脂聯素介導的AMPK通路在冠心病脂質代謝中的分子調控機制及中醫藥研究進展

馬 林，陳 旭，邵明燕，張雪峰，王曉平，李偉利，張 倩，李 春，王 勇

世界衛生組織調查數據顯示，冠心病引起的慢性心血管疾病已成為全球的頭號死因[1]。冠心病是由于冠狀動脈粥樣硬化使管腔狹窄或閉塞，導致心肌缺血、缺氧或壞死而引發的心臟病，是臨床常見的心血管疾病。有研究表明，引起冠心病發生的危險因素很多，包括高血壓、血脂代謝異常、糖尿病、肥胖、年齡及家族遺傳等[2]。血脂代謝異常是導致冠心病的主要因素，不僅可促進動脈粥樣硬化發展，加快斑塊形成，同時還可增加急性冠脈綜合征的發生，因此，調控脂質代謝成為冠心病臨床治療重要的干預環節[3]。最新研究發現，脂聯素是機體脂質代謝調控網絡中重要的調節因子，也是脂代謝紊亂的標志物之一，可通過腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)等通路發揮調節脂質代謝、抗動脈粥樣硬化等作用，也被稱為心臟保護因子[4]。有研究表明，冠心病病人的脂聯素水平與正常人體水平相比顯著降低，其冠狀動脈狹窄也同時加劇[5]。因此，臨床中低脂聯素血癥作為引起冠心病的重要誘因，越來越受到重視。若能提高病人血漿脂聯素水平或增強其受體活性，則能顯著降低冠心病的發病率[6]。本研究系統梳理脂聯素介導的AMPK通路調控脂代謝的分子機制以及中醫藥通過作用于AMPK通路防治冠心病的研究進展，以期為冠心病臨床防治提供新的思路和干預靶點。

1 脂聯素概述

1.1 脂聯素及其受體

1.1.1 脂聯素 脂聯素在1995年被首次公開報道，其結構與補體因子C1q相似，由ADIPOQ基因編碼，其相對分子質量為30 000 Da，又被稱作Acrp30、apM1、AdipoQ、GBP28。脂聯素由4個結構域構成，分別是N端的信號肽、小的非螺旋區、膠原樣結構域和C端的球形結構域，其中球形結構域是主要發揮脂聯素活性的關鍵部位[7]。由于人體內絕大多數的脂聯素是由白色脂肪組織產生，所以學術界一直認為脂聯素是由脂肪細胞分泌的，最新研究表明，脂聯素基因在其他類型細胞中也有不同程度的表達，包括心肌細胞、骨骼肌細胞和成骨細胞[8]。最近研究發現，來自心肌細胞內的脂聯素具有很強的生物活性，且發揮重要的生理功能[9]。

1.1.2 脂聯素受體 迄今為止發現的脂聯素受體有3種，分別是脂聯素受體1(AdipoR1)、脂聯素受體2(AdipoR2)和T-鈣黏蛋白(T-cadherin)。AdipoR1和AdipoR2在細胞膜上表達，具有7個跨膜結構域，N端位于細胞內膜，C端位于細胞膜外部。AdipoR1主要在骨骼肌中表達并激活AMPK，而AdipoR2主要在肝臟中表達并激活過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)[10]。AdipoR1和AdipoR2在心肌細胞中均有表達，其與脂聯素心肌保護信號傳導及相應調控蛋白是目前研究的熱點。T-cadherin是一種獨特的糖基磷脂酰肌醇錨定(GPI錨定)鈣黏蛋白，通過結合心血管組織中的高分子脂聯素，從而發揮脂聯素的心臟保護作用。最近研究發現，脂聯素通過T-cadherin抑制心內膜和動脈粥樣硬化斑塊的形成[11]。動物實驗證明，在急性心肌缺血小鼠模型中，T-cadherin的缺失會導致心肌梗死面積增加，脂聯素基因敲除小鼠與缺失T-cadherin小鼠的心肌損害程度相似，而給予外源性的脂聯素治療，可以修復脂聯素基因敲除小鼠，但對缺失T-cadherin的小鼠沒有作用[12]。這些證據表明脂聯素/T-cadherin結合在心血管保護中的重要性。此外，T-cadherin基因附近的單核苷酸多態性與人類受試者的血漿脂聯素水平和心血管疾病密切相關[13]。然而，T-cadherin缺乏跨膜區，沒有細胞內信號傳導所需跨膜結構域，分子機制尚待進一步研究。脂聯素多種生物效應的發揮，主要依賴于與其相應受體結合。因此，增加脂聯素受體表達會降低冠心病的發生發展。

1.2 脂聯素的生物活性 脂聯素作為一種獨特的脂肪因子，具有抗炎、抗氧化、抗動脈粥樣硬化等治療性作用。在心臟中，脂聯素通過調節細胞代謝等途徑，緩解心肌缺血再灌注損傷，還能抑制心臟肥厚性重構[14]。另外，脂聯素可以促進一氧化氮(NO)生成，生成的NO可介導內皮組織依賴的舒張血管作用，清除氧自由基，從而發揮保護心肌細胞等作用[15]。

