分泌型卷曲相關(guān)蛋白5與冠心病、2型糖尿病關(guān)系的研究進(jìn)展

常海瑤，李 興，2

冠心病病因復(fù)雜，除遺傳因素外，主要與動脈粥樣硬化(AS)密切相關(guān)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為AS是一種慢性炎性疾病，是脂質(zhì)斑塊對動脈壁各層細(xì)胞的氧化刺激和損傷。而在糖尿病中，代謝紊亂常與肥胖相伴，肥胖作為慢性炎癥可影響胰島素敏感性，如Fadaei等[1]研究顯示，2型糖尿病(T2DM)病人體內(nèi)多種炎性因子異常升高，表明炎癥反應(yīng)與糖尿病進(jìn)展關(guān)系密切。慢性炎癥是冠心病、T2DM的病理前提。此外，在臨床癥狀方面，二者也關(guān)系密切。糖尿病病人常合并多種心血管疾病，尤以冠心病最為嚴(yán)重。研究表明，冠心病病人合并糖尿病后死亡風(fēng)險(xiǎn)可增加約2倍[2]，即使在血糖控制良好的人群中，也有約60%的病人存在血管僵硬和心臟亞臨床舒張功能障礙[3]。尋找冠心病、T2DM共同的治療靶點(diǎn)已成為一個熱門領(lǐng)域，其中直接圍繞心臟及周圍血管的心外膜脂肪組織(EAT)尤其受到學(xué)者的青睞，巨噬細(xì)胞分泌的Wnt5a已被認(rèn)定為慢性低度炎癥中重要的促炎因子[4]，而由脂肪細(xì)胞分泌的卷曲相關(guān)蛋白5(SFRP5)作為一種新型的抗炎脂肪因子可拮抗Wnt5a帶來的代謝改變及血管調(diào)節(jié)效應(yīng)，不僅可以增強(qiáng)葡萄糖攝取和胰島素敏感性，而且可以減少各種病理?xiàng)l件下的心臟功能障礙，在T2DM與冠心病中具有重要的臨床意義。

1 SFRP5

SFRP5屬于分泌型卷曲相關(guān)蛋白(SFRPs)家族，該家族共5名成員：SFRP1～SFRP5，是最初因不同方法同時(shí)發(fā)現(xiàn)而采用的命名方法，但因其空間結(jié)構(gòu)和序列極其相似，有學(xué)者建議統(tǒng)一命名為SFRPs。SFRPs是Wingless整合蛋白家族(Wnt)的調(diào)節(jié)蛋白，與Wnt受體卷曲蛋白(Fz)同源，可能通過與Fz蛋白結(jié)合或與Fz形成非功能性復(fù)合物來阻止Wnt信號傳導(dǎo)[5]。SFRPs作為響應(yīng)T2DM及冠心病代謝異常環(huán)境的調(diào)節(jié)劑，已有不少研究表明三者之間密切相關(guān)。

SFRP5最初是在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞及胰腺上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，因其與Wnt信號關(guān)系密切，故被認(rèn)為參與維持部分細(xì)胞極性。2010年，Ouchi等[6]發(fā)現(xiàn)SFRP5在白色脂肪組織中高表達(dá)，揭示了其作為抗炎脂肪因子參與調(diào)節(jié)代謝與炎癥反應(yīng)的重要功能。SFRP5受10q24.1染色體編輯，由317個氨基酸殘基和3個編碼外顯子組成，分子量在30～40 kD。結(jié)構(gòu)上由折疊成兩個獨(dú)立域的模塊蛋白組成，其中一個包含類似神經(jīng)突起生長導(dǎo)向因子(netrin)的功能結(jié)構(gòu)域，其氨基末端包含用于分泌的信號肽。另一個為富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域，具有與Wnt配體結(jié)合的親和力，憑借其對Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，參與了不同的發(fā)育調(diào)控和成人體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)途徑，此外也有一些學(xué)者推測SFRP5可能由脂肪組織中的血管基質(zhì)分泌，對正常血管結(jié)構(gòu)維持有重要作用[7]。

