血清載脂蛋白C3在胰島素抵抗疾病中的研究進展

楊瀅 譚秋曉 李荔 陳志靜

1廣東省婦幼保健院暨廣州醫科大學附屬廣東省婦兒醫院婦科（廣州510010）；2中山大學附屬第七醫院婦科（廣東深圳518107）

血清載脂蛋白C（apolipoprotein?C，ApoC）是載脂蛋白家族中的一員。APOC中，以ApoC3濃度最高，其對穩定脂蛋白結構、結合和轉運脂質、調節脂蛋白代謝都有重要作用［1］。ApoC3是一種小分子糖蛋白，主要由肝臟合成，并進入血液循環。它是富含三酰甘油脂蛋白的主要成分，也是高密度脂蛋白的次要成分。胰島素抵抗（insulin resis?tance，IR）是指胰島素作用對的靶器官和靶組織（主要是肝臟、肌肉和脂肪組織）對胰島素生物作用的敏感性降低，是多種代謝異常的基礎［2］。目前，有關研究［3?7］表明，在IR狀態下，如部分多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）、2型糖尿?。╠iabetes mellitus type 2，T2DM）及動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS），肝臟和腸道表達和分泌的ApoC3增多，提示ApoC3與IR有密切關系，參與IR的發生與發展，并可作為新的治療靶點。ApoC3在IR相關疾病中的作用及機制也成為了當今研究熱點之一，現對此作一綜述。

1 ApoC3與IR發病機制

1.1 ApoC3導致肝臟IR ApoC3水平的升高可導致肝臟IR的發生。高脂飲食干預的ApoC3過表達小鼠，肝臟二?；视秃吭黾樱鞍准っ窩?ε活化和胰島素刺激的絲氨酸?蘇氨酸蛋白激酶2活性降低，血漿胰島素升高，胰島素敏感性下降，最終發展為肝臟IR［3］。人群研究也顯示ApoC3高表達與IR發生密切相關，研究者發現與對照組比較，IR的患者血清ApoC3水平升高［8］。

1.2 ApoC3通過抑制脂蛋白脂肪酶導致IR脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase，LPL）是溶酶體中的一種水解酶，在血管內皮表面發生作用，幫助細胞攝取脂肪酸。在小鼠骨骼肌細胞中過表達LPL［9］，其葡萄糖耐量降低，血糖升高；且骨骼肌細胞對胰島素刺激不敏感，骨骼肌細胞葡萄糖攝取、糖酵解和糖原合成減少。相反，在小鼠骨骼肌細胞敲除LPL后，由于攝取游離脂肪酸功能受到抑制，其胰島素敏感性升高［10］。細胞內磷脂酰肌醇3?激酶（phosphatidylinositol 3?kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）/過氧化物酶體增殖物激活受體通路激活，可導致LPL表達升高，進而影響脂質積累過程［11］。

具有肌肉和肝臟特異性過表達LPL的轉基因小鼠的研究［12］發現，肝內脂肪酸衍生代謝物的積累導致糖原合酶的胰島素活化受抑制，使得胰島素刺激的肝糖原合成減少和抑制肝臟中內源性葡萄糖產生。且LPL基因具有多態性，有研究證明LPL等位基因缺陷的雜合子攜帶者由于葡萄糖儲存受損而降低了全身胰島素敏感性，這可能與血漿甘油三酯（triglyceride，TG）濃度增加和血漿中不同水平的改變有關［13］。

ApoC3是LPL的天然抑制劑，由于其對LPL和肝臟攝取殘余脂蛋白的雙重抑制活性，ApoC3已成為調節富含TG的脂蛋白血漿水平的目標靶點之一［14?15］。因LPL的表達通過對抗磷脂酶A的作用，從而減少胰島素分泌；LPL還可以通過其?；D移活性，促進甘油二酯的生成，進一步調節胰島素分泌。在ApoC3基因缺陷的小鼠體內，LPL活性增加，更易患肥胖，并形成嚴重的肝臟IR。ApoC3缺乏可導致脂肪組織增加TG衍生脂肪酸的攝入量，脂肪組織質量增加，逐漸導致IR。例如，ApoC3缺乏可能影響脂肪組織的各種內分泌因子（如瘦素、電阻素和脂肪素）的分泌，這些激素已知影響胰島素敏感性，與脂肪組織質量相關［16］。