研究發現，由于冠心病病人體內脂聯素減少，心血管疾病風險顯著增加[16]。在心血管系統中，心外膜脂肪組織(epicardial adipose tissue，EAT)是位于心肌外層和內臟心包之間的內臟脂肪，能與心肌和冠狀動脈局部相互作用，分泌大量炎癥性脂肪因子，其與心血管疾病風險增加密切相關。已有報道顯示，脂聯素的產生減少與心外膜脂肪組織中促炎性脂肪因子的分泌有關[17]。脂聯素作為一種抗炎和抗動脈粥樣硬化的脂肪因子，其產生減少會促進動脈粥樣硬化的發生，從而導致心血管疾病。

還有實驗研究表明，當血管內皮受到損傷時，會刺激動脈壁中層平滑肌細胞和纖維細胞過度增生，同時血小板黏附、聚集于受損內膜上，釋放多種促進內皮細胞進一步損傷和增生的物質，使動脈粥樣斑塊逐漸增多并壞死，導致動脈壁增厚變硬，管腔縮小，血流減少。脂聯素通過與血管內膜中的膠原相互作用，在動脈壁的內膜下累積，進而抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)誘導的單核細胞在內皮組織上的黏附，降低多種黏附分子在內皮細胞中的表達[18]。因此，血漿脂聯素升高可抑制體內動脈粥樣硬化的發展。同時，脂聯素也被認為是心血管疾病、動脈粥樣硬化潛在預后生物標志物和治療靶點。

1.3 脂聯素基因的多態性 脂聯素基因由APMl編碼，不同種屬其基因位點不同。人體中脂聯素基因定位于3q27染色體，全長約16 kb，編碼244個氨基酸。脂聯素基因內存在14個單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)。有Meta分析顯示，對中國漢族人群脂聯素基因多態性與冠心病的關系進行研究，結果發現脂聯素基因SNP+45多態性與冠心病無關，SNP+276T等位基因可能與中國漢族人群冠心病風險降低有關[19]。另有研究發現，脂聯素基因rs266729多態位點與血漿脂聯素水平相關，推測rs266729位點可能通過影響血漿脂聯素水平進而影響冠心病的發展[20]。

1.4 脂聯素受體激動劑 脂聯素血癥在血脂異常、高血壓和動脈粥樣硬化等代謝紊亂中都有發生，并且與疾病的嚴重程度成反比[21]。由于脂聯素可以調控代謝、改善代謝綜合征及相關疾病，因此，研究激動劑刺激脂聯素受體成為藥物研發的熱點。已有研究證明，小分子脂聯素受體激動劑AdipoRon在治療肥胖導致的血脂代謝紊亂的動物模型中效果顯著[22]。

2 脂聯素通過介導AMPK通路調控脂類代謝

研究發現，對于脂聯素介導的AMPK分子通路主要有以下兩條：一條是銜接蛋白PL1(APPL1)/肝臟激酶B1(LKB1)/AMPK通路，通過促進LKB1的胞漿定位，進而激活AMPK；另一條是磷脂酶C(PLC)/鈣(Ca2+)/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶(CaMKK)/AMPK介導的通路，則通過從細胞內釋放Ca2+激活CaMKK蛋白，從而激活AMPK[23]。活化的AMPK通過影響下游脂肪酸合成的關鍵酶乙酰CoA羧化酶(ACC)及脂肪酸轉運限速酶肉堿棕櫚基轉移酶1(CPT-1)的表達，進而減少血脂合成來源，增加血脂中脂肪酸的氧化，從而降低血脂水平，調節脂質代謝紊亂，預防冠狀動脈粥樣硬化發生和發展。

2.1 脂聯素/APPL1/LKB1通路 LKB1是AMPK的上游激酶，在正常生理條件下主要定位于細胞核中。研究表明，脂聯素可通過APPL1/LKB1介導的途徑促使LKB1從細胞核轉移到細胞質，引起AMPK的活化。當給予外源性脂聯素時，其與細胞外AdipoR1的羧基端結合，隨后胞漿中的APPL1與胞內AdipoR1的氨基端結合，從而使細胞核中的LKB1由核轉移到胞漿中，并與APPL1相互作用，激活下游AMPK[24]。雖然APPL1/LKB1介導的通路在脂聯素刺激的AMPK活化中發揮重要作用，是激活AMPK的主要通路，但最近研究證實APPL1/LKB1介導的信號通路并不是脂聯素唯一激活AMPK的方式[25]。

