抗炎性脂肪因子分泌型卷曲相關(guān)蛋白5參與炎性疾病的研究進(jìn)展

李海霞 綜述，魏靜，哈小琴 審校

1.蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所，甘肅 蘭州 730000；2.人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院檢驗(yàn)科，甘肅 蘭州 730050；3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730030

分泌型卷曲相關(guān)蛋白5（secreted frizzled-related protein-5，Sfrp5）是OUCHI 等［1］在2010 年發(fā)現(xiàn)的一種抗炎性脂肪因子，可結(jié)合和拮抗Wnt5a 發(fā)揮作用。Wnt 信號(hào)被分為3 種不同途徑：典型的Wnt／β-catenin信號(hào)通路、非典型的平面細(xì)胞極性通路（Planar cell polarity，PCP）、Ca2+通路以及Wnt／c-jun N-末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號(hào)通路［2-3］。Wnt5a是一種通過激活非典型Wnt 信號(hào)通路來增加炎癥反應(yīng)的糖蛋白，Sfrp5 是Wnt5a 蛋白的內(nèi)源性抑制劑。Sfrp5 可與Wnt5a 競爭受體，并抑制Wnt 信號(hào)。隨著Sfrp5 表達(dá)的減少，Wnt5a 表達(dá)增加，導(dǎo)致炎癥癥狀和胰島素抵抗（insulin resistance，IR）增加。因此，Wnt5a 與Sfrp5 之間的平衡可控制炎癥反應(yīng)［4］。Sfrp5 主要由內(nèi)臟脂肪細(xì)胞分泌，在白色脂肪組織、骨骼肌和肝臟以及β 細(xì)胞中表達(dá)，可在循環(huán)血液中檢測到。人類Sfrp5 基因位于10 號(hào)染色體10q24.1，由3 個(gè)外顯子組成［5］。近來研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)體發(fā)生IR 時(shí)，Sfrp5 可作為調(diào)控糖脂代謝的有利因子，通過給肥胖和糖尿病小鼠注射Sfrp5，可改善小鼠代謝功能，減少脂肪組織炎癥。此外，Sfrp5 也對(duì)冠心病具有一定的保護(hù)作用［6］。本文就Sfrp5 介導(dǎo)脂肪細(xì)胞分化、糖代謝和胰島β 細(xì)胞的潛在機(jī)制，及其參與糖尿病、肥胖、冠心病等炎性疾病的機(jī)制作一綜述。

1 Sfrp5 的生理功能

1.1 Sfrp5 與脂肪的分化及生成 Sfrp5 是一種新發(fā)現(xiàn)的抗炎性脂肪細(xì)胞因子，與脂肪生成和肝臟脂肪變性一起存在。在脂肪細(xì)胞分化和成熟過程中，Sfrp5的表達(dá)增加。研究發(fā)現(xiàn)，前脂肪細(xì)胞通過上調(diào)Sfrp5減少甘油三酯的積累［7］。過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferatoractivated receptor γ，PPARγ）是脂肪細(xì)胞分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，PPARγ腺病毒轉(zhuǎn)染可增強(qiáng)3T3-L1 脂肪細(xì)胞中Sfrp5 的表達(dá)［8］。Sfrp5 可通過阻斷Wnt／β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化［9］。糖原合成酶激酶3（glycogen synthase kinase-3，GSK3）可通過信號(hào)轉(zhuǎn)錄激活子5（signal transducers and activators of transcription 5，STAT5）調(diào)控Sfrp 的表達(dá)。并且在此過程中，GSK3可調(diào)節(jié)Wnt／β-catenin 信號(hào)通路和非經(jīng)典的Wnt 通路（包括JNK 和RAS 相關(guān)的C3 肉毒素底物信號(hào)）來參與調(diào)節(jié)脂肪的生成。提示GSK3／STAT5／SFRP ／Wnt 調(diào)節(jié)軸能通過不同的途徑和脂肪生成調(diào)節(jié)因子來協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞的生成［10］。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，Sfrp5 可通過阻斷Wnt 信號(hào)通路，抑制氧化代謝并且負(fù)向調(diào)節(jié)線粒體的呼吸反應(yīng)，從而增加脂肪生成［11］。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterol regulatory element binding proteins，SREBPs）是脂質(zhì)合成的主要轉(zhuǎn)錄因子［12］。在骨骼肌細(xì)胞中Wnt／β-catenin 信號(hào)通路可通過下調(diào)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（SREBP-1c）來減少肌細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積，并抑制MAPK 通路的激活［13］，但Sfrp5 可逆轉(zhuǎn)這一過程，促進(jìn)脂肪細(xì)胞的分化及生成。

