脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白與早期DN相關(guān)性研究進(jìn)展

文 莉 綜述，歐三桃 審校

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎病內(nèi)科,四川瀘州 646000)

近來，脂代謝紊亂已成為糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)早期診斷的研究熱點(diǎn)之一，作為脂肪酸結(jié)合蛋白(fatty acid binding protein,FABP)家族成員之一的脂肪細(xì)胞型FABP(adipocyte FABP,A-FABP),主要儲存在成熟脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞內(nèi)[1]。此脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能與DN腎功能、尿蛋白排泄率、亞臨床炎癥狀態(tài)密切相關(guān)[2]。有研究表明，DN大鼠早期即可測得空腹血漿A-FABP水平升高，其變化范圍較空腹血糖值更加平穩(wěn)，提出空腹血漿A-FABP水平可作為DN早期診斷的標(biāo)志物之一，但目前對于二者的關(guān)系尚未明確。因此，本文就A-FABP與DN之間的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 A-FABP的結(jié)構(gòu)、分布與功能

FABP多存在于細(xì)胞內(nèi)，相對分子質(zhì)量低，125～134個氨基酸排列組合成它獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，根據(jù)組織來源不同(肝、小腸、心、脂肪細(xì)胞、表皮細(xì)胞、回腸、腦、髓磷脂和睪丸)通常分為9類，其中，針對肝型所進(jìn)行的研究居多。FABP家族各成員之間氨基酸排列順序有所差異，但其空間結(jié)構(gòu)變化不大，且嚙齒動物和人類的A-FABP在表達(dá)、調(diào)控方面亦有很大的相似之處[3]，則A-FABP在動物水平的研究成果應(yīng)用于人類也有著很大的參考價值。A-FABP大多儲存在脂肪和巨噬細(xì)胞內(nèi)，被稱為是以糖尿病為主的代謝性疾病的危險(xiǎn)因素[4]。大多數(shù)情況下，A-FABP可在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行檢測，除此之外，脂肪細(xì)胞釋放到血液的那一小部分亦可檢測(水平為6～80 ng)[5]，其釋放入血的具體機(jī)制尚不可知。

A-FABP不僅在脂肪細(xì)胞分化、脂肪酸氧化、儲存、運(yùn)輸、降解等過程中發(fā)揮重要作用，而且還能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、代謝狀態(tài)及炎癥反應(yīng)[6]，在分子水平的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)與調(diào)控過程離不開過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)、胰島素和脂肪酸等的共同作用[7]。

2 A-FABP與DN

出現(xiàn)微量清蛋白尿往往是DN早期的主要臨床表現(xiàn)，尿蛋白排泄率(UAE)或尿清蛋白與肌酐比值(UACR)是DN早期診斷的評價指標(biāo)之一[8]，其嚴(yán)重程度可反映DN腎損傷情況,但部分DN患者早期并未出現(xiàn)微量清蛋白尿。因此，尋找靈敏度和特異度更高的早期新生標(biāo)志物顯得尤為重要。已有學(xué)者通過大樣本數(shù)據(jù)分析研究表明，血清A-FABP水平是與UAE相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立影響因素[9]，以A-FABP作為新的突破口探討DN的早期診斷依據(jù)較為合適。CABRE等[10]在評估161例2型糖尿病(T2DM)患者腎功能情況和血漿A-FABP的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，不管患者尿蛋白定量多少，血漿A-FABP水平始終與血肌酐水平呈正相關(guān)，與肌酐清除率呈負(fù)相關(guān)。HUANG等[1]通過多變量分析發(fā)現(xiàn)血漿A-FABP和血肌酐確實(shí)明顯相關(guān)。血肌酐值只有在腎小球?yàn)V過率(GFR)下降1/3～1/2的時候才會發(fā)生明顯的變化，推測可采用血漿A-FABP水平來替代血肌酐，用于早期反映腎功能情況，但目前仍缺乏相關(guān)研究。YEUNG等[11]在研究237例T2DM患者血漿A-FABP與腎功能、DN分期和心血管并發(fā)癥的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，無論是否考慮年齡、肥胖指數(shù)及既往高血壓病史等因素，血漿A-FABP水平與腎功能間始終保持負(fù)相關(guān)關(guān)系，即患者的血漿A-FABP水平越高則腎功能受損越嚴(yán)重，且血漿A-FABP水平還與DN分期明顯相關(guān)，A-FABP水平越高則分期越高，其機(jī)制可能是DN患者腎臟清除作用減低，腎功能下降，但巨噬細(xì)胞炎癥活性增加導(dǎo)致血漿A-FABP水平升高。這都表明血漿A-FABP在早期DN診斷方面有臨床應(yīng)用價值，甚至可成為DN的分期依據(jù)之一，為早期治療提供依據(jù)。現(xiàn)有研究提出A-FABP可能通過以下機(jī)制參與DN的進(jìn)展。

