內(nèi)脂素與糖尿病腎病相關(guān)性的研究進(jìn)展

周小丹，胡燕紅，鄭龍軼

(1.海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，上海 200433；2.江蘇省軍區(qū)第五干休所門診部，南京 210016)

隨著人類生存環(huán)境和生活水平的改變，糖尿病的患病率不斷升高。2019年國際糖尿病聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，全球20～79歲成人中，約4.63億糖尿病患者[1]。1990—2016年，我國全年齡糖尿病患病率從3.7%上升到6.6%，全年齡糖尿病死亡率和糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)死亡率分別增加了63.5%和33.3%[2]。糖尿病所引發(fā)的健康問題已逐漸成為全球的關(guān)注重點(diǎn)。

DN是糖尿病最常見、最嚴(yán)重的并發(fā)癥，也是終末期腎病的主要病因，至今其確切的發(fā)病機(jī)制尚無定論。目前認(rèn)為，血流動力學(xué)改變、代謝紊亂、炎癥、自噬、氧化應(yīng)激、微RNA及一些病理因素參與了DN的發(fā)生、發(fā)展[3]。臨床上DN的主要治療方法是降血糖(如胰島素)和降血壓(如RAS抑制劑)，但其只能延緩DN進(jìn)展，部分DN患者在嚴(yán)格血糖、血壓控制后仍不可避免地發(fā)生終末期腎病，提示可能存在其他影響DN進(jìn)展的作用機(jī)制。

內(nèi)脂素(Visfatin)是新發(fā)現(xiàn)的脂肪因子，在內(nèi)臟脂肪細(xì)胞中高表達(dá)[4]，既具有誘導(dǎo)B細(xì)胞成熟功能，又具有煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶活性，故又被稱為前B細(xì)胞克隆增強(qiáng)因子或煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT)。事實(shí)上，Visfatin、前B細(xì)胞克隆增強(qiáng)因子和細(xì)胞外NAMPT(extracellular nicotinamide phosphoribosyltransferase，eNAMPT)均為NAMPT的分泌形式，三者分別在不同部位發(fā)現(xiàn)，并發(fā)揮不同功能。Visfatin具有多種生物功能，可能通過參與誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)、胰島素抵抗[5]和調(diào)節(jié)糖脂代謝、氧化應(yīng)激[6]等途徑促進(jìn)DN的發(fā)生、發(fā)展?，F(xiàn)對Visfatin參與DN進(jìn)展的具體分子機(jī)制等方面進(jìn)行綜述，以期為DN的防治提供新線索。

1 Visfatin的生物功能

Visfatin是一種由473個(gè)氨基酸組成的52 kB蛋白多肽，缺乏典型的分泌信號序列[7]。其編碼基因位于第7號染色體長臂7q22.1～7q3.33區(qū)域，包含11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)顯子。Visfatin基因具有高度保守性，在哺乳動物中具有顯著同源性[8]。Visfatin晶體結(jié)構(gòu)屬于Ⅱ型磷酸基轉(zhuǎn)移酶的二聚類，其酶活性是NAD+生物合成途徑的限速元件，能催化煙酰胺合成單核苷酸，調(diào)節(jié)哺乳動物細(xì)胞中沉默信息調(diào)節(jié)因子(silent information regulator,SIRT)2原體、SIRT1的功能[9-10]。Visfatin可以調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、介導(dǎo)血管生成，對急性肺損傷、神經(jīng)細(xì)胞具有保護(hù)作用[11-13]。

Visfatin分布十分廣泛，除脂肪組織外，在心、肝、肺、腎、胰腺、結(jié)腸、骨骼肌、乳腺上皮等處均有表達(dá)。Visfatin存在于細(xì)胞外(如血液、關(guān)節(jié)液)和細(xì)胞內(nèi)(如細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì))，以自分泌和旁分泌方式發(fā)揮作用。此外，外周血白細(xì)胞(如單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞)均可分泌Visfatin[7,14-15]。有研究表明，血清Visfatin水平與白細(xì)胞數(shù)量相關(guān)[16]。巨噬細(xì)胞存在于脂肪組織中，被認(rèn)為是全身低度炎癥的誘因。巨噬細(xì)胞Visfatin水平高于成熟脂肪細(xì)胞，且Visfatin蛋白主要由內(nèi)臟巨噬細(xì)胞釋放[17]。

