LRG1 在糖脂代謝疾病中的研究進(jìn)展

鄭書月 夏 玥 賈 玨 鄧 霞 王 東

江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，江蘇鎮(zhèn)江 212001

富含亮氨酸α-2 糖蛋白1（leucine-rich-α-2-glycoprotein 1，LRG1）于1977 年首次從人血清中分離和鑒定，是富亮氨酸蛋白家族高度保守的成員之一[1]。LRG1 基因定位于19p13.3。LRG1 分子量大約為50kD。該基因編碼一條含有312 個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈，氨基酸序列包含8 段富含亮氨酸的亮氨酸重復(fù)序列（leucine-rich repeat，LRR），每個(gè)LRR 由20～30 個(gè)氨基酸殘基組成[2]。具有LRR 結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域可形成一種彎曲的螺線管結(jié)構(gòu)[3]。LRR 能與兩個(gè)或多個(gè)配體結(jié)合[4]，進(jìn)而參與蛋白-蛋白相互作用、信號(hào)識(shí)別和傳導(dǎo)、細(xì)胞黏附、分化、調(diào)節(jié)等過程。LRG1 在人體內(nèi)主要由肝細(xì)胞、中性粒細(xì)胞合成和分泌[5]，主要通過TGF-β 信號(hào)通路促進(jìn)炎癥因子的釋放，成纖維細(xì)胞增殖，病理性血管生成，成骨細(xì)胞合成，癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，調(diào)節(jié)神經(jīng)的再生等多種病理生理活動(dòng)[6]。近期研究發(fā)現(xiàn)[7]，LRG1 可由白色和棕色脂肪細(xì)胞分泌，是一種可以引起肝脂肪變性和胰島素抵抗的脂肪因子，與糖尿病并發(fā)癥密切相關(guān)。本文就LRG1 與糖脂代謝及其相關(guān)疾病的研究作一綜述。

1 LRG1 與糖代謝

胰島素抵抗是2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）、脂肪肝和心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素。脂肪組織功能障礙在胰島素抵抗的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。除了作為主要的能量?jī)?chǔ)存器官的功能外，脂肪組織被認(rèn)為是一種內(nèi)分泌器官，可分泌多種脂肪因子，介導(dǎo)許多生物過程，包括糖代謝、炎癥和血管生成[8]。近期研究發(fā)現(xiàn)[7]，在人和小鼠體內(nèi)，與肝臟等其他組織比較，LRG1 在脂肪組織內(nèi)的含量最高。LRG1 mRNA 水平在成熟脂肪細(xì)胞中較未分化脂肪細(xì)胞明顯升高，同時(shí)在脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中可檢測(cè)到LRG1 的存在，因此LRG1 被認(rèn)為是一種脂肪因子。研究發(fā)現(xiàn)，db/db 鼠的血清及脂肪組織中LRG1 的蛋白水平較對(duì)照組更高，同時(shí)高劑量葡萄糖可刺激白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT）和棕色脂肪組織中LRG1的表達(dá)與分泌，提示LRG1 可能與糖代謝存在內(nèi)在聯(lián)系。二甲雙胍作為一線降糖藥物，通過減少肝臟葡萄糖輸出，改善胰島β 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，提升腺苷酸活化蛋白激酶活性，進(jìn)而改善胰島素抵抗[9]。使用二甲雙胍可以抑制LRG1 的表達(dá)及分泌，提示二甲雙胍通過調(diào)控LRG1 進(jìn)而發(fā)揮其改善胰島素抵抗的作用。為探究LRG1 對(duì)胰島素抵抗的作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組比較，高脂喂養(yǎng)小鼠敲除LRG1 基因后，小鼠肝臟細(xì)胞中胰島素受體底物1 和胰島素受體底物2表達(dá)上調(diào)，糖異生受到抑制，胰島素敏感性增強(qiáng)，血糖得到改善[7]。但也有不同的發(fā)現(xiàn)，Choi 等[10]通過生物正交-非經(jīng)典氨基酸標(biāo)記技術(shù)，在兩種類型的病毒載體和兩種不同的肥胖小鼠模型發(fā)現(xiàn)，脂肪來源的LRG1可以提升胰島素的敏感性，抑制炎癥，但其中具體的機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步在糖尿病模型鼠中探究LRG1 基因?qū)σ葝u素抵抗的影響。

