白脂素與血管疾病的研究進(jìn)展*

歐陽(yáng)子瑤，樊德凈 綜述，黃 鋒，黃惠橋△ 審校

1.廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院心內(nèi)科，廣西南寧 530007；2.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心內(nèi)科，廣西南寧 530021

血管病變是涉及心腦血管、周圍動(dòng)脈、微血管等血管的病理改變[1]。有文獻(xiàn)報(bào)道，心血管疾病患者人數(shù)達(dá)3.3億，其中與血管病變密切相關(guān)的腦卒中、冠心病、下肢動(dòng)脈疾病等占比約95%[2]。白脂素(Asp)是以肝臟為主要靶器官的一種新的脂肪因子，具有促使肝糖代謝，促進(jìn)炎癥反應(yīng)、內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(End-MT)、氧化應(yīng)激和細(xì)胞自噬等作用。研究顯示，Asp與血管病變密切相關(guān)，參與冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)、下肢動(dòng)脈疾病、急性腦梗死(ACI)、視網(wǎng)膜微血管病變(DR)等血管疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后。近年來(lái)，有關(guān)Asp與血管病變的研究逐漸深入，本文就Asp的結(jié)構(gòu)和分布及Asp與血管疾病的相互作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 Asp的結(jié)構(gòu)與分布

Asp最早發(fā)現(xiàn)于新生兒早衰綜合征，此類患者因體內(nèi)原纖維蛋白-1(FBN1)基因發(fā)生截短突變，引起原纖維蛋白異常表達(dá)和Asp水平顯著降低，出現(xiàn)食欲下降和極度消瘦等癥狀。Asp在循環(huán)中的半衰期相對(duì)較短，禁食期間達(dá)到峰值，具有晝夜節(jié)律性，攜有3個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)，是含有140個(gè)氨基酸的小分子蛋白質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量為30 000，由FBN1的C末端切割形成釋放入血[3-4]。Asp在體內(nèi)分布廣泛，在白脂肪中表達(dá)最為顯著[5]。此外，Asp在人類和小鼠的肌肉、皮膚、肺、心臟、肝臟、睪丸、卵巢、胃腸道、下頜下腺和腮腺等組織器官中均有表達(dá)[4-5]，其表達(dá)水平受飲食、性別[6]、疾病[7]等因素的影響且具有部位差異性，可為早期病變篩查提供思路。

2 Asp與血管疾病

2.1Asp與CAD CAD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，主要涉及多種病理因素引起的中、小動(dòng)脈粥樣硬化病變。核因子-κB(NF-κB)與核因子-κB抑制蛋白(IκB)形成復(fù)合物存于細(xì)胞質(zhì)中，是調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的重要因子，其通路的激活依賴于IκB的 Ser磷酸化過(guò)程。Toll樣受體(TLR)是天然免疫系統(tǒng)中的一類重要受體分子，參與炎癥因子轉(zhuǎn)錄調(diào)控過(guò)程[8]，TLR4是該家族的一員，在人體心肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)廣泛分布，與血管內(nèi)皮功能障礙和血管重塑有關(guān)，參與炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激[9]。血管內(nèi)皮上積累的氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)隨血液循環(huán)進(jìn)入動(dòng)脈壁，招募細(xì)胞內(nèi)TLR4/TLR6與內(nèi)皮上的清除受體CD36結(jié)合形成異源三聚體，活化p65、IκB、白細(xì)胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α)等NF-κB通路相關(guān)分子的表達(dá)，觸發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥過(guò)程；同時(shí)，NF-κB的磷酸化誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞增殖分化為收縮態(tài)，促使血管腔狹窄、動(dòng)脈粥樣硬化形成及斑塊破裂，最終破壞血管完整性，增加血管阻力，引發(fā)心肌缺血癥狀和心功能受損，而大量炎癥因子募集進(jìn)一步加重?fù)p傷血管的炎癥反應(yīng)。相關(guān)研究表明，Asp可結(jié)合多個(gè)配體多通道激活NF-κB炎癥通路，參與CAD的血管病變。Asp調(diào)控TLR4/JNK/NF-κB通路或經(jīng)蛋白激酶C-δ(PKCδ)/NF-κB發(fā)揮廣泛的促炎效應(yīng)，而沉默Asp的表達(dá)，炎癥反應(yīng)減輕[3,10]。此外，Asp在糖尿病和肥胖等代謝疾病中呈病理性增高，其血清水平與體重指數(shù)、腰圍、空腹血糖、oxLDL、甘油三酯、總膽固醇、體脂率等呈正相關(guān)[11-12]，而與高密度脂蛋白膽固醇[13]呈負(fù)相關(guān)，通過(guò)激活G蛋白-cAMP-蛋白激酶A信號(hào)軸，促進(jìn)肝糖原釋放及過(guò)量脂質(zhì)代謝產(chǎn)物廣泛累積[4]，加重代謝紊亂，促使動(dòng)脈粥樣病變；而外源性使用抗Asp抗體可顯著降低高脂肪飲食小鼠食欲、血糖血脂水平和體重，減輕脂質(zhì)紊亂，延緩CAD的發(fā)生、發(fā)展[14]。

