分泌型卷曲相關蛋白5與肥胖及糖尿病的相關性研究進展

王加峰，張有成

2型糖尿病是一種代謝紊亂性疾病，其主要特點是胰島素抵抗(IR)、胰島素缺乏及高血糖。流行病學調查顯示，糖尿病患者和糖尿病前期的年齡標準化患病率分別為9.7%(男性10.6%、女性8.8%)和15.5%(男性16.1%、女性14.9%)[1]。糖尿病的發生發展與肥胖、遺傳等因素有關[2]。最新研究表明肥胖及糖尿病與Wnt信號通路及分泌型卷曲相關蛋白(SFRP)5有一定關聯[2-3]。本文就此作一綜述。

1 Wnt信號通路與糖尿病

1.1 Wnt通路組成及功能 Wnt信號通路由胞外配體Wnt蛋白、跨膜受體Frizzled蛋白(Fz蛋白)及低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)，胞內信號分子β-Catenin、散亂蛋白(Dsh)、結腸腺瘤樣息肉病蛋白(APC)、糖原合成酶激酶(GSK)-3p、軸蛋白(Axin)及核內轉錄因子T細胞因子(TCF)/淋巴細胞增強因子(LEF)等構成[4]。其主要通過依賴Wnt/β-catenin經典途徑和非依賴Wnt/β-catenin非經典途徑。非經典途徑包括Wnt/Ca2+通路、Wnt/c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路、Wnt/Ror2通路[5]、Wnt/RYK[6]和Wnt/mTOR[7]等。

1.2 Wnt信號通路在糖尿病中的作用機制 近年研究發現Wnt通路與肥胖、胰島素抵抗和2型糖尿病的發生也密切相關。肥胖是導致2型糖尿病發病的主要促進因素之一,且Wnt信號通路是脂肪細胞分化的主要調節者。因此Wnt信號通路可通過影響脂肪生成而增加糖尿病發生的風險。有研究顯示Wnt/β-catenin信號通路及Wnt5a介導的非經典途徑均可通過抑制前脂肪細胞中PPARγ和C/EBPα，從而抑制脂肪形成及肥胖的發生[8-9]。但基因研究表明，Wnt5a亦可通過與酪氨酸激酶樣孤兒受體2(ROR2)結合，拮抗經典Wnt信號通路而促進脂肪形成[10]。

Wnt信號通路可以調節胰島β細胞的增殖、活化和凋亡影響胰島素的代謝，在糖尿病的發病機制和治療中有重要價值。Rulifson等[11]發現，在體外培養的胰島細胞或胰島中加入純化的Wnt3a蛋白，可以促進cyclin D2和PITX2的表達，最終引起β細胞的增殖；體內β-catenin的活化可以增加胰島素的分泌和血清水平，加強葡萄糖處理。且非經典通路的Wnt5a/Fz2(或Fz5)信號途徑在胰島素陽性細胞遷移和胰島形成中發揮作用。最近在STZ誘導的糖尿病大鼠模型中發現，以β-catenin為核心的上游基因APC和下游基因c-Myc在胰島再生過程中均出現表達并上調，表明Wnt通路在胰島再生調節過程中并非促進胰島細胞分化而是維持其增殖狀態[12]。研究顯示TCF7L2單核苷酸多態性與2型糖尿病的發病風險增加有關。TCF7L2基因編碼高遷移率族盒中的一個轉錄因子，即T細胞轉錄因子-4(TCF-4)。其能與細胞核內β連環蛋白結合，通過細胞表面的Wnt信號傳導通路調節與細胞分裂周期相關基因的表達?？赏ㄟ^Wnt信號途徑來維持機體血漿葡萄糖的穩定性。在2型糖尿病患者中TCF7L2蛋白的表達明顯高于非糖尿病患者[13]。體外實驗證明敲除TCF7L2后可以抑制人胰島β細胞分化，引起胰島素分泌減少[14]。Wnt通路可以通過兩種途徑影響腸-胰島素軸：(1)影響胰高糖素樣肽-1(GLP-1)的表達水平；(2)影響GLP-1對胰島β細胞的作用。糖尿病患者進餐后GLP-1水平升高幅度較正常人有所減小，且胰島細胞中GLP-1受體的表達降低[15]。