Visfatin似乎是一種混雜配體，雖然其相關(guān)受體尚未完全明確，但Visfatin可能與不止一種受體結(jié)合。Camp等[18]發(fā)現(xiàn)，NAMPT通過直接與Toll樣受體4連接誘導(dǎo)肺部炎癥。Torretta等[19]研究表明，eNAMPT與CC趨化因子受體[chemokine(C-C motif)receptor，CCR]5結(jié)合，并作為其天然拮抗劑；該研究采用PyMol和Uniprot計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析顯示，eNAMPT與CC趨化因子配體7存在相似的結(jié)構(gòu)構(gòu)象和保守序列，而CC趨化因子配體7不僅是CCR5的拮抗劑，也是CCR1、CCR2和CCR3的激動劑，提示Visfatin具有與多種受體結(jié)合的潛能。

2 Visfatin參與DN進(jìn)展的機(jī)制

隨著對Visfatin功能認(rèn)識的不斷深入，Visfatin在DN發(fā)病中的作用逐漸引起學(xué)者的關(guān)注。多項(xiàng)研究表明，糖尿病早期患者血清Visfatin水平已升高，并與腎臟受損嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[20-27]。有研究認(rèn)為，血清Visfatin水平升高是2型糖尿病患者發(fā)生DN的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[21]。

臨床常以腎臟組織病理檢查作為診斷DN金標(biāo)準(zhǔn)，其病理改變包括系膜區(qū)改變(如系膜細(xì)胞增殖、系膜區(qū)擴(kuò)張、細(xì)胞外基質(zhì)沉積、局部炎癥細(xì)胞浸潤)、腎小球基膜增厚、腎小管萎縮和纖維化、腎小動脈玻璃樣變以及腎小球球性硬化。Visfatin可以通過參與氧化應(yīng)激、誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)、促進(jìn)腎臟細(xì)胞纖維化、加重代謝紊亂導(dǎo)致腎臟病理改變。

2.1氧化應(yīng)激 生理狀態(tài)下，機(jī)體內(nèi)氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)保持動態(tài)平衡，機(jī)體產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物可被抗氧化系統(tǒng)清除，有害因素(如高血糖、吸煙)刺激可破壞上述平衡，使機(jī)體清除能力降低和(或)氧化物生成過多，導(dǎo)致氧化應(yīng)激狀態(tài)。氧化應(yīng)激是糖尿病微血管病變及大血管病變發(fā)生和發(fā)展的主要途徑[28]。氧自由基通過直接損傷細(xì)胞DNA或誘導(dǎo)炎癥和促進(jìn)線粒體功能障礙，加速細(xì)胞過早的衰老、死亡，導(dǎo)致神經(jīng)、血管和組織細(xì)胞損傷。事實(shí)上，DN作為糖尿病微血管病變的常見并發(fā)癥，其發(fā)生、發(fā)展與氧化應(yīng)激關(guān)系密切。

在腎臟中，還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NOX)激活與ROS生成相關(guān)[38]。Holterman等[39]發(fā)現(xiàn)，DN患者NOX5的表達(dá)增加。研究證實(shí)，Visfatin通過激活p38/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路提高NOX和ROS水平，隨后磷酸化核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)激酶抑制蛋白和IκB激酶，并增加NF-κB的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞間黏附分子-1、血管細(xì)胞間黏附分子-1表達(dá)增加，單核細(xì)胞對內(nèi)皮細(xì)胞黏附增強(qiáng)，最終引起血管內(nèi)皮功能障礙[34]。既往研究顯示，人血管平滑肌細(xì)胞中Visfatin通過激活胞外信號調(diào)節(jié)激酶和NF-κB調(diào)節(jié)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的合成[40]。一氧化氮合酶是一種具有雙重功能的酶，輔助因子充足時(shí)合成一氧化氮，輔助因子缺乏時(shí)合成ROS，故推測DN患者較高的血清一氧化氮水平與血清Visfatin水平呈正相關(guān)，但腎臟損傷程度未改善[41]。

