脂聯(lián)素介導的AMPK通路在冠心病脂質(zhì)代謝中的分子調(diào)控機制及中醫(yī)藥研究進展

馬 林，陳 旭，邵明燕，張雪峰，王曉平，李偉利，張 倩，李 春，王 勇

世界衛(wèi)生組織調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，冠心病引起的慢性心血管疾病已成為全球的頭號死因[1]。冠心病是由于冠狀動脈粥樣硬化使管腔狹窄或閉塞，導致心肌缺血、缺氧或壞死而引發(fā)的心臟病，是臨床常見的心血管疾病。有研究表明，引起冠心病發(fā)生的危險因素很多，包括高血壓、血脂代謝異常、糖尿病、肥胖、年齡及家族遺傳等[2]。血脂代謝異常是導致冠心病的主要因素，不僅可促進動脈粥樣硬化發(fā)展，加快斑塊形成，同時還可增加急性冠脈綜合征的發(fā)生，因此，調(diào)控脂質(zhì)代謝成為冠心病臨床治療重要的干預環(huán)節(jié)[3]。最新研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素是機體脂質(zhì)代謝調(diào)控網(wǎng)絡中重要的調(diào)節(jié)因子，也是脂代謝紊亂的標志物之一，可通過腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)等通路發(fā)揮調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗動脈粥樣硬化等作用，也被稱為心臟保護因子[4]。有研究表明，冠心病病人的脂聯(lián)素水平與正常人體水平相比顯著降低，其冠狀動脈狹窄也同時加劇[5]。因此，臨床中低脂聯(lián)素血癥作為引起冠心病的重要誘因，越來越受到重視。若能提高病人血漿脂聯(lián)素水平或增強其受體活性，則能顯著降低冠心病的發(fā)病率[6]。本研究系統(tǒng)梳理脂聯(lián)素介導的AMPK通路調(diào)控脂代謝的分子機制以及中醫(yī)藥通過作用于AMPK通路防治冠心病的研究進展，以期為冠心病臨床防治提供新的思路和干預靶點。

1 脂聯(lián)素概述

1.1 脂聯(lián)素及其受體

1.1.1 脂聯(lián)素 脂聯(lián)素在1995年被首次公開報道，其結構與補體因子C1q相似，由ADIPOQ基因編碼，其相對分子質(zhì)量為30 000 Da，又被稱作Acrp30、apM1、AdipoQ、GBP28。脂聯(lián)素由4個結構域構成，分別是N端的信號肽、小的非螺旋區(qū)、膠原樣結構域和C端的球形結構域，其中球形結構域是主要發(fā)揮脂聯(lián)素活性的關鍵部位[7]。由于人體內(nèi)絕大多數(shù)的脂聯(lián)素是由白色脂肪組織產(chǎn)生，所以學術界一直認為脂聯(lián)素是由脂肪細胞分泌的，最新研究表明，脂聯(lián)素基因在其他類型細胞中也有不同程度的表達，包括心肌細胞、骨骼肌細胞和成骨細胞[8]。最近研究發(fā)現(xiàn)，來自心肌細胞內(nèi)的脂聯(lián)素具有很強的生物活性，且發(fā)揮重要的生理功能[9]。