2.1導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)病變 (1)內(nèi)皮細(xì)胞損傷：糖尿病慢性并發(fā)癥眾多，其中，以累及腎臟微血管病變所致DN最為重要，其可進(jìn)展成為終末期腎臟病(end stage renal disease,ERSD)，機(jī)制可能是微血管內(nèi)皮損傷導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)改變，逐漸出現(xiàn)蛋白尿進(jìn)一步加速腎臟損害，最終發(fā)展為ERSD。脂肪細(xì)胞能夠釋放部分A-FABP進(jìn)入到血液，微血管內(nèi)皮細(xì)胞同樣也可將其釋放入血。王丹丹等[12]在用鏈脲佐菌素(STZ)造模觀察A-FABP動態(tài)變化的過程中發(fā)現(xiàn)，A-FABP可表達(dá)于腎臟組織中，尤其在DN早期腎皮質(zhì)中可呈高表達(dá)狀態(tài)；ELMASRI等[5]研究發(fā)現(xiàn)，A-FABP在小鼠和人體的心臟、腎臟的毛細(xì)血管及小靜脈中也呈高表達(dá)狀態(tài)。由此推測，早期DN患者腎小球毛細(xì)血管中存在A-FABP的表達(dá)，當(dāng)毛細(xì)血管內(nèi)皮損傷時便可將其釋放入血，導(dǎo)致血A-FABP水平升高，而升高的A-FABP又可直接損傷內(nèi)皮細(xì)胞，使血液中A-FABP水平進(jìn)一步升高，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷更加嚴(yán)重，腎小球的分子屏障、電荷屏障受到了破壞，從而在臨床上表現(xiàn)為蛋白尿。另有學(xué)者認(rèn)為，受損內(nèi)皮細(xì)胞的代償性再生過程中需要A-FABP的大量表達(dá)[13]，因其可以在一定程度上促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達(dá)，促進(jìn)腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，修復(fù)濾過膜屏障。A-FABP究竟是損傷內(nèi)皮細(xì)胞還是幫助其修復(fù)，亦或兼而有之，其明確關(guān)系至今尚不清楚，但可以確定的是血A-FABP水平和內(nèi)皮功能呈負(fù)相關(guān)，這與ARAGNOES等[14]提出的DN患者A-FABP水平與血管內(nèi)皮功能呈負(fù)相關(guān)的觀點(diǎn)一致。腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞還易受到血糖、血脂及炎癥因子的影響，檢測血漿A-FABP水平可評估其受損情況，相關(guān)機(jī)制或許與脂質(zhì)代謝異常誘發(fā)氧化應(yīng)激有關(guān)。(2)足細(xì)胞損傷：據(jù)報(bào)道，足細(xì)胞凋亡在DN的發(fā)病機(jī)制中扮演著重要角色[15]。李佑生等[16]研究發(fā)現(xiàn)高水平的游離脂肪酸(FFA)能夠?qū)е伦慵?xì)胞凋亡，而A-FABP作為FFA 的分子伴侶，幫助增加了其可溶性，導(dǎo)致血液中FFA水平升高，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞合成大量細(xì)胞毒性神經(jīng)酰胺(ceramides,Cers)[17-18]，導(dǎo)致足細(xì)胞凋亡，而足細(xì)胞數(shù)量越少，DN進(jìn)展越快。此外，脂代謝異常對DN的進(jìn)展也十分重要。ZHANG等[19]通過db/db小鼠模型及體外實(shí)驗(yàn)證明，脂質(zhì)沉積可引起腎小球足細(xì)胞表型改變，導(dǎo)致足細(xì)胞凋亡，究其根本原因可能與A-FABP所致足細(xì)胞脂質(zhì)代謝異常相關(guān)。(3)腎小管功能障礙：既往認(rèn)為，糖尿病患者機(jī)體糖攝取量增加可加重氧化應(yīng)激，從而誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞凋亡，最終出現(xiàn)糖尿病腎損害。但近來研究表明，A-FABP類小分子蛋白可從腎小球?yàn)V過并被腎小管重吸收，當(dāng)血A-FABP水平明顯升高超過腎小管重吸收閾值時，就可能沉積于腎小管細(xì)胞，影響腎小管功能。DOMINGUEZ等[20]在研究DN大鼠腎的鐵負(fù)荷情況時發(fā)現(xiàn)，脂代謝紊亂組大鼠的腎鐵負(fù)荷明顯增加，并提出脂肪酸可刺激腎小管細(xì)胞鐵聚積，而進(jìn)行性腎鐵過載可能出現(xiàn)腎小管損傷。有研究指出FFA可使腎小管細(xì)胞脂類聚集增多，可通過炎癥反應(yīng)加速腎臟損害[21-22]。這些研究結(jié)果均表明，F(xiàn)FA與腎小管損傷關(guān)系密切，A-FABP參與FFA代謝的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，在介導(dǎo)FFA進(jìn)入細(xì)胞影響腎小管功能的過程中起著相當(dāng)重要的作用，因此，如果從腎小管損傷著手，探討A-FABP與DN的關(guān)系可能會獲得新的突破。

