內脂素與動脈粥樣硬化的研究進展

周桂建,張寧汝

近年來研究發現脂肪組織不僅僅具有能量儲備功能,還具有旺盛的內分泌功能,能夠產生和分泌多種生物活性物質,包括瘦素、脂聯素、抵抗素、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、網膜素等,它們統稱為脂肪細胞因子,參與機體許多生理與病理過程。內脂素(visfatin)是新發現的脂肪細胞因子,具有類胰島素樣降糖、促進脂肪組織分化與合成、與糖脂代謝及肥胖密切相關。最新研究發現內脂素與動脈粥樣硬化發生和發展的過程相關。本文就內脂素與動脈粥樣硬化的研究進展做一綜述。

1 內脂素的基本特點

1.1 內脂素概述 內脂素又稱前B細胞克隆增強因子(pre-B-cell colony enhancing factor,PBEF),最早從有活性的外周淋巴細胞cDNA基因庫中分離得到的,與B細胞成熟有關,有利于B細胞前體的克隆擴增和分化[1]。2005年 Fukuhara等[2]利用差異顯示方法對分別來自于皮下脂肪和內臟脂肪的cDNA為模板獲得8 800對PCR產物進行篩選,發現了一個在內臟脂肪特異性高表達的mRNA,其cDNA片段與PBEF基因的5端非編碼區序列相同,他們將該mRNA翻譯產物命名為Visfatin。人類內脂素是由473個氨基酸殘基組成的多肽,相對分子質量為52 kDa,其基因位于第7號染色體q22.1和q31.33之間,全長37.4 kb,包含 11個外顯子和10個內含子[3]。

1.2 內脂素表達和分泌 內脂素分布廣泛,除表達于內臟脂肪外,在骨髓基質細胞、活化的淋巴細胞、巨噬細胞、肝臟、脾臟、子宮、胸腺、胰腺、肌肉組織以及胎膜均有表達[4]。在急性肺損傷動物模型的支氣管肺泡灌洗液和膿毒癥患者的中性粒細胞中內脂素亦有表達[5,6]。

內脂素的分泌模式目前存在諸多爭議。Fukuhara等[2]認為內脂素是脂肪組織分泌到血液循環中的一種分泌性蛋白。但Cinti等[7]研究認為內脂素可能是由衰老和死亡的脂肪細胞釋放出的細胞因子。而最近Tanaka等[8]研究又發現,在3T3-L1脂肪細胞中內脂素是經內質網-高爾基體或微泡途徑從中釋放出的。

2 內脂素與動脈粥樣硬化危險因素

2.1 內脂素與脂代謝 內脂素可加速葡萄糖合成三酰甘油,促進三酰甘油在前脂肪細胞蓄積并且還能誘導過氧化物酶體增殖物激活受體-γ、脂聯素等多種脂肪細胞分化關鍵因子基因的表達[2]。內脂素還參與脂肪細胞周期的調節,對脂肪組織有直接效應[9]。Chang等[10]研究了53例非糖尿病成人發現脂肪組織中內脂素mRNA的表達與空腹三酰甘油、總膽固醇水平呈正相關。以上研究表明內脂素在整個脂代謝過程可能發揮重要作用。

2.2 內脂素與肥胖 Fukuhara等[2]在動物實驗中發現,在KKAy小鼠肥胖過程中隨著體重的增加內臟脂肪組織中內脂素mRNA的表達及血漿中內脂素濃度也相應地增高,表明內脂素與肥胖的發生發展密切相關。Zahorska-M arkiewicz等[11]研究提示單純肥胖婦女的血漿內脂素濃度顯著高于對照組。這與Kamińska等[12]研究結果與之一致。Chen等[13]研究顯示血漿內脂素水平與腰臀比(WHR)呈正相關,且WHR是血漿內脂素水平的獨立相關因素。國內Jian等[14]觀察了241例新發的2型糖尿病(T2DM)患者,同樣發現血清內脂素水平和內臟脂肪中內脂素基因的表達與體質量指數呈正相關。但是內脂素在肥胖中的作用機制尚不明確。

2.3 內脂素與T2DM及胰島素抵抗 Dogrua等[15]研究顯示:T2DM組血漿內脂素水平比正常對照組顯著升高,但糖耐量受損(IGT)組與正常對照組之間無統計學意義。Chen等[13]用酶免法測定了61例T2DM患者和59名健康對照者內脂素血漿水平,研究顯示T2DM患者的血漿內脂素明顯高于非糖尿病人群,相關分析表明,內脂素水平是T2DM的獨立相關因素,推測內脂素可能在T2DM的發病過程中起到了一定的作用。Chang等[10]研究結果顯示脂肪組織中內脂素mRNA表達與胰島素抵抗呈正相關,并認為內脂素是一種與全身胰島素抵抗和高脂血癥相關的脂肪組織促炎標志物。但Zhu等[16]研究了53例初診T2DM和35名健康對照者發現,盡管T2DM組內脂素濃度顯著升高,但與胰島素抵抗指數無關。最近Rho等[17]研究同樣顯示內脂素與胰島素抵抗指數沒有明顯相關性。目前內脂素與胰島素抵抗的關系尚無明確定論。

2.4 內脂素與高血壓 目前關于內脂素與高血壓關系的研究文獻報道較少,Dogru等[18]曾對33例患初發高血壓的年輕男性患者[年齡22.1歲±2.5歲,體質量指數(BMI)24.0±1.8kg/m2]和33名健康年輕男性進行對照研究后,發現兩組血漿內脂素水平無統計學意義(P=0.06),但其研究的對象例數較少,可能不具有代表性,對于兩者之間的關系還需更深入的研究探討。