1.3 ApoC3可抑制胰島素信號轉導通路并激活內質網應激和炎癥反應 內質網應激（endoplas?mic reticulum stress，ERS）是指在內質網功能的穩態失調時出現錯誤折疊與未折疊蛋白質在內質網腔內聚集的狀態。ERS和細胞內炎癥反應的激活被認為是IR的重要細胞生物學機制。對骨骼肌ApoC3過表達小鼠的研究顯示，ERS和炎癥標志物水平升高最終導致核因子κB激酶抑制劑/核轉錄因子κΒ途徑的激活，通過使絲氨酸殘基中的胰島素受體底物?1磷酸化來減弱胰島素信號傳導途徑，并增加炎癥基因的轉錄。與此相符，還發現細胞外調節蛋白激酶1/2抑制阻止了由ApoC3引起的ERS和炎癥的改變，以及胰島素信號通路的減弱［17］。ApoC3對ERS和炎癥反應的激活是通過Toll樣受體2（toll?like receptor 2，TLR2）介導的，TLR2不僅識別許多含脂質的分子，而且識別內源性蛋白質，它在骨骼肌細胞中表達，并參與脂肪酸誘導的IR。ApoC3在骨骼肌中還可以通過TRL2介導的細胞外調節蛋白激酶1/2激活，抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ?1和AMP活化蛋白激酶的活性，從而減弱肌管中胰島素信號傳導并導致ERS的活化。ApoC3還可通過磷酸化絲氨酸殘基中的胰島素受體底物?1，抑制絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶磷酸化來減弱此胰島素信號傳導途徑，并下調脂肪細胞中的胰島素受體水平［18］。上述研究結果證實了ApoC3在IR發病機制中的作用，并且為IR的治療提供了可能的新靶點。

1.4 ApoC3可誘導胰腺β細胞凋亡 T2DM的IR與胰島β細胞衰竭聯系之中涉及ApoC3的作用［19］。除肝臟產生的ApoC3水平升高可導致IR外，ApoC3的局部表達升高亦可增強胰島局部的IR，并促進胰島β細胞的凋亡。糖尿病患者除了血清ApoC3水平升高外，胰島局部的IR使得胰島內的ApoC3水平升高，進一步使得細胞質內Ca2+濃度增加，從而在胰島β細胞凋亡中發揮了不利作用［19?20］。ApoC3可通過SR?B1和酪氨酸激酶的激活，使得L型電壓門控Ca2+通道過度激活，進而影響胰島β細胞的凋亡。ApoC3通過增加L型電壓門控Ca2+通道的電導率和密度，進而增加細胞質內Ca2+的濃度，從而導致胰島β細胞凋亡；加入人抗ApoC3抗體后，細胞質Ca2+濃度變化以及其對胰島β細胞凋亡的影響得到了逆轉［17］。此外，ApoC3水平升高可通過激活絲裂原活化蛋白激酶p38和細胞外信號調節蛋白激酶1和2，增加磷酸化水平，促進胰島β細胞的凋亡［21］。但ApoC3誘導的Ca2+通道上調的確切分子機制還有待進一步研究。

上述研究研究均表明，ApoC3水平的升高，可導致胰島β細胞的凋亡，并進一步引起IR，并可通過多種信號通路實現，但現無統一觀點，值得進一步探討。

1.5 ApoC3的基因多態性 基因多態性是指在一個生物群體中，同時和經常存在兩種或多種不連續的變異型或基因型或等位基因。人類基因多態性在闡明人體對疾病、毒物的易感性與耐受性，疾病臨床表現的多樣性，以及對藥物治療的反應性上都起著重要的作用。

ApoC3基因位于人第11號染色體長臂q23區，長約311 kb，由4個外顯子和3個內含子組成，與載脂蛋白A1、A4基因緊密相連，共同組成一個基因家族。ApoC3的基因多態性與某些疾病的發病風險相關，對于其基因多態性位點，也有較多的報道，但是不同的學者有不同的觀點，且所涉及的學科也較為廣泛。