2 LRG1 與脂代謝

WAT 是機(jī)體能量?jī)?chǔ)存的主要場(chǎng)所之一。內(nèi)臟WAT 功能障礙會(huì)影響脂質(zhì)代謝，促進(jìn)機(jī)體炎癥反應(yīng)，加重肥胖[11]。研究發(fā)現(xiàn)[7]，肥胖的人群和小鼠體內(nèi)血清LRG1 水平較正常組更高，人體皮下WAT 中LRG1 mRNA 水平與體重指數(shù)（body mass index，BMI）呈正相關(guān)。給小鼠靜脈注射近紅外熒光標(biāo)記的LRG1 48 h后，僅在肝臟觀察到LRG1 的結(jié)合，表明肝臟是LRG1作用的主要靶器官。定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析顯示，敲除高脂喂養(yǎng)小鼠LRG1 基因后，小鼠血清甘油三酯及膽固醇水平顯著降低，小鼠原代肝細(xì)胞中脂肪酸β-氧化相關(guān)的基因表達(dá)增加，脂質(zhì)生成基因表達(dá)降低，如固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子1、脂肪酸合成酶、硬脂酰輔酶A 去飽和酶1 的活化形式蛋白水平下降。Schmitz 等[11]用二甲雙胍治療肥胖的懷孕小鼠，發(fā)現(xiàn)其可下調(diào)脂肪因子LRG1 水平，可能為二甲雙胍抑制了LRG1 參與內(nèi)臟WAT 介導(dǎo)的炎癥和氧化應(yīng)激的過程。以上結(jié)果提示，LRG1 可以抑制脂肪酸β 氧化并促進(jìn)脂肪合成，其可能是研究脂肪肝、高脂血癥、心血管疾病發(fā)病機(jī)制的新靶點(diǎn)。

3 LRG1 與糖脂代謝疾病

3.1 LRG1 與肥胖

肥胖的特征是慢性全身低級(jí)別炎癥，并伴有循環(huán)脂肪因子和炎癥標(biāo)志物水平的失調(diào)[12]。Alhammad 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在正常體重、超重和肥胖3 個(gè)組別中，LRG1 水平在超重和肥胖青少年中升高，大約是正常體重組的2.5 倍，而超重組和肥胖組LRG1 水平比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。此外，LRG1 水平與肥胖標(biāo)志物HsCRP、Chemerin 和瘦素呈正相關(guān)。因此，LRG1 可作為青少年肥胖的早期生物標(biāo)志物之一。

臨床研究及基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)[7,14-15]，LRG1 蛋白水平與體重、BMI、腰圍、超敏反應(yīng)蛋白、內(nèi)臟脂肪含量成正相關(guān)，與高密度脂蛋白和脂聯(lián)素、骨骼肌含量呈負(fù)相關(guān)。對(duì)進(jìn)行減重手術(shù)的病理性肥胖人群，測(cè)定治療前后血清LRG1 水平，在校正了年齡、性別、種族和基線BMI 后，發(fā)現(xiàn)術(shù)前較低的LRG1 水平肥胖患者減重效果較好。但也發(fā)現(xiàn)部分肥胖患者減肥手術(shù)后[14-15]，LRG1 水平會(huì)在早期有一定程度的升高，這可能與術(shù)后患者體內(nèi)脂肪組織含量的減少，脂肪組織結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，機(jī)體炎癥狀態(tài)的改變，高血糖的緩解等多種因素有關(guān)，未來仍需長(zhǎng)期隨訪及更多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來探究LRG1 在肥胖減重患者中的變化及作用。

3.2 LRG1 與糖尿病血管并發(fā)癥

3.2.1 LRG1 與糖尿病心血管疾病 糖尿病患者體內(nèi)糖、脂代謝紊亂，會(huì)引起高血糖、高血脂及慢性炎癥，進(jìn)而損傷血管，促進(jìn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和進(jìn)展。冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂，繼發(fā)血栓形成，引起冠狀動(dòng)脈阻塞，造成心肌梗死[16]。Bcl-2 和Bax 是細(xì)胞凋亡的重要調(diào)控因子。Bcl-2 是重要的抗凋亡基因，Bax 是促細(xì)胞凋亡基因，可抑制Bcl-2 活性[17]。在體外建立的缺氧心肌細(xì)胞模型中，敲除LRG1 后，發(fā)現(xiàn)Bax基因的表達(dá)被抑制，而Bcl-2 基因表達(dá)增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)[18]，在體外缺氧心肌細(xì)胞中，LRG1 上調(diào)顯著增加缺氧誘導(dǎo)因子-1 的表達(dá)，進(jìn)一步提示LRG1 在急性心肌梗死中的促心肌細(xì)胞凋亡作用。LRG1 可能通過上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1 促進(jìn)心肌凋亡，從而成為心血管疾病的危險(xiǎn)因素。

