血管黏附蛋白1在臨床疾病中的研究進(jìn)展

易 偉，姚 駿(綜述)，胡志前※(審校)

(1.第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院普通外科，上海 200003； 2.解放軍第九四醫(yī)院普通外科，江西 南昌 330002)

血管黏附蛋白1(vascular adhesion protein-1，VAP-1)是一種同型二聚體唾液酸糖蛋白，最初由Salmi等[1]在黏附實(shí)驗(yàn)中的高內(nèi)皮微靜脈表面發(fā)現(xiàn)并定義。VAP-1抗原的克隆揭示其屬于氨基脲敏感性胺氧化酶(semicarbazide-sensitive amine oxidases，SSAO)[2]。VAP-1含有一個(gè)作為輔因子的銅離子，以及一個(gè)苯醌(一種翻譯后修飾的酪氨酸)在其催化活性位點(diǎn)[3]。由于這種結(jié)構(gòu)特性，編碼VAP-1的基因被稱為含銅胺氧化酶3(amine oxidase,copper containing-3，AOC3)。人AOC3基因定位于第17號染色體(17q21)，全長6941 bp，有4個(gè)外顯子。在人類中總共有4種AOC基因，其中AOC1不屬于SSAO，AOC4是沒有功能的擬基因[4]，AOC2雖然也屬于SSAO，但僅在眼組織中能檢測到AOC2蛋白的酶活性[5]，而AOC3基因及其編碼蛋白VAP-1在該家族中研究最多、分布最廣、在臨床疾病中也應(yīng)用最廣。

1 VAP-1的組織學(xué)分布與功能

VAP-1被發(fā)現(xiàn)主要表達(dá)于心血管、肺、肝、腎、腸等多種器官、組織的內(nèi)皮細(xì)胞上，脂肪細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞中也有豐富的表達(dá)[1,6]。內(nèi)皮細(xì)胞中的VAP-1在靜息狀態(tài)下存在于細(xì)胞內(nèi)的囊泡中，而在炎癥條件下，VAP-1迅速轉(zhuǎn)移至內(nèi)皮細(xì)胞的管腔側(cè)細(xì)胞表面上[6]。VAP-1同樣也能以一種可溶性的形式存在于血清或血漿中，這種形式可能是VAP-1由內(nèi)皮細(xì)胞或脂肪細(xì)胞的胞膜上脫落至血液中形成[7]，稱為可溶性血管黏附蛋白1(soluble VAP-1，sVAP-1)。

許多研究已證明，使用抗VAP-1單克隆抗體能在炎癥條件下抑制白細(xì)胞黏附至血管內(nèi)皮細(xì)胞上，減少白細(xì)胞滾動(dòng)、遷移和滲出[1,8-9]，這顯示了VAP-1作為一種黏附分子在細(xì)胞黏附反應(yīng)中發(fā)揮的作用。同時(shí)，VAP-1作為一種胞外酶，其能將伯胺類物質(zhì)氧化脫胺，形成相應(yīng)的醛類并產(chǎn)生H2O2與NH3，而該酶催化反應(yīng)在VAP-1介導(dǎo)的細(xì)胞黏附反應(yīng)中也起著重要的作用，大量實(shí)驗(yàn)已證明使用小分子SSAO抑制劑同樣能阻止炎癥等條件下白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附、滾動(dòng)、滲出等[8-9]。然而反過來，抗VAP-1單克隆抗體卻并不能抑制SSAO活性，且VAP-1抗體和SSAO抑制劑在對白細(xì)胞黏附反應(yīng)中并未顯示累加的阻斷作用[8,10]。VAP-1的活化還能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中E選擇素、P選擇素和細(xì)胞間黏附分子1等的表達(dá)上調(diào)[11]，從而促進(jìn)細(xì)胞黏附的級聯(lián)反應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，SSAO反應(yīng)底物能促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體4(Glucose transporter type 4,GLUT4)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜表面，刺激脂肪細(xì)胞中的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，起到短期胰島素樣作用[12]。然而過度持久的SSAO活化反應(yīng)能導(dǎo)致許多不良反應(yīng)，酶反應(yīng)產(chǎn)物形成的H2O2導(dǎo)致脂類氧化，而且SSAO活性能促成淀粉樣蛋白形成以及誘發(fā)高血壓[13]。VAP-1能募集白細(xì)胞至血管壁中，而高級糖基化終產(chǎn)物產(chǎn)生的增加和SSAO產(chǎn)物的直接氧化作用均能誘導(dǎo)血管功能障礙以及損傷血管。研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者中高濃度sVAP-1濃度與微血管和巨血管病變并發(fā)癥呈正相關(guān)[14-15]。