胰島素的靶細胞中JNK的活化會引起胰島素受體-1(IRS-1)的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化，導致胰島素信號傳導障礙，進而加重胰島素抵抗。由于脂毒性應激，JNK1 在肥胖和2型糖尿病中長時間被激活。給予JNK基因敲除大鼠高脂飲食后仍可保持胰島素敏感性，而正常大鼠則表現出胰島素抵抗，該研究證明JNK是肥胖誘導的胰島素抵抗和炎癥所必需的[16]。Ouchi等[3]報道在高脂飲食誘導肥胖小鼠模型脂肪組織中Wnt5a的表達增加；脂肪細胞中Wnt5a激活JNK，通過IRS-1的絲氨酸-307磷酸化，導致胰島素信號傳導障礙，進而加重胰島素抵抗。通過JNK靶基因的破壞或者使用藥物干預，均會抵制肥胖引起的胰島素抵抗。因此JNK1可以作為預防和治療糖尿病以及肥胖導致的胰島素抵抗的靶點[17]。

2 SFRP5與糖尿病

2.1 SFRP5結構 SFRP5是一種新鑒定的抗炎脂肪因子，是SFRP家族中的一員，由SFRP基因編碼。SFRP約有300個氨基酸殘基,包括1個同源的N2末端富含半胱氨酸的區域(cysteine-rich domain，CRD)和一個C2末端[18]。SFRP CRD結構上與Wnt Frizzled 蛋白的CRD 具有高度同源性,其通過與Fz受體競爭性結合Wnt蛋白而抑制Wnt信號通路的活動。

2.2 SFRP5在糖尿病中的作用機制

2.2.1 SFRP5與肥胖 Ouchi等[3]研究表明，在各肥胖動物模型中肥胖引起了Wnt5a水平的升高及SFRP5水平的降低；且與無炎癥跡象的肥胖個體相比，伴有炎癥的肥胖者內臟脂肪活檢標本中SFRP5的表達水平降低[19]。在瘦素缺乏的ob/ob小鼠及zucker糖尿病肥胖大鼠中SFRP5的表達是減少的，這種現象同樣發生于高脂高糖飼養24周的野生大鼠中。但當飼養至12周大鼠炎癥尚不嚴重時SFRP5的表達是升高的。與12周相比，24周大鼠體質量明顯增加(P<0.01)，表明在肥胖發生過程中，隨著體內脂肪增多，在某一時刻引起了SFRP5表達的轉換；研究進一步顯示SFRP5在脂肪分化過程中表達減少，但在肥胖過程中表達增加，這表明SFRP5與脂肪細胞體積有關[3]。在Lxrβ-/-小鼠的脂肪組織中SFRP5 的表達減少，與此同時給予高脂飲食亦不會增加其脂肪體積。說明SFRP5是脂肪肥大過程所必需的，但不是脂肪增生所需要的。關于SFRP5與肥胖的關系，目前尚存有爭議。一些研究表明，在肥胖患者的脂肪組織中SFRP5 mRNA和蛋白表達水平減少[3]，但在肥胖大鼠的脂肪組織中SFRP5 mRNA表達水平增加[20-21]。另一項研究顯示，肥胖患者與正常人SFRP5的蛋白表達水平間無明顯差別[22]。Lagathu等[20]在嚙齒類動物的研究證明，禁食再給予喂食后，脂肪組織SFRP5的mRNA表達水平有升高的趨勢。因此SFRP5與脂肪細胞分化和肥胖有一定相關，但其具體機制仍不明確。