DN患者體內(nèi)高糖環(huán)境可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生過多的氧自由基，導(dǎo)致氧化應(yīng)激。過多的氧自由基作為胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的第二信使分子，通過誘導(dǎo)胰島素受體底物磷酸化導(dǎo)致胰島素抵抗，隨后胰島素抵抗補(bǔ)償性機(jī)制——Visfatin表達(dá)和分泌增強(qiáng)。高水平Visfatin增加NOX活性和ROS水平[34]，加重機(jī)體氧化應(yīng)激。綜上，高糖啟動、氧化應(yīng)激/胰島素抵抗/Visfatin三者間相互促進(jìn)形成惡性循環(huán)，共同促進(jìn)DN發(fā)展。此外，Visfatin可誘導(dǎo)腎臟細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的轉(zhuǎn)位，促進(jìn)細(xì)胞吸收葡萄糖，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的高糖狀態(tài)，加重細(xì)胞氧化應(yīng)激[42]。

2.2誘導(dǎo)炎癥 Visfatin參與了許多炎癥相關(guān)疾病，如銀屑病[43]、炎性腸病[44]、骨關(guān)節(jié)炎[31]等，被認(rèn)為是脂肪組織細(xì)胞分泌的促炎脂肪因子。有研究認(rèn)為，炎癥是2型DN患者體內(nèi)Visfatin水平的決定因素，血清Visfatin水平與白細(xì)胞數(shù)量和C反應(yīng)蛋白水平呈正相關(guān)[45]。治療劑量的Visfatin呈劑量依賴性地上調(diào)人單核細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子或抗炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α[46]、IL-8[47]、IL-10的產(chǎn)生。已有數(shù)據(jù)顯示，腫瘤壞死因子、IL-6等分子對DN進(jìn)展非常重要[48]。Heo等[5]研究證實(shí)，Visfatin通過激活Janus激酶2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3和NF-κB激酶抑制蛋白/NF-κB途徑誘導(dǎo)肝細(xì)胞炎癥和胰島素抵抗。

核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體是一種蛋白水解復(fù)合物，由核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3、銜接蛋白凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白和胱天蛋白酶1結(jié)合而成，對IL-1β的生成有重要作用[49]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體的活化，可導(dǎo)致足細(xì)胞損傷和腎小球硬化[50-51]。研究表明，經(jīng)Visfatin處理的肥胖小鼠足細(xì)胞的F-肌動蛋白纖維失去獨(dú)特排列，而銜接蛋白凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白干擾小RNA轉(zhuǎn)染可抑制上述作用，保持足細(xì)胞形態(tài)[30]?？梢姡琕isfatin通過激活核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體提高足細(xì)胞中胱天蛋白酶1的活性并促進(jìn)IL-1β的產(chǎn)生，導(dǎo)致足細(xì)胞功能障礙和損失以及腎小球損傷。

