胎球蛋白A與動脈粥樣硬化關系的研究進展

張智慧，李連喜

(上海交通大學附屬第六人民醫院內分泌代謝科 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病臨床醫學中心 上海市糖尿病重點實驗室,上海 200233)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是多種病因所致的慢性炎癥性疾病，其發生與吸煙、高血壓、肥胖、血脂異常、糖尿病等多種危險因素有關，是多種代謝性疾病的常見并發癥。血管內皮細胞功能障礙是As的最初觸發因素[1]，As病變首先累及動脈內膜，繼而發展為多種病變并存，包括脂質點和條紋、粥樣斑塊、纖維斑塊、斑塊破裂及出血等，最后可因斑塊脫落引起血管栓塞而出現腦梗死等心腦血管并發癥，因此As是多數心血管疾病的潛在病理學基礎。盡管目前已在As診斷和治療等方面取得了顯著進展，但As及其并發癥仍是導致全球人口死亡的主要原因[2]。

目前研究認為肝臟可分泌肝臟因子調節全身代謝和能量穩態，且多種肝臟因子可影響心血管疾病的發生、發展[3]，胎球蛋白A(fetuin-A，FA)即為其中一種。FA是一種主要由肝臟合成分泌進入血液循環的糖蛋白，FA在As病變中發揮重要作用，FA可以通過多種機制對心血管系統產生不同的影響，各種效應錯綜復雜，其對心血管系統疾病的發生、發展起到促進作用還是保護作用目前尚未完全明確?，F就FA與As的關系予以綜述。

1 FA的結構與功能

FA于1944年被發現，研究者從胎牛血清中分離出FA，隨后陸續在羊、豬、人以及嚙齒類動物體內發現其同源血漿蛋白[4]。FA主要由肝臟合成和分泌，之后進入血液循環發揮作用，是第一個被發現的肝臟因子。FA是第3號染色體上α-2-HS-糖蛋白(alpha-2-HS-glycoprotein，AHSG)基因編碼的蛋白產物，分子量為59 000，該蛋白包含321個氨基酸殘基的N端重鏈，且N端重鏈通過二硫鍵與127個氨基酸的C端輕鏈結合[5]，已知其N端附近有1個磷酸鈣結合位點和1個轉化生長因子-β細胞因子結合模序[6]。此外，FA為3層型分子結構，在2個二硫鏈環結構的半胱氨酸蛋白酶抑制劑區域有2個N端和1個C端[7]，該蛋白共有3個結構域，包括2個 cystatin樣結構域和1個未知結構域[6]。

血清FA水平是評估肝細胞功能的良好指標，在健康個體中為0.45～0.6 g/L[8]，FA的血清水平受血脂、胰島素、炎癥、損傷、感染及惡性腫瘤等多種因素的影響，后者通過影響信使RNA的表達水平調控FA的合成[7]。FA是一種屬cystatin超家族的多功能酸性糖蛋白，由肝細胞合成分泌后進入血液循環并作用于靶細胞與靶器官，同時廣泛存在于細胞外液，具有調節炎癥反應、抑制胰島素受體的酪氨酸激酶活性、誘導胰島素抵抗和抑制細胞組織異常鈣化等功能[9]。研究發現，FA在人體正常生理和病理生理過程中發揮多種作用，肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征、心肌梗死等患者的血清FA水平明顯升高[10]。

