CTRP9 與2 型糖尿病及血管并發癥關系

張然，李勇，王飛，陳樹春

(1.華北理工大學研究生學院，河北 唐山 063000；2.河北省人民醫院內分泌科，河 北石家莊 050000；3.河北醫科大學研究生學院，河北 石家莊 050000)

0 引言

糖尿病主要由胰島素分泌不足或作用缺陷引起。隨著T2DM 患病率的不斷增加，其并發癥尤其血管并發癥的患病人群也越來越多。2009 年Wong 等人首次發現CTRP9(免疫補體蛋白Clq 腫瘤壞死因子相關蛋白9)是一種新型脂肪因子，主要在脂肪組織表達[1]。越來越多的研究發現，CTRP9 與T2DM 密切相關，因此，CRTP9 可能是T2DM 及其并發癥的預測因子。

1 CTRP9 概述

C1q 補體/腫瘤壞死因子相關蛋白(CTRPs)是一個廣泛表達且高度保守的脂聯素類蛋白家族，有15 個成員(CTRP1-CTRP15)。CTRP9 是一種分泌性糖蛋白，與脂聯素氨基酸有高度同源性(51%)，即一個指導蛋白分泌的氨基末端信號肽、一個短的可變區域、一個膠原結構域和一個C1q 同源的羧基末端球狀結構域，CTRP9 可通過球狀Clq 結構域與脂聯素形成異源三聚體復合物。人類和小鼠CTRP9 基因分子量分別為12.6kb、12.7kb，均由4 個外顯子組成，其基因位于小鼠14 號染色體和人類13q12.12 染色體上[1]。脂聯素受體1(AdipoR1)被稱為CTRP9 非選擇性受體。越來越多的證據表明，CTRP9通過AdipoR1 信號通路在巨噬細胞、內皮細胞、和心肌細胞中傳導[2-4]。最近，Yan 等人觀察到CTRP9 在脂肪來源的骨髓間充質干細胞中與N-鈣黏蛋白定位相同并直接相互作用。敲除N-鈣黏蛋白完全取消了CTRP9 對脂肪來源間充質干細胞的作用，表明N-鈣黏蛋白是一種新的特異性CTRP9 受體[5]。

許多研究已經表明脂聯素對不同類型的細胞具有多種保護作用，如增加胰島素敏感性、抗炎癥、抗動脈粥樣硬化作用和抑制癌變[6]。由于CTRP9 與脂聯素的結構具有高度相似性，推測CTRP9 可能存在相同或相似的生理作用。近年來，越來越多研究證實CTRP9 有調節糖脂代謝、抗動脈粥樣硬化等生理作用，提示CTRP9 與糖尿病及其血管并發癥有密切的關系。

2 CTRP9 與2 型糖尿病

胰島素抵抗是T2DM 的一個重要病因。一項對絕經女性群體的臨床試驗研究顯示，與健康組相比，2 型糖尿病以及伴有冠心病患者血清CRTP9 水平顯著降低，且CTRP9 與胰島素抵抗指數呈負相關[7]。CTRP9 可能影響T2DM 發展：(1)研究表明，過表達CTRP9 可特異性在小鼠C2C12 肌管中磷酸化和激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、蛋白激酶B(Akt)和p44/42MAPK 信號通路，引起葡萄糖轉運蛋白4 轉位到肌肉細胞膜上，增加肌肉對葡萄糖攝取，減低血糖水平[1]。(2)CTRP9 敲除小鼠靶向損傷了肝臟中胰島素-Akt 信號產生胰島素抵抗，影響肝臟對葡萄糖的儲備和利用，從而表現出高血糖、高胰島素血癥。(3)敲除CTRP9 可以上調下丘腦NPY／AgRP 促食神經元的表達誘導攝食，AgRP 表達通過胰島素和瘦素受體提高食欲導致脂肪堆積誘發肥胖[8]。下丘腦NPY表達的增加可通過NPY-Y1 和NPY-Y5 受體分別誘導肝臟和脂肪細胞的胰島素抵抗[9]。總之，CTRP9 可調節葡萄糖穩態，該因子可作為T2DM 及相關代謝異常的一種潛在的治療策略。

