脂肪因子在肺動脈高壓中的研究進展

李垚霖 徐雙明

肺動脈高壓是一大類以肺動脈壓力增高和繼發性右心室功能障礙為特征的進行性致死性疾病。在這種疾病中，肺動脈平滑肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞等動脈壁細胞過度增生和重構，血管內皮功能障礙，促血管擴張的內源性物質減少，血管收縮物質的增加，血管周圍炎癥細胞過度聚集，以及原位血栓的形成，使得肺動脈壓力升高，導致右心衰竭和功能下降[1]。現研究發現，脂肪因子如脂聯素、瘦素、網膜素、Adipsin、Chemerin、Apelin在血管炎癥，血管重構，血管內皮功能等方面發揮重要作用，與肺動脈高壓肺血管病變緊密相關，現就幾種脂肪因子與肺動脈高壓相關研究進行論述。

脂聯素

脂聯素(APN)是由脂肪細胞合成的一種具有蛋白質結構的細胞因子，在血液循環中以3種不同的分子量形式出現，HMW(高分子量)被認為是具有最大的生物活性分子形式，與臨床具有較強的相關性[2]。

血管內皮功能障礙是肺動脈高壓重要特征之一，體外實驗中，脂聯素通過激活AKT依賴的環氧化酶-2(COX-2)信號通路，誘導COX-2的表達，維持內皮功能穩態[3]。一氧化氮(NO)調節血管張力和局部血流，抑制血小板聚集和粘附，單核細胞粘附和血管平滑肌細胞(SMC)的增殖。內皮功能障礙的共同特征是生物有效NO量的減少。脂聯素可通過多種途徑激活AMP激酶，介導內皮依賴型一氧化氮合酶(eNOS)活性增加，促進內源性NO合成[4]。肺血管炎癥參與各類肺動脈高壓病理生理機制。Summer等[5]學者利用APN基因敲除小鼠，發現其肺血管周圍炎癥細胞浸潤，肺動脈壓力也隨之增加。有充分的證據表明APN具有多種抗肺血管炎作用，包括抑制促炎癥通路mTOR和NF-κB途徑從而抑制促炎細胞因子，刺激IL-10和IL-1受體拮抗劑，調節巨噬細胞功能，降低Toll樣受體4(TLR4)的表達，誘導白細胞產生抗炎因子，能夠激活神經酰胺酶，降低細胞內促炎神經酰胺的水平，從而抑制炎癥激活，發揮抗炎作用[6]。

在肺血管病變的發生發展中，血管SMCs向內膜的快速增殖和遷移可促進動脈內膜增厚和肺動脈高壓形成與發展。多項研究證明脂聯素可能通過一組復雜的機制來抑制血管重塑。生長因子可刺激血管平滑肌的增殖，脂聯素已被證明通過AMPK激活來抑制生長因子(包括PDGF、EGF和PEG)介導的mTOR激活，減輕血管平滑肌的增殖[7]。Luo等[8]利用脂聯素基因修飾后脂肪干細胞(ADSCs-APN)治療大鼠肺動脈高壓(PAH)，ADSC-APN治療后大鼠平均肺動脈壓(mPAP)和右心室肥厚指數(RVHI)明顯較對照組降低，從PAH大鼠中分離出肺動脈平滑肌細胞(PASMCs)，發現實驗組大鼠肺血管重塑得到了極大改善。還通過體外實驗證明，APN通過調節AMPK/BMP/Smad通路抑制PASMCs的增殖。

此外，脂聯素還具有改善胰島素抵抗、抗氧化應激、血管免疫調節等有利于肺血管穩態維持的功能[4]。總之，這些發現都表明APN可能參與肺動脈高壓形成和發展，具有廣闊的研究前景。