1.1.2 脂聯(lián)素受體 迄今為止發(fā)現(xiàn)的脂聯(lián)素受體有3種，分別是脂聯(lián)素受體1(AdipoR1)、脂聯(lián)素受體2(AdipoR2)和T-鈣黏蛋白(T-cadherin)。AdipoR1和AdipoR2在細胞膜上表達，具有7個跨膜結構域，N端位于細胞內(nèi)膜，C端位于細胞膜外部。AdipoR1主要在骨骼肌中表達并激活AMPK，而AdipoR2主要在肝臟中表達并激活過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)[10]。AdipoR1和AdipoR2在心肌細胞中均有表達，其與脂聯(lián)素心肌保護信號傳導及相應調(diào)控蛋白是目前研究的熱點。T-cadherin是一種獨特的糖基磷脂酰肌醇錨定(GPI錨定)鈣黏蛋白，通過結合心血管組織中的高分子脂聯(lián)素，從而發(fā)揮脂聯(lián)素的心臟保護作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素通過T-cadherin抑制心內(nèi)膜和動脈粥樣硬化斑塊的形成[11]。動物實驗證明，在急性心肌缺血小鼠模型中，T-cadherin的缺失會導致心肌梗死面積增加，脂聯(lián)素基因敲除小鼠與缺失T-cadherin小鼠的心肌損害程度相似，而給予外源性的脂聯(lián)素治療，可以修復脂聯(lián)素基因敲除小鼠，但對缺失T-cadherin的小鼠沒有作用[12]。這些證據(jù)表明脂聯(lián)素/T-cadherin結合在心血管保護中的重要性。此外，T-cadherin基因附近的單核苷酸多態(tài)性與人類受試者的血漿脂聯(lián)素水平和心血管疾病密切相關[13]。然而，T-cadherin缺乏跨膜區(qū)，沒有細胞內(nèi)信號傳導所需跨膜結構域，分子機制尚待進一步研究。脂聯(lián)素多種生物效應的發(fā)揮，主要依賴于與其相應受體結合。因此，增加脂聯(lián)素受體表達會降低冠心病的發(fā)生發(fā)展。

1.2 脂聯(lián)素的生物活性 脂聯(lián)素作為一種獨特的脂肪因子，具有抗炎、抗氧化、抗動脈粥樣硬化等治療性作用。在心臟中，脂聯(lián)素通過調(diào)節(jié)細胞代謝等途徑，緩解心肌缺血再灌注損傷，還能抑制心臟肥厚性重構[14]。另外，脂聯(lián)素可以促進一氧化氮(NO)生成，生成的NO可介導內(nèi)皮組織依賴的舒張血管作用，清除氧自由基，從而發(fā)揮保護心肌細胞等作用[15]。

研究發(fā)現(xiàn)，由于冠心病病人體內(nèi)脂聯(lián)素減少，心血管疾病風險顯著增加[16]。在心血管系統(tǒng)中，心外膜脂肪組織(epicardial adipose tissue，EAT)是位于心肌外層和內(nèi)臟心包之間的內(nèi)臟脂肪，能與心肌和冠狀動脈局部相互作用，分泌大量炎癥性脂肪因子，其與心血管疾病風險增加密切相關。已有報道顯示，脂聯(lián)素的產(chǎn)生減少與心外膜脂肪組織中促炎性脂肪因子的分泌有關[17]。脂聯(lián)素作為一種抗炎和抗動脈粥樣硬化的脂肪因子，其產(chǎn)生減少會促進動脈粥樣硬化的發(fā)生，從而導致心血管疾病。

還有實驗研究表明，當血管內(nèi)皮受到損傷時，會刺激動脈壁中層平滑肌細胞和纖維細胞過度增生，同時血小板黏附、聚集于受損內(nèi)膜上，釋放多種促進內(nèi)皮細胞進一步損傷和增生的物質(zhì)，使動脈粥樣斑塊逐漸增多并壞死，導致動脈壁增厚變硬，管腔縮小，血流減少。脂聯(lián)素通過與血管內(nèi)膜中的膠原相互作用，在動脈壁的內(nèi)膜下累積，進而抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)誘導的單核細胞在內(nèi)皮組織上的黏附，降低多種黏附分子在內(nèi)皮細胞中的表達[18]。因此，血漿脂聯(lián)素升高可抑制體內(nèi)動脈粥樣硬化的發(fā)展。同時，脂聯(lián)素也被認為是心血管疾病、動脈粥樣硬化潛在預后生物標志物和治療靶點。

1.3 脂聯(lián)素基因的多態(tài)性 脂聯(lián)素基因由APMl編碼，不同種屬其基因位點不同。人體中脂聯(lián)素基因定位于3q27染色體，全長約16 kb，編碼244個氨基酸。脂聯(lián)素基因內(nèi)存在14個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)。有Meta分析顯示，對中國漢族人群脂聯(lián)素基因多態(tài)性與冠心病的關系進行研究，結果發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素基因SNP+45多態(tài)性與冠心病無關，SNP+276T等位基因可能與中國漢族人群冠心病風險降低有關[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素基因rs266729多態(tài)位點與血漿脂聯(lián)素水平相關，推測rs266729位點可能通過影響血漿脂聯(lián)素水平進而影響冠心病的發(fā)展[20]。