ApoC3基因的啟動子區包括5個基因多態性位點，ApoC3?482C>T基因多態性位于ApoC3啟動子區胰島素抵抗反應元件附件附近，它的多態性變化與部分血漿脂質及載脂蛋白的水平相關，尤其是與IR密切相關。對胰島素調節的丟失定位于T?455C和C?482T，這兩者間存在相互作用；經轉染發現，這兩個多態性位點中的任一位點單堿基改變便即可對任何濃度的胰島素缺乏反應，使得ApoC3的過度表達，導致IR。ApoC3基因啟動子區的一個功能區?胰島素反應元件內的兩個基因多態性位點rs2854116和rs2854117的突變增加了肝臟對乳糜微粒的吸收進而促成了肝臟脂肪的儲積及IR。ApoC3基因中單倍型區塊1的A?T?C?C等位基因與1型糖尿病發病率顯著增加相關，其風險隨著該等位基因拷貝數的增加而增加。在ApoC3啟動子中的?641c等位基因中，其同源性較高，與ApoC3水平明顯降低和胰島素敏感性增加相關［22］。

圖1 ApoC3與IR相關的機制Fig.1 Mechanism of the relation between ApoC3 and IR

2 ApoC3在IR相關疾病中的研究進展

ApoC3在各種IR相關疾病中的濃度有相似的變化，其升高見于多種疾病情況，如：PCOS、T2DM、AS。

2.1 ApoC3與PCOS PCOS是育齡期女性最常見的內分泌疾病。IR在PCOS婦女中普遍存在，且IR型PCOS患者存在更為嚴重的糖脂代謝紊亂。有學者提出，PCOS的發生與血清ApoC3水平的升高有關［23?24］。李荔等［24］證實ApoC3在PCOS患者的血清中高表達。通過研究，發現多毛組血漿ApoC3較對照組表達水平顯著升高，其血清ApoC3表達水平亦顯著升高，并推測ApoC3可作為PCOS患者代謝異常的治療靶點［25］。

通過提取PCOS患者卵巢顆粒細胞研究發現PCOS與PI3K/AKT信號通路有關，而ApoC3是此信號通路的下游靶位點［26］。有學者［27］通過敲除肝細胞中上述信號通路中的叉頭轉錄因子1（forkhead box protein O1，FOXO1），發現與正常的肝細胞相比，其糖代謝和細胞生存都受到影響。FOXO1能夠促進糖異生基因葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的表達，同時可結合到ApoC3的啟動子上，促進ApoC3的表達，加重代謝紊亂［28］。人類肝細胞中轉染FOXO1后ApoC3的表達升高；ApoC3負向調控FOXO1導致細胞胰島素敏感性下降，最終導致IR。在循環中，ApoC3抑制了LPL的活性，導致VLDL的TG成分水解和吸收減少，延長了VLDL在循環中的持久性。同時，在IR狀態時，FOXO1活性不能被抑制，從而導致血糖和TG升高。因此，ApoC3可通過PI3K/AKT/FOXO1信號通路影響PCOS患者IR的形成與發展，從而導致嚴重的血糖血脂代謝紊亂，引起遠期并發癥。

2.2 ApoC3與T2DM IR和胰島β細胞功能障礙被認為是T2DM發展的關鍵因素；然而，將這兩個缺陷聯系起來的分子機制仍不清楚。越來越多的研究發現，T2DM可能與調節失調的ApoC3的合成和分泌有關，血清ApoC3是代謝綜合征的獨立危險因子。