2 VAP-1在人類臨床疾病中的表達(dá)及酶活性

2.1炎癥性疾病 由于VAP-1與炎癥的緊密關(guān)系，已有多個(gè)臨床研究對急性或慢性炎癥疾病中VAP-1的表達(dá)變化進(jìn)行探索。Kurkij?rvi等[16]發(fā)現(xiàn)，在慢性肝炎患者中，血清sVAP-1水平和SSAO活性均顯著高于正常對照者，并且發(fā)現(xiàn)使用免疫親和層析耗盡血清中的sVAP-1后，血清SSAO活性接近為零，證明血清中SSAO活性主要由sVAP-1提供。而Sallisalmi等[17]的一組前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，感染性休克患者的SSAO活性比健康對照者顯著升高，且SSAO活性與多配體蛋白聚糖1呈正相關(guān)，與血小板水平呈負(fù)相關(guān)，提示SSAO活性在感染性休克的發(fā)病機(jī)制中可能起到重要作用。

2.2代謝性疾病 由于VAP-1的類胰島素作用，其在代謝性疾病中的研究也相對較多。研究發(fā)現(xiàn)健康人群在口服葡萄糖30 min后血清sVAP-1和SSAO活性開始顯著升高，持續(xù)約2 h，而在慢性高血糖中同樣可以檢測到sVAP-1的顯著升高[18-19]。Li等[20]對661例Ⅱ型糖尿病患者進(jìn)行了平均長達(dá)10年的隨訪，并測定他們的血清sVAP-1，發(fā)現(xiàn)血清sVAP-1水平較高的Ⅱ型糖尿病患者比血清sVAP-1水平較低者有更高的10年全原因病死率、心血管疾病病死率及癌癥病死率。Murata等[21]發(fā)現(xiàn)，增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的玻璃體液中的sVAP-1水平較正常對照顯著升高，提示可能是視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞在受到高糖或炎性因子刺激時(shí)釋放了sVAP-1。Aalto等[22]檢測了2183例健康人的血清SSAO活性并對其進(jìn)行3～6年的隨訪，發(fā)現(xiàn)血清SSAO活性與頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度和頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊直接相關(guān)，提示VAP-1的激活可能在動(dòng)脈粥樣硬化的臨床前期的病理生理機(jī)制中發(fā)揮作用。

2.3腫瘤 雖然沒有明確的基礎(chǔ)研究證實(shí)VAP-1在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中的作用，但已有許多臨床研究發(fā)現(xiàn)了兩者之間的關(guān)系。在對胃癌和結(jié)直腸癌的不同研究中均發(fā)現(xiàn)，癌癥患者的血清sVAP-1平均水平顯著高于健康對照人群，但在癌癥患者當(dāng)中，隨著疾病進(jìn)展而出現(xiàn)血清sVAP-1水平降低，血清sVAP-1水平是預(yù)測癌癥患者術(shù)后淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨(dú)立因素，而低水平sVAP-1的癌癥患者有著更差的預(yù)后[23-24]。除此之外，還有研究證實(shí)肝癌患者的血清sVAP-1顯著高于肝硬化患者[25]。而Fukuhara等[26]發(fā)現(xiàn)，結(jié)膜腫瘤的微血管管腔內(nèi)有比正常對照結(jié)膜組織中明顯增強(qiáng)的VAP-1表達(dá)。