3 CTRP9 與糖尿病大血管并發癥

動脈粥樣硬化(AS)是導致冠狀動脈疾病、缺血性卒中和外周動脈疾病的共同原因。動脈粥樣硬化斑塊形成主要與血管內脂質積累、局部炎癥反應、平滑肌細胞增殖、血小板活化黏附、纖維化有關，內皮細胞損傷后引發的一系列慢性炎癥反應是動脈硬化性狹窄的主要原因。

心腦血管疾病是T2DM 患者的主要死亡原因。研究發現，CTRP9 對心腦血管起保護作用：(1)CTRP9 保護血管內皮功能：CTRP9 可以通過促進AMPK、Akt 和一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化引起肥胖小鼠主動脈呈內皮依賴性顯著舒張[10]。AMPK是血管反應性調節因子，eNOS 是負責血管中NO 生成的酶，AMPK 通過Akt 的激活導致eNOS 磷酸化，促進NO 的生成[11]。故CTRP9 通過AdipoR1-AMPK-Akt-eNOS 信號通路增加內皮NO 生成，調節血管緊張性、血小板和單核細胞黏附，抑制血管平滑肌的異常增殖，發揮保護性作用。此外，體內及體外研究均發現，CTRP9 可抑制高糖干預的內皮細胞中ROS 生成，并誘導過氧化物酶體增殖物激活受體共激活物1α(PGC-1α)和沉默信息調節因子1(SIRT1)表達。因此，CTRP9 能夠通過AdipoR1/SIRT1/PGC-1α 信號通路誘導線粒體生物生成并減輕ROS 的產生，抑制內皮功能損傷[3]。(2)CTRP9 抗炎癥反應：冠心病患者血清CTRP9 水平較健康人群顯著降低[12]。CTRP9 通過激活AMPK 抑制腫瘤壞死因子(TNF-α)、白介素6(IL-6)、細胞內黏附分子-1(ICAM-1)、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)等促炎介質誘導的血管炎癥[13]。此外，CTRP9 可下調NLRP3 炎性小體活性，從而抑制巨噬細胞分泌的細胞因子IL-1β 和IL-18 的成熟，減輕炎癥刺激的動脈粥樣硬化[14]。(3)CTRP9 抑制血小板(Plt)激活：CTRP9 預處理顯著降低了二磷酸腺苷(ADP)誘導的血小板活化，抑制血小板激活引起的IL-1β 的釋放和CD-40L 表達所誘發的IL-6、IL-8、ROS 和白細胞黏附因子的產生，改善AS。因此，過表達CTRP9 可通過抑制異常血小板活性保護糖尿病血管損傷[15]。

上述研究結果表明，通過調節CTRP9 的活性或表達可能成為預防和改善糖尿病血管損傷的新途徑，具有重要的臨床意義。

4 CTRP9 與糖尿病微血管并發癥

4.1 CTRP9 與糖尿病視網膜病變

糖尿病視網膜病變(DR)作為臨床上常見的致盲性眼病，是糖尿病最常見的微血管并發癥。DR 的基本病理變化是內皮功能障礙、微血管通透性的增加、血-視網膜屏障破壞和視網膜新生血管的形成，最終導致視網膜出血、滲出和脫離。臨床研究顯示，與單純糖尿病組相比，DR 患者血清CTRP9水平明顯降低，提示CTRP9 可能對DR 有保護作用。(1)CTRP9 抑制炎癥反應：CTRP9 通過下調糖尿病視網膜血管內皮TNF-α、核因子-kB(NF-kB)的生成，抑制白細胞粘附及炎癥刺激，從而改善視網膜血管滲透性及內皮細胞功能，延緩DR 發展[16]。(2)CTRP9 抑制視網膜新生血管生成：2019 年一項動物實驗研究首次表明CTRP9 可以上調糖尿病小鼠的色素上皮衍生因子(PEDF)并下調血管內皮生長因子(VEGF)，平衡VEGF 和PEDF 的表達，從而抑制視網膜新生血管生成。該研究進一步發現CTRP9 過表達還可以促進視網膜內皮細胞中緊密連接相關蛋白ZO-1、Claudin-5 和Occludin 的表達發揮保護視網膜血-視網膜屏障(BRB)完整性的作用[16]。(3)CTRP9 抑制視網膜色素上皮細胞(ARPE-19)凋亡：Cheng 等人發現[17]，在高糖誘導的ARPE-19 中，CTRP9 抑制ROS 與(丙二醛)MDA 的產生、降低Bax 表達和caspase-3 活性，發揮抗氧化應激和細胞凋亡作用。探討作用通路發現，過表達CTRP9 可以活化AMPK 并進一步促進Nrf2 激活，其下游基因HO-1mRNA 水平也隨之上調。既往研究證實AMPK/Nrf2/HO-1 通路在抗氧化應激和凋亡過程中發揮了重要作用[18,19]。因此，CTRP9 可能通過AMPK/Nrf2 通路改善DR 的發生與發展。CTRP9 可作為治療和預防DR 的功能靶點。