1.2 Sfrp5 與糖代謝 研究表明，在未經(jīng)處理的脂肪細(xì)胞中，Sfrp5 可使胰島素介導(dǎo)的Akt-Ser473、Akt-Thr308、GSK3-ser21 和PRAS40-Thr246 磷酸化水平分別降低34%、31%、37%和34%，葡萄糖攝取水平降低25%。但在未經(jīng)處理的骨骼肌中，Sfrp5 對(duì)骨骼肌的胰島素信號(hào)并無影響［14］，表明機(jī)體在正常代謝狀態(tài)下，Sfrp5 可能會(huì)損害脂肪細(xì)胞的胰島素作用，導(dǎo)致糖代謝受損。IR 狀態(tài)下，JNK 通路激活后可增強(qiáng)絲氨酸和蘇氨酸殘基上胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）的磷酸化來中斷胰島素信號(hào)通路，抑制胰島素的作用，但Sfrp5 可通過抑制Wnt5a ／JNK1 通路來改善胰島素的敏感性和葡萄糖不耐受［15］。一項(xiàng)動(dòng)物研究顯示，對(duì)高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠輸注Sfrp5可降低大鼠肝臟葡萄糖的生成，由于Sfrp5 能降低糖異生酶即磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和葡萄糖6 磷酸酶（glucose-6-phosphatase，G6Pase）的表達(dá)，以此增加肝胰島素信號(hào)，在外周葡萄糖穩(wěn)態(tài)中起作用。但Sfrp5 僅在肝臟糖脂代謝紊亂的狀態(tài)下發(fā)揮作用，在正常條件下不發(fā)揮作用。并且，在此過程中，Sfrp5 可激活I(lǐng)nsRAkt-PI3k-KATP 信號(hào)通路，減少肝糖生成率（hepatic glucose production，HGP）和極低密度脂蛋白-膽固醇（very low density lipoprotein-cholesterol，VLDL-TG）的分泌［16］。提示Sfrp5 對(duì)機(jī)體的作用可能取決于作用部位的組織類型和代謝環(huán)境。在機(jī)體糖代謝失調(diào)的狀態(tài)，Sfrp5 可作為控制糖代謝紊亂的一個(gè)新的靶點(diǎn)。

1.3 Sfrp5 與胰島β 細(xì)胞的增殖 Sfrp5 是一種成熟的脂肪細(xì)胞標(biāo)記物，影響β 細(xì)胞的增殖。有研究報(bào)道，Sfrp5 降低了原代大鼠胰島細(xì)胞的增殖率，而Sfrp5的敲除增加了原代大鼠胰島細(xì)胞和胰島β 細(xì)胞系INS-1E 細(xì)胞的增殖［17］。但有研究表明，INS-1E 細(xì)胞僅在高葡糖濃度（＞16.7 mmol／L）時(shí)，Sfrp5 的過表達(dá)才能降低細(xì)胞增殖；在基礎(chǔ)葡萄糖濃度內(nèi)，Sfrp5可能會(huì)促進(jìn)INS-1E 細(xì)胞的增殖［18］。LI 等［19］研究發(fā)現(xiàn)，高糖可通過PI3K／AKT 信號(hào)通路抑制Sfrp5 的表達(dá)，促進(jìn)大鼠胰島β 細(xì)胞的存活。因此在不同葡萄糖濃度下，Sfrp5 對(duì)胰島β 細(xì)胞生物活性的影響作用尚有待研究。