2.4其他疾病 Hernandez-Guillamon等[27]對溶栓劑治療缺血性腦卒中患者的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，接受溶栓劑治療后有出血性轉(zhuǎn)化的患者術(shù)前血漿SSAO活性更高，同時(shí)這些患者也有顯著的不良神經(jīng)學(xué)結(jié)果。他們隨后又發(fā)現(xiàn)，在腦出血患者中血漿SSAO活性要顯著高于健康對照人群，而且在腦出血患者中，低水平的血漿SSAO活性是48 h后神經(jīng)功能改善的獨(dú)立預(yù)測因子[28]。Madej等[29]發(fā)現(xiàn)，銀屑病患者的血清sVAP-1水平顯著高于健康對照人群，而患病部位皮膚中VAP-1陽性血管數(shù)顯著高于正常皮膚，提示VAP-1介導(dǎo)的慢性炎癥可能在銀屑病中發(fā)揮作用。在創(chuàng)傷領(lǐng)域也有對VAP-1的研究，但Lin等[30]的研究結(jié)果卻顯示創(chuàng)傷患者中SSAO活性要顯著低于健康對照，不過對創(chuàng)傷患者內(nèi)部之間的比較表明，SSAO水平過高的患者有更高的病死率。

3 VAP-1抗體和抑制劑在動(dòng)物模型上的治療

3.1VAP-1抗體 使用VAP-1抗體在許多動(dòng)物的炎癥性疾病模型中都顯示了顯著的作用。Bonder等[10]在小鼠肝炎模型中發(fā)現(xiàn)，使用VAP-1抗體可使谷丙轉(zhuǎn)氨酶減少90%。Merinen等[31]在兩種小鼠急性炎癥模型中(消化蛋白質(zhì)、白細(xì)胞介素1誘導(dǎo)的腹膜炎和趨化因子配體21誘導(dǎo)的氣囊炎)都證明VAP-1抗體能顯著抑制粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的遷移，在慢性炎癥方面他們證明使用VAP-1抗體能夠顯著抑制糖尿病。Tohka等[32]也證明，在兔的腹膜炎模型中使用VAP-1抗體能減少實(shí)驗(yàn)炎癥部位的大約70%的粒細(xì)胞外滲。Martelius等[33]則證明，使用VAP-1抗體能阻斷大鼠同種異體肝臟移植中的排斥反應(yīng)。

在VAP-1抗體的臨床應(yīng)用方面，使用抗人VAP-1的鼠源性類單克隆抗體的第一階段臨床Ⅰ/Ⅱa實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明VAP-1能被安全定向[34]。進(jìn)一步的臨床實(shí)驗(yàn)使用人源化的抗VAP-1抗體將允許評價(jià)這種可能抗炎癥試劑的效用。

3.2小分子SSAO抑制劑 如前所述，雖然VAP-1同時(shí)擁有黏附分子和胞外酶兩種身份，但使用SSAO抑制劑不僅能阻斷其酶活性，也能抑制其誘導(dǎo)的白細(xì)胞黏附反應(yīng)，而單純使用抗VAP-1抗體則不能抑制SSAO活性，這種特性使得大量針對臨床疾病的研究都聚焦在調(diào)節(jié)SSAO活性上。最近已有許多改良的SSAO小分子抑制劑被發(fā)現(xiàn)[8,35]，而且小分子酶抑制劑常能口服給藥，方便臨床應(yīng)用。

