非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤糖蛋白B與肥胖及相關(guān)疾病的研究進(jìn)展

吳旭楠，趙麗，袁國躍

近30年來，全球肥胖癥患病率呈快速上升趨勢。2017年流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，全球成年肥胖人數(shù)超過6億，兒童及青少年肥胖人數(shù)超過1億［1］。中國是世界上肥胖人數(shù)增長最快的國家之一，最新研究數(shù)據(jù)表明，中國肥胖人群比例高達(dá)12.1%［2］。肥胖已逐漸成為中國乃至全世界最為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題之一。非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤糖蛋白B（glycoprotein non-metastatic melanoma protein B，Gpnmb）是一種在低轉(zhuǎn)移潛能黑色素瘤細(xì)胞系中首次發(fā)現(xiàn)的Ⅰ型跨膜糖蛋白［3］，近期研究表明，Gpnmb與體質(zhì)量、體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）密切相關(guān)，并可通過增加體質(zhì)量、加重胰島素抵抗（insulin resistance，IR）導(dǎo)致肥胖、2型糖尿病等疾病的發(fā)生，有望成為預(yù)測和治療肥胖及相關(guān)疾病的新靶點，本文就其與肥胖研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Gpnmb概述

1.1 Gpnmb的結(jié)構(gòu)與分布 Gpnmb又稱造血生長因子誘導(dǎo)的Ⅰ型神經(jīng)激肽（hematopoietic growth factor inducible neurokinin-1 type，HGFIN）、樹突狀細(xì)胞肝素整合素配體（dendritic cell heparan sulfate proteoglycan integrin-dependent ligand，DC-HIL）和骨激活素（osteoactivin，OA），屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白家族。人Gpnmb基因定位于7p15，由12個外顯子組成，其編碼的Gpnmb蛋白存在兩個亞型：Gpnmb和Gpnmb-1，分別由560和572個氨基酸組成［4］。

Gpnmb在結(jié)構(gòu)上包含細(xì)胞外區(qū)（extracellular domain，ECD），跨膜區(qū)以及細(xì)胞內(nèi)區(qū)（intracellular domain，ICD）。ECD包括N端信號肽、RGD域、NTD域、PKD域、GAP1域、KLD域以及GAP2域；跨膜區(qū)包括TM域；ICD則包括免疫受體酪氨酸激活基序（hemITAM-YxxI）和雙亮氨酸序列（dileucine motif-ExxxLL）。此外，Gpnmb蛋白具有高度糖基化的特點，在Gpnmb內(nèi)部存在12個潛在的糖基化位點，其中PKD域和RGD域分別有6個和4個糖基化位點，其余2個分別位于KLD域及GAP2域［5］。

Gpnmb在脂肪、皮膚組織中高表達(dá)，其次是肝臟、長骨等其他組織［6］。ROSE等［7］研究發(fā)現(xiàn)，跨膜蛋白Gpnmb的ECD在解整合素金屬蛋白酶10的水解作用下可進(jìn)入血液循環(huán)發(fā)揮作用。另有研究指出，可溶解形式的Gpnmb可由白色脂肪組織、肝臟、成骨細(xì)胞等分泌［8］。此外，在3T3-L1脂肪細(xì)胞上清液中可檢測到Gpnmb的蛋白表達(dá)［8-9］。以上均提示Gpnmb是一種分泌蛋白。

1.2 Gpnmb的表達(dá)調(diào)控 在RAW.264.7巨噬細(xì)胞（Macrophage，Mφ）中使用蔗糖、棕櫚酸鹽、氯喹干預(yù)加重溶酶體負(fù)荷后，Gpnmb的表達(dá)明顯上調(diào)［10-11］，提示溶酶體功能失調(diào)或溶酶體應(yīng)激狀態(tài)可誘導(dǎo)Gpnmb的表達(dá)。既往研究表明，MiT/TFE轉(zhuǎn)錄因子家族主要調(diào)控自噬及溶酶體相關(guān)蛋白的表達(dá)，其家族成員包括MITF、TFEB、TFE3、TFEC［12］。體外實驗證實哺乳動物雷帕霉素靶蛋白抑制劑Torin1可增加溶酶體負(fù)荷，促進(jìn)MITF進(jìn)入細(xì)胞核并誘導(dǎo)Gpnmb的合成［10，13］。此外，α-黑素細(xì)胞刺激素（α-MSH）［14］，白介素（IL）-10［15］等細(xì)胞因子及 miR-150［16］、miR-508-5p［17］等非編碼RNA亦能調(diào)控Gpnmb的表達(dá)。

