7個內(nèi)含子組成，視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等均能表達(dá)PEDF[6]。PEDF具有抑制血管新生及炎癥反應(yīng)、抗氧化應(yīng)激、抗血栓形成、穩(wěn)定斑塊、促進(jìn)細(xì)胞凋亡和免疫調(diào)節(jié)等特性[7-10]。因此，PEDF的抗炎特性與其抗AS發(fā)生發(fā)展、穩(wěn)定斑塊的作用關(guān)系密切，本文就PEDF的抗炎機制進(jìn)行闡述。

1 PEDF抑制活性氧簇介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn)，眼球靜脈無血流情況下，視網(wǎng)膜細(xì)胞產(chǎn)生的PEDF與活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)相關(guān)，表明在缺血的視網(wǎng)膜模型中PEDF影響ROS的生成[11]。PEDF抑制ROS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可能通過以下路徑實現(xiàn)。

1.1 通過抑制晚期糖基化終產(chǎn)物抑制ROS生成

晚期糖基化終產(chǎn)物(advancedglycation end products，AGEs)可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生[12]。實驗發(fā)現(xiàn)，PEDF或吡哆醛磷酸鹽(AGE抑制劑)可抑制鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠眼中的AGE受體(receptor of AGE，RAGE)基因表達(dá)。而向正常大鼠靜脈內(nèi)注射AGEs，PEDF可阻斷RAGE基因表達(dá)[13]。

1.2 通過抑制還原型輔酶Ⅱ(NADPH Ⅱ)氧化酶

研究表明，血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)可顯著刺激人急性T淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞(MOLT-3)T細(xì)胞中的DNA合成，誘導(dǎo)NADPH氧化酶活性與ROS生成，進(jìn)而發(fā)揮炎性作用。PEDF或抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine，NAC)可抑制Ang Ⅱ暴露的MOLT-3 T細(xì)胞中白介素2(interleukin-2，IL-2)的基因表達(dá)，并阻斷MOLT-3 T細(xì)胞中Ang Ⅱ誘導(dǎo)的NADPH氧化酶活性和ROS生成[14]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PEDF通過抑制NADPH Ⅱ氧化酶誘導(dǎo)的ROS生成，減少IL-2的分泌，進(jìn)而抑制Ang Ⅱ誘導(dǎo)的T細(xì)胞激活與增殖，最終發(fā)揮抗炎作用。Yamagishi等[15]發(fā)現(xiàn)，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)模型中，腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα，TNF-α)可誘導(dǎo)NADPH氧化酶活性增加，進(jìn)而介導(dǎo)ROS生成，而PEDF完全阻止了該過程。因此，PEDF可抑制NADPH氧化酶介導(dǎo)的ROS的生成。此外，在AGEs處理的大鼠眼睛中，AGEs上調(diào)眼中p22phox和gp91phox(NADPH氧化酶膜的組成部分)的mRNA水平，但其mRNA水平可被PEDF抑制。因此，PEDF可通過下調(diào)p22phox和gp91phox的mRNA水平，從而抑制NADPH氧化酶活性，最終減少ROS生成[12]。

1.3 通過PPAR-γ介導(dǎo)的UCP-2低表達(dá)

過氧化物酶體增殖劑激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPAR-γ)可介導(dǎo)解耦蛋白2(UCP-2)表達(dá)降低，影響線粒體ROS途徑，降低膜電位，進(jìn)而減少ROS表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)[16]。因此，PEDF可通過PPARγ介導(dǎo)的UCP-2低表達(dá)，進(jìn)而抑制線粒體ROS途徑。

2 PEDF抑制NF-κB信號通道，阻抑炎性因子的轉(zhuǎn)錄表達(dá)

相關(guān)實驗結(jié)果顯示，AGE處理腎小球系膜細(xì)胞可降低PEDF mRNA和蛋白質(zhì)水平，而PEDF、RAGE抗體或吡咯烷二硫代氨基甲酸酯[活化核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)抑制劑]均可抑制AGE在腎小球系膜細(xì)胞中上調(diào)的單腎細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)、血管細(xì)胞粘附分子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[17]。PEDF抑制高糖作用下腎小球系膜細(xì)胞 MCP-1、IL-6 mRNA 及蛋白表達(dá)，并且抑制了高糖作用下NF-κB的核轉(zhuǎn)位，提示其可能是通過抑制NF-κB途徑發(fā)揮抗炎保護(hù)作用。角膜損傷模型中同樣顯示PEDF可抑制NF-κB通路，進(jìn)而降低炎癥因子水平[18]。