2 SFRP5與T2DM

2.1 肥胖、慢性炎癥促進(jìn)胰島素抵抗 肥胖可導(dǎo)致脂肪組織內(nèi)毛細(xì)血管稀疏、促使局部缺氧、限制營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸從而引起糖脂代謝紊亂與胰島素抵抗。這種血管功能障礙可通過促進(jìn)局部缺血誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞壞死，促進(jìn)巨噬細(xì)胞募集和活化繼而引起慢性炎癥反應(yīng)長期浸潤脂肪細(xì)胞，加重代謝障礙[8]。Elias等[9]比較了表達(dá)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)轉(zhuǎn)基因小鼠與普通小鼠脂肪細(xì)胞中巨噬細(xì)胞浸潤程度，不僅為肥胖組織在血管化改善代謝功能障礙中的作用提供確鑿證據(jù)，也間接證明了肥胖、慢性炎癥及胰島素敏感性之間的密切聯(lián)系。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食飼養(yǎng)下，過度表達(dá)VEGF小鼠脂肪組織中巨噬細(xì)胞浸潤程度輕，全身胰島素抵抗和肝脂肪變性程度明顯弱于普通小鼠。同時(shí)，擴(kuò)張脂肪組織也可導(dǎo)致缺氧環(huán)境上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)的表達(dá)，加重全身炎癥狀態(tài)和胰島素抵抗。

最新研究發(fā)現(xiàn)，SFRP5缺陷型小鼠Wnt5a水平上調(diào)，引起脂肪組織炎癥和代謝功能障礙的增加，與JUN N末端激酶1(JNK1)在調(diào)節(jié)胰島素抵抗和脂肪炎癥中的作用相一致[10]。提示SFRP5/Wnt5a失衡會過度激活JNK1，促進(jìn)慢性炎癥與胰島素抵抗增加之間的惡性循環(huán)。最新一項(xiàng)關(guān)于肥胖癥、白色脂肪組織(WAT)炎癥與卵巢功能關(guān)系的研究為此提供了證據(jù)支持[11]。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，給予選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑雷洛昔芬(RAL)治療8周后，小鼠體重、內(nèi)臟脂肪質(zhì)量、白色脂肪細(xì)胞大小及血漿葡萄糖水平都明顯下降，SFRP5水平增加，予以小的干擾RNA抑制SFRP5后可以明顯消除RAL的這種抗炎作用，提示RAL的這種生物學(xué)效應(yīng)與SFRP5水平上調(diào)密切相關(guān)。深入研究分子機(jī)制后發(fā)現(xiàn)，RAL的這種抗炎作用與SFRP5可拮抗Wnt5a密切相關(guān)，是通過抑制脂肪中Wnt5a/NF-κBp65和Wnt5a/JNK級聯(lián)反應(yīng)，降低缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)、血管內(nèi)皮生長因子-A(VEGF-A)和促炎細(xì)胞因子[單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)]的表達(dá)而在T2DM的發(fā)病機(jī)制中起保護(hù)作用[11]。