研究表明，胰島素的分泌受Wnt 信號(hào)通路中轉(zhuǎn)錄因子7 樣2（transcription factor 7 like2，TCF7L2）的影響，在β 細(xì)胞中沉默Sfrp5 既增加了去磷酸化β-catenin的表達(dá)，也增加了活性Wnt 信號(hào)的指標(biāo)TCF7L2 蛋白的表達(dá)，用以激活胰島β 細(xì)胞的增殖［20］。IGF 結(jié)合蛋白-3（IGF binding protein-3，IGFBP-3）是控制β細(xì)胞增殖的脂肪分泌因子［21］。研究發(fā)現(xiàn)，胰島中Sfrp5 的表達(dá)受外源重組IGFBP-3 的調(diào)控，體外實(shí)驗(yàn)中，抗IGFBP-3 抗體處理可通過抑制Sfrp5 的表達(dá)來增加β 細(xì)胞增殖［20］。綜上所述，Sfrp5 介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)是胰島β 細(xì)胞增殖的關(guān)鍵組成部分，且Sfrp5 可能是β 細(xì)胞增殖過程中的一個(gè)可能的調(diào)節(jié)因子。

2 Sfrp5 與糖尿病

IR 是糖尿病發(fā)生的重要病理機(jī)制，其發(fā)展與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的脂肪組織炎癥有關(guān)，與慢性低度炎癥也有關(guān)。TOAN 等［22］觀察到越南2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者血清Sfrp5 水平低于對(duì)照組。但這項(xiàng)結(jié)果與CANIVELL 等［23］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾，該實(shí)驗(yàn)通過對(duì)西班牙T2DM 患者與糖尿病前期患者和對(duì)照組的比較發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者血清Sfrp5水平升高，但糖尿病前期患者與正常對(duì)照者血清Sfrp5水平無差異。在我國糖尿病人群的研究中，T2DM 患者與對(duì)照者之間循環(huán)Sfrp5 水平存在降低／增加［15，24］。由此得出，T2DM 患者血清Sfrp5 水平可能與種族相關(guān)。但這幾項(xiàng)研究均屬于橫斷面研究，結(jié)果具有一定局限性。因此，對(duì)于T2DM 患者的血清Sfrp5 水平還有待探討，需要更大樣本量和更多的種族群體來進(jìn)一步證實(shí)。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，糖尿病前期小鼠中過度表達(dá)Sfrp5，可觀察到高血糖和葡萄糖不耐受升高，表明Sfrp5 可作為葡萄糖代謝的負(fù)調(diào)節(jié)因子［25］。當(dāng)Sfrp5 缺乏的小鼠喂食正常飲食時(shí)，代謝維持正常狀態(tài)，但喂食高脂／ 高糖飲食時(shí)，表現(xiàn)出嚴(yán)重的IR 和脂肪組織炎癥；相反，靜脈注射Sfrp52 周后，胰島素敏感性明顯改善［5，25］，這可能與Sfrp5 缺乏時(shí)活化的巨噬細(xì)胞在脂肪組織中積累引起的炎癥反應(yīng)有關(guān)［26］。因此，該實(shí)驗(yàn)也從側(cè)面證明Sfrp5 可抑制脂肪組織炎癥的激活。然而，在另一項(xiàng)研究中卻出現(xiàn)了相反的結(jié)果，MORI 等［27］發(fā)現(xiàn)，Sfrp5 缺乏的小鼠在喂食高脂飲食時(shí)表現(xiàn)出輕微的糖耐量改善；在初級(jí)脂肪細(xì)胞模型中檢測了胰島素刺激下的葡萄糖攝取狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)葡萄糖攝取和能量的平衡不受Sfrp5 丟失或過表達(dá)的影響。這可能是小鼠缺乏Sfrp5 時(shí)，Wnt 信號(hào)增強(qiáng)，從而導(dǎo)致脂肪細(xì)胞線粒體氧化磷酸化增加和糖代謝增加，避免了脂肪細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)積累。還有研究發(fā)現(xiàn)，高脂或高糖飲食24 周可抑制野生型大鼠Sfrp5的表達(dá)，但這一效應(yīng)可在正常飲食12 周后被逆轉(zhuǎn)［1］，表明高糖與Sfrp5 存在相互影響的關(guān)系。綜上所述，雖然Sfrp5 在T2DM 發(fā)病機(jī)制中的保護(hù)作用在人群、動(dòng)物和細(xì)胞研究中均被報(bào)道，但在人群和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中存在有爭議的結(jié)果。因此需要更精心的研究設(shè)計(jì)來探討Sfrp5 在T2DM 發(fā)病機(jī)制中的作用。