2 FA與As的關系

目前FA與As的關系尚不明確，仍存在爭議，不同的臨床研究所得出的結論也不同。Fiore等[11]通過分析90例腎功能正常的動脈粥樣硬化性血管疾病患者的臨床資料，首次證明外周血管As患者的血清FA水平明顯高于健康受試者，且FA水平與As的病變嚴重程度相關。后續的其他研究也證實血清FA水平的增高與As病變密切相關，如V?r?s等[12]對171例既往有心肌梗死病史患者的臨床資料進行分析發現，FA可能通過增加胰島素抵抗、脂肪細胞功能障礙等代謝異常的程度促進As的發生、發展。Dogru等[13]在非酒精性脂肪肝的受試者中發現，頸動脈內膜中層厚度與FA水平呈正相關，且獨立于高血壓、高血脂等傳統As危險因素。同樣，iraz等[14]研究表明，在1型糖尿病患者中，FA水平較高的患者雙側頸動脈內膜中層厚度較高，動脈內膜中層厚度增加是As早期病變的表現，提示FA可能是As早期病變的生物標志物。

但也有研究得出相反的結果，如Jensen等[15]經長期隨訪老年人群發現FA與動脈粥樣硬化性心血管疾病的關聯可能在有或非2型糖尿病的個體之間有所不同，其中在非2型糖尿病老年人中高血漿FA水平可降低動脈粥樣硬化性心血管疾病的發生風險。同樣，Haddad等[16]的研究結果顯示低FA水平與血液透析患者的As、炎癥和營養不良的發生密切相關。Sun等[17]研究發現在美國女性人群中，C反應蛋白水平較高時，高FA水平與較低的冠心病患病風險相關。

對于FA與As病變間的關系，不同的研究得出相互矛盾結論的原因有以下幾種：①可能與研究對象臨床特征的異質性有關，研究人群伴發的其他基礎疾病如代謝性疾病、腎臟疾病等也會影響As的發生發展，而且FA可能通過影響其他疾病而對As產生間接影響。②FA與As的關聯可能取決于As發生的位置，Nascimbeni等[18]的研究也證明了這一點。此外，Mori等[19]認為在As開始階段，FA水平有升高趨勢，而在晚期則有降低趨勢，提示研究FA在As中發揮的作用時應考慮到在As病變發展的不同階段FA的作用可能存在一定差異。

3 FA在As中的作用及機制

FA在As病變過程中可能具有雙向作用。一方面，FA可以抑制胰島素信號轉導，并且作為Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)內源性配體參與非酯化脂肪酸(nonesterified fatty acids，NEFA)誘導的胰島素抵抗，而胰島素抵抗是導致As發生的高危因素，所以FA增加了As病變的風險；同時，FA還可以通過促進血管內皮細胞的炎癥反應、下調脂聯素表達等途徑促進As的發生、發展。但另一方面，FA作為鈣磷酸鹽沉淀的有效抑制劑，可以抑制血管病理性鈣化，從而減輕As病變發展的風險。FA在As中的作用及機制包括以下幾個方面。

3.1FA與胰島素抵抗 胰島素抵抗是指胰島素與其受體結合后的生物效應低于正常水平，致使外周組織對葡萄糖攝取利用減少。胰島素抵抗不僅是導致 2型糖尿病發生的病理生理機制，也是包括As在內等多種代謝紊亂疾病的始發因素[20]。目前已知FA可以抑制胰島素信號轉導且參與NEFA誘導的胰島素抵抗，表明FA可能促進As的發生。

FA是胰島素受體酪氨酸激酶內源性抑制劑[18]，可以與胰島素受體的β亞基相結合，結合后能夠抑制胰島素受體及相關底物蛋白的磷酸化，因此FA可以抑制胰島素信號轉導并抑制胰島素刺激的下游信號轉導。一項動物實驗結果顯示，與野生型小鼠相比，AHSG基因敲除的小鼠具有更高的胰島素敏感性，且在高脂喂養條件下體重增加相對較少，表明FA可增強小鼠的胰島素抵抗[21]。一些臨床研究結果也提示FA參與胰島素抵抗的發生，如Stefan等[22]通過收集分析無2型糖尿病人群的臨床資料，得出血液中FA水平與胰島素敏感性呈負相關而與肝臟脂肪堆積呈正相關的結論。Shim等[23]以青春期前兒童作為研究對象，采用酶聯免疫吸附測定法檢測血清FA水平，以胰島素抵抗的穩態模型評估胰島素抵抗程度，結果顯示FA與胰島素抵抗水平呈正相關，表明FA是胰島素抵抗的陽性預測因子。