2.2.2 SFRP5與胰島素抵抗 肥胖動物模型的脂肪組織中有大量的巨噬細胞浸潤。Wnt5a是一個主要來源于巨噬細胞的效應分子，通過自分泌或旁分泌發揮作用，并可刺激巨噬細胞釋放其他炎性因子如IL-8、IL-10等介導局部或全身炎性反應。Wnt5a可以被SFRP5拮抗，但在肥胖的嚙齒動物脂肪組織中Wnt5a表達上調，SFRP5表達降低[3]。SFRP5缺乏引起的代謝紊亂加重，與脂肪組織中前炎性因子(如TNF、IL-6)的表達增加和巨噬細胞的不斷累積有關。重要的是，SFRP5敲除的大鼠給予高能量飲食后，脂肪組織中非經典Wnt信號通路的下游靶基因JNK-1被激活；當給予正常飲食后糖耐量雖然正常，但其胰島素敏感性已經出現損害[3]。一系列的體外研究表明，脂肪組織SFRP5的過度表達會抑制Wnt5a所引起的JNK-1的磷酸化，同樣阻止了Wnt5a誘導的JNK-1的活化及前炎性因子在巨噬細胞中的產生。此外，在SFRP5缺陷的大鼠中刪除JNK-1可以修復受損的胰島素敏感性，亦可加重脂肪組織的炎癥。因此，SFRP5缺乏可以通過激活脂肪組織中的JNK-1加重肥胖引起的脂肪炎癥以及代謝紊亂，這與之前對JNK-1在胰島素抵抗和炎癥的研究一致。Lv等[23]研究發現，分化成熟的脂肪細胞分別行地塞米松、胰島素、TNF-α干預后，其SFRP5表達和分泌水平較前均有不同程度的下降，而予以羅格列酮和二甲雙胍等胰島素增敏劑干預后，SFRP5的表達和分泌水平上升，表明SFRP5的表達和分泌可能與胰島素抵抗相關。綜上所述，SFRP5和Wnt5a之間的平衡可以調節脂肪細胞和脂肪組織巨噬細胞中JNK1的活性，進而調節炎癥和代謝功能。因此，在肥胖相關的葡萄糖穩態異常的治療中，脂肪組織中的SFRP5是一個潛在的控制目標。但其具體作用機制仍需進一步研究。

部分研究顯示，在2型糖尿病患者中血清SFRP5水平顯著升高，且與空腹血糖成正相關[24-25]，Wnt5a水平與2型糖尿病無明顯關聯。Lu等[24]研究顯示，與不服用口服降糖藥物患者相比，口服二甲雙胍和羅格列酮的患者血清SFRP5水平升高，與此同時，Wnt5a和胰島素抵抗指數(HMOA-IR)均降低。Flehmig等[25]研究顯示在飲食/運動相關的體質量減輕和肥胖外科手術后導致的體質量顯著減少的2型糖尿病患者中，血漿中SFRP5并沒有顯著改變。但是Schulte等[22]研究則表明，控制飲食熱量后體質量減輕的同時，SFRP5水平增加。另有一些研究表明，在2型糖尿病與糖耐量異常的患者血漿中SFRP5的水平低于正常組，肥胖患者血漿SFRP5水平低于非肥胖者，且SFRP5與apn水平成正相關，與HMOA-IR、空腹血糖成負相關[26-28]。且伴有肥胖的2型糖尿病患者降低最為顯著，提示肥胖和糖代謝紊亂對血清SFRP5有累加效應。糖耐量異常的早期階段SFRP5水平已經降低，這預示著SFRP5是2型糖尿病中代謝異常以及IR的一個相關因素。在正常人和胰島素敏感的人中，口服葡萄糖可以對SFRP5起到一個快速且明顯的抑制作用[28]。故SFRP5與糖尿病有關，但其與糖尿病的具體關系尚不明確。隨著肥胖和糖尿病的發生、發展，SFRP5水平是一直呈上升趨勢還是在某個臨界點由上升轉為下降進而影響機體代謝，需要進一步研究明確。

3 展望

SFRP5在脂肪組織中高度表達，且與肥胖有關。目前其與肥胖相關性代謝疾病如糖尿病的關系尚不明確。在糖尿病的發生發展過程中，SFRP5是作為糖尿病的一種發病標志，還是影響著糖尿病的進程，仍需進一步研究。且糖尿病發展過程中，骨骼肌與肝臟對血糖代謝也起著重要作用。最新研究表明，SFRP5的表達下降可以促進胰島β細胞的分化[29]； SFRP5不會對骨骼肌細胞的胰島素信號通路產生影響[30]。但尚未有SFRP5在肝臟表達情況的研究。因此，SFRP5對肥胖及2型糖尿病的發病起著一定作用，進一步研究SFRP5的生物學功能，可作為新的切入點為今后對肥胖、糖尿病及其相關疾病的治療提供新思路。

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