2.2 脂聯素/PLC/Ca2+/CaMKK通路 據報道，脂聯素可通過CaMKK在細胞中激活AMPK，其主要通過誘導細胞內Ca2+釋放來激活細胞中的CaMKK和AMPK[26]。該過程首先是通過脂聯素激活PLC，PLC在脂聯素刺激下產生大量的三磷酸肌醇(IP3)，IP3作為可溶性結構釋放到胞質溶膠中，然后再通過胞質溶膠擴散結合IP3受體，進而誘發內質網中Ca2+釋放，從而激活CaMKK和AMPK。另外，脂聯素受體還可以與G蛋白偶聯，并以類似于G蛋白偶聯受體的方式激活PLC。

2.3 脂聯素調控脂代謝的分子機制 脂聯素通過APPL1/LKB1/AMPK和PLC/Ca2+/CaMKK/AMPK兩條通路，從而激活AMPK，AMPK的活化使其下游脂肪酸合成的ACC磷酸化失活，ACC失去活性進一步導致脂肪酸合成被抑制，脂肪來源減少。同時，CPT-1負責將脂肪酸轉運到線粒體中進行氧化，是脂肪酸氧化的關鍵限速酶，而ACC可將乙酰輔酶A轉化為CPT-1的抑制劑丙二酰輔酶A，因此ACC的失活減少了對CPT-1的抑制，增加了脂肪酸轉運和氧化的速率。有報道顯示，心肌細胞AMPK被激活后，有助于脂肪酸β氧化，防止脂質堆積，維持三磷酸腺苷(ATP)水平[27]。此外，有研究提示，在結扎冠狀動脈左前降支所致心肌缺血的小鼠模型中，脂聯素通過與靶器官上AdipoR1結合后促進AMPK磷酸化，進而活化其下游信號分子ACC和脂類代謝的重要調節因子過氧化物酶體增殖物激活型受體α(PPARα)，促進心肌葡萄糖攝取和脂肪酸氧化，從而發揮抗動脈粥樣硬化的作用[28]。

3 中藥對脂聯素/AMPK通路的調節作用

中醫藥對冠心病具有確切的臨床療效[29]。中醫學認為冠心病屬于中醫學“胸痹、真心痛、厥心痛”范疇，根據中醫病因病理的認識，大多是由于氣血不足、陰陽寒熱失調、氣機逆亂，導致氣血瘀滯、心脈痹阻、不通則痛。目前臨床治療原則為：急則治其標，多采用祛寒、豁痰、活血等法；緩則治其本，則采用溫陽益氣、滋陰養血之法；或標本兼治，使心胸之陽舒展，血脈運行暢通。目前臨床表現多見氣血不足和虛損的證候[30]。因此，中醫治療時多用補益氣血、滋陰補陽之法。

治本之法，當以補虛為主，補虛包括補陰、補陽、補氣、補血、補肝腎等。其中補氣藥以黃芪為代表藥，其又被稱為“補藥之長”。有報道顯示，黃芪及其小分子化合物具有潛在的調控脂聯素/AMPK通路的作用，進而改善冠心病導致的心肌缺血損傷。研究發現，黃芪可以促進AMPK的磷酸化，減少脂肪堆積[31]。含有黃芪的金芪降糖片也可以作用于AMPK進而發揮降脂的作用[32]。進一步研究發現，黃芪中的提取物黃芪甲苷具有顯著的抗心肌缺血損傷作用，其機制可能是通過上調脂聯素/AdipoR1/AMPK途徑中AdipoR1的蛋白表達，發揮改善缺血心肌血管舒縮功能等作用，進而改善異丙腎上腺素(isoproterenol， ISO)誘導的大鼠缺血性心肌損傷[33]。治標之法多采用活血化瘀藥物，如田七、丹參、紅花、川芎等。課題組前期研究發現，由丹參和三七組成的丹七片在臨床上廣泛使用，療效確切，其主要通過激活FAT/CD36-CPT1通路改善心肌缺血導致的血脂代謝紊亂，降低血脂，治療心肌梗死引發的心力衰竭[34]。丹七片中單味藥丹參的提取物丹參酮ⅡA能夠增加大鼠心肌缺血模型中血漿脂聯素水平的表達，同時，對缺血心肌具有保護作用[35]。

4 小結與展望

血脂代謝異常是冠心病的主要危險因素之一。脂聯素作為目前發現的唯一保護性脂肪因子，已成為研究熱點。脂聯素通過介導的APPL1/LKB1和PLC/Ca2+/CaMKK兩條通路激活能量感受器AMPK，從而促進游離脂肪酸的氧化，降低血液中血脂濃度，進而調控脂質代謝，改善冠心病癥狀。最近研究發現，來自心肌細胞內的脂聯素具有生物活性，并發揮重要的生理功能，但對于在心肌細胞中的表達模式還有待進一步研究。中藥復方對于脂聯素調控的AMPK通路已發現具有明顯的調控作用，但具體的作用靶點和起效分子還有待進一步研究。本研究通過綜述脂聯素介導的AMPK通路對于冠心病脂質代謝紊亂的調控，以期為臨床防治冠心病提供新的思路。