3 Sfrp5 與肥胖

肥胖作為一個(gè)公共衛(wèi)生問題，其特點(diǎn)是身體脂肪過剩，內(nèi)臟脂肪組織積累過多，被認(rèn)為是脂肪組織內(nèi)發(fā)生慢性低度炎癥的一種狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，在瘦素缺乏的（ob／ob）小鼠、糖尿病ZDF 小鼠和喂食高脂、高糖飲食的野生型小鼠中，肥胖導(dǎo)致Sfrp5 表達(dá)水平降低，Wnt5a 表達(dá)水平升高，促炎性Wnt5a 與抗炎Sfrp5 的比例增加［1］。研究表明，給予Sfrp5 基因敲除小鼠高熱量飲食時(shí)，小鼠表現(xiàn)出炎癥加重和全身代謝功能障礙。相反，肥胖小鼠注射Sfrp5 可改善代謝功能，減少脂肪組織炎癥［1，28］。

研究發(fā)現(xiàn)，與正常體重患者相比，中國肥胖患者循環(huán)血漿Sfrp5 水平顯著降低，血漿Sfrp5 濃度與體重指數(shù)、腰圍和腰臀比等體脂參數(shù)呈負(fù)相關(guān)，且生活方式干預(yù)可導(dǎo)致Sfrp5 表達(dá)上調(diào)，減輕肥胖患者體重［24］。然而，SCHULTE 等［29］研究顯示，肥胖患者的循環(huán)血清Wnt5a 濃度和循環(huán)血清Sfrp5 水平均高于體型較瘦的患者。限制熱量有助于提高肥胖患者血清抗炎Sfrp5 的濃度，而促炎Wnt5a 水平無明顯降低。相反，VICTORIA 等［30］的研究證明，在手術(shù)誘導(dǎo)的體重減輕后，血清Wnt5a 濃度降低，而抗炎Sfrp5 水平無明顯改變。這些發(fā)現(xiàn)為肥胖患者慢性低度炎癥提供了一種新的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其可能受到營養(yǎng)干預(yù)或減肥的影響。綜上所述，促炎Wnt5a 和抗炎Sfrp5 在肥胖的發(fā)展中均起到關(guān)鍵作用。Sfrp5 可能通過非典型的Wnt5a 信號(hào)通路在脂肪組織炎癥和肥胖的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮保護(hù)作用。

4 Sfrp5 與冠心病

冠心病是全球居民健康的第一大威脅，動(dòng)脈粥樣硬化被認(rèn)為是冠心病的主要潛在機(jī)制。動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥狀態(tài)，以動(dòng)脈壁炎癥反應(yīng)為主，還包括糖尿病、肥胖等危險(xiǎn)因素引起的動(dòng)脈損傷［31］。Sfrp5 對(duì)代謝功能障礙的有益作用類似于脂聯(lián)素，脂聯(lián)素能控制脂肪組織內(nèi)炎癥細(xì)胞的活性而發(fā)揮抗炎和抗動(dòng)脈粥樣硬化作用［1］。

