胰島素抵抗標志物在動脈粥樣硬化發病中的研究進展

趙茂宇，李佑美，劉煥云，毛 琦*

(1.陸軍軍醫大學第二附屬醫院 心內科， 重慶 400037；2.重慶市兩江新區第一人民醫院 心內科， 重慶 401121)

以胰島素抵抗 (insulin resistance, IR) 為突出特征的代謝性疾病是亟待控制的公共衛生難題。IR是代謝紊亂的樞紐環節，是啟動代謝性疾病和心血管疾病 (cardiovascular diseases, CVD) 的共同病理生理基礎，也是動脈粥樣硬化 (atherosclerosis, AS) 的主要病因和獨立預后危險因素，評估IR水平有利于AS的防治[1]。然而，直接測定IR的方法，諸如高胰島素血糖鉗夾實驗、胰島素抑制實驗等，均為侵入性檢查，流程繁復且花費不菲，不利于臨床廣泛開展及快速檢測[2]。因此，篩選并應用IR標志物有助于流行病學研究和臨床診療。鑒于近期IR標志物的研究進展，本文擬就IR標志物與AS的關系做一綜述。

1 IR與AS的關聯

IR是代謝性疾病與AS之間的關鍵中介。在過去30年中，代謝疾病人群發生AS的風險顯著增加[3]。IR取決于遺傳易感性和環境因素的共同作用，β細胞功能和胰島素作用衰退誘導了低敏感反應，加劇了脂質紊亂、高血糖、高血壓和纖溶異常，表現為以IR為核心的代謝綜合征[4]。

一方面，異常脂肪細胞和脂肪組織釋放出各種促炎因子，促進了炎性反應的激活而介導IR；而這種亞臨床的系統性炎性反應也參與了AS過程，這一進程涉及急性時相蛋白、炎性分子和黏附分子的低烈度升高，共同參與斑塊破裂并促進血栓形成，進而引起心肌梗死和卒中[5]。同時，循環中增加的三酰甘油、游離脂肪酸和膽固醇所誘發的持續性炎性反應，引起內皮細胞功能障礙，進一步介導肌肉和肝臟組織胰島素信號通路的改變并破壞葡萄糖穩態[6]。外周葡萄糖利用效率降低導致IR并表現為代償性高胰島素血癥以應對高血糖狀態。

另一方面，持續的高胰島素血癥引起循環游離脂肪酸增加并激活先天免疫系統，釋放腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素1 (interleukin-1, IL-1)、白介素6 (interleukin-6, IL-6)等炎性因子，進而導致胰島素低敏感并干擾葡萄糖穩態[7]。同時，肝X受體 (liver X receptor, LXR) 的阻滯引起膽固醇累積，刺激肝臟生成包括C-反應蛋白 (C reactive protein, CRP)、纖溶酶原抑制劑-1及血清淀粉樣蛋白在內的炎性因子，從而促進纖維蛋白原的合成并導致血液高凝狀態[8]。另外，上述這些細胞因子還可誘導極低密度脂蛋白和游離脂肪酸的生成，進一步加重脂質紊亂并加劇動脈壁脂質沉積[8]。

2 IR促AS的內皮損傷機制

內皮位于血管和淋巴管的內表面，由薄層的內皮細胞構成，既充當簡單的機械屏障，又具有重要的生理學功能。它可感知血管內壓力和管壁剪應力的機械性刺激，也可感知血液中活性因子和細胞因子的化學刺激，內皮在調節血管舒縮、炎性反應和凝血活化等方面起著至關重要的作用，內皮功能受損是AS的直接啟動因素[9]。持續的高胰島素血癥可引起內皮功能障礙，當IR發生時，信號通路下游能激活內皮型一氧化氮合酶 (endothelial nitric oxide synthase, eNOS) 的磷酸化途徑水平 (磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B, PI3K/AKT)急劇降低，內皮細胞由于缺乏eNOS而引起功能障礙，繼而促進粥樣硬化的發生；但下游促進有絲分裂的另一信號途徑-絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK)卻不受影響[10]。eNOS下調引起一氧化氮 (nitric oxide, NO) 生物活性的降低，其發揮的抗感染、抗氧化應激、抑制平滑肌增殖遷移等生物學效應相應減弱；NO生物利用度降低的同時伴隨著血管緊張素II和游離脂肪酸的升高，加劇了氧化應激水平，可使內皮功能進一步惡化；同時，脂質過氧化所生成的大量活性氧和自由基反過來又能抑制NO的生物利用，促進炎性因子和黏附分子的釋放[11]。IR介導的炎性反應和氧化應激共同促進了內皮細胞的損傷，這是啟動AS的重要病理生理基礎。