瘦素

瘦素是一種脂肪組織合成和分泌的由肥胖(OB)基因編碼的16-KDA細胞因子，主要參與食物攝入和能量代謝。瘦素在碳水化合物和脂質代謝、生殖系統以及炎癥和免疫反應中也有多種作用[9]。過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的缺失促進PASMC的增殖和肺動脈重塑。Xie等[9]通過體外實驗研究表明ERK1/2信號通路通過上調EGR-1來介導瘦素誘導的PPARγ下調和PASMC增殖，并提示靶向瘦素/ERK1/2/EGR-1通路可能在改善肺動脈高壓具有潛在作用。 Huertas等[10]發現血清瘦素在IPAH(特發性肺動脈高壓)和SSC-PAH(系統性硬化癥-肺動脈高壓)患者中高于對照組,并證明瘦素可能通過調節循環性T淋巴細胞在IPAH的免疫病理發生中起作用。還通過體內外實驗證明瘦素/瘦素受體(ob/obr-b)軸過度激活引起PASMCs過度增殖，導致PAH易感性和進展。并以瘦素/瘦素受體(ob/obr-b)軸為潛在治療靶點，在體外培養人PASMCs原代細胞及慢性低氧誘發的PAH小鼠模型中使用DCA(二氯乙酸)抑制瘦素/瘦素受體(ob/obr-b)，均提示抑制瘦素/瘦素受體(ob/obr-b)軸可以抑制肺血管重塑和肺血管周圍單核/巨噬細胞聚集，從而對肺動脈高壓起治療作用[11]。

但也存在相反觀點，Tonelli等[12]當調整年齡、性別、BMI和吸煙狀況時，發現低血漿瘦素水平與PAH患者的死亡率升高有關，其解釋可能與瘦素信號通過轉錄激活因子STAT-3上調抗凋亡Bcl-2和Survivin基因表達來減少心臟凋亡，發揮心臟保護作用。Aytekin等[13]利用ob/ob(瘦素基因敲除)小鼠觀察其肺動脈高壓的組織學特征，發現ob/ob小鼠其肺動脈壁增厚，肺小動脈大量巨噬細胞浸潤、膠原沉積、肌成纖維細胞和右心室壁厚均較對照組明顯。

實驗過程中存在的兩種矛盾現象，可能與實驗條件的不同，其作用方式可能與瘦素在體內含量不同有關，也證明了瘦素體內作用機制的復雜性，所以更需進一步研究來探索其作用途徑和方式。

Apelin

Apelin是APJ(七次跨膜G蛋白偶聯受體家族成員)的內源性配體，可高表達于肺，尤其是肺內血管。有研究發現，低氧環境可通過誘發自噬加重大鼠PASMCs的增殖，外源性apelin通過APJ介導激活PI3K/AKT/mTOR信號抑制缺氧條件下的自噬，從而抑制大鼠PASMCs的增殖和遷移[14]。Apelin/APJ信號通路還能激活AMPK-KLF2-ENOS-NO軸，促進血管內皮NO產生，恢復PAECS(肺血管內皮)功能，維持肺血管穩態[15]。作為Apelin/APJ信號通路的下游分子的mir-424和mir-503，可在肺血管內皮細胞表達，并通過下調FGF2和FGFR1，從而抑制PASMCs和PAECS(肺血管內皮)增殖，至此發現表明，Apelin/APJ信號以mir-424和mir-503依賴的方式調節肺血管中FGF信號表達。這項研究確定了維持肺血管穩態所需的APJ依賴的miRNA-FGF信號軸，為肺動脈高壓治療提供了潛在的治療策略[16]。事實上，已有研究表明apelin受體激動劑和apelin類似物對肺動脈高壓潛在益處。ELABELA/Toddler(ELA)是一種肽類物質，廣泛表達于人心血管系統血管內皮中，是人apelin受體的內源性激動劑，發現其在人類PAH和嚙齒動物PAH模型中表達減少。ELA給藥可以明顯減輕心肺重塑，改善PAH大鼠心肺功能[17]。同樣，apelin受體的環肽偏向性激動劑mm07，較內源性apelin更穩定，可以選擇性刺激g蛋白途徑，同時避免激活有害的β-arrestin依賴途徑，提高了其作用的選擇性，可以有效減輕PAH大鼠疾病發展[18]。這些研究提供了額外證據，apelin受體激動劑可能在人類PAH中具有治療作用。目前，針對Apelin/APJ系統與肺動脈高壓，已有少許的臨床試驗開展，通過在美國臨床試驗注冊網站(https://clinicaltrials.gov/)中鍵入Apelin與肺動脈高壓，可找到相應的臨床試驗，如[pyr1]apelin-13(apelin肽的天然亞型)靜脈輸入用于觀察治療肺動脈高壓(NCT01590108)等類似試驗。可以預見的是，Apelin/APJ系統為PAH的治療開辟一個新的窗口。