2.2 SFRP5與糖代謝、胰島素抵抗 SFRPs家族在胰腺高表達(dá)，與Wnt信號共同維持其正常生長發(fā)育[12]。有研究表明，小鼠胚胎胰腺中SFRPs處于動態(tài)變化狀態(tài)，初始階段SFRP1明顯處于優(yōu)勢地位，2周后逐漸下降，SFRP3一直處于低滴度狀態(tài)，而SFRP4水平在產(chǎn)后1周才逐漸上升，提示SFRPs與胰腺/內(nèi)分泌形態(tài)發(fā)生中的特定類型作用密切相關(guān)[12]。同時(shí)，SFRP5也可作為胰島β細(xì)胞功能狀態(tài)的標(biāo)志物評估糖代謝嚴(yán)重程度。Ouchi等[6，13]研究發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，高熱量飲食喂養(yǎng)的SFRP5缺失小鼠更易表現(xiàn)出葡萄糖代謝功能障礙，結(jié)合T2DM病人或糖耐量異常人群中SFRP5水平偏低，提出SFRP5可作為糖尿病早期生物標(biāo)志物。此外，有研究證實(shí)，SFRP5同家族物質(zhì)SFRP4與胰島素釋放呈負(fù)相關(guān)，可通過減少Ca2+通道(L型和P / Q型)的表達(dá)而損害小鼠和人胰島β細(xì)胞的胞吐作用，約減少30%胰島素的釋放，是體現(xiàn)胰島β細(xì)胞功能狀態(tài)的重要標(biāo)志物[14]?？紤]到SFRP5與SFRP4結(jié)構(gòu)上的相似性，不少學(xué)者提出SFRP5也可能具有類似生物學(xué)功能，需繼續(xù)深入研究其分子機(jī)制。

胰島素抵抗被認(rèn)為是T2DM的特征性表現(xiàn)，并且也是T2DM進(jìn)展中不可或缺的重要原因。已有不少研究證實(shí)胰島素抵抗與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的脂肪組織炎癥微環(huán)境密切相關(guān)[14]，而SFRP5可通過下調(diào)Wnt信號抑制炎癥反應(yīng)，起到調(diào)節(jié)代謝、改善胰島素敏感性的作用。如體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胰島素水平過高時(shí)SFRP5的水平會明顯降低[15]，經(jīng)羅格列酮和二甲雙胍治療后SFRP5表達(dá)上調(diào)[16]，支持SFRP5調(diào)節(jié)胰島素敏感性的假設(shè)。最新一項(xiàng)針對我國受試者的研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)，糖耐量異常和T2DM病人循環(huán)中SFRP5水平低于正常糖耐量者，與胰島素抵抗呈負(fù)相關(guān)，而高水平SFRP5可降低糖尿病發(fā)生率，并且該關(guān)聯(lián)獨(dú)立于體質(zhì)指數(shù)(BMI)，與糖尿病及心臟病諸多危險(xiǎn)因素成反比[17]，在T2DM與冠心病治療方面具有重要的臨床意義。