1.3 Gpnmb的功能 Gpnmb可參與色素沉著、組織損傷修復(fù)、骨代謝等多種生理反應(yīng)。Gpnmb在黑素體成熟的各階段均有表達(dá)，且在黑素體成熟的第Ⅲ階段和第Ⅳ階段明顯增加［18］，表明Gpnmb在黑素體成熟過程中發(fā)揮重要作用并可能與色素沉著密切相關(guān)。YU等［19］研究顯示，Mφ來源的Gpnmb能夠趨化間充質(zhì)干細(xì)胞向皮膚損傷部位募集，繼而促進(jìn)Mφ向M2型極化，加快傷口的愈合；ZHOU等［20］發(fā)現(xiàn)Gpnmb可促進(jìn)急性腎損傷后腎臟受損區(qū)域的Mφ向M2型極化從而發(fā)揮其保護(hù)性作用。提示Gpnmb具有抑制炎癥、促進(jìn)愈合的功能。

2 Gpnmb與肥胖

2.1 Gpnmb與Mφ脂質(zhì)沉積 近年來，大量研究表明肥胖與脂肪組織的慢性輕度炎癥直接相關(guān)［21-22］。肥胖時，炎癥狀態(tài)的脂肪組織具備兩大特點，一是其具有特征性的冠狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中聚集了大量活化的Mφ；此外，Mφ的脂質(zhì)沉積是其另一大特點［23-24］。

戈謝病（gaucher disease，GD）是一種因β-葡萄糖腦苷脂酶缺乏引起的溶酶體貯積病，其特點是Mφ脂質(zhì)異常沉積。KRAMER等［25］研究發(fā)現(xiàn)GD患者特征性的Mφ-戈謝細(xì)胞中Gpnmb的mRNA及蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào)，此外，GD患者及小鼠模型血漿Gpnmb水平升高，表明Mφ脂質(zhì)的異常沉積可促進(jìn)Gpnmb的表達(dá)與分泌。進(jìn)一步研究顯示，肥胖模型鼠附睪白色脂肪組織Mφ Gpnmb mRNA表達(dá)明顯上調(diào)，且Gpnmb mRNA表達(dá)水平與小鼠含生長因子樣模體黏液樣激素樣受體（F4/80）的mRNA表達(dá)水平呈正相關(guān)［10］，提示肥胖時，脂肪組織Mφ的容積增加與Gpnmb的合成密切相關(guān)。因此，Gpnmb作為一種在脂肪組織及Mφ中均有豐富表達(dá)的分泌蛋白，有望成為肥胖及相關(guān)疾病的新預(yù)測指標(biāo)。

2.2 Gpnmb與肥胖的關(guān)系 眾所周知，白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT）的過度蓄積是肥胖的主要危險因素。此外，WAT作為內(nèi)分泌器官，可分泌多種脂肪因子，并通過調(diào)節(jié)糖脂代謝參與肥胖的發(fā)生發(fā)展。一項高通量測序結(jié)果顯示，高脂喂養(yǎng)誘導(dǎo)的肥胖小鼠WAT Gpnmb基因表達(dá)水平明顯升高［26］。近期另有研究表明，飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠、ob/ob小鼠的附睪WAT Mφ中Gpnmb mRNA表達(dá)水平及血清Gpnmb水平均高于正常對照組［8，10］，提示脂肪因子Gpnmb可能與肥胖存在相關(guān)性。

GABRIEL等［10］研究者借助計算機(jī)模擬技術(shù)（In Silico Analysis）對CTB6F2、BHF2雜交小鼠的脂肪組織Gpnmb mRNA的表達(dá)水平與代謝特征進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示雜交小鼠脂肪組織Gpnmb mRNA的表達(dá)水平與小鼠體質(zhì)量呈正相關(guān)。GONG等［8］進(jìn)行的人群研究納入了144例非肥胖受試者與174例肥胖癥患者，采用酶聯(lián)免疫法測定血清Gpnmb水平后發(fā)現(xiàn)，肥胖人群血清Gpnmb水平高于非肥胖人群，且血清Gpnmb水平與BMI呈正相關(guān)，進(jìn)一步驗證了Gpnmb與肥胖緊密相關(guān)。將Gpnmb水平三分位后則發(fā)現(xiàn)體質(zhì)量、腰圍、臀圍、BMI、ALT、AST、TG等指標(biāo)隨著Gpnmb水平升高而升高。此外，在校正了性別、年齡、空腹血糖及肝酶等影響因素后，Gpnmb水平第三分位的受試者發(fā)生肥胖的風(fēng)險最高。因此，Gpnmb同時還是肥胖的獨立危險因素。

