脂聯素心肌保護效應的研究進展*

劉　華綜述　張德玲審校

zdlme@whu.edu.cn

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脂聯素心肌保護效應的研究進展*

劉華1,2綜述張德玲1,#審校

zdlme@whu.edu.cn

【摘要】脂聯素(Adiponectin, ADPN)是一種主要由脂肪組織分泌的脂肪因子，具有增加胰島素敏感性、抗動脈粥樣硬化、抗炎等效應。ADPN作為心臟疾病的重要保護因子，其在心肌肥厚、心肌缺血-再灌注損傷、糖尿病心肌病中的保護機制研究受到廣泛關注，有望為相關疾病的診斷和防治提供新策略。

【關鍵詞】脂聯素；心肌肥厚；缺血-再灌注損傷；糖尿病心肌病

脂聯素(Adiponectin, ADPN)是一種主要由脂肪組織分泌的脂肪因子，與其受體結合后，通過一系列細胞信號通路發揮胰島素增敏、抗動脈粥樣硬化、抗炎等效應。大量研究證實ADPN可調節心臟能量代謝、抑制心肌肥大和重塑、抑制間質纖維化、抗心肌細胞凋亡等[1]；而血漿低ADPN水平是高血壓、冠狀動脈病變和心肌梗死等的獨立危險因素[2]。因此認為ADPN是心臟疾病的重要保護因子，包括對糖尿病性心臟病的保護作用[3]，以及預防心臟疾病的重要靶點。本文綜述ADPN對心肌肥厚、心肌缺血-再灌注損傷、糖尿病心肌病保護作用及機制的研究進展。

1概述

1995年，Scherer等[4]發現了主要由脂肪細胞合成及分泌的ADPN，命名為Acrp30，或稱apM1、AdipoQ、GBP28。近年研究表明，非脂肪細胞也可表達ADPN，如心肌細胞[5]、肝細胞[6]等。全長型ADPN包括四個區域：分泌信號序列、可變區、N-末端膠原結構域及C-末端膠原結構域；還有少部分ADPN直接以C端球狀結構域形式存在，謂之球狀ADPN(Globular Adiponectin, gAd)[7]。健康人血漿ADPN含量為2-20 mg/L，約占血漿蛋白量的0.01%。血漿中ADPN以三聚體、六聚體和多聚體等形式存在，其中多聚體ADPN具備生物學活性[8]。

ADPN表達水平受到多種因素調節，如二硫鍵氧化還原酶A類似蛋白(DsbA-L)促進脂肪細胞分泌ADPN以及ADPN多聚體的形成[9]；而內質網應激、氧化應激及促炎因子等負向調節ADPN的合成及分泌[8]。血漿ADPN水平與腹部脂肪量呈負相關，即肥胖者ADPN分泌明顯較低[10]，這可能與肥胖誘導內質網應激以及肥胖者脂肪細胞內DsbA-L表達降低密切相關[8]。

目前已發現三種ADPN受體：AdipoR1、AdipoR2及T-鈣黏蛋白(T-cadherin)。研究表明，小鼠全身組織廣泛表達AdipoR1，在骨骼肌表達最豐富。AdipoR1對gAd有高度親和性，而對全長型ADPN親和性較低；AdipoR2主要表達于肝臟，對gAd和全長型ADPN均為中度親和性[11]；T-cadherin是一種新發現的ADPN受體，在心肌細胞高表達，有研究報道T-cadherin是介導ADPN對心肌保護作用的必需受體；但由于其缺乏細胞內結構域，可能作為ADPN結合蛋白而發揮信號傳導作用[12]。

ADPN與其受體結合后，可激活下游信號分子腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、p38促絲裂原蛋白激酶(p38 MAPK)和過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPAR-α)等，發揮干預糖尿病、抗炎、心血管保護等生物學作用。Mao等[13]發現ADPN受體激活下游信號分子需要銜接蛋白[包含PH區域、PTB區域、亮氨酸拉鏈結構1(APPL1)]的介導才能完成。APPL1通過PTB結構域直接與AdipoR1和AdipoR2的胞內段結合并介導ADPN下游信號的傳導，對調節糖脂代謝和胰島素敏感性有關鍵作用[13-15]；同時，APPL1與ADPN受體結合后介導ADPN下游信號AMPK的激活，對ADPN的心血管保護效應也有重要作用[16, 17]。銜接蛋白[包含PH區域、PTB區域、亮氨酸拉鏈結構2(APPL2)]是APPL1的同源異構體，但APPL2在骨骼肌細胞內的ADPN信號通路中起負向調節作用，通過與APPL1競爭ADPN受體的結合位點，抑制APPL1與ADPN受體結合，從而阻斷ADPN信號通路的傳遞[18]。APPL1與APPL2在ADPN信號傳導中的這種調節模式可能有利于ADPN對糖脂代謝平衡的調控。