2.2參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS) 腎小球系膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、腎小囊足細(xì)胞等都具有豐富而復(fù)雜的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，A-FABP可通過發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能將脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。近年來有人提出，A-FABP與DN的相關(guān)性可能在ERS方面有所體現(xiàn)。系膜基質(zhì)增多和基底膜增厚是DN早期腎小球的重要病變，系膜細(xì)胞的凋亡是反映腎小球硬化的重要標(biāo)志。YAO等[23]對確診DN的患者研究發(fā)現(xiàn)，ERS標(biāo)志蛋白Caspase-12和葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(GRP78)的表達(dá)可隨著A-FABP表達(dá)的增加而增加，提示A-FABP可通過調(diào)控ERS相關(guān)分子伴侶蛋白的表達(dá)來參與DN的進(jìn)程；該研究還指出，系膜細(xì)胞的凋亡與持續(xù)的ERS相關(guān)，而A-FABP的表達(dá)上調(diào)可能是誘發(fā)ERS介導(dǎo)凋亡的始發(fā)因素，抑制A-FABP的表達(dá)或許可以抵抗ERS，使系膜細(xì)胞凋亡減少，延緩DN的進(jìn)展。最近RUBY等[24]在探討A-FABP、ERS和自噬之間的相互作用時亦得出了相似的結(jié)論，該研究提出巨噬細(xì)胞內(nèi)A-FABP的過表達(dá)主要通過抑制Janus激酶2(JAK2)信號通路，使棕櫚酸誘導(dǎo)的自噬相關(guān)蛋白7(autophagy-related protei,Atg 7)表達(dá)減少，細(xì)胞自噬則減弱，而ERS可增強(qiáng)，再次說明抑制A-FABP的表達(dá)可以減弱ERS，保護(hù)腎小球系膜細(xì)胞，擁有較大的臨床獲益。

