脂聯素對心血管保護作用的研究進展

任 超，梁家立，張 勇

隨著經濟的發展和生活方式的改變，肥胖的發生率越來越高。 脂聯素是脂肪組織分泌的脂肪細胞因子，臨床和基礎科學研究已經確定了其抗動脈粥樣硬化、 促血管再生及心肌細胞保護等重要作用。在此，筆者回顧了脂聯素的多種生物學作用，探討目前其分子機制的研究熱點、方向和成果，并展望脂聯素未來研究方向和潛在的臨床應用前景。

1 脂肪細胞因子——脂聯素

除了存儲能量外，脂肪組織還有重要的內分泌功能，許多脂肪細胞因子都有抗炎功能［1］。隨著肥胖的增加，許多炎性脂肪細胞因子表達增多而抗炎因子減少，例如腫瘤壞死因子α（TNF-α）以及脂聯素。1995 年首次描述了脂聯素，被叫作Acrp30，分子量為30 kD，是一種脂肪細胞補體相關的蛋白質［2］。 人類脂聯素基因位于染色體3q26，與2 型糖尿病和代謝綜合征的敏感性相關。

脂聯素含有244 個氨基酸殘基，一個信號序列和一個非保守的N 末端結構域， 隨后是22 個膠原蛋白重復和C 末端球狀結構域，與腫瘤壞死因子α（TNF-α）結構相似。 其主要由脂肪細胞分泌，有不同的組成形式：三聚體（90 kD）（基本單元），低分子量六聚體（180 kD），和包括12 到18 個分子聚合的高聚合體（超過400 kD）。高分子量的異構體被認為是最具生物活性的［3］。

脂聯素的循環濃度很高（0．5～30 μg/ml），占所有血漿蛋白質的0．01%。 絕大多數的脂聯素是由白色脂肪組織產生的。 成骨細胞，骨骼肌細胞和心肌細胞等也可表達脂聯素。 最新研究表明，源自心肌細胞的脂聯素具有生物活性和生理功能［4］。

脂聯素在全身有包括心血管保護和代謝調控等不同的作用。 脂聯素通過結合和激活其特異受體來調節細胞功能（脂聯素受體1，AdipoR1；脂聯素受體2，AdipoR2）。AdipoR1 在骨骼肌和血管內皮細胞中 大 量 表 達， 而AdipoR2 主 要 在 肝 臟 中 表 達［5］。AdipoR1 和AdipoR2 在成人心肌細胞都有表達，但每個受體與脂聯素心肌保護信號的關聯的研究仍在進行中。 T-鈣黏蛋白（T-cadherin）最近被確認為脂聯素發揮心肌保護和再血管化作用的關鍵蛋白。脂聯素通過與T-鈣黏蛋白直接相互作用，廣泛存在于血管和肌肉組織表面。

2 脂聯素與心血管疾病的相關性

大量流行病學證據支持脂聯素在心血管中的保護作用。 在血管組織中，脂聯素具有抗炎和抗動脈粥樣硬化的作用，并可促進血管生成。 在心臟組織中， 脂聯素通過抗炎和調節細胞代謝等途徑，調控心臟缺血再灌注損傷，抑制心臟肥厚性重構等。

2.1 脂聯素的抗動脈粥樣硬化作用 現在普遍認為， 糖尿病和肥胖狀態會導致微循環慢性炎癥，其分泌的TNF-α 等細胞因子和高血糖會進一步觸發炎癥信號級聯反應，誘導白細胞黏附，導致了動脈粥樣硬化過程。 Ouedraogo 研究了在肥胖和2 型糖尿病患者中脂聯素水平下降之間的關系， 并觀察到了微血管炎癥的加重。在脂聯素基因敲除小鼠中，外源性給予脂聯素可以緩解微血管內皮細胞炎癥［6］。

頸動脈中膜增厚是動脈粥樣硬化的早期標志，其與男性的脂聯素水平呈負相關。 實驗研究顯示脂聯素可以預防動脈粥樣硬化斑塊形成。 離體實驗證實，脂聯素可抑制單核細胞/內皮細胞的黏附、髓樣分化和與動脈粥樣硬化斑塊的成因密切相關的巨噬細胞細胞因子的產生。 脂聯素是直接抑制導致動脈粥樣硬化的分子，如細胞間黏附分子1、血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）和E-選擇蛋白［7］。 即使在脂聯素基因敲除的小鼠中，給予外源性脂聯素也可以降低其動脈粥樣硬化的病變。

2.2 脂聯素的血管生成作用 多個實驗室證實脂聯素可以促進外周動脈疾病小鼠模型中的血運重建。 在小鼠后肢缺血模型中，在2～4 周后可以監測到血流恢復；而脂聯素基因敲除小鼠，其恢復效果欠佳。 相反，給予基因敲除小鼠外源性的脂聯素可以促進其血運重建反應。 其重要的細胞內信號分子包括5 腺苷磷酸活化蛋白激酶（AMPK）［8］，內皮型一氧化氮合酶（eNOS）和環氧合酶-2（COX-2）。

脂聯素通過增加內皮細胞NO 的可用性來激活AMPK。 脂聯素對血管生成的影響通過依賴脂聯素介導的AMPK 和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化作用。AMPK 處于Akt 的上游，破壞AMPK 的活化可以抑制脂聯素誘導的Akt 磷酸化［9］。 另外，在COX-2 基因敲除小鼠后肢缺血模型中，使用脂聯素并沒有改善其再血管化反應， 提示COX-2 分子在脂聯素信號通路中的重要作用。