此外，Pal等[24]研究發現，FA是TLR4的內源性配體，NEFA并不能直接與TLR4結合，而是先與FA結合形成復合物，然后再通過TLR4途徑誘導脂肪細胞中促炎癥細胞因子的表達，從而引起胰島素抵抗，脂肪細胞中NEFA誘導的促炎癥細胞因子表達僅在FA和TLR4共存時發生，去除其中任何一個都可以阻斷NEFA誘導的胰島素抵抗。

以往研究提示NEFA和高血糖可以增加FA的表達從而誘導胰島素抵抗[25-26]。其中，NEFA可以通過促進核因子κB與其啟動子結合顯著增加人肝細胞系HepG2中FA的表達[25]，而血液中高濃度的葡萄糖則可以通過胞外信號調節激酶1/2信號轉導途徑增加AHSG基因啟動子活性從而提高FA的表達[26]。

3.2FA與血管鈣化 血管鈣化是高血壓、As、糖尿病、慢性腎病等普遍存在的病理改變，是導致心血管疾病發病率和死亡率增加的重要因素之一，亦是動脈粥樣硬化性心血管事件、外周血管疾病發生的重要危險因素[4]。內皮細胞功能障礙是As發病的最初表現，而血管鈣化與內皮損傷及功能障礙之間有密切聯系[27]，因為血管磷酸鈣晶體沉積物與內皮細胞炎癥及動脈粥樣硬化斑塊去穩定化有關[28]。另一方面，血管鈣化常見于As病變晚期，提示血管鈣化與As密切相關。體內、體外和臨床研究已經認識到FA在預防異位磷酸鈣礦化中的重要性[29]。目前已經明確FA是磷酸鈣鹽沉淀的全身有效抑制劑，可以抑制血管鈣化，表明FA可能抑制As病變的發生及發展。

動物實驗研究發現，低蛋白飲食誘導的FA減少增強了高磷血癥尿毒癥大鼠的血管鈣化[30]。一些臨床研究也顯示低FA水平與血管鈣化密切相關，如Moe等[31]證實血清FA水平與冠狀動脈鈣化之間呈負相關，提示FA在As病變過程中起重要作用。Emoto等[32]對大量無腎功能不全的2型糖尿病患者進行頸總動脈和股動脈超聲檢查，結果發現血清FA水平與As鈣化斑塊的存在呈獨立負相關。此外，Eleftheriadou等[33]研究發現，在2型糖尿病患者中下肢動脈鈣化較嚴重的受試者血清FA水平較低。

FA是不溶性鈣的載體，能與鈣及磷酸鹽形成可溶性復合物，這種穩定的膠體礦物-蛋白質復合物稱為鈣蛋白顆粒[34]。存在FA的情況下，磷酸鈣顆粒誘導的細胞損傷被抑制，磷酸鈣與質膜的相互作用和顆粒攝取被延遲，有助于保護血管平滑肌細胞[28]。有研究表明，FA以濃度依賴性方式抑制由升高的細胞外礦物離子濃度誘導的體外血管平滑肌細胞鈣化[35]。因此，FA在體內無定形礦物的穩定和清除過程中起重要作用，可以抑制血管的病理性鈣化，同時允許人體的生理性骨化。FA除防止血清中鈣和磷酸鹽沉淀外，還可以通過抑制血管平滑肌細胞凋亡和防止細胞外基質中的堿性鈣顆粒成核抑制動脈介質的鈣化[36]。

