ox-LDL/LOX-1信號通路在糖尿病相關疾病中的研究進展

仇菊梅，張 琦，劉 靜，余 靜，張雅娟

(1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院 老年醫(yī)學科，甘肅 蘭州 730000)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一種全球流行的代謝性疾病。據流行病學統(tǒng)計顯示， DM的患者數量在以極快的速度增長，預計到2045年全球將達到7億人，其中大多數是2型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus，T2DM)[1]。DM是一種以血糖失調為特征的慢性疾病，其并發(fā)癥包括微血管和大血管的病變，這些并發(fā)癥可引起全身重要器官的功能障礙，如累及腎臟、心血管系統(tǒng)、胰腺并導致肺纖維化等，從而導致DM患者的高發(fā)病率和死亡率[2]。此外，一項來自南亞、東亞、北非、中東、南美和歐洲的流行病學調查報告顯示，T2DM患者微血管并發(fā)癥的發(fā)生率約為50%，大血管并發(fā)癥的發(fā)生率約為30%[3]。目前控制DM并發(fā)癥的臨床方法仍局限于對癥治療和嚴格控制血糖水平。然而，近年來大量研究表明，DM相關疾病的發(fā)生發(fā)展與氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)/植物血凝素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX-1)信號通路的激活或表達上調密切相關。本文通過對ox-LDL/LOX-1信號通路在糖尿病相關疾病中的研究進展進行綜述，以期為DM相關疾病的診治提供新的診療思路。

1 ox-LDL/LOX-1信號通路

ox-LDL是低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)內大量多價不飽和脂肪酸在過量自由基及其他因素作用下發(fā)生過氧化反應最后產生的丙二醛(malondialdehyde，MDA)與載脂蛋白B(apolipoprotein B，APOB)中的賴氨酸殘基結合發(fā)生化學修飾的產物。大量基礎及臨床研究資料證明，ox-LDL引發(fā)的一系列病理生理改變是導致動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)形成的關鍵，并與AS患者病情嚴重程度密切相關。ox-LDL具有很快被巨噬細胞和平滑肌細胞吞噬的生物學特性，是形成泡沫細胞的主要物質，對單核細胞有趨化作用，抑制其在病灶中游走，使其堆積在病灶中，參與粥樣斑塊的形成。ox-LDL還具有較強的細胞毒性，可改變內皮細胞的功能狀態(tài)，促使單核細胞及LDL-C進入血管內膜下，加速脂質條紋與動脈硬化的形成。

LOX-1也稱為人ox-LDL受體1，屬于雌激素受體(estrogen receptor, ESR)家族，它是一種分子量為40 kDa的前驅體，亦是一個單拷貝基因，位于人12號染色體短臂上的p12.3-p13.2區(qū)域，是主要存在于內皮細胞上識別和內化內皮細胞中ox-LDL的特異性受體，主要涉及ox-LDL的結合、胞吞和降解[4-5]。在結構上，LOX-1屬于E類清道夫受體，與其他清道夫受體沒有同源性。LOX-1還可表達于多種細胞，如巨噬細胞、血小板、平滑肌細胞及心肌細胞等。其成熟形式的分子量為50 kDa，這是由于將碳水化合物添加到C端的4個潛在的N-聯糖基化(部分調節(jié)了LOX-1從細胞內向細胞表面的運輸并與ox-LDL的特異性結合)位點上的結果[6]。

2 ox-LDL/LOX-1信號通路與DM

DM患者長期的高糖和血脂代謝紊亂可導致體內白介素(interleukin，IL)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等的過量表達，誘發(fā)肝臟炎癥反應，使C反應蛋白(C reactive protein，CRP)增多，CRP又促進 ox-LDL產生。因此，在DM患者體內形成了一個以ox-LDL 持續(xù)產生為中心的惡性循環(huán)，導致DM患者機體內血管和神經的嚴重慢性損傷，引起不同程度的并發(fā)癥。研究證實，T2DM可使LOX-1表達增加[7]。高糖狀態(tài)還可刺激產生使LOX-1呈高表達的諸多誘發(fā)因素，如ox-LDL、剪切應力、促炎細胞因子等。然而，LOX-1被抑制或下調時卻保留了內皮細胞的功能，增加內皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表達可減弱促炎和促氧化作用。