3 SFRP5與冠心病

3.1 肥胖、慢性炎癥促進(jìn)AS 肥胖、慢性炎癥作為冠心病的重要危險(xiǎn)因素，在細(xì)胞、組織和全身水平中發(fā)揮廣泛的調(diào)節(jié)功能，對心血管系統(tǒng)影響深遠(yuǎn)。其中直接包繞心臟及其血管的心外膜脂肪組織更有“多功能脂肪庫”之稱[18]，肥胖狀態(tài)下心外膜脂肪組織分泌促炎脂肪因子上調(diào)，不僅可以改變心臟細(xì)胞代謝，影響內(nèi)皮細(xì)胞、動脈平滑肌細(xì)胞和炎性細(xì)胞的功能，也可抑制抗炎脂肪因子生成，進(jìn)而加重機(jī)體炎癥反應(yīng)，促進(jìn)AS發(fā)生發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，小鼠受肥胖誘導(dǎo)后，體內(nèi)SFRP5會高度表達(dá)以減輕其帶來的代謝改變，但當(dāng)脂肪細(xì)胞的體積過大或在肥胖程度十分嚴(yán)重時(shí)又會呈現(xiàn)消極表達(dá)狀態(tài)[6]。Mori等[19]還發(fā)現(xiàn)，SFRP5缺陷小鼠的大脂肪細(xì)胞數(shù)量少于野生型小鼠，而總脂肪細(xì)胞數(shù)卻出乎意料的相近，表明SFRP5通過肥大影響脂肪細(xì)胞，而非增殖。這種精確調(diào)節(jié)作用機(jī)制復(fù)雜，Wang等[20]通過研究脂肪形成的Wnt/ SFRPs/GSK3/STAT5調(diào)節(jié)軸闡明了脂肪形成的分子機(jī)制，并通過多種途徑協(xié)調(diào)參與脂肪細(xì)胞分化，提示其與AS緊密聯(lián)系。在慢性炎癥方面，Wnt5a作為炎癥介質(zhì)代表，又被Akoumianakis稱為極具潛在血管效應(yīng)的分子[21]。Akoumianakis等[22]研究發(fā)現(xiàn)，肥胖病人血管周圍脂肪組織中Wnt5a/SFRP5比率增加，AS發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加，提示W(wǎng)nt5a對AS有一定預(yù)測作用，又通過對病人動脈硬化程度動態(tài)觀察3年后確認(rèn)Wnt5a可作為AS標(biāo)志物。并且認(rèn)為Wnt5a促AS效應(yīng)與其對血管壁的氧化刺激密切相關(guān)，Wnt5a通過激活Wnt/JNK通路促進(jìn)下游靶基因USP17 / RAC1，活化還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶影響血管內(nèi)皮細(xì)胞及血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)。而在這之前，USP17 / RAC1一直只被認(rèn)為與細(xì)胞運(yùn)動存在聯(lián)系[23]。總的來說，肥胖、慢性炎癥共同作用，一方面，引起循環(huán)中SFRP5水平下降，削弱血管保護(hù)作用；另一方面，上升的Wnt5a水平加重血管氧化應(yīng)激，導(dǎo)致AS發(fā)展。

3.2 SFRP5與AS、冠心病 AS是冠心病的基本病理基礎(chǔ)，多種機(jī)制參與AS進(jìn)展，主要包括內(nèi)皮功能障礙、VSMC的增殖和遷移、血管鈣化及斑塊破裂出血。

內(nèi)皮功能障礙的特征在于內(nèi)皮依賴性血管舒張和收縮之間不平衡。研究表明，SFRP5基因消融小鼠體內(nèi)AS檢測指標(biāo)VEGF-A165b的表達(dá)明顯上調(diào)[24]，提示SFRP5與血管收縮舒張功能密切。同時(shí)Cho等[25]通過實(shí)驗(yàn)證明Wnt5a對血管內(nèi)皮障礙的促進(jìn)作用，更是從機(jī)制方面揭示SFRP5的血管保護(hù)作用。在體外實(shí)驗(yàn)中使用不同濃度Wnt5a處理大鼠胸主動脈血管，隨后予以SFRP5消除Wnt5a誘導(dǎo)的受損，通過定量一氧化氮(NO)的生成，得出SFRP5通過上調(diào)NO的產(chǎn)生以濃度依賴的方式恢復(fù)Wnt5a誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙的結(jié)論。此外，還通過評估SFRP5對人血管內(nèi)皮細(xì)胞中總和磷酸化JNK(c-Jun N端激酶)豐度的影響，證明了SFRP5通過競爭抑制Wnt5a/JNK信號通路增加內(nèi)皮細(xì)胞NO的產(chǎn)生，具有血管舒張功能。同時(shí)，Akoumianakis等[22]將VSMC置于高濃度Wnt5a環(huán)境中培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)Wnt5a改變VSMC近2 000個基因表達(dá)，且這些基因大多與細(xì)胞遷移相關(guān)，提出Wnt5a影響VSMC遷移的假說。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中通過觀察予以SFRP5后VSMC遷移能力變化，得出SFRP5可抑制Wnt5a影響VSMC遷移能力的結(jié)論，并且認(rèn)為VSMC通過改變收縮型表型響應(yīng)Wnt5a介導(dǎo)的炎性微環(huán)境，特征是肌動蛋白α2(ACTα2)和跨膜蛋白22α(TGLN)缺失，而基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)與基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子1(TIMP1)和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子2(TIMP2)比例增加[22]。斑塊破裂或出血也是AS進(jìn)展的重要原因，而斑塊的穩(wěn)定性與斑塊脂質(zhì)中新血管形成的密度密切相關(guān)[26]。研究表明，Wnt / β-catenin途徑是血管生成所必需的，對血管生成早期階段的內(nèi)皮細(xì)胞分化有重要調(diào)控作用，并伴隨核中β-catenin表達(dá)的增強(qiáng)，Wnt的下游靶基因可以編碼VEGF參與到血管生成過程[27]。作為Wnt信號途徑的內(nèi)源性抑制劑，SFRP5可以減少斑塊中新血管的形成并抑制斑塊的破裂和出血。此外，在中度和重度炎癥期間，斑塊中的新血管數(shù)目明顯增加，并且在破裂斑塊中新血管形成的程度最高，表明新血管形成與斑塊炎癥密切相關(guān)，作為抗炎脂肪因子，SFRP5也可通過抑制炎癥影響血管生長的微環(huán)境，減少脂質(zhì)斑塊中新生血管的數(shù)目[27]。最后，在AS嚴(yán)重程度方面，血管鈣化也至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，血管鈣化與斑塊的大小呈正相關(guān)。Gherghe等[28-29]的一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin途徑可促進(jìn)VSMC向成骨細(xì)胞樣細(xì)胞轉(zhuǎn)化，這些變化可以被Wnt/β-catenin途徑天然抑制劑DKK-1及內(nèi)源性抑制劑SFRP5明顯抑制。總而言之，SFRP5可多環(huán)節(jié)、多中心參與AS的發(fā)生發(fā)展，對心血管系統(tǒng)有一定保護(hù)作用。