1.4 脂聯(lián)素受體激動劑 脂聯(lián)素血癥在血脂異常、高血壓和動脈粥樣硬化等代謝紊亂中都有發(fā)生，并且與疾病的嚴重程度成反比[21]。由于脂聯(lián)素可以調(diào)控代謝、改善代謝綜合征及相關疾病，因此，研究激動劑刺激脂聯(lián)素受體成為藥物研發(fā)的熱點。已有研究證明，小分子脂聯(lián)素受體激動劑AdipoRon在治療肥胖導致的血脂代謝紊亂的動物模型中效果顯著[22]。

2 脂聯(lián)素通過介導AMPK通路調(diào)控脂類代謝

研究發(fā)現(xiàn)，對于脂聯(lián)素介導的AMPK分子通路主要有以下兩條：一條是銜接蛋白PL1(APPL1)/肝臟激酶B1(LKB1)/AMPK通路，通過促進LKB1的胞漿定位，進而激活AMPK；另一條是磷脂酶C(PLC)/鈣(Ca2+)/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(CaMKK)/AMPK介導的通路，則通過從細胞內(nèi)釋放Ca2+激活CaMKK蛋白，從而激活AMPK[23]?；罨腁MPK通過影響下游脂肪酸合成的關鍵酶乙酰CoA羧化酶(ACC)及脂肪酸轉運限速酶肉堿棕櫚基轉移酶1(CPT-1)的表達，進而減少血脂合成來源，增加血脂中脂肪酸的氧化，從而降低血脂水平，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝紊亂，預防冠狀動脈粥樣硬化發(fā)生和發(fā)展。

2.1 脂聯(lián)素/APPL1/LKB1通路 LKB1是AMPK的上游激酶，在正常生理條件下主要定位于細胞核中。研究表明，脂聯(lián)素可通過APPL1/LKB1介導的途徑促使LKB1從細胞核轉移到細胞質(zhì)，引起AMPK的活化。當給予外源性脂聯(lián)素時，其與細胞外AdipoR1的羧基端結合，隨后胞漿中的APPL1與胞內(nèi)AdipoR1的氨基端結合，從而使細胞核中的LKB1由核轉移到胞漿中，并與APPL1相互作用，激活下游AMPK[24]。雖然APPL1/LKB1介導的通路在脂聯(lián)素刺激的AMPK活化中發(fā)揮重要作用，是激活AMPK的主要通路，但最近研究證實APPL1/LKB1介導的信號通路并不是脂聯(lián)素唯一激活AMPK的方式[25]。

2.2 脂聯(lián)素/PLC/Ca2+/CaMKK通路 據(jù)報道，脂聯(lián)素可通過CaMKK在細胞中激活AMPK，其主要通過誘導細胞內(nèi)Ca2+釋放來激活細胞中的CaMKK和AMPK[26]。該過程首先是通過脂聯(lián)素激活PLC，PLC在脂聯(lián)素刺激下產(chǎn)生大量的三磷酸肌醇(IP3)，IP3作為可溶性結構釋放到胞質(zhì)溶膠中，然后再通過胞質(zhì)溶膠擴散結合IP3受體，進而誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+釋放，從而激活CaMKK和AMPK。另外，脂聯(lián)素受體還可以與G蛋白偶聯(lián)，并以類似于G蛋白偶聯(lián)受體的方式激活PLC。

2.3 脂聯(lián)素調(diào)控脂代謝的分子機制 脂聯(lián)素通過APPL1/LKB1/AMPK和PLC/Ca2+/CaMKK/AMPK兩條通路，從而激活AMPK，AMPK的活化使其下游脂肪酸合成的ACC磷酸化失活，ACC失去活性進一步導致脂肪酸合成被抑制，脂肪來源減少。同時，CPT-1負責將脂肪酸轉運到線粒體中進行氧化，是脂肪酸氧化的關鍵限速酶，而ACC可將乙酰輔酶A轉化為CPT-1的抑制劑丙二酰輔酶A，因此ACC的失活減少了對CPT-1的抑制，增加了脂肪酸轉運和氧化的速率。有報道顯示，心肌細胞AMPK被激活后，有助于脂肪酸β氧化，防止脂質(zhì)堆積，維持三磷酸腺苷(ATP)水平[27]。此外，有研究提示，在結扎冠狀動脈左前降支所致心肌缺血的小鼠模型中，脂聯(lián)素通過與靶器官上AdipoR1結合后促進AMPK磷酸化，進而活化其下游信號分子ACC和脂類代謝的重要調(diào)節(jié)因子過氧化物酶體增殖物激活型受體α(PPARα)，促進心肌葡萄糖攝取和脂肪酸氧化，從而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用[28]。