4.2 CTRP9 與糖尿病腎病

糖尿病腎病(DN)是終末期腎臟疾病的主要病因。DN 主要的病理特征是腎小球硬化和腎小管間質纖維化。糖尿病小鼠血清及腎臟組織中的CTRP9 表達減少，CTRP9 治療可以縮小腎臟體積、改善蛋白尿[20]。CTRP9 可延緩DN 發展：(1)在一項動物實驗中，給予糖尿病小鼠CTRP9 治療后顯著抑制ROS、MDA 水平、增加SOD 活性，改善ROS 產生增多造成的細胞DNA 損傷和腎小球濾過膜完整性。(2)CTRP9 顯著抑制糖尿病小鼠腎皮質MAPKs 信號(p38MAPK、JNK、和ERK1/2)的磷酸化，并抑制轉化生長因子(TGF-β1) 的表達。TGF-β通過刺激成纖維細胞、系膜細胞增殖，分泌大量的Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型膠原及纖連蛋白等細胞外基質(ECM) 蛋白成分，CTRP9可能通過抑制TGF-β1/MAPK 信號通路逆轉纖維形成過程。CTRP9 也可直接降低ECM 蛋白的沉積，降低腎小管上皮細胞向間充質細胞轉變程度。糖尿病患者血漿CTRP9 可作為糖尿病腎血管損傷的生物標志物[21]。上述數據表明，CTRP9 是DN 進展的保護性因子，具有延緩DN 的巨大潛力。

4.3 CTRP9 與糖尿病周圍神經病變

糖尿病周圍神經病變(DPN)也是糖尿病的慢性并發癥之一，該病變常可累及運動神經、感覺神經和自主神經。上述研究提示，CTRP9 具有降低血糖、抗氧化應激及炎癥等保護性作用，由于DPN 的發生與高糖刺激下的氧化應激及炎癥反應密切相關，故推測CTRP9 可能抑制DPN 的發展，但目前無相關研究證實CTRP9 與DPN 有關。近年來有研究報道CTRP9可通過AdipoR1 介導的信號通路減弱神經細胞凋亡及神經炎癥來改善腦出血后的短期和長期神經功能[22,23]。提示CTRP9在抑制神經損傷中發揮重要作用，未來需進一步研究探索CTRP9 與DPN 的關系。

5 小結

綜上所述，CTRP9 可通過改善胰島素抵抗、抗炎、抑制氧化應激、新生血管生成、細胞凋亡及纖維化等過程來參與糖尿病血管病變發生與發展。在多個動物實驗中證明外源性給予CTRP9 對T2DM 及其并發癥有益，因此CTRP9 可能會成為預測和治療DN、DR 新方式。現有的人體研究主要為測定人血清或血漿CTRP9 濃度，在CTRP9 治療作用的研究中，主要是對實驗小鼠注射重組CTRP9，由于物種的差異性，長期注射CTRP9，改善胰島素抵抗及預防延緩糖尿病血管并發癥對于人類是否同樣有效，還應進行臨床研究加以驗證。