2.3參與炎癥反應(yīng) DN也屬于免疫炎癥性疾病范疇，腎組織活檢多可見巨噬細(xì)胞浸潤，其是引起腎臟炎癥反應(yīng)的最主要炎癥細(xì)胞[25-26]，可普遍表達(dá)A-FABP，使促炎因子表達(dá)增加[27]。若巨噬細(xì)胞中A-FABP的表達(dá)缺失，不僅可導(dǎo)致腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6、單核細(xì)胞趨化因子-1(MCP-1)等炎癥因子減少，而且可使環(huán)氧化酶2(COX-2)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)等促炎反應(yīng)酶的表達(dá)也明顯減少，由此可見，A-FABP和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。這種聯(lián)系不僅僅在巨噬細(xì)胞中體現(xiàn)，一旦小鼠脂肪細(xì)胞中的A-FABP基因被敲除，巨噬細(xì)胞內(nèi)的炎癥介質(zhì)的表達(dá)也同樣減少，其機(jī)制可能由IKK-NF-κB通路所介導(dǎo)[28]。TORUNER等[2]認(rèn)為A-FABP與高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)也呈正相關(guān)，既可刺激IL-6、IL-1β等炎癥介質(zhì)釋放入血[29]，又可直接作用于腎小動脈，導(dǎo)致腎小球出現(xiàn)高濾過、高灌注[30]，引起嚴(yán)重的腎臟損害。這都表明A-FABP可通過參與炎癥反應(yīng)介導(dǎo)DN。

3 展 望

綜上所述，A-FABP對于DN的發(fā)生、發(fā)展至關(guān)重要。它可能通過導(dǎo)致腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、足細(xì)胞、腎小管等結(jié)構(gòu)病變、參與ERS和炎癥反應(yīng)等，加速DN進(jìn)程。檢測A-FABP的血漿水平將有利于DN的早期診斷，有望將其作為研究新藥的潛在靶點(diǎn)。

[1]HUANG C L，WU Y W，HSIEH A R，et al.Serum adipocyte fatty acid-binding protein levels in patients with critical illness are associated with insulin resistance and predict mortality[J].Crit Care,2013,17(1):R22.

[2]TORUNER F,ALTINOVA A E,AKTURK M,et al.The relationship between adipocyte fatty acid binding protein-4,retinol binding protein-4 levels and early diabetic nephropathy in patients with type 2 diabetes[J].Diabetes Res Clin Pract,2011,91(2):203-207.

[3]CHMURZYNSKA A.The multigene family of fatty acid binding proteins(FABPs):function,structure and polymorphism[J].J Appl Genet,2006,47(1):39-48.

[4]章娜,高瑛,嚴(yán)宗遜.脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白與2型糖尿病及糖尿病腎病相關(guān)性研究進(jìn)展[J].中華實(shí)用診斷與治療雜志,2015.29(2):114-116.

[5]ELMASRI H,KARAASLAN C,TEPER Y.et al.Fatty acid binding protein 4 is a target of VEGF and a regulator of cell proliferation in endothelial cells[J].FASEB J,2009,23(11):3865-3873.

[6]眭芳,吳潔.脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白的臨床意義[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生,2012,28(5):715-717.

[7]LI Y,GU H.Selective regulation of peroxisome proliferator-activated receptors on fatty acid binding protein-4 in human syncytiotrophoblast cells[J].Zhonghua Fu Chan Ke Za Zhi，2012,47(10):726-729.

[8]童國玉,朱大龍,糖尿病腎病國內(nèi)外臨床指南和專家共識解讀[J].中國實(shí)用內(nèi)科雜志,2017,37(3):211-216.

[9]HU X,MA X,LUO Y,et al.Contribution of serum adipocyte fatty acid-binding protein levels to thepresence of microalbuminuria in a Chinese hyperglycemic population[J].J Diabetes Investig,2017，8(4):19.

[10]CABRE A,LAZARO I,MANZANARES J M,et al.Plasma fatty acid-binding protein 4 increases with renal dysfunction in type 2 diabetic pa-tients without microal buminuria[J].Clin Chem,2008,54(1):181-187.

[11]YEUNG D C,XU A,TSO A W,et al.Circulating levels of adipocyte and epidermal fatty acid-binding proteins in relation to nephropathy staging and macrovascular complications in type 2 diabetic patients[J].Diabetes Care,2009,32(1):132-134.

[12]王丹丹,李貞,齊莉莉.糖尿病腎損傷大鼠空腹血清脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白、游離脂肪酸的動態(tài)觀察及意義[J].臨床薈萃,2014.29(11):1271-1276.