隨后，KATAYAMA等［9］分別采用運動、吡格列酮、胰島素干預(yù)OLETF糖尿病大鼠模型后發(fā)現(xiàn)，OLETF模型鼠WAT中Gpnmb mRNA的表達(dá)水平與WAT的重量密切相關(guān)并隨著體質(zhì)量的改變發(fā)生變化。為了探究Gpnmb對體質(zhì)量的影響，在嚙齒動物中采用腺相關(guān)病毒及轉(zhuǎn)基因的方式特異性過表達(dá)肝臟的Gpnmb后發(fā)現(xiàn)，Gpnmb過表達(dá)模型鼠體質(zhì)量明顯增加［8］，盡管Gpnmb過表達(dá)模型鼠的攝食量較對照組無明顯變化，但氧耗量明顯減少，這可能是Gpnmb過表達(dá)模型鼠體質(zhì)量增加的原因。

目前，有關(guān)Gpnmb促進(jìn)肥胖的具體機(jī)制尚不完全清楚，有基礎(chǔ)研究表明Gpnmb可通過CD44-AKT-SREBP1c通路促進(jìn)原代脂肪細(xì)胞脂質(zhì)合成，提示Gpnmb與脂代謝存在緊密聯(lián)系。動物實驗顯示，使用腺病毒過表達(dá)嚙齒動物肝臟Gpnmb后，其WAT重量明顯增加，WAT重量與體質(zhì)量比值增加，脂肪細(xì)胞面積明顯擴(kuò)大，脂質(zhì)合成關(guān)鍵基因固醇調(diào)節(jié)元件1c（SREBP1c）、乙酰輔酶A合成酶（Acs）、乙酰輔酶A羧化酶（Acc）、脂肪酸合成酶（Fasn）表達(dá)亦明顯上調(diào)［8］。綜上所述，Gpnmb可能通過加重WAT的脂質(zhì)蓄積從而促進(jìn)肥胖的發(fā)生。

3 Gpnmb與肥胖相關(guān)疾病

3.1 Gpnmb與糖尿病 肥胖時，脂肪組織的慢性輕度炎癥可引起免疫應(yīng)答（IR），而IR則是2型糖尿病發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。近期一項臨床研究結(jié)果指出，2型糖尿病患者血清Gpnmb水平較糖耐量正常者明顯升高［9］。此外，動物實驗則顯示肥胖模型鼠脂肪組織Gpnmb的mRNA表達(dá)水平與胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)［10］，表明Gpnmb可能是2型糖尿病的標(biāo)志物并與胰島素抵抗相關(guān)。為了探究Gpnmb對糖代謝的作用，GONG等［8］構(gòu)建了肝臟特異性過表達(dá)Gpnmb小鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gpnmb過表達(dá)模型鼠血糖水平明顯高于對照組，葡萄糖耐量試驗（GTT）及胰島素耐量試驗（ITT）結(jié)果則提示過表達(dá)Gpnmb可加重IR。隨后將C57BL/6J小鼠分為兩組，高脂喂養(yǎng)3周誘導(dǎo)肥胖，此后每隔3 d分別腹腔注射3 mg/kg的Gpnmb抗體及IgG對照干預(yù)共18 d，結(jié)果顯示Gpnmb抗體中和可降低血糖及胰島素水平，并改善胰島素敏感性。進(jìn)一步研究驗證了Gpnmb抗體中和可通過促進(jìn)腎臟、肝臟，尤其是棕色脂肪組織對葡萄糖的攝取調(diào)控糖代謝。然而目前Gpnmb調(diào)控糖代謝的具體機(jī)制尚不清楚，有待未來進(jìn)一步研究加以闡述。