從人群研究［29］中發現，我國回族及漢族的T2DM患者血清ApoC3水平較正常人群高，且差異有統計學意義，這也證實了血清ApoC3對T2DM發病有促進的作用。同時，在前瞻性研究中，血清ApoC3水平的升高被認為是T2DM的獨立預測指標［30?32］。從機制上而言，IR的發生與ERS啟動胰島β細胞的凋亡有關，ApoC3參與其中。在T2DM的發展過程中，胰島素可以由胰島β細胞分泌。一個新的證據支持在β細胞中線粒體自噬對T2DM的作用，在氧化應激的持續狀態下，線粒體自噬作用和ER功能障礙逐漸損害β細胞功能，并促使凋亡途徑激活；β細胞質量的下降加劇了β細胞改變對胰島素分泌的損害［33?34］，最終導致IR。當體內的胰島素需求量超過胰島β細胞的分泌能力時，內質網中未折疊蛋白的增加產生ERS，通過ApoC3介導TRL2激活細胞外調節蛋白激酶1/21/2，影響胰島素信號通路傳導，導致胰島β細胞的凋亡［17，35?36］。

此外，線粒體功能與胰島素敏感性之間存在相關性。在患有IR或T2DM者中以及在該疾病的小鼠模型中觀察到骨骼肌和白色脂肪組織中的線粒體基因表達和氧化能力受損，提出線粒體功能降低可能是IR發展的潛在原因。線粒體氧化脂質的能力降低，將會導致脂質中間體如二?；视秃蜕窠涻０吩诩毎麅确e累，并通過激活新型蛋白激酶C來抑制胰島素信號傳導［37］。線粒體損傷也會損害白色脂肪細胞的內分泌和脂肪生成的功能，并促成全身IR的發展。同時，研究表明內質網與線粒體之間存在接觸位點，稱為線粒體相關的ER膜，以維持細胞穩態。此膜允許線粒體和ER之間交換代謝物和離子，因此每個分子都受到另一個分子的氧化狀態的影響。ApoC3可通過B族1型清道夫受體和酪氨酸激酶的激活，使得L型電壓門控Ca2+通道過度激活。ER內腔充當Ca2+存儲的位點這是線粒體中活性氧信號的介體［38］。在ERS細胞中，Ca2+從ER釋放，并被線粒體吸收，從而間接增加線粒體中活性氧。在線粒體和ER之間氧化還原平衡的調節，Ca2+起著至關重要的作用［39?41］。

T2DM的特征在于IR，胰島素釋放主要是由高血糖刺激的。當β細胞經常暴露于高血糖癥時，葡萄糖代謝會增強，線粒體電子傳輸鏈衍生的線粒體中活性氧增加，并誘導、加重ERS。線粒體中產生的線粒體中活性氧誘導ERS，促進線粒體中活性氧生成，導致惡性循環，并在β細胞中建立了氧化應激狀態，β細胞無法充分應對高血糖癥。線粒體中活性氧破壞細胞成分，包括脂質，蛋白質和脫氧核糖核酸，并觸發促進IR的轉錄變化。氧化應激改變分子和細胞成分會影響細胞機制，例如自噬或炎癥。這些過程被改變或破壞，這導致氧化應激和IR的進一步增加。

血清中ApoC3水平的升高，可以抑制下丘腦中LPL的表達，進而影響糖脂代謝，導致肥胖和IR。中樞神經系統可表達數種脂肪酶，以在局部水解TG。LPL是TG的水解酶，并在大鼠海馬體和下丘腦內高度表達，并通過增強大腦脂質來調節小鼠代謝穩態的重要調節劑［42］。LPL促進下丘腦中脂肪酸的吸收，從而代謝脂肪酸，產生脂肪酸衍生的長鏈脂肪酸CoA的積累。在小鼠腦室內注射ApoC3可以強烈抑制下丘腦LPL活性［43］。增強的LPL活性可能激活下丘腦脂質敏感途徑，通過增加長鏈的神經元攝取脂肪酸，調節能量平衡和體重；ApoC3能拮抗這些作用，表明ApoC3誘導肥胖的可能機制和碳水化合物體內平衡的惡化有關。但需更多證據來確定ApoC3在中樞神經系統上的豐度和活性。