Asp經(jīng)TLR4/NF-κB釋放炎癥因子介導(dǎo)血管炎癥，加重動(dòng)脈壁的脂質(zhì)積累，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成，參與CAD的發(fā)生、發(fā)展，并預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈病變的嚴(yán)重程度及疾病的分級(jí)[14]，但研究多集中于Asp與CAD的相關(guān)性，其分子機(jī)制還有待進(jìn)一步探討。

2.2Asp與下肢動(dòng)脈疾病 下肢動(dòng)脈疾病是以下肢一條或多條大中動(dòng)脈中存在閉塞性病變引起的下肢血流不足和功能殘疾為特征的一種慢性進(jìn)行性疾病[15]。血管內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)損傷及功能障礙是下肢動(dòng)脈疾病血管病變的主要環(huán)節(jié)之一。內(nèi)皮功能障礙表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性血管舒張因子一氧化氮(NO)的減少。NO具有舒張血管、抑制血小板黏附聚集功能，是保護(hù)血管壁的重要生物活性物質(zhì)，血液中的NO主要來(lái)源于內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)[16]。NO、eNOS是評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮功能的重要指標(biāo)，其分泌水平與胰島素水平密切相關(guān)。胰島素激活胰島素受體底物PI-3激酶使ECs合成釋放NO、前列環(huán)素等活性物質(zhì)，促進(jìn)葡萄糖的利用，減少糖基化產(chǎn)物對(duì)ECs的損傷。機(jī)體出現(xiàn)胰島素抵抗(IR)時(shí)，代償性釋放大量胰島素，導(dǎo)致ECs的NO、eNOS生成減少；IR還使血管通透性增加，激活絲裂原活化蛋白激酶MAPK信號(hào)，促使ECs表達(dá)血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)等表面黏附分子，增強(qiáng)血管炎癥因子水平，促進(jìn)下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)展，繼發(fā)的炎癥反應(yīng)繼而干擾胰島素信號(hào)通路，加重IR。Asp與IR關(guān)系密切，Asp過(guò)表達(dá)時(shí)，小鼠的胰島素水平及胰島素受體底物1磷酸化蛋白的表達(dá)顯著升高，抑制PI3K/Akt通路，促使IR發(fā)生；而沉默Asp后，小鼠血液胰島素水平降低，IR顯著改善[4]，進(jìn)一步揭示了Asp在下肢動(dòng)脈疾病中損傷血管內(nèi)皮的作用。同時(shí)，Asp還會(huì)加重?fù)p傷的血管內(nèi)皮脂質(zhì)沉積，募集巨噬細(xì)胞分泌趨化因子，加劇下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)展。

下肢動(dòng)脈疾病相關(guān)的發(fā)病機(jī)制還涉及血管EndMT。EndMT是指病理或生理等多種因素刺激作用下，血管內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過(guò)程。通過(guò)這種轉(zhuǎn)移，ECs失去其特異性形態(tài)和功能及其標(biāo)志性表型，獲得間質(zhì)充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物的功能，具有遷移和增殖能力，是血管內(nèi)皮功能障礙和血管重塑的關(guān)鍵步驟[17]。在炎癥、血流切應(yīng)力及氧化應(yīng)激等病理刺激下，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)信號(hào)通路增強(qiáng)，促使各種類型ECs的EndMT發(fā)生，TGF-β及其亞型是誘導(dǎo)EndMT發(fā)生的關(guān)鍵因子。TNF-α是由巨噬細(xì)胞分泌，涉及多種炎癥相關(guān)細(xì)胞因子，不同水平TNF-α、TGF-β刺激均可誘導(dǎo)EndMT的發(fā)生，二者聯(lián)合處理ECs可持續(xù)增強(qiáng)TGF-β及其下游Smad2/3信號(hào)通路，加強(qiáng)EndMT的分化程度[18]。而YOU等[19]研究發(fā)現(xiàn)，血管ECs經(jīng)Asp處理發(fā)生顯著EndMT，而沉默TGF-β信號(hào)通路，EndMT減輕。上述研究提示Asp作用于血管ECs，促進(jìn)大量炎癥因子分泌，持續(xù)激活及增強(qiáng)TGF-β及下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)EndMT，最終導(dǎo)致下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)生。這為下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)病機(jī)制提供了新的切入視角，并且為治療和控制下肢動(dòng)脈疾病提供了新的敏感靶點(diǎn)。