2.1ox-LDL/LOX-1信號通路在DM心血管疾病中的作用 ox-LDL在AS的發(fā)生發(fā)展中起著關鍵作用，介導的細胞功能有①可引起血管內皮細胞通透性增加，胞漿空泡變性，發(fā)生內皮功能障礙, 促進血小板黏附、聚集, 介導巨噬細胞和內皮細胞形成泡沫細胞；②還可刺激TNF-α、IL類，激活核因子-kappaB(nuclear factor -kappaB，NF-κB)的表達而誘發(fā)炎癥反應，導致內皮細胞及血管損傷[8-9]。心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)是DM患者死亡的主要原因之一，約占T2DM死亡原因的50%，1型DM死亡原因的44%[10]。多項研究證實DM可加速CVD的惡化[11]。如高糖狀態(tài)下，血管壁中積累的活性氧族(reactive oxygen species, ROS)能誘導內皮間隙下ox-LDL的形成，ox-LDL又進一步被巨噬細胞和被激活的平滑肌細胞內化，形成泡沫細胞和膽固醇充盈的細胞，增加內皮細胞和巨噬細胞中LOX-1的表達，從而加速DM患者AS的進展[12]。分別用不同濃度的黃芪甲苷IV (astragaloside IV，ASIV)處理ox-LDL誘導的內皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)模型, 發(fā)現ASIV可濃度依賴性抑制LOX-1的高表達，從而保護EPCs免受ox-LDL誘導的功能障礙[13]。此外，褪黑激素也可通過抑制ox-LDL/LOX-1信號通路的激活從而抑制高糖狀態(tài)下氧化應激所誘發(fā)的脂毒性，進一步緩解AS的程度[14]。在鏈脲霉素誘導的DM大鼠模型中, 給予β-D-甘露糖酸(β-D-mann onicacid, M2000)25 mg/kg治療28天后摘除大鼠主動脈并用實時熒光定量聚合酶鏈式反應(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)來評估基因的表達水平，發(fā)現經M2000治療的鏈脲霉素誘導的DM大鼠中LOX-1 mRNA的表達較對照組顯著下降，這可能是通過抑制ox-LDL與LOX-1的結合減少了氧化應激產物和促炎細胞因子的產生，從而部分改善主動脈血管內皮細胞功能障礙[15]。N.sativa種子提取物在治療DM性主動脈病變中也起到了不可忽視的作用，經其治療后DM大鼠的主動脈中LOX-1 mRNA的表達水平顯著降低，從而抑制了DM大鼠主動脈中LOX-1對ox-LDL的不斷攝取[16]。因此，推測抑制ox-LDL/LOX -1信號通路有可能通過減輕EPCs的凋亡、減少氧化應激產物的產生以及緩解主動脈舒張功能障礙等減少DM患者CVD的發(fā)生。

2.2ox-LDL/LOX-1信號通路在DM胰腺病變中的作用 DM是一種復雜的代謝紊亂，其特征是胰島素的相對或絕對缺乏。然而，胰島素缺乏導致的高血糖可能負反饋損害了DM患者的血管系統(tǒng)和其他靶組織，如胰腺[17]。氧化應激已成為DM并發(fā)癥的主要原因之一，長期積累的ROS已超出細胞的抗氧化能力而引起細胞病變, 進一步導致ROS清除受損和氧化組織損傷[18]。Szkudelski等[19]研究證實，高糖狀態(tài)下ROS的過量產生導致胰島素的合成和釋放減少。特別是ox-LDL可以通過與其受體LOX-1結合加速ROS和氧化應激的產生，從而造成組織的氧化性損傷[20]。多項研究表明，DM性胰腺病變可能與多種氧化因素的產生有關。為了闡明ox-LDL/LOX- 1信號通路在DM性胰腺病變中的作用，Bayatpoor等[21]在鏈脲霉素誘導的DM大鼠的腹腔注射藏紅花素，持續(xù)時間長達60天，通過qRT-PCR分析顯示經過藏紅花素治療后的DM大鼠胰腺中LOX-1 mRNA的表達水平較未治療的DM大鼠明顯降低，從而減少LOX-1與ox-LDL的結合，我們推測這可能是一種減輕DM胰腺病變的有效靶點。

2.3ox-LDL/LOX-1信號通路在DM腎病中的作用 糖尿病腎病( diabetig nephropathy，DN)是DM最常見的慢性微血管并發(fā)癥，也是導致DM死亡率升高的主要原因之一。有研究發(fā)現，ox-LDL/LOX-1信號通路在DN的發(fā)生和進展中起著重要作用[22-23]。據報道，LOX-1可表達于腎小管上皮細胞，與DN密切相關[22]。Zhou等[24]研究表明，ox-LDL/LOX-1信號通路的激活可以加速誘導DM腎小管上皮細胞的凋亡，其主要機制是在高糖狀態(tài)下通過p38MAPK的激活從基因啟動子/轉錄水平誘導LOX-1的表達，從而增強ox-LDL與LOX-1的結合，誘導腎小管上皮細胞的凋亡。有研究發(fā)現，普羅布考可能通過抑制ox-LDL的生成以及抑制LOX-1、血管細胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)的表達，進一步抑制DN患者腎小球濾過屏障的破壞及AS的形成[25]。糖腎顆粒也可通過抑制DM患者腎臟中LOX-1、轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)的表達和炎性因子的產生，減少LOX-1對ox-LDL的不斷攝取，對腎臟起到了一定的保護作用[26]。杜月光等[27]通過免疫組化分析發(fā)現DM大鼠的腎小球與腎小管中均可見LOX-1的表達增加，進而促進ox-LDL的攝取，二者的相互作用可導致ROS產生增加，加劇氧化應激，導致更多的ox-LDL形成，促使尿白蛋白分泌率不斷升高，加劇DN進展。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信號通路的激活或LOX-1的表達可能成為治療DN的新策略。