綜上，ApoC3可通過參與線粒體的氧化應激、ERS以及調節LPL表達過程，調節機體穩態，促使T2DM患者IR的發生，并進一步影響預后。

2.3 ApoC3與AS AS是由于血管內皮脂質代謝紊亂和內皮損傷，繼而引發血管壁的不同程度病變的一類慢性進行性病理生理過程。有學者［3］通過對20例冠狀動脈無狹窄的心臟病患者和195例冠狀動脈有狹窄的心臟病患者的血清ApoC3水平的比較分析發現，血清ApoC3濃度在冠脈狹窄患者中高表達；并推測ApoC3可以作為心血管疾病的潛在獨立風險因子。

血管內皮是胰島素作用的靶組織之一，胰島素與血管內皮細胞胰島素受體結合后，通過胰島素受體底物?1和PI3K/AKT信號通路激活內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS），eNOS合成NO調節血管的正常生理功能。有學者［44?45］通過動物實驗發現，ApoC3可促進AS形成，其機制與整體氧化應激水平升高及動脈壁氧化應激和ERS水平增加有關。在內皮型一氧化氮合酶eNOS信號通路中，ApoC3可抑制胰島素活性，抑制血管內皮中NO的產生，而NO有舒張血管和抗AS作用。胰島素可活化eNOS，刺激產生NO，而血管內皮的IR狀態使其功能失調。有研究發現［46?47］，ApoC3能在內皮細胞內抑制胰島素的信號傳導而發生IR，同時抑制NO釋放，使血管內皮處于緊張狀態、難以舒張，導致血管內皮細胞損傷。內皮細胞受損、活化、募集白細胞進而發生粘附，這是AS發生的初始環節。血管內皮細胞黏附分子的誘導產生以及對循環單核細胞的募集促使AS產生和斑塊不穩定性，富含ApoC3的脂蛋白是心腦血管疾病的重要危險因素，ApoC3不僅抑制LPL的脂解活性，而且激活血管內皮細胞，產生血管細胞黏附分子，促使單核細胞黏附和轉移，構成AS的早期炎癥反應。ApoC3誘導血管內皮細胞表達血管細胞黏附分子?1和細胞間黏附分子?1，募集循環中的單核細胞并發生黏附，可通過蛋白激酶Cβ和NF?κB激活血管內皮細胞。

因此，ApoC3是一個獨立的且具有促進炎癥和AS發生發展作用的蛋白，不僅可通過調節脂代謝，而且可通過其直接致炎及致AS作用影響動脈粥樣硬化性心血管疾病的發展。

3 總結與展望

IR的發生機制錯綜復雜，涉及多因素的相互作用、相互影響，但其確切機制尚未闡明。種種研究及其現象表明血清ApoC3的升高可導致IR的發生發展密切相關。已有研究表明，ApoC3在脂蛋白代謝中起著關鍵作用，但它也會通過多種機制影響碳水化合物的代謝，從而導致糖代謝異常，其機制包括胰島β細胞凋亡、IR增強及高血糖的發展等。在分子水平上，ApoC3的基因具有多態性，亦有研究表明相關位點突變與IR及糖脂代謝異常密切相關。ApoC3水平升高可通過激活絲裂原活化蛋白激酶p38和細胞外信號調節蛋白激酶1和2，使得Ca2+通道密度增多，促進胰島β細胞的凋亡，促進IR發生。且FOXO1是ApoC3的重要啟動子特定DNA區域，其表達的增強與ApoC3水平的增加有重要作用；但是其相關具體信號通路未明，更多的推測可能與胰島素信號傳導障礙有關，其中PI3K/AKT通路是最多研究者探討的通路。同時，氧化應激和ERS也是ApoC3導致IR發生的新興熱點，也使得ApoC3成為治療IR的重要治療靶點之一，是治療IR的一個突破點，值得我們進一步探討和挖掘。