2.3Asp與ACI ACI是一組由腦組織局部供血?jiǎng)用}血流量突然減少或停止引起的綜合征，伴有相應(yīng)的神經(jīng)缺陷[20]。ACI的相關(guān)機(jī)制尚未完全明確，已證實(shí)與腦血管狹窄、腦血栓形成、腦血流緩慢和腦血管儲(chǔ)備能力等因素密切相關(guān)。

通常情況下，機(jī)體的凝血系統(tǒng)與纖溶系統(tǒng)處于平衡的狀態(tài)。血流減慢或阻斷誘發(fā)ECs氧化應(yīng)激損傷，繼而降低NO的生成和ECs的增殖及凋亡，釋放內(nèi)皮素(ET)、血管性血友病因子(vWF)、血小板活化因子(PAF)等促血栓分子，促進(jìn)血小板的活化；同時(shí)血管動(dòng)脈粥樣硬化病變使血管狹窄且內(nèi)皮斑塊積聚，最終形成腦血栓，提示Asp可能通過(guò)內(nèi)皮損傷和動(dòng)脈粥樣硬化途徑促進(jìn)腦血栓的形成，最終導(dǎo)致ACI的發(fā)生。血紅素加氧酶(HMOX)是存于哺乳動(dòng)物中的一種重要的代謝酶，其中誘導(dǎo)型HMOX1可減少活性氧(ROS)的產(chǎn)生，抗氧化應(yīng)激，發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)效應(yīng)，抑制腦血栓的形成。HMOX1通過(guò)抑制MAPKs/NF-κB信號(hào)通路，減少ROS釋放，減輕細(xì)胞凋亡；同時(shí)，HMOX1作用于巨噬細(xì)胞，減少TNF-α、IL-1β、IL-6促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)M2極化，是控制血管炎癥反應(yīng)的有效靶點(diǎn)[21]。機(jī)體出現(xiàn)高血糖、高血脂等代謝紊亂時(shí)，體內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生顯著改變，血液黏稠度增加，加重血管ECs損傷，血管內(nèi)部血流速度進(jìn)展性下降，伴隨著血流切應(yīng)力急劇下降。切應(yīng)力是HMOX1強(qiáng)誘導(dǎo)因素，介導(dǎo)HMOX1抑制炎癥因子、白細(xì)胞黏附和血小板聚集，最終影響腦血栓的形成[22]。中等規(guī)律的運(yùn)動(dòng)已被證實(shí)可改變血流切應(yīng)力，調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)，改善氧化應(yīng)激[23]，而且與Asp的表達(dá)水平有關(guān)[24]。此外，相關(guān)研究表明，血清Asp水平與ACI的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，具有一定的疾病嚴(yán)重程度預(yù)測(cè)價(jià)值，腦梗死患者Asp水平高于健康人群，且中重度腦梗死患者的Asp水平高于輕度腦梗死患者[25]。上述研究提示，Asp受血流動(dòng)力學(xué)調(diào)控，可介導(dǎo)HMOX1影響血栓的形成，促進(jìn)ACI的發(fā)生，并且揭示了血流切應(yīng)力調(diào)節(jié)Asp在ACI中的新功能。