3.2 Gpnmb與脂肪肝 流行病學(xué)研究表明，肥胖癥患者同時罹患非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）的風(fēng)險明顯增加，且肥胖是NAFLD的危險因素［27］?；A(chǔ)研究顯示，低密度脂蛋白（LDL）受體基因敲除鼠在高膽固醇飲食18周后，其肝臟Gpnmb的mRNA表達(dá)較正常飲食鼠上調(diào)300倍［28］。進(jìn)一步人群研究納入了49例正常受試者、44例非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）患者及16例單純肝臟脂肪變性（hepatic simple steatosis，SS）患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NASH患者血清Gpnmb水平高于SS患者，且兩者均高于正常對照組；相關(guān)性分析顯示血清Gpnmb水平與ALT、AST、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-GTP）、BMI等指標(biāo)呈正相關(guān)［9］，提示Gpnmb與NAFLD密切相關(guān)。此外，將NAFLD患者根據(jù)肝纖維化程度分為四組后發(fā)現(xiàn)，隨著肝纖維化程度的加重，血清Gpnmb水平呈上升趨勢；多元Logistic回歸分析顯示Gpnmb是肝纖維化的獨立危險因素［9］。綜上所述，Gpnmb可能是NAFLD的預(yù)測指標(biāo)并且能夠評估肝纖維化的嚴(yán)重程度。

3.3 Gpnmb與腫瘤 超重/肥胖是腫瘤的重要危險因素。研究表明，BMI每增加5 kg/m2，發(fā)生膽道系統(tǒng)腫瘤風(fēng)險增加56%，體質(zhì)量每增加5 kg，未使用激素替代治療的女性絕經(jīng)后發(fā)生乳腺癌風(fēng)險增加11%［29］。目前肥胖導(dǎo)致腫瘤的機(jī)制尚不完全清楚，既往研究指出脂聯(lián)素、Chemerin等脂肪因子與腫瘤的發(fā)生緊密相關(guān)［30-31］。近期研究表明，Gpnmb作為一種新型脂肪因子，可通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、黏附，促進(jìn)腫瘤新生血管形成等生物學(xué)行為加快乳腺癌［32］、胰腺癌［33］、頸部鱗狀細(xì)胞癌［34］等惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，此外，骨髓來源抑制性細(xì)胞可通過其表面Gpnmb的腦外傷綜合征（ECD）與T淋巴細(xì)胞表面的跨膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖-4（syndecan-4）結(jié)合，從而抑制T淋巴細(xì)胞的活化與功能，最終導(dǎo)致腫瘤的免疫逃逸［35］。

3.4 Gpnmb與骨代謝 肥胖與骨代謝關(guān)系密切，研究表明，肥胖時瘦素等脂肪因子在骨代謝的動態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用［36］。FRARA等［37］發(fā)現(xiàn)，嚙齒動物過表達(dá)Gpnmb后成骨細(xì)胞數(shù)量增加，成骨細(xì)胞生物活性明顯提升，提示Gpnmb可促進(jìn)成骨細(xì)胞分化及骨基質(zhì)礦化。然而，Gpnmb對破骨細(xì)胞的作用存在爭議。ABDELMAGID等［38］研究者發(fā)現(xiàn)，Gpnmb無義突變模型DBA/2J鼠表現(xiàn)為破骨細(xì)胞分化程度增加，骨吸收減少，提示Gpnmb抑制破骨細(xì)胞分化，但能促進(jìn)破骨細(xì)胞功能。該課題組進(jìn)一步研究表明，Gpnmb通過激活CD44/ERK通路抑制核因子-κB受體活化因子配體（RANKL）介導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化［39］。但有研究表明Gpnmb能夠促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化與功能［40］。因此，Gpnmb與骨代謝的關(guān)系有待今后進(jìn)一步研究驗證。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，Gpnmb是一種在脂肪、肝臟等組織高表達(dá)的分泌蛋白，近期研究表明，Gpnmb可增加小鼠體質(zhì)量，加劇肥胖引起的IR，人群研究則顯示Gpnmb與體質(zhì)量、BMI、穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）等呈正相關(guān)，Gpnmb是發(fā)生肥胖的獨立危險因素，但目前有關(guān)Gpnmb與肥胖及相關(guān)疾病的臨床研究數(shù)據(jù)仍十分有限，且缺少Gpnmb影響體質(zhì)量、攝食、能量代謝、胰島素敏感性的具體機(jī)制研究。今后可進(jìn)行大樣本的前瞻性臨床研究驗證Gpnmb對肥胖及相關(guān)疾病的預(yù)測價值，并進(jìn)一步探究Gpnmb參與肥胖及相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展的機(jī)制。

作者貢獻(xiàn)：吳旭楠進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計，文獻(xiàn)/資料收集、整理，撰寫論文；趙麗進(jìn)行文章的修改；袁國躍負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審核，對文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。