3 PEDF抑制Wnt信號通路，減少炎性因子的釋放

Wnt信號通路參與炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞增殖、血管新生等多種生理活動，其中Wnt/β-catenin信號通路作用廣泛，參與炎癥、心肌重構(gòu)、血管損傷等過程[19-21]。實驗發(fā)現(xiàn)，使用PEDF siRNA沉默ARPE19細(xì)胞中的PEDF表達(dá)，可激活Wnt信號通路；同時，基因敲除小鼠PEDF-/-亦可使Wnt信號傳導(dǎo)通路激活。以上相關(guān)實驗顯示，降低內(nèi)源性PEDF可激活Wnt信號通路，而PEDF與一種叫做LRP6的Wnt共同受體結(jié)合，阻斷了由Wnt配體誘導(dǎo)的Wnt信號傳導(dǎo)[22]。此外，PEDF的過表達(dá)可抑制Wnt信號通路活化[23-24]。另一項研究表明，在小鼠單側(cè)輸尿管梗阻模型(一種急性腎損傷模型)中，腎PEDF水平顯著降低。與患有梗阻的野生型小鼠的腎臟相比，具有輸尿管梗阻的基因敲除小鼠PEDF-/-激活Wnt信號，腎臟呈現(xiàn)炎性因子增多和氧化應(yīng)激反應(yīng)，而過表達(dá)的PEDF可抑制原發(fā)性腎近端小管上皮細(xì)胞中Wnt途徑介導(dǎo)的炎性反應(yīng)。因此，PEDF的腎臟保護(hù)作用至少部分地通過抑制Wnt途徑介導(dǎo)的炎性反應(yīng)實現(xiàn)[25]。

4 PEDF激活PPAR-γ信號傳導(dǎo)通路，促進(jìn)巨噬細(xì)胞壞死和凋亡

研究發(fā)現(xiàn)，在THP-1巨噬細(xì)胞模型中，PEDF呈劑量依賴性和時間依賴性誘導(dǎo)THP-1巨噬細(xì)胞凋亡，并誘導(dǎo)procaspase-9與procaspase-3的裂解、細(xì)胞色素C的釋放和p53的過表達(dá)，所有這些效應(yīng)可以通過PPAR-γ抑制劑GW9662或PPAR-γ小干擾RNA減弱[26]。因此，PEDF可通過PPAR-γ信號傳導(dǎo)通路，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡和壞死。有研究表明抑制巨噬細(xì)胞活性或促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡本身就是一種抑制炎癥的效果[27-28]，故PEDF通過激活PPAR-γ及p53過表達(dá)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞的凋亡也是其抗炎的機制之一。

5 PEDF可促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)素D1的合成

神經(jīng)保護(hù)素D1(neuroprotectin D1，NPD1)是一種由視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞合成產(chǎn)生的介質(zhì)，來源于二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)的氧化反應(yīng)，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)。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)胞浸潤和增強巨噬細(xì)胞吞噬活性[29-31]。在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激條件下，PEDF能促進(jìn)NPD1的合成，而70%合成的NPD1會從細(xì)胞中釋放出來，進(jìn)一步激發(fā)抗炎過程[32]。

6 PEDF可結(jié)合于微囊蛋白1，降低MCP-1 等炎癥因子水平

在HUVECs模型中，外源性給予微囊蛋白-1(caveolin-1，Cav-1)干預(yù)，可呈劑量依賴性地增加MCP-1、VCAM-1及PAI-1的mRNA水平，而上述炎性因子的上調(diào)可被10 nM PEDF阻斷[33]。因此，PEDF可與Cav-1結(jié)合，阻斷Cav-1導(dǎo)致的HUVECs炎癥反應(yīng)和血栓形成。

7 總結(jié)與展望

PEDF可通過多種途徑發(fā)揮抗炎作用，而抗炎作用只是PEDF諸多功能中的重要部分，充分探究其各項機制對疾病的防治至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，血漿PEDF可能是急性冠狀動脈綜合征患者的獨立保護(hù)因素[34]，PEDF或可成為冠心病的生物標(biāo)記物及干預(yù)靶點[35-37]。但是，AS的發(fā)生發(fā)展是一個多因素共同參與的過程，PEDF與AS的進(jìn)展是否相關(guān)仍猶存爭論。在CVD的發(fā)生發(fā)展中，其抗炎、抗氧化、抗血栓及穩(wěn)定斑塊等各項功能相互交叉發(fā)揮復(fù)雜生理作用，因此我們不僅要了解PEDF某一方面作用機制，更需要綜合了各個功能多種機制間的相互關(guān)系。

利益沖突：無