3.3FA與脂質代謝 血脂異常是As重要的促發因素，較高的低密度脂蛋白和三酰甘油以及較低的高密度脂蛋白水平都是As發生的危險因素。低密度脂蛋白負責大多數膽固醇的轉運，并且已知氧化修飾的低密度脂蛋白將加重內皮細胞損傷且增加單核細胞表面黏附分子的表達，此后單核細胞從內皮細胞間移入內膜下變為巨噬細胞，巨噬細胞持續吞噬氧化型低密度脂蛋白后轉化為泡沫細胞，引發一系列促As反應[37]。研究發現FA對人體脂質代謝可能產生一定影響，Ix等[38]對711例冠心病的非糖尿病門診患者開展了前瞻性隊列研究，結果顯示較高的FA水平與代謝綜合征的發生及高水平的致As脂質譜相關。

脂聯素是脂肪細胞分泌的一種蛋白質，具有抗炎、增強NEFA氧化、保護血管及抗As等作用[39]。Hennige等[40]使用FA處理C57BL/6小鼠以及人體外分化的脂肪細胞，結果顯示FA可抑制小鼠體內及人脂肪細胞中脂聯素的產生。V?r?s等[12]研究發現FA水平是血清脂聯素水平的獨立決定因素，FA可抑制脂肪細胞中NEFA的攝取和儲存，并降低脂聯素的表達，而NEFA水平升高又間接增加了AHSG基因的表達，從而使FA水平升高，進一步加重As病變的發展。在機制方面，Agarwal等[41]推測FA可能通過Wnt3a-過氧化物酶體增殖物激活受體γ途徑介導其對脂肪細胞脂聯素表達的抑制作用?？傊?，FA致機體脂質代謝紊亂及下調脂聯素的表達作用也是促進As發展的重要因素。

3.4FA作用于血管相關細胞 As發病機制涉及內皮細胞炎癥反應致功能障礙、巨噬細胞轉化為泡沫細胞和平滑肌細胞遷移增殖等過程，FA可能作用于其中一些過程進而影響As的發生、發展。Siegel-Axel等[42]的研究數據表明，FA可以通過不同的信號轉導途徑影響血管內皮細胞的生長和血管周圍脂肪細胞促炎因子及血管生成因子的分泌，而且FA可以抑制血管內皮細胞、血管周圍脂肪細胞和血管平滑肌細胞的有絲分裂，這些過程均涉及As病變。Naito等[43]的體外實驗顯示，FA對人臍靜脈內皮細胞的炎癥反應、泡沫細胞的形成以及人主動脈平滑肌細胞的增殖和膠原蛋白生成具有刺激作用，從而導致As的發展。目前認為As是一種慢性炎癥性疾病，內皮細胞的炎癥反應是As發生的始動因素，而Hennige等[40]發現高度純化的FA可以誘導人單核細胞強烈表達細胞因子，從而加重小鼠的亞臨床炎癥狀態。此外，FA是巨噬細胞遷移和極化的有效趨化因子[44]，較早的研究顯示FA可以增強巨噬細胞的吞噬能力[45]，若巨噬細胞遷移及吞噬氧化型低密度脂蛋白的能力增強，則會促進As的發生、發展。

4 結 語

FA與As的緊密聯系基本明確，但FA在As病變過程中的作用較為復雜，FA是促進還是抑制As仍存在爭議。綜合目前的研究，初步提示FA對As的發生發展可能具有雙向作用，在早期階段，它可以通過誘導胰島素抵抗等機制成為致As因子，而在As的后期，可以通過抑制血管鈣化而起到保護作用[33]。因為FA對心血管系統存在多種生物學效應，這些效應的平衡又受其他相關因素影響，而患者若同時伴有糖尿病或非酒精性脂肪肝等代謝性疾病時情況更為特殊，因此FA在As發病中的作用較為復雜。今后仍需進一步明確FA在As中的作用及其可能的機制，控制影響FA水平的眾多混雜因素，在As的不同病變位置及病變階段探究FA的作用。FA能否作為As診斷的標志物、潛在的治療靶點或預后檢測指標是以后研究的焦點，這對As的防治具有重要意義。