2ADPN對心肌的保護效應

2.1ADPN與心肌肥厚

心肌肥厚是心臟為適應各種刺激而產生的心肌細胞體積增大，常在高血壓、心臟瓣膜病等壓力負荷增加的情況下發生。適當肥厚的心肌能克服室壁壓力，維持心室功能；當心肌肥厚不足以克服室壁壓力時，心臟重塑加重，表現為心室腔進行性擴大、心肌纖維化并伴心肌收縮功能減退，最終發展為心力衰竭。因此，心肌肥厚是引起心血管病發生率和死亡率顯著增高的獨立危險因素。流行病學調查發現，血漿ADPN水平與心肌肥厚密切相關。Mitsuhashi等[19]報道，與血漿高ADPN水平人群相比，血漿低ADPN水平人群更易發生左心室肥厚。另有實驗發現，ADPN基因敲除小鼠，由于ADPN缺乏，其壓力超負荷誘導的心肌肥厚向心力衰竭的發展進程加快、死亡率增加[20]；相反，如果對ADPN基因敲除、野生型或糖尿病db/db小鼠過度表達ADPN，則可減輕壓力超負荷誘導的心肌肥厚[21]。這些研究證實ADPN對心肌肥厚有改善作用。

大量研究顯示，壓力超負荷、腎上腺素、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、內皮素-1等多種刺激因素誘導的心肌肥厚機制與心肌細胞外信號調節激酶(ERK)、核因子-κB(NF-κB)的激活密切相關。尤其是ERK的活化，是促進心肌肥厚發展的關鍵步驟[21, 22]。有研究認為，ADPN可抑制AngⅡ誘導的實驗大鼠心肌重構，其機制為ADPN通過激活AMPK信號而抑制了ERK信號及NF-kB活化引起的心肌肥厚[23]。另有研究發現，ADPN通過APPL1介導激活AMPK，可抑制NF-κB活化，減少AngⅡ誘導的新生大鼠心肌肥厚及成纖維細胞纖維化[24]。研究還證實在ADPN應對壓力超負荷的適應性新生血管生成過程中，AMPK發揮了重要的信號傳導作用[20]。

2.2ADPN與心肌缺血-再灌注損傷(Ischemia-Reperfusion Injury, IRI)

心臟是高度需氧和耗能的器官，心肌缺血后盡早恢復再灌注，可使絕大部分心肌功能得到恢復。但如果在特定缺血時間窗口恢復再灌注，心肌組織會發生IRI。氧化應激是IRI的主要發生機制之一。心肌IRI時，活性氧(ROS)大量產生引起的氧化/硝化應激對線粒體膜造成損害，釋放過多細胞色素C，從而激活半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)，啟動凋亡程序，造成心肌細胞的不可逆轉性損傷[25]。

ADPN對心肌IRI有保護作用。研究表明，ADPN可以減少實驗小鼠IRI心肌的梗死面積及心肌細胞凋亡[26]；向心肌缺血后的實驗豬冠狀動脈內注入ADPN，可顯著減少其心肌梗死面積，改善左心室功能[27]。

ADPN對心肌IRI的保護機制主要在于ADPN可減少心肌IRI導致的氧化/硝化應激損傷、炎癥反應和心肌細胞凋亡等[28]。研究發現， ADPN基因敲除小鼠的心肌內氧自由基、一氧化氮等ROS產物明顯多于野生型小鼠，而引起了嚴重的氧化/硝化應激；而在心肌再灌注前注射gAd可逆轉各項病理指標的增高，充分表明ADPN對IR導致的心肌氧化/硝化應激損傷有拮抗作用[26]。進一步研究證明，ADPN抗心肌氧化/硝化應激效應主要由蛋白激酶A(PKA)信號通路介導[29]。另外，ADPN可抑制脂多糖誘導的促炎因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)合成，減輕心肌IRI，是ADPN通過活化的環氧化酶-2(COX-2)信號介導抗炎效應，如促進前列腺素E2合成等[30]實現的。AMPK信號也參與介導ADPN對IRI的保護效應[30-32]。心肌IRI實驗中，AMPK缺陷小鼠心肌受損程度較野生型小鼠明顯加重，給予ADPN處理可顯著減輕野生型小鼠的心肌損傷，但對AMPK缺陷小鼠的心肌保護作用明顯較弱，提示AMPK在ADPN對IRI心肌保護效應中有重要的介導作用[31]，但其介導途徑并不清楚。在AMPK缺陷小鼠中，PKA介導的ADPN抗氧化/硝化應激效應并不受AMPK影響，表明AMPK信號通路與PKA信號通路對ADPN的心肌保護效應并無交聯[29]。AMPK與COX-2介導的ADPN抗炎效應的信號通路也無交聯，因為在培養的心肌細胞中，抑制AMPK對ADPN激活COX-2發揮抗炎效應沒有任何影響，而抑制COX-2的作用也不影響AMPK活化介導ADPN的作用[30]。表明ADPN通過幾條獨立的信號途徑，包括PKA介導的抗氧化/硝化應激效應、COX-2介導的抗炎效應、AMPK介導的心肌保護效應來發揮對心肌IRI的保護作用。