SSAO抑制劑在炎癥性疾病中的應(yīng)用最為多見。Koskinen等[8]在大鼠皮膚炎癥中使用小分子SSAO抑制劑BTT-2027使得白細(xì)胞滲出減少了50%。Marttila-Ichihara等[36]對大鼠的關(guān)節(jié)炎模型使用小分子SSAO抑制劑BTT-2052能使得關(guān)節(jié)炎的臨床評分減少40%～80%。Salter-Cid等[35]對脂多糖誘導(dǎo)的小鼠潰瘍性結(jié)腸炎模型使用小分子SSAO抑制劑LJP 1207，發(fā)現(xiàn)其能顯著抑制炎癥、損傷和潰瘍評分，并使生存率顯著提高。Noda等[37]對內(nèi)毒素誘導(dǎo)的大鼠急性葡萄膜炎模型中使用小分子SSAO抑制劑U-V002，使得白細(xì)胞募集反應(yīng)(至眼前方、玻璃質(zhì)、視網(wǎng)膜)顯著減弱。Kiss等[38]使用BTT-2052發(fā)現(xiàn)能減輕腸的缺血/再灌注損傷和肺的中性粒細(xì)胞堆積。

在神經(jīng)系統(tǒng)方面，SSAO抑制劑也有較多實(shí)驗(yàn)證明其治療作用。使用SSAO抑制劑被證明在溶栓劑治療大鼠腦梗模型中，能顯著減少溶栓后的出血風(fēng)險(xiǎn)等不良效果，并使腦梗死面積更小[27]。而在小鼠腦出血模型中，抑制SSAO活性能顯著減少腦水腫和神經(jīng)行為不足，并起到抗炎癥作用[39]。在大鼠短暫大腦中動(dòng)脈閉塞模型中，抑制SSAO活性能顯著抑制白細(xì)胞外滲，減少腦梗死面積51%，改善神經(jīng)功能[40]。

4 小 結(jié)

由于VAP-1在白細(xì)胞滲出、黏附級聯(lián)反應(yīng)、糖代謝調(diào)節(jié)、血管損傷等多方面發(fā)揮重要的作用，現(xiàn)在越來越多的研究者們開始重視VAP-1在臨床疾病診治中的應(yīng)用前景。大多數(shù)針對臨床疾病的研究都顯示，在各種疾病患者的血清或血漿中，sVAP-1水平或SSAO活性較正常對照顯著升高，而且VAP-1在預(yù)測糖尿病、胃癌、結(jié)直腸癌、腦出血等疾病的預(yù)后方面都顯示了積極的作用。在治療方面，使用VAP-1抗體或SSAO抑制劑已經(jīng)在許多相關(guān)臨床疾病的動(dòng)物模型中表現(xiàn)出了顯著的治療作用。隨著研究的不斷深入，VAP-1抗體或SSAO抑制劑有望在炎癥性疾病、糖代謝相關(guān)疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多個(gè)臨床領(lǐng)域得到實(shí)際的臨床應(yīng)用。

[1] Salmi M,Kalimo K,Jalkanen S.Induction and function of vascular adhesion protein-1 at sites of inflammation[J].J Exp Med,1993,178(6):2255-2260.

[2] Smith DJ,Salmi M,Bono P,etal.Cloning of vascular adhesion protein 1 reveals a novel multifunctional adhesion molecule[J].J Exp Med,1998,188(1):17-27.

[3] Jalkanen S,Salmi M.Cell surface monoamine oxidases:enzymes in search of a function[J].EMBO J,2001,20(15):3893-3901.

[4] Schwelberger HG.The origin of mammalian plasma amine oxidases[J].J Neural Transm,2007,114(6):757-762.

[5] Kaitaniemi S,Elovaara H,Gr?n K,etal.The unique substrate specificity of human AOC2,a semicarbazide-sensitive amine oxidase[J].Cell Mol Life Sci,2009,66(16):2743-2757.

[6] Jaakkola K,Nikula T,Holopainen R,etal.In vivo detection of vascular adhesion protein-1 in experimental inflammation[J].Am J Pathol,2000,157(2):463-471.

[7] Abella A,García-Vicente S,Viguerie N,etal.Adipocytes release a soluble form of VAP-1/SSAO by a metalloprotease-dependent process and in a regulated manner[J].Diabetologia,2004,47(3):429-438.