糖尿病心血管并發(fā)癥是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的主要原因。在糖尿病患者中，纖維化、新生血管生成和炎癥是心力衰竭發(fā)生的關(guān)鍵病理生理機(jī)制[19]。Liu 等[20]對(duì)1 978 例T2DM 患者進(jìn)行7 年的前瞻性隨訪研究，發(fā)現(xiàn)與最小四分位數(shù)參與者比較，LRG1 水平最高四分位數(shù)患者的心力衰竭風(fēng)險(xiǎn)升高近6 倍，心力衰竭住院風(fēng)險(xiǎn)升高10 倍。LRG1 的自然對(duì)數(shù)每增加1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，心力衰竭風(fēng)險(xiǎn)升高1.78 倍，因心力衰竭住院風(fēng)險(xiǎn)升高1.92 倍。血漿LRG1 與心力衰竭和因心力衰竭住院的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，提示LRG1 水平升高可增加糖尿病患者發(fā)生心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 LRG1 與糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR） DR 是糖尿病患者較為嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥，發(fā)展到增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）階段引發(fā)的視力損傷往往是不可逆的，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致失明[21]。在高糖條件下，機(jī)體氧化應(yīng)激增強(qiáng)，導(dǎo)致毛細(xì)血管壁和視網(wǎng)膜細(xì)胞處于高滲狀態(tài)，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，基底膜增厚，引起視網(wǎng)膜毛細(xì)血管處于相對(duì)缺血缺氧的環(huán)境，誘導(dǎo)刺激血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)，刺激新生血管的形成[22]。Chen 等[23]的橫斷面研究顯示，PDR 患者血漿和玻璃體中LRG1 水平較無DR 的T2DM 和非增殖期DR 患者更高，且LRG1 水平隨DR 進(jìn)展而增高。Zhang 等[24]的前瞻性研究也提示，T2DM 患者較高的血漿LRG1 水平與PDR 顯著相關(guān)。

除了DR，LRG1 在糖尿病角膜病變中的作用也不可忽視。Li 等[25]發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組比較，糖尿病小鼠角膜上皮損傷后LRG1 水平降低。高血糖可降低角膜上皮細(xì)胞LRG1 的表達(dá)，外源性應(yīng)用LRG1 可通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶3 和基質(zhì)金屬蛋白酶13 促進(jìn)糖尿病角膜上皮再生和神經(jīng)再生。LRG1 可能是一種糖尿病眼病的篩查指標(biāo)及治療靶點(diǎn)。

3.2.3 LRG1 與糖尿病腎病 糖尿病腎病是許多國(guó)家終末期腎臟病（end stage renal disease，ESRD）的主要原因[26]。糖尿病腎病的病理改變多為腎小球硬化、腎血管病變和腎血管間質(zhì)纖維化，涉及腎小球疾病及腎小管病變。慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）是一種進(jìn)展性疾病，CKD 的早期臨床表現(xiàn)為微量白蛋白尿，隨后進(jìn)展為大量白蛋白尿，最后致腎功能進(jìn)一步惡化。但部分糖尿病患者進(jìn)展到腎功能損害階段，可以不出現(xiàn)蛋白尿[27]。LRG1 是一種分泌蛋白，能促進(jìn)血管生成及加重腎臟纖維化。Hong 等[28]對(duì)糖尿病小鼠腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，敲除LRG1 基因，糖尿病小鼠腎小球中ALK1-Smad1/5/8 通路的激活水平顯著降低，減輕了糖尿病誘導(dǎo)的腎小球血管生成、足細(xì)胞丟失和糖尿病性腎小球病變的發(fā)展。除了新生血管的生成，腎纖維化也是慢性腎臟病進(jìn)展過程中的重要路徑。研究發(fā)現(xiàn)[29]，除了腎小球內(nèi)皮細(xì)胞，在腎小管間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)，也能檢測(cè)到LRG1 的表達(dá)。在慢性腎臟病腎纖維化小鼠模型中，LRG1 通過增強(qiáng)TGF-β/Smad3 信號(hào)傳導(dǎo)，在腎小管間質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)水平顯著增加。敲除小鼠LRG1 基因可使CKD 小鼠模型的腎小管纖維化程度顯著減弱。

Liu 等[30]的研究發(fā)現(xiàn)在T2DM 患者中，LRG1 水平最高三分位者與最低三分位者比相較，進(jìn)展為ESRD的風(fēng)險(xiǎn)增加了1.91 倍，同時(shí)尿LRG1 水平每增加1 標(biāo)準(zhǔn)差，ESRD 的風(fēng)險(xiǎn)增加1.53 倍。尿LRG1 與ESRD的關(guān)系與血漿LRG1 無關(guān)。尿液中LRG1 水平有望預(yù)測(cè)糖尿病腎病進(jìn)展為ESRD 的風(fēng)險(xiǎn)。

4 小結(jié)與展望

糖脂代謝紊亂伴隨著機(jī)體長(zhǎng)期的慢性低度炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，會(huì)誘發(fā)和加重胰島素抵抗、血脂代謝異常、肥胖以及導(dǎo)致各種不良并發(fā)癥，嚴(yán)重威脅人類身體健康。但在糖尿病模型鼠中有關(guān)LRG1 與糖脂代謝紊亂及其機(jī)制的研究有限。LRG1 與糖尿病，脂肪肝等疾病臨床研究也尚且不足。未來需要更深入的研究，為糖脂代謝紊亂及相關(guān)并發(fā)癥的診治提供新的方向和治療靶點(diǎn)。