2.5 內脂素與炎癥反應 Curat等[19]發現人體內臟白色脂肪組織中含有大量巨噬細胞,并且內脂素主要是由其中的巨噬細胞釋放的,而巨噬細胞是參與炎癥反應的主要細胞之一,推測內脂素很可能是一個重要的促炎性因子。Moschen等[20]研究發現,重組內脂素能激活白細胞并誘導細胞因子生成。在CD14+單核細胞中,內脂素可誘導白介素(IL)-6及 IL-1β、TNF-α的生成,并可增加共同刺激分子CD54、CD40、CD80在細胞表面的表達。Tan等[21]對多囊卵巢綜合征患者的研究發現血漿內脂素濃度與血中IL-6和C反應蛋白(CRP)水平均呈正相關。Oki等[22]研究了血清中內脂素水平與炎癥和胰島素抵抗之間的關系,同樣發現血清內脂素濃度與全身性炎癥標志物CRP和IL-6呈顯著正相關。最近亦有研究發現,慢性阻塞性肺疾病患者血漿內脂素、TNF-α、CRP水平較正常對照組升高,內脂素與CRP、TNF-α呈正相關[23]。Liu等[24]研究發現急性冠脈綜合征、慢性冠心臟病患者血漿內脂素水平明顯高于健康對照組。多元回歸分析顯示血漿內脂素濃度與人單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、IL-6、高敏C反應蛋白(hs-CRP)呈正相關。以上研究均提示內脂素可能是一種重要的促炎性因子和免疫調節因子。

3 內脂素與動脈粥樣硬化

3.1 內脂素與內皮功能 血管內皮功能不全是AS的起始病變,Takebayashi等[25]研究表明,T2DM患者血漿內脂素水平與血管內皮功能呈顯著負相關。Kim等[26]研究發現內脂素可以通過激活依賴活性氧簇(ROS)的核轉錄因子-κ B(NF-κ B)從而增加細胞間黏附分子-1(ICAM-1)及血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)在血管內皮細胞中的表達。Liu等[27]研究發現內脂素通過激活p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)、細胞外信號調節激酶1/2(ERK1/2)信號通路促進人臍靜脈內皮細胞表達 MCP-1和 IL-6,并呈劑量和時間依賴性。而是重要炎癥因子,參與細胞間識別、黏附及信號傳遞,介導炎性細胞移動和定位,并激活單核細胞穿過內皮細胞轉化為泡沫細胞。以上研究表明內脂素可能在血管內皮炎癥反應中發揮重要作用。

3.2 內脂素與血管平滑肌細胞 van der Veer等[28]研究發現具有煙酰胺磷酸核糖基轉移酶(Nampt)活性的PBEF(即內脂素)通過上調煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的生物合成,增強依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸蛋白的脫乙酰基作用,從而增加血管平滑肌細胞(VSMC)的存活力,促進血管平滑肌的成熟,有助于血管重構。進一步研究發現,內脂素是通過增強NAD+依賴的長壽酶SIRTI的活性來完成促進VSMC成熟并延長其壽命。目前關于內脂素與VSMC關系的研究較少,因此對于兩者之間的具體關系需要進一步研究論證。

3.3 內脂素與粥樣斑塊 Dahl等[29]在研究內脂素和炎癥及斑塊失穩定性的關系時發現:①在有癥狀組患者的頸動脈粥樣硬化斑塊中,內脂素mRNA表達水平以及蛋白的表達水平均較無癥狀組顯著升高。免疫組化顯示,內脂素集中存在于斑塊中富含脂質巨噬細胞的區域;②對急性心肌梗死患者斑塊破裂區的組織進行免疫組化染色,內脂素強染色效應亦出現在其中富含脂質的區域;③氧化低密度脂蛋白和TNF-α可以增加內脂素在THP-1單核細胞中的表達,并且二者的作用可以疊加;④內脂素可使粥樣斑塊中THP-1單核細胞中的基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)活性增強,并使外周血單核細胞中的TNF-α及IL-8水平升高。Adya等[30]發現,在體外培養的人臍靜脈內皮細胞,內脂素明顯呈劑量依賴性上調血管內皮細胞生長因子和基質金屬蛋白酶(MMP-2和MMP-9)的基因表達和蛋白產生,并且下調基質金屬蛋白酶組織抑制因子(TIM P-1、TIMP-2)的表達,而基質金屬蛋白酶(MMPs)尤其MM P-9是參與動脈粥樣硬化斑塊發生、發展和破裂過程的關鍵酶,可以降解細胞外基質,使纖維帽變薄,使動脈粥樣硬化斑塊變得不穩定,最終導致斑塊破裂。以上研究表明,內脂素可能作為一種炎癥介質,在動脈粥樣硬化形成和斑塊失穩定性中發揮著重要作用。

4 小 結

內脂素作為一種新的脂肪細胞因子,具有多種生物學功能,在肥胖、脂代謝、糖尿病、炎癥反應、動脈粥樣硬化的形成中發揮重要作用。盡管其確切作用機理尚不十分清楚,許多研究結論也存在分歧,但不可否認內脂素的研究將有助于我們對肥胖、糖脂代謝,動脈粥樣硬化的形成以及斑塊的失穩定性產生新的認識,為進一步研究動脈粥樣硬化特別是急性冠脈綜合征的發生發展過程及診治提供了一個新的方向。

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