2.3促進(jìn)腎細(xì)胞纖維化 Visfatin具有顯著的促進(jìn)細(xì)胞膠原纖維表達(dá)功能，呈濃度依賴性地促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞增殖及細(xì)胞外基質(zhì)表達(dá)[52]，參與DN發(fā)展。周寶尚[53]對47例DN患者腎活檢組織進(jìn)行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)，腎小球系膜區(qū)及腎小管上皮細(xì)胞均有Visfatin表達(dá)，其中腎小球系膜區(qū)表達(dá)水平最高；半定量分析顯示，Visfatin的表達(dá)可隨DN的分期進(jìn)展而增強(qiáng)；隨后，該研究通過GW4064激活法尼酯X受體的體外人腎小球系膜細(xì)胞培養(yǎng)研究顯示，法尼酯X受體激活可通過下調(diào)Visfatin表達(dá)減少高糖誘導(dǎo)的人腎小球系膜細(xì)胞炎癥、纖維化和增殖，而外源性Visfatin可能使該作用減弱；進(jìn)一步體內(nèi)研究證實(shí)，GW4064改善了Visfatin表達(dá)減緩了db/db小鼠中DN的進(jìn)展。使用不同濃度Visfatin(25、50、100、200 ng/mL)干預(yù)體外培養(yǎng)大鼠腎小球系膜細(xì)胞，結(jié)果顯示，Visfatin干預(yù)組腎小球系膜細(xì)胞纖維連接蛋白和Ⅰ型膠原的信使RNA和蛋白表達(dá)水平隨Visfatin濃度的升高而升高[52]。Chen等[54]研究證實(shí)，Visfatin與纖維化因子之間可能存在關(guān)聯(lián)，高糖環(huán)境中系膜細(xì)胞內(nèi)Visfatin過表達(dá)促進(jìn)了波形蛋白和纖連蛋白的表達(dá)，認(rèn)為系膜細(xì)胞中Visfatin上調(diào)，通過激活NF-κB p65途徑和抑制SIRT1途徑促進(jìn)腎小球纖維化。既往研究表明，NF-κB p65信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可以導(dǎo)致腎臟炎癥和損傷，而SIRT1過表達(dá)通過抑制NF-κB p65途徑減少CD40表達(dá)，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用[55]。研究發(fā)現(xiàn)，煙酰胺單核苷酸(NAMPT酶活性的下游產(chǎn)物)治療通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制NAMPT上調(diào)，具有抗纖維化作用，揭示了煙酰胺單核苷酸在DN補(bǔ)償性保護(hù)性機(jī)制中的重要作用[54]。

上調(diào)近曲小管中Visfatin的表達(dá)，具有抑制腎小管纖維化、保護(hù)腎小管重吸收白蛋白的功能。Muraoka等[56]對近曲小管NAMPT過表達(dá)以及近曲小管特異性NAMPT敲除轉(zhuǎn)基因小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，近曲小管NAMPT過表達(dá)對DN誘導(dǎo)的腎小管周圍纖維化改變、管狀基膜增厚和近端小管細(xì)胞凋亡具有保護(hù)作用，但不能挽救糖尿病性腎小球基膜增厚或足突細(xì)胞足突消失；進(jìn)一步特異性敲除近曲小管中NAMPT顯示，近曲小管中NAMPT表達(dá)減少與DN中腎纖維化變化一致，故認(rèn)為DN患者腎小管細(xì)胞NAMPT缺失可通過兩條途徑導(dǎo)致組織纖維化變化：①直接激活SIRT6-金屬蛋白酶組織抑制物-1途徑導(dǎo)致Ⅳ型膠原蛋白沉積和管狀基膜增厚；②通過激活SIRT6-金屬蛋白酶組織抑制物-1途徑激活下游轉(zhuǎn)化生長因子-β1/Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)導(dǎo)致近曲小管損傷。此外，血清Visfatin與一氧化氮呈正相關(guān)[42]，腎小管Visfatin表達(dá)減少可能通過降低腎小管一氧化氮局部水平損傷腎小管內(nèi)皮功能。

2.4加重代謝紊亂 代謝紊亂是導(dǎo)致DN發(fā)生發(fā)展的重要原因。肥胖和胰島素抵抗常合并代謝紊亂，被認(rèn)為是代謝紊亂的常見表現(xiàn)。Visfatin參與調(diào)節(jié)機(jī)體糖脂代謝與胰島素抵抗[57]，其血漿水平升高可能在肥胖、胰島素抵抗等代謝相關(guān)疾病中發(fā)揮重要作用。