缺氧/復氧損傷實質上是IRI的中心環節，體外實驗常用缺氧/復氧模型來模擬IRI。缺氧/復氧損傷可引起線粒體ROS增多、內質網應激，最終啟動凋亡途徑導致心肌細胞凋亡。研究發現，ADPN可顯著減少缺氧/復氧誘導的大鼠心肌H9c2細胞內線粒體ROS大量增加及心肌細胞凋亡。當用siRNA干擾AdipoR1或APPL1表達后，ADPN對細胞內ROS和Caspase-3生成的抑制作用明顯減弱，說明AdipoR1/APPL1信號通路可介導ADPN對缺氧/復氧誘導的心肌細胞凋亡的保護效應[33]。另外，ADPN可通過激活磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶(PI3K/Akt)信號通路，上調新生大鼠心肌細胞內質網Ca2+-ATP酶活性來抑制內質網應激，進而減輕缺氧/復氧誘導的心肌IRI[34]。

2.3ADPN與糖尿病心肌病(Diabetic Cardiomyopathy，DCM)

DCM是由高血糖、高血脂和炎癥等多種病理因素誘導，繼發于糖尿病心臟微血管病變和心肌代謝紊亂所致的特殊心肌病[35]。包括DCM在內的心血管并發癥是糖尿病患者死亡的主要原因[36]。

DCM的發病機制復雜，一般認為，高血糖、高血脂誘導的心肌能量代謝異常及氧化損傷是其重要機制之一[37]。DCM的特征性病理表現是心肌間質纖維化，嚴重時可導致心臟重塑及心力衰竭的發生[35]；心肌細胞凋亡在DCM發展過程中的作用也不容忽視，2型糖尿病人群及糖尿病模型動物的心臟中均存在較多心肌細胞凋亡[38, 39]。特異性凋亡阻斷劑不僅能減少糖尿病鼠早期心肌細胞凋亡，也有效阻止糖尿病心肌纖維化[40]。

臨床研究表明，血漿ADPN水平與DCM的發生發展密切相關，下調ADPN是延緩DCM發展、改善其預后的保護措施[41, 42]。ADPN通過APPL1介導的AMPK活化，可以增加心肌細胞對脂肪酸和葡萄糖的攝取[16]，從而減少心肌能量代謝異常引起的心肌肥厚及心臟重塑[37]，促進心肌成纖維細胞遷移至受損組織，并激活基質金屬蛋白酶(MMP)降解細胞外基質，延緩糖尿病對心肌的損傷，改善心功能[17]。動物實驗證實，采用鏈脲佐菌素(STZ)誘導的DCM大鼠，ADPN通過激活核因子E2相關因子2(Nrf2)和Brahma相關基因1(Brg1)促進血紅素氧合酶1(HO-1)生成及抗氧化能力，從而減少高糖誘導的心肌氧化應激損傷、心肌肥厚，逆轉心室功能紊亂[43]。細胞研究也提示，ADPN可通過上調HO-1 mRNA轉錄水平，降低高糖誘導的心肌細胞氧化應激損傷及心肌細胞凋亡[44]。可見ADPN對DCM具有廣泛的保護作用。

3小結

綜上所述，ADPN是一種對心臟具有保護作用的脂肪因子，可以減少心肌細胞凋亡，抑制心肌肥厚、心肌纖維化及心臟重塑。ADPN通過抗氧化應激、抗炎、調節心肌能量代謝等多種信號機制保護受損心肌，其中，APPL1介導AMPK活化是ADPN信號傳導的重要途徑。同時，ADPN與心肌肥厚、IRI及DCM關系的深入研究，有望為相關疾病的臨床治療提供新思路。

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劉華(1987-)，女，漢族，碩士研究生，研究方向：糖尿病及心血管疾病的分子機制

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*[基金項目]教育部博士點新教師基金(20110141120052)

[中圖分類號]R363.2+1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1005-1740(2016)02-0070-05

作者簡介：本文

本文2015-12-04收到，2016-03-12修回