研究發(fā)現(xiàn)，Wnt5a 在小鼠和人動(dòng)脈粥樣硬化病變中的表達(dá)顯著升高，其表達(dá)與Toll 樣受體的表達(dá)一致［32］。MIYOSHI 等［33］報(bào)告顯示，冠心病患者血清Sfrp5 濃度明顯低于非冠心病患者，這與日本的一項(xiàng)研究結(jié)果相同［34］，該項(xiàng)研究表明，與對(duì)照組相比，急性冠脈綜合征組和穩(wěn)定型心絞痛組血清Sfrp5 水平明顯降低。此外，與單支病變相比，多發(fā)性硬化癥患者的Sfrp5 水平更低，Gensini 評(píng)分與Sfrp5 水平呈負(fù)相關(guān)，提示Sfrp5 濃度與冠心病嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，冠心病是血清Sfrp5 水平下降的獨(dú)立預(yù)測因子。DU等［35］提出，Sfrp5 可能是急性ST 段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI）的一個(gè)很有前途的治療靶點(diǎn)［35］。他們發(fā)現(xiàn)，STEMI患者早期血清Sfrp5 水平顯著升高，但隨著時(shí)間的延長而降低。有研究表明，在接受缺血再灌注損傷的小鼠中，Sfrp5 可降低小鼠缺血／ 再灌注損傷后心肌梗死的大小和心肌細(xì)胞凋亡［36］。此外，還有研究表明，血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）可通過AT1受體／ Rho／ROCK1／JNK 通路增加心肌細(xì)胞Sfrp5的表達(dá)，并且在AngⅡ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞暴露于不同濃度的Sfrp5 時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著Sfrp5 濃度增加，心肌細(xì)胞血漿腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）和TNF-α蛋白表達(dá)下調(diào)，表明Sfrp5 可減輕AngⅡ誘導(dǎo)的心肌肥厚［37］。SUN 等［38］發(fā)現(xiàn)，circ_LAS1L／miR-125b ／Sfrp5 通路可調(diào)節(jié)心肌成纖維細(xì)胞的生物學(xué)功能，抑制心肌成纖維細(xì)胞的增殖和遷移，對(duì)心臟起到保護(hù)作用。

NO 介導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙以及血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)。研究表明，Sfrp5 水平隨年齡增加而升高，且Sfrp5 可通過抑制Wnt／β-catenin 和p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）信號(hào)通路抑制血小板源生長因子（platelet-derived growth factor-BB，PDGF-BB）誘導(dǎo)的大鼠主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，并在此反應(yīng)中抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生，在血管老化中起有益的作用［39］。Wnt5a 介導(dǎo)的信號(hào)通路可增加血管氧化應(yīng)激，降低人血管中NO 的生物度，并刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管鈣化，加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，Sfrp5可改善這一狀態(tài)［40］。研究發(fā)現(xiàn)，Sfrp5 在人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（HAECs）的氧化應(yīng)激反應(yīng)中上調(diào)，并且可通過抑制β-catenin 的激活和下調(diào)促凋亡蛋白Bax 的表達(dá)，對(duì)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡起保護(hù)作用［41］。CHO 等［42］發(fā)現(xiàn)，Sfrp5 可作為血管舒張因子增加NO的合成，參與內(nèi)皮功能的調(diào)節(jié)，這是因?yàn)镾frp5 可通過劑量依賴性地依靠內(nèi)皮NO 合酶機(jī)制恢復(fù)Wnt5a誘導(dǎo)的大鼠胸主動(dòng)脈血管舒張功能受損，且Sfrp5 可改善Wnt5a 誘導(dǎo)的人內(nèi)皮細(xì)胞JNK、AKT 和內(nèi)皮NO 合成酶磷酸化的變化，對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙起到修復(fù)作用。綜上所述，Sfrp5 對(duì)心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及血管平滑肌細(xì)胞均具有一定的保護(hù)作用，Sfrp5可作為冠心病進(jìn)展期的緩解因子。

5 結(jié)論與展望

Sfrp5 通過旁分泌和自分泌機(jī)制分別中和巨噬細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中Wnt5a 的非典型JNK 信號(hào)通路，抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。首先，Sfrp5 作為一種分泌糖蛋白，能在循環(huán)血液中檢測到，可作為冠心病發(fā)病中檢測的新的標(biāo)志物，對(duì)冠心病具有一定保護(hù)作用。在肥胖小鼠中，Sfrp5 可抑制肥胖小鼠的慢性炎癥，增加胰島素敏感性，改善糖脂代謝，但肥胖患者體內(nèi)Sfrp5 的變化水平尚有待探討，并且針對(duì)糖尿病來說，需進(jìn)一步研究以解決Sfrp5 的變化與血糖變化間的時(shí)間關(guān)系。其次，Sfrp5 可作為炎性疾病治療的最有希望的候選者。但Sfrp5 通過抑制Wnt5a 發(fā)揮的抗炎作用、Sfrp5 是否可通過拮抗Wnt5a 以外的其他Wnt 蛋白發(fā)揮抗炎作用，仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。我們?nèi)孕鑼?duì)Sfrp5 的生物學(xué)功能進(jìn)行深入研究，為糖尿病、肥胖和冠心病等炎性疾病提供新的治療方案。