目前普遍認(rèn)為，肥胖是遺傳因素及環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，但環(huán)境因素(如營養(yǎng)過剩、缺少運(yùn)動)是其主要原因。肥胖的本質(zhì)是一種脂肪過度積累狀態(tài)，由能量平衡失調(diào)(熱量攝入超過能量消耗)引起[58]。脂肪組織可分為白色脂肪和棕色脂肪，體內(nèi)的白色脂肪組織是機(jī)體的主要儲能組織；而棕色脂肪組織是一種有益的脂肪組織，可參與機(jī)體產(chǎn)熱。脂肪組織即具有儲藏能量的功能，又具有分泌脂肪因子的作用，其分泌的脂肪因子對機(jī)體多種功能具有調(diào)節(jié)作用。Visfatin最初發(fā)現(xiàn)于內(nèi)臟脂肪中，在白色脂肪組織中優(yōu)先表達(dá)，與脂肪組織關(guān)系密切。多數(shù)研究表明，血漿Visfatin水平與肥胖呈正相關(guān)[36,59-60]。Visfatin具有類胰島素功能，可抑制肝臟細(xì)胞葡萄糖釋放，促進(jìn)脂肪細(xì)胞、肌細(xì)胞攝取葡萄糖[6,61]，導(dǎo)致脂肪積累，加重肥胖。

棕色脂肪組織可通過解偶聯(lián)蛋白-1、線粒體呼吸鏈氧化磷酸化的解偶聯(lián)產(chǎn)生熱量，具有抗肥胖作用。不同劑量的Visfatin對棕色脂肪細(xì)胞產(chǎn)生不同的功能。T37i細(xì)胞是棕色脂肪組織功能研究的常用模型細(xì)胞[62]。Dimitriadis等[63]用不同劑量Visfatin作用于T37i細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，生理劑量Visfatin可以上調(diào)PR結(jié)構(gòu)域蛋白16及解偶聯(lián)蛋白-1水平，下調(diào)受體相互作用蛋白140水平；而大劑量Visfatin可以抑制解偶聯(lián)蛋白-1表達(dá)，降低棕色脂肪組織的活性。既往研究表明，PR結(jié)構(gòu)域蛋白16可以增加脂肪組織的褐變和棕色脂肪組織的產(chǎn)熱[64]，受體相互作用蛋白140的作用則相反[65]。據(jù)此推測肥胖人群體內(nèi)高水平的Visfatin可以通過抑制解偶聯(lián)蛋白-1表達(dá)降低棕色脂肪細(xì)胞產(chǎn)熱[63]，破壞熱量平衡導(dǎo)致脂肪堆積引發(fā)肥胖，而肥胖可促進(jìn)代謝紊亂。Sayers等[66]發(fā)現(xiàn)，不同濃度eNAMPT表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)和功能不同。探索eNAMPT對小鼠和人類胰島中分離的功能性β細(xì)胞的影響發(fā)現(xiàn)，在非糖尿病人群中，低生理濃度(≤1 ng/mL)eNAMPT作為二聚體通過NAD依賴性機(jī)制增強(qiáng)胰島β細(xì)胞功能；在2型糖尿病患者中，高濃度(>5 ng/mL)eNAMPT以單體形式發(fā)揮促炎作用，并介導(dǎo)胰島β細(xì)胞功能障礙。

綜上所述，脂肪組織分泌的Visfatin可直接促進(jìn)脂肪堆積加重肥胖，并隨著脂肪堆積產(chǎn)生高濃度Visfatin，進(jìn)而抑制棕色脂肪細(xì)胞產(chǎn)熱，導(dǎo)致熱量平衡破壞，加重肥胖。肥胖和Visfatin相互影響、相互促進(jìn)，導(dǎo)致代謝紊亂并形成惡性循環(huán)，共同誘導(dǎo)了DN的發(fā)生發(fā)展。

3 小 結(jié)

Visfatin直接與細(xì)胞表面尚未明確的受體結(jié)合激活下游通路，發(fā)揮細(xì)胞因子作用；亦可以囊泡形式內(nèi)部化后釋放或在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，增強(qiáng)NAD+生物合成，發(fā)揮酶促作用。Visfatin功能多樣，似乎可因其在組織的分布、濃度或作用時(shí)間、方式的不同，表現(xiàn)出截然相反的生理、病理功能[54，67]。在DN的發(fā)展中，Visfatin通過參與氧化應(yīng)激、誘導(dǎo)炎癥等途徑促進(jìn)疾病進(jìn)展，可能是聯(lián)系肥胖與糖尿病等代謝疾病的橋梁。目前Visfatin的作用機(jī)制仍未明確，但Visfatin對DN不良影響的發(fā)現(xiàn)為治療糖尿病提供了新思路。