[8] Koskinen K,Vainio PJ,Smith DJ,etal.Granulocyte transmigration through the endothelium is regulated by the oxidase activity of vascular adhesion protein-1(VAP-1)[J].Blood,2004,103(9):3388-3395.

[9] Lalor PF,Edwards S,McNab G,etal.Vascular adhesion protein-1 mediates adhesion and transmigration of lymphocytes on human hepatic endothelial cells[J].J Immunol,2002,169(2):983-992.

[10] Bonder CS,Norman MU,Swain MG,etal.Rules of recruitment for Th1 and Th2 lymphocytes in inflamed liver:a role for alpha-4 integrin and vascular adhesion protein-1[J].Immunity,2005,23(2):153-163.

[11] Jalkanen S,Karikoski M,Mercier N,etal.The oxidase activity of vascular adhesion protein-1(VAP-1)induces endothelial E-and P-selectins and leukocyte binding[J].Blood,2007,110(6):1864-1870.

[12] Iglesias-Osma MC,Garcia-Barrado MJ,Visentin V,etal.Benzylamine exhibits insulin-like effects on glucose disposal,glucose transport,and fat cell lipolysis in rabbits and diabetic mice[J].J Pharmacol Exp Ther,2004,309(3):1020-1028.

[13] Chen K,Maley J,Yu PH.Potential inplications of endogenous aldehydes in beta-amyloid misfolding,oligomerization and fibrillogenesis[J].J Neurochem,2006,99(5):1413-1424.

[14] Gr?nvall-Nordquist JL,B?cklund LB,Garpenstrand H,etal.Follow-up of plasma semicarbazide-sensitive amine oxidase activity and retinopathy in Type 2 diabetes mellitus[J].J Diabetes Complications,2001,15(5):250-256.

[15] Salmi M,Stolen C,Jousilahti P,etal.Insulin-regulated increase of soluble vascular adhesion protein-1 in diabetes[J].Am J Pathol,2002,161(6):2255-2262.

[16] Kurkij?rvi R,Yegutkin GG,Gunson BK,etal.Circulating soluble vascular adhesion protein 1 accounts for the increased serum monoamine oxidase activity in chronic liver disease[J].Gastroenterology,2000,119(4):1096-1103.

[17] Sallisalmi M,Tenhunen J,Yang R,etal.Vascular adhesion protein-1 and syndecan-1 in septic shock[J].Acta Anaesthesiol Scand.2012，56(3):316-322.

[18] Li HY,Lin MS,Wei JN,etal.Change of serum vascular adhesion protein-1 after glucose loading correlates to carotid intima-medial thickness in non-diabetic subjects[J].Clin Chim Acta,2009,403(1/2):97-101.

[19] Li HY,Wei JN,Lin MS,etal.Serum vascular adhesion protein-1 is increased in acute and chronic hyperglycemia[J].Clin Chim Acta,2009,404(2):149-153.

[20] Li HY,Jiang YD,Chang TJ,etal.Serum vascular adhesion protein-1 predicts 10-year cardiovascular and cancer mortality in individuals with type 2 diabetes[J].Diabetes,2011,60(3):993-999.

[21] Murata M,Noda K,Fukuhara J,etal.Soluble vascular adhesion protein-1 accumulates in proliferative diabetic retinopathy[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2012,53(7):4055-4062.

[22] Aalto K,Maksimow M,Juonala M,etal.Soluble vascular adhesion protein-1 correlates with cardiovascular risk factors and early atherosclerotic manifestations[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2012,32(2):523-532.

[23] Toiyama Y,Miki C,Inoue Y,etal.Circulating form of human vascular adhesion protein-1(VAP-1):decreased serum levels in progression of colorectal cancer and predictive marker of lymphatic and hepatic metastasis[J].J Surg Oncol,2009,99(6):368-372.