網膜素

網膜素(omentin)首次于人的網膜脂肪組織中被發現，也在內皮細胞中被檢測到，并被稱為內皮凝集素。網膜素由網膜素-1和網膜-2兩基因編碼，網膜素-1是目前主要的研究對象，其涉及多種生物學作用，包括維持代謝平衡，改善胰島素抵抗，抗氧化應激，抗炎等作用[19]。Kazama等[20]利用野百合堿誘發的大鼠肺動脈高壓模型，予以網膜素腹腔注射，發現大鼠肺動脈壓力較前減低，其心肺重構得到改善。此外，還證明其能抑制肺內動脈增生及減輕內皮依賴性和獨立性舒張功能的損傷。此外，其他研究發現網膜素可通過激活AMPK/eNOS/NO通路，阻止TNF-α誘導的COX-2的生成；通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信號來減少脂多糖(LPS)誘導的巨噬細胞促炎因子表達，從而在肺部發揮抗炎作用[21]。Uemura等[22]通過動物及細胞實驗表明，網膜素可減輕動脈損傷后新內膜的形成及炎癥反應，并通過AMPK依賴的機制抑制VSMC的增殖。但目前關于網膜素的特異性受體尚不清楚，還需進一步行相關研究。

Adipsin

Adipsin是最早發現的脂肪因子，被認為是絲氨酸蛋白酶補體因子D，它催化調控補體旁路途徑的速率，促進膜攻擊復合物的形成，并產生補體成分c3a和c5a[23]。Korman等[24]發現adipsin在SSC-PAH患者循環水平增高，是一種新的生物標志物，較B型利鈉肽(BNP)更具敏感性。同時adipsin基因表達在SSC-PAH患者中升高。并發現adipsin升高與增加的SSc患者PAH發病風險和相關的心臟功能障礙有關。因adipsin參與補體旁路途徑，說明adipsin可能因其補體通路激活參與到SSC-PAH發病機制中。Zhang等[25]通過測量慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者血清細胞因子譜，發現與COPD和健康組相比，COPD伴發PAH患者adipsin水平升高，進一步說明了adipsin可能促進COPD相關PAH的進展的可能性。值得注意的是，用于治療PNH(陣發性血紅蛋白尿)的補體蛋白C5靶向抑制劑Eculizumab(依庫珠單抗)已被觀察到可改善PNH患者的肺動脈高壓[26]。

Chemerin

Chemerin是一種新近發現的多功能脂肪因子，在脂質代謝、炎癥、葡萄糖穩態和血管生成中具有相應的作用[27]。多項證據表明chemerin在PAH具有重要作用。研究發現，Chemerin/CMKLR1軸通過活性氧依賴激活AKT/ERK1/2信號，介導血管SMCs的增殖和遷移，導致小鼠血管結構重塑和收縮壓(SBP)升高[28]。Hanthazi等[29]進一步發現chemerin可促使內皮剝脫的離體大鼠肺動脈發生收縮，并增強苯腎上腺素、5-羥色胺和內皮素-1引發的血管收縮反應，還可通過NO信號通路和氧化應激的機制來抑制乙酰膽堿引起的肺動脈血管擴張。Chemerin-9是chemerin的活性肽段，保留了chemerin的大部分激動活性。體外實驗表明，chemerin-9可促使MCT誘導的PAH大鼠肺內動脈收縮增強，至少部分是由平滑肌中CMKLR1(chemerin受體)的增加引起的[30]。

到目前為止，針對肺動脈高壓發病和進展主要有三條途徑，前列環素(前列腺素I2)(PGI2)、一氧化氮(NO)和內皮素途徑，開發批準了相應的有效藥物，但PAH仍是不可治愈的，PAH患者的長期生存仍不理想，由此急需發現新的治療靶點，探尋新的治療方法。這篇文章論述了部分脂肪因子與肺動脈高壓的關系，但大部分研究還停留在基礎實驗上，期待未來有更多的可以為PAH藥物開發和治療提供新的思考。