2.4Asp與DR DR是以視網(wǎng)膜微血管損傷、神經(jīng)退行性病變等為特征的一種慢性進(jìn)展性微血管病變疾病，涉及多種發(fā)病學(xué)說(shuō)。氧化應(yīng)激是指遭遇有害刺激時(shí)，機(jī)體氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)處于失衡的一種狀態(tài)，釋放過(guò)量ROS、活性氮等自由基，使氧化程度超出機(jī)體對(duì)氧化物清除的抗氧化能力，被認(rèn)為是引起血管損傷和病變的經(jīng)典途徑之一。高血糖可激活蛋白激酶C(PKC)信號(hào)通路，增強(qiáng)還原性輔助酶Ⅱ(NADPH)氧化酶的活性，促使視網(wǎng)膜血管ECs釋放ROS；同時(shí)降低NO的生物利用度，增強(qiáng)氧化應(yīng)激，釋放氧自由基和炎癥因子，導(dǎo)致血管生成異常和血管修復(fù)進(jìn)程緩慢。多不飽和脂肪酸在視網(wǎng)膜的光感受器膜中含量豐富，對(duì)氧化具有高易感性，對(duì)維持視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用，而ROS的過(guò)度積累會(huì)引起脂肪酸過(guò)氧化，激活氧化應(yīng)激系統(tǒng)，產(chǎn)生羥基己烯醛和羥基壬烯醛等過(guò)氧化物，此類產(chǎn)物繼而與視網(wǎng)膜細(xì)胞分子相互作用，誘導(dǎo)視網(wǎng)膜神經(jīng)變性，最終損傷視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)DR的形成[26-28]。研究表明，DR患者的房水和血液中4-羥基壬烯酸(4-HNE)和8-羥基脫氧嘌呤(8-OHdG)等氧化應(yīng)激標(biāo)志物高表達(dá)，而其血清Asp表達(dá)水平與DR的發(fā)生、發(fā)展呈正相關(guān)，是DR發(fā)病因素[29-30]。這些研究提示，Asp升高血糖介導(dǎo)視網(wǎng)膜微血管氧化應(yīng)激的發(fā)生，促使DR的發(fā)病。DR發(fā)病與細(xì)胞凋亡有關(guān)，DR患者的玻璃體中，Bax、Caspase3、p53、p62等細(xì)胞凋亡分子高表達(dá)，而B(niǎo)cl-2、LC3B和Beclin-1等自噬標(biāo)志物表達(dá)下調(diào)，高糖引起的代謝紊亂引起視網(wǎng)膜血管中的ECs和周細(xì)胞等氧化應(yīng)激加重，抑制自噬，加速毛細(xì)血管細(xì)胞死亡[27]。細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主的有序的死亡，其發(fā)生、發(fā)展涉及一系列基因及通路的激活；而自噬是一種依賴溶酶體的細(xì)胞分解代謝及發(fā)揮細(xì)胞防御功能的重要途徑，其與細(xì)胞凋亡共同發(fā)揮維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)作用。其中，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)與哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是調(diào)節(jié)自噬發(fā)生的重要調(diào)控因子。當(dāng)Asp過(guò)表達(dá)時(shí)，AMPK/mTOR信號(hào)通路激活，細(xì)胞自噬被抑制，細(xì)胞活性顯著降低，促使細(xì)胞凋亡；而沉默Asp或AMPK/mTOR通路可逆轉(zhuǎn)上述改變[31]。這進(jìn)一步揭示Asp經(jīng)AMPK/mTOR途徑調(diào)控細(xì)胞自噬，促使細(xì)胞凋亡，促進(jìn)DR發(fā)生的新機(jī)制，為臨床治療DR提供了新思路。

3 小結(jié)與展望

Asp參與血管病變相關(guān)疾病的發(fā)生、發(fā)展，具有促使肝糖代謝、促進(jìn)炎癥反應(yīng)、EndMT、氧化應(yīng)激、細(xì)胞自噬等作用，是防治血管病變的關(guān)鍵。目前，有關(guān)Asp的研究取得了一定的進(jìn)展，Asp參與血管氧化應(yīng)激、細(xì)胞自噬與凋亡等是近年的研究熱點(diǎn)，但Asp相關(guān)機(jī)制復(fù)雜、確切的作用方式尚未明確。因此，有關(guān)Asp與血管疾病的發(fā)病和防治機(jī)制的深入研究具有重要的理論和實(shí)際意義，Asp可能成為防治血管疾病的潛在治療靶點(diǎn)，對(duì)Asp在疾病有關(guān)信號(hào)通路的靶點(diǎn)檢測(cè)、作用機(jī)制等方面的研究仍是科研焦點(diǎn)。