[24] Yasuda H,Toiyama Y,Ohi M,etal.Serum soluble vascular adhesion protein-1 is a valuable prognostic marker in gastric cancer[J].J Surg Oncol,2011,103(7):695-699.

[25] Kemik O,Sümer A,Kemik AS,etal.Human vascular adhesion proteln-1(VAP-1):serum levels for hepatocellular carcinoma in non-alcoholic and alcoholic fatty liver disease[J].World J Surg Oncol,2010,8:83.

[26] Fukuhara J,Kase S,Noda K,etal.Immunolocalization of vascular adhesion protein-1 in human conjunctival tumors[J].Ophthalmic Res,2012,48(1):33-37.

[27] Hernandez-Guillamon M,Garcia-Bonilla L,Solé M,etal.Plasma VAP-1/SSAO activity predicts intracranial hemorrhages and adverse neurological outcome after tissue plasminogen activator treatment in stroke[J].Stroke,2010,41(7):1528-1535.

[28] Hernandez-Guillamon M,Solé M,Delgado P,etal.VAP-1/SSAO plasma activity and brain expression in human hemorrhagic stroke[J].Cerebrovasc Dis,2012,33(1):55-63.

[29] Madej A,Reich A,Orda A,etal.Vascular adhesion protein-1(VAP-1)is overexpressed in psoriatic patients[J].J Eur Acad Dermatol Venereol,2007,21(1):72-78.

[30] Lin Z,Han M,Li H,etal.Soluble vascular adhesion protein-1:decreased activity in the plasma of trauma victims and predictive marker for severity of traumatic brain injury[J].Clin Chim Acta,2011,412(17/18):1678-1682.

[31] Merinen M,Irjala H,Salmi M,etal.Vascular adhesion protein-1 is involved in both acute and chronic inflammation in the mouse[J].Am J Pathol,2005,166(3):793-800.

[32] Tohka S,Laukkanen M,Jalkanen S,etal.Vascular adhesion protein 1(VAP-1)functions as a molecular brake during granulocyte rolling and mediates recruitment in vivo[J].FASEB J,2001,15(2):373-382.

[33] Martelius T,Salaspuro V,Salmi M,etal.Blockade of vascular adhesion protein-1 inhibits lymphocyte infiltration in rat liver allograft rejection[J].Am J Pathol,2004,165(6):1993-2001.

[34] Vainio PJ,Kortekangas-Savolainen O,Mikkola JH,etal.Safety of blocking vascular adhesion protein-1 in patients with contact dermatitis[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2005,96(6):429-435.

[35] Salter-Cid LM,Wang E,O′Rourke AM,etal.Anti-inflammatory effects of inhibiting the amine oxidase activity of semicarbazide-sensitive amine oxidase[J].J Pharmacol Exp Ther,2005,315(2):553-562.

[36] Marttila-Ichihara F,Smith DJ,Stolen C,etal.Vascular amine oxidases are needed for leukocyte extravasation into inflamed joints in vivo[J].Arthritis Rheum,2006,54(9):2852-2862.

[37] Noda K,Miyahara S,Nakazawa T,etal.Inhibition of vascular adhesion protein-1 suppresses endotoxin-induced uveitis[J].FASEB J,2008,22(4):1094-1103.

[38] Kiss J,Jalkanen S,Fül?p F,etal.Ischemia-reperfusion injury is attenuated in VAP-1-deficient mice and by VAP-1 inhibitors[J].Eur J Immunol,2008,38(11):3041-3049.

[39] Ma Q,Manaenko A,Khatibi NH,etal.Vascular adhesion protein-1 inhibition provides antiinflammatory protection after an intracerebral hemorrhagic stroke in mice[J].J Cereb Blood Flow Metab,2011,31(3):881-893.

[40] Watcharotayangul J,Mao L,Xu H,etal.Post-ischemic vascular adhesion protein-1 inhibition provides neuroprotection in a rat temporary middle cerebral artery occlusion model[J].J Neurochem,2012,123(2):116-124.