2.4ox-LDL/LOX-1信號通路在DM性肝臟動脈硬化中的作用 T2DM可能伴有肝微血管病和肝臟炎癥，其中約60%的T2DM患者合并非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)[28]。有研究表明，DM大鼠血清中ox-LDL、內皮素、NO等的表達均呈上升趨勢，肝臟亦出現病理性改變，但確切的機制尚不清楚[29]。有研究認為，ox-LDL與LOX-1結合可通過激活絲裂素活化的蛋白激酶促進NF-κB的激活，從而誘導白細胞遷移進入血管內皮下層，促進單核細胞增殖分化成為巨噬細胞，巨噬細胞吞噬脂質成為泡沫樣細胞，形成粥樣斑塊[30]。胡麗葉等[31]研究證實羅格列酮可通過抑制T2DM大鼠肝臟中致AS因子LOX-1的表達, 從而抑制ox-LDL與LOX-1結合所誘發(fā)的脂毒性，部分緩解DM大鼠肝臟早期AS。推測抑制DM大鼠中LOX-1的表達可能是通過抑制ox-LDL刺激LOX-1的活化所誘導的內皮功能紊亂和增加內皮細胞NO的分泌，進一步抑制內皮細胞的凋亡，從而逆轉T2DM大鼠肝臟早期的AS。

2.5ox-LDL/LOX-1信號通路在DM性肺纖維化中的作用 糖尿病性肺纖維化(diabetic pulmonary fibrosis，DPF)是一種嚴重的慢性疾病，可增加DM的死亡風險。研究證實，DM患者發(fā)生肺纖維化可導致細胞外基質(extracellular matrix, ECM)蛋白在基底膜和間質組織中的過度沉積，并顯著破壞肺的結構和氣體交換[32]。據報道，在脂多糖誘導的肺損傷中，LOX-1與ox-LDL的結合加重了肺損傷及炎癥反應[33]。此外，DM狀態(tài)下誘導脂毒性物質不斷產生的ox-LDL與LOX-1的結合能夠介導TGF-β1誘導的膠原蛋白沉積及組織的纖維化，提示ox-LDL/LOX-1信號通路的激活促進了DPF的發(fā)生發(fā)展[34]。Zou等[35]通過體外實驗證明，暴露于高糖條件下的肺上皮細胞(HBECs和A549)中TGF-β1和波形蛋白的水平也顯著升高，E-cad顯著減少；然而，當抑制HBECs和A549細胞中LOX-1的表達后，減少了其對ox-LDL的不斷識別與內化，進而顯著逆轉了E-cad下調以及高糖誘導的TGF-β1和波形蛋白表達的上調，并且免疫熒光染色也進一步證實了上述結果，表明DM狀態(tài)下減少ox-LDL與LOX-1的結合可能抑制了肺組織病理性纖維化關鍵性標志物的產生。因此，推測抑制LOX-1對ox-LDL的攝取可以作為DPF治療的潛在靶點，但具體的保護機制仍需要進一步的研究來完善。

2.6ox-LDL/LOX-1信號通路在DM性勃起功能障礙中的作用 勃起功能障礙(erectile dysfunction, ED)是指在性行為中不能保持陰莖勃起[36]。近年來，糖尿病性勃起功能障礙(diabetic erectile dysfunction, DIED)被認為是DM的常見并發(fā)癥之一，約有50%的DM男性患者將在確診DM后的10年內患上ED[37]。在DM狀態(tài)下，由于機體免疫調節(jié)受損、氧化應激及炎癥環(huán)境的刺激，使得DIED的治療比單純性DM和ED更加困難。其主要可能與陰莖血管內皮和平滑肌病變、感覺神經功能障礙、性激素水平障礙以及高糖引起的心理狀態(tài)的改變有關[38]。Wang等[39]為了了解DIED的發(fā)病機制，通過Elisa分析發(fā)現，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的表達水平較正常大鼠顯著升高；然而，經過水蛭蜈蚣治療后，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的水平顯著降低。這使我們對DIED的病理機制有了進一步的了解，說明LOX-1作為內皮細胞識別和內化ox-LDL的主要受體，二者的相互結合可加重病情的進展，這為新的臨床治療選擇提供了依據。此外，Li等[40]進一步證實了上述觀點，DM大鼠在活血通絡七味湯治療后，血清中LOX-1的表達水平較對照組也明顯降低。根據以上研究，推測降低LOX-1的表達可能抑制了對ox-LDL的不斷攝取，從而抑制體內形成以ox-LDL持續(xù)產生為中心的惡性循環(huán)。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信號通路的激活有可能成為治療DIED的新靶點。

3 結語和展望

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，DM及其并發(fā)癥的出現逐漸受到了熱切關注。然而，目前DM的治療仍局限于口服藥物和胰島素。因此，更多學者開始從分子學角度尋找治療DM的新靶點。經過多項研究發(fā)現ox-LDL/LOX-1信號通路在DM中起到了至關重要的作用，抑制其激活可延緩DM相關并發(fā)癥的進展。相信未來會有更多的治療策略來延緩DM相關并發(fā)癥的發(fā)生，并進一步提高患者生活質量。