2.3 脂聯素的心肌保護作用 許多流行病學研究已經表明脂聯素水平的降低與心血管事件危險性的增高呈正相關［10-12］。 即使在糖尿病，血脂障礙、高血壓、吸煙及高體質量指數等的狀態下，脂聯素依然發揮其功能［11］。 血液里的高脂聯素濃度降低了心肌梗死發生的風險［11，13］。 急性心肌梗死后血液中的低脂聯素水平可預示有害心血管事件的發生。 總之，近年來的臨床觀察表明，心肌梗死后血漿中脂聯素水平與心肌射血分數的恢復正相關［14］。 降低的脂聯素水平被認為是心血管事件的危險因素。

實驗室研究的大量證據證明了低脂聯素血癥與心肌細胞損傷的關系。 體外實驗中，脂聯素可以促進細胞存活、抑制細胞死亡。 這一實驗表明脂聯素不僅可以通過保護血管間接避免心肌缺血再灌注損傷，還對心臟有直接的保護作用。 脂聯素基因敲除小鼠收到缺血再灌注損傷后，其心肌細胞壞死增加、心肌梗死面積增加、心功能減退［15］。 與對照組相比，雜合子的脂聯素基因敲除小鼠體內脂聯素水平降低了一半，其缺血再灌注損傷更嚴重；而純合子脂聯素基因敲除小鼠會受到更嚴重的損傷。 這些發現表明，脂聯素水平不僅與缺血性心臟疾病發生的危險程度呈負相關，而且也與缺血再灌注損傷的嚴重程度呈負相關。 按照劑量給予外源性脂聯素可以改善脂聯素基因敲除小鼠缺血再灌注損傷的惡化［15］。 這些結果表明脂聯素作為一個新的治療性藥物可能用于缺血性心臟病。

3 脂聯素與脂聯素受體

內皮細胞、血管平滑肌細胞、單核細胞等心血管相關細胞均表達AdipoR1 和AdipoR2。 許多離體實驗研究提示AdipoR1 和AdipoR2 介導脂聯素的多種生理作用。 例如：其siRNA 靶向抑制脂聯素刺激的ERK1/2 激活；然而，分別單獨抑制AdipoR1 或AdipoR2 并不影響脂聯素的功能［16］。同樣，只有同時下調AdipoR1 和AdipoR2 的表達才會影響脂聯素誘導人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）eNOS 的磷酸化能力，而單獨下調其中一個的表達并沒有影響［17］。 同樣在HUVECs，抑制AdipoR1 或AdipoR2 會影響脂聯素的血管生成作用［18］。 AdipoR1 和AdipoR2 的過表達也會增強脂聯素對內皮細胞的抗炎作用 。 因此， 在細胞培養模型中，AdipoR1 和AdipoR2 與脂聯素相互作用發揮多種心血管作用。 然而，在體動物模型的研究相對較少。

T-鈣黏蛋白是缺乏胞內結構域的另一種脂聯素結合GPI 錨定蛋白。 在心臟、肌肉及血管細胞膜上高表達。 Denzel 等證明在體小鼠慢性和急性心肌損傷模型中，T-鈣黏蛋白缺陷與脂聯素基因敲除的小鼠其表型相似［20］。 在壓力超負荷的橫向主動脈縮窄模型中，T-鈣黏蛋白缺陷小鼠會導致心肌肥厚以及心臟毛細血管密度降低。 在急性缺血再灌注模型中，T-鈣黏蛋白缺陷小鼠會導致更大的心肌梗死面積。 這些模型中的心肌損害程度，脂聯素基因敲除小鼠與T-鈣黏蛋白缺陷小鼠相似［20，21］。 而給予外源性的脂聯素可以修復脂聯素基因敲除小鼠，對T-鈣黏蛋白缺陷小鼠不起作用［20］。 從這些研究可以看出T-鈣黏蛋白在脂聯素心臟保護中的重要作用。

在慢性肢體缺血模型發現了同樣的結果：T-鈣黏蛋白缺陷小鼠與脂聯素基因敲除小鼠類似，均損害了血流恢復及肢體功能［22］。 而且給予脂聯素并不能促進T-鈣黏蛋白缺陷小鼠的血流重建［23］。 提示T-鈣黏蛋白在脂聯素血管保護中的重要作用。

多個實驗室在離體實驗中證實，通過免疫共沉淀實驗，T-鈣黏蛋白與脂聯素直接作用［20，23］。脂聯素存在于野生小鼠內皮細胞及心肌細胞表面，而在T-鈣黏蛋白缺陷小鼠中卻不存在［20，23，24］。 因為T-鈣黏蛋白缺乏典型鈣黏蛋白家族的跨膜區和胞內區，其可能作為一個輔助受體介導脂聯素受體 （例如AdipoR1 和AdipoR2）以及細胞內信號傳導功能。T-鈣黏蛋白可以將脂聯素吸附在心血管組織表面，也可能促進脂聯素與多種其他蛋白相互作用［23］。 鑒于T-鈣黏蛋白在脂聯素心血管保護中的關鍵作用，未來針對潛在信號機制的研究將會極大促進這一領域發展。

綜上所述，脂聯素是一種內源性的胰島素敏感激素，由脂肪細胞產生，在血漿中以各種不同的多聚體分子循環。最近的研究發現T-鈣黏蛋白是將脂聯素定位在心血管組織中所必需的。 然而，由于T-鈣黏蛋白缺乏跨膜和胞內結構域，因此可能需要其他蛋白用于介導胞內信號。 這可能是脂聯素信號通路的下一個研究熱點。

越來越多的動物實驗和臨床研究證明了脂聯素的臨床應用價值。 隨著其作用機制的進一步研究，脂聯素以后將在心血管疾病的預防、診斷和治療方面發揮重要作用。