[13]LEE M Y,TSE H F,SIU C M,et al.Genomic changes in regenerated porcine coronary arterial endothelial cells [J].Arterioscler Thrombos Vascul Biol,2007,27(11):2443-2449.

[14]ARAGONES G,FERRE R,LAZAO I,et al.Fatty acid-binding protein 4 is associated with endothelial dyfunction in patients with type 2 diabetes[J].Atherosclerosis,2010，213(1):329-331.

[15]Liu W T,Peng F F,Li H Y,et al.Metadherin facilitates podocyte apoptosis in diabetic Neph-Ropathy[J].Cell Death Dis,2016，7(11):e2477.

[16]李佑生,王文健,劉毅,等.游離脂肪酸對足細(xì)胞凋亡的影響及丹酚酸與黃芪多糖的干預(yù)作用[J].中國中西醫(yī)結(jié)合腎病雜志,2008,9(7):606-608.

[17]KANG Y S,CHA D R.The role of visfatin in diabetic nephropathy[J],Chonnam Medica1,2011,47(3):139-143.

[18]ZHANG Y,RAO E,ZENG J,et al.Adipose fatty acid binding protein promotes saturated fatty acid-induced macrophage cell death through enhancing ceramide production[J].J Immunol,2017,198(2):798-807.

[19]ZHANG Y,MA K L,LIU J,et al.Inflammatory stress exacerbates lipid accumulation and Podo-cyte injuries in diabetic nephropathy[J].Acta Diabetol,2015,52(6):1045-1056.

[20]DOMINGUEZ J H,LIU Y,KELLY K J.Renal iron overload in rats with diabetic nephropathy [J].Physiol Rep,2015,3(12):289-301.

[21]WEINBERG J M.Lipotoxicity[J].Kidney Int,2006,70(9):1560-1566.

[22]LEE M Y,TSE H F,SIU C M,et al.Genomic changes in regenerated porcine coronary arterial endothelial cells [J].Arterioscler Thrombos Vascul Biol,2007,27(11):2443-2449.

[23]YAO F,LI Z,EHARA T,et al.Fatty acid-binding protein 4 mediates apoptosis via endoplasmic reticulum stress in mesangial cells of diabetic nephropathy[J].Mol Cell Endocrinol,2015,411(C):232-242.

[24]RUBY L C,SHU L L,KENNETH K Y,et al.Adipocyte fatty acid binding protein potentiates toxic lipids-induced endoplasmic reticulum stress in macrophages via inhibition of janus kinase 2-dependent autophagy[J].Sci Rep，2017,17(7):40657.

[25]ZIYADEH F N.Different roles for TGF-beta and VEGF in the pathogenesis of the cardinal features of diatetic nephropathy[J].Diabetes Res Clin Pract,2008,82 Suppl 1:38-41.

[26] CHOW F Y,NIKOLIC D J,OZOLS E,et al.Intercellular adhesion molecule-1 de?ciency is protective against nephropathy in type 2 diabetic db/db mice[J].J Am Soc Nephrol,2005,16(6):1711-1722.

[27] KAZEMI M R,MCDONALD C M,SHIGENAGA J K,et al.Adipocyte fatty acid-Binding protein expression and lipid accumulation are increased during activation of murine macrophages by toll like receptor agonists[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2005,25(6):1220-1224.

[28]MAKOWSKI L,BRITTINGHAMr K C,REYNOLDS J M,et al.The fatty acid-binding protein,aP2,coordinates macr ophage cholesterol trafficking and inflammatory activity macrophage expression of aP2 impacts-peroxisome proliferator-activated receptor gamma and IkappaB kinaseactivities[J].J Biol Chem,2005,280(13):12888-12895.

[29]李軍,吳立友,王朝陽.燈盞花素注射液對2型糖尿病早期腎病患者相關(guān)炎癥因子的影響[J].中藥藥理與臨床,2011,27(3):110-112.

[30]ZAMBRANO G G,RODRIGUEZ M M,SIMENTAL L E,et al.C-reactive protein is directly associated with urinary albumin-to-creatinine ratio[J].Arch Med Res,2011,42(6):451-456.