3 中藥對脂聯(lián)素/AMPK通路的調(diào)節(jié)作用

中醫(yī)藥對冠心病具有確切的臨床療效[29]。中醫(yī)學認為冠心病屬于中醫(yī)學“胸痹、真心痛、厥心痛”范疇，根據(jù)中醫(yī)病因病理的認識，大多是由于氣血不足、陰陽寒熱失調(diào)、氣機逆亂，導致氣血瘀滯、心脈痹阻、不通則痛。目前臨床治療原則為：急則治其標，多采用祛寒、豁痰、活血等法；緩則治其本，則采用溫陽益氣、滋陰養(yǎng)血之法；或標本兼治，使心胸之陽舒展，血脈運行暢通。目前臨床表現(xiàn)多見氣血不足和虛損的證候[30]。因此，中醫(yī)治療時多用補益氣血、滋陰補陽之法。

治本之法，當以補虛為主，補虛包括補陰、補陽、補氣、補血、補肝腎等。其中補氣藥以黃芪為代表藥，其又被稱為“補藥之長”。有報道顯示，黃芪及其小分子化合物具有潛在的調(diào)控脂聯(lián)素/AMPK通路的作用，進而改善冠心病導致的心肌缺血損傷。研究發(fā)現(xiàn)，黃芪可以促進AMPK的磷酸化，減少脂肪堆積[31]。含有黃芪的金芪降糖片也可以作用于AMPK進而發(fā)揮降脂的作用[32]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，黃芪中的提取物黃芪甲苷具有顯著的抗心肌缺血損傷作用，其機制可能是通過上調(diào)脂聯(lián)素/AdipoR1/AMPK途徑中AdipoR1的蛋白表達，發(fā)揮改善缺血心肌血管舒縮功能等作用，進而改善異丙腎上腺素(isoproterenol， ISO)誘導的大鼠缺血性心肌損傷[33]。治標之法多采用活血化瘀藥物，如田七、丹參、紅花、川芎等。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，由丹參和三七組成的丹七片在臨床上廣泛使用，療效確切，其主要通過激活FAT/CD36-CPT1通路改善心肌缺血導致的血脂代謝紊亂，降低血脂，治療心肌梗死引發(fā)的心力衰竭[34]。丹七片中單味藥丹參的提取物丹參酮ⅡA能夠增加大鼠心肌缺血模型中血漿脂聯(lián)素水平的表達，同時，對缺血心肌具有保護作用[35]。

4 小結與展望

血脂代謝異常是冠心病的主要危險因素之一。脂聯(lián)素作為目前發(fā)現(xiàn)的唯一保護性脂肪因子，已成為研究熱點。脂聯(lián)素通過介導的APPL1/LKB1和PLC/Ca2+/CaMKK兩條通路激活能量感受器AMPK，從而促進游離脂肪酸的氧化，降低血液中血脂濃度，進而調(diào)控脂質(zhì)代謝，改善冠心病癥狀。最近研究發(fā)現(xiàn)，來自心肌細胞內(nèi)的脂聯(lián)素具有生物活性，并發(fā)揮重要的生理功能，但對于在心肌細胞中的表達模式還有待進一步研究。中藥復方對于脂聯(lián)素調(diào)控的AMPK通路已發(fā)現(xiàn)具有明顯的調(diào)控作用，但具體的作用靶點和起效分子還有待進一步研究。本研究通過綜述脂聯(lián)素介導的AMPK通路對于冠心病脂質(zhì)代謝紊亂的調(diào)控，以期為臨床防治冠心病提供新的思路。