4 小結(jié)與展望

肥胖、慢性炎癥通過影響組織代謝參與胰島素抵抗的形成和發(fā)展，通過影響血管內(nèi)皮功能參與AS的形成和發(fā)展，可經(jīng)慢性炎癥將冠心病與T2DM聯(lián)系起來，再結(jié)合SFRP5的抑制炎癥作用，為同時(shí)患此兩種疾病病人提供了新的治療思路。目前已有不少臨床研究證明SFRP5在冠心病及T2DM中具有重要意義。如一項(xiàng)橫斷面研究發(fā)現(xiàn)T2DM人群較健康人群SFRP5水平偏低，當(dāng)合并心血管疾病時(shí)SFRP5水平會進(jìn)一步降低，與疾病嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[30]，體現(xiàn)出其作為T2DM及冠心病危險(xiǎn)分層的潛力。而一項(xiàng)韓國糖尿病病人血管硬化及冠心病風(fēng)險(xiǎn)研究顯示，SFRP5作為血管舒張劑的作用非常明顯，SFRP5濃度降低可導(dǎo)致T2DM病人動脈硬化程度加重，預(yù)示冠心病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)明顯增加[25]，不僅再次驗(yàn)證SFRP5可作為T2DM及冠心病的危險(xiǎn)標(biāo)志物，更體現(xiàn)出其作為治療候選物及聯(lián)合治療靶點(diǎn)的潛力。

隨著社會發(fā)展，目前醫(yī)療模式越來越強(qiáng)調(diào)剖析控制不同組織日常功能的信號傳導(dǎo)途徑，通過共同的病理環(huán)節(jié)治療不同疾病，如腫瘤領(lǐng)域中，針對某一基因型腫瘤治療方案地位越來越高，采用傳統(tǒng)的按部位選擇治療方法的局限性越來越明顯。對于T2DM與冠心病這類高交叉患病率、大流行趨勢型疾病，進(jìn)一步挖掘SFRP5作為其聯(lián)合治療靶點(diǎn)的潛力符合目前醫(yī)學(xué)需要，是一項(xiàng)值得長期研究的課題。