3 IR標志物在動脈粥樣硬化發病中的作用

3.1 可溶性CD36

CD36亦稱脂肪酸轉位酶 (fatty acid translocase,FAT)，是一種復雜的多功能蛋白，表達于單核巨噬細胞、脂肪細胞及平滑肌細胞膜表面，作為清道夫受體內化致AS因子-氧化低密度脂蛋白[12]。在生理條件下，CD36參與長鏈脂肪酸、晚期糖基化產物、氧化磷脂膽堿以及膠原蛋白的代謝及轉運[12]。既往研究認為CD36可作為巨噬細胞活化和炎性反應激活的重要標志物；而近期的發現顯示，88 KU跨膜糖蛋白CD36的表達與AS、血管生成、血小板活化、脂質異常和糖耐量受損相關，血漿中可溶性CD36亦可作為反映IR的潛在標志物[13]。氧化低密度脂蛋白可刺激單核巨噬細胞膜表面CD36的表達，使侵入血管壁的單核巨噬細胞大量吞噬脂質，介導脂質在血管壁的沉積；CD36還能通過結合和修飾血管壁內的低密度脂蛋白，使巨噬細胞轉化為泡沫細胞并誘導脂紋形成[13]。此外，肝臟中累積的脂質通過脂解反應產生游離脂肪酸，單核巨噬細胞內增多的游離脂肪酸通過PPAR-γ信號通路進一步刺激CD36的表達，上調的CD36可介導胰島素信號傳導障礙，這也是引起IR的另一重要機制[13]。既往臨床研究顯示，血清中增加的CD36與IR高度相關，且這種相關性并不限于確診糖尿病患者，亦見于糖耐量受損、多囊卵巢綜合征的患者[14]。

3.2 YKL-40

YKL-40又稱為BPR-39或人軟骨糖蛋白39，是一種不具有幾丁質酶活性的肝素/幾丁質結合凝集素，也是幾丁質酶樣蛋白簇的成員。YKL-40基于三亞胺基的氨基末端和富含酪氨酸 (Y)、賴氨酸 (K)、亮氨酸 (L)的基序構成，其分子質量為40 ku，編碼基因位于1號染色體長臂并由10個外顯子組成[15]。YKL-40常在炎性反應部位產生，活化的巨噬細胞、嗜中性粒細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、平滑肌細胞均可合成分泌[15]。YKL-40是細胞外基質重塑的重要因子，并可通過MAPK和PI3K信號通路控制成纖維細胞的有絲分裂[15]。血清YKL-40增加常見于感染及慢性炎性疾病；近期研究發現，血漿YKL-40水平的升高與HOMA-IR (homeostasis model assessment-insulin resistance) 增加相關，而研究人群既往并無明確糖尿病和CVD史；另有研究報道，YKL-40的水平與血管內皮細胞的增殖和平滑肌細胞的遷移能力相關；這提示YKL-40或可作為聯系內皮損傷、IR和AS的潛在生物標志物[16]。

3.3 抵抗素(resistin)

Resistin又稱抵抗素，發現于噻唑烷二酮類增敏劑處理脂肪細胞時，于分解代謝過程中所產生的富含半胱氨酸的分泌蛋白[17]。Resistin通過調節肝臟胰島素敏感性，在調控能量代謝、葡萄糖穩態和脂質分解方面發揮重要作用[17]。Resistin是一含有108個氨基酸，分子質量為12.5 ku的信號多肽；生理情況下，其循環水平很低，但在糖尿病和CVD患者中，其血清水平明顯升高[17]。與源于脂肪細胞的分解代謝相比，resistin主要表達于單核/巨噬細胞中；resistin可通過調節脂肪細胞的adiponectin (脂聯素)分泌而影響胰島素敏感性，并可通過激活肝臟細胞的AMPK信號通路促進糖異生[17]。早期AS患者的血漿resistin水平即明顯升高，且resistin水平與胰島素敏感性和代謝綜合征密切相關。這提示resistin作為IR的潛在生物標志物可能參與了AS的發病過程。

3.4 趨化素(chemerin)

Chemerin又稱為趨化素，由他扎羅汀應答基因-2編碼，是一種18 ku大小、肝臟合成的、起趨化作用的分泌蛋白[18]。在先天性免疫反應中，由漿細胞樣樹突狀細胞和巨噬細胞受應激原刺激產生。Chemerin是趨化素受體ChemR23的天然配體，還參與胞內鈣離子釋放和胞外信號調節激酶1/2 (ERK1/2) 磷酸化等機制[19]。Chemerin以非活性前體釋放，其前體生物活性低，需要通過絲氨酸蛋白酶的切割才能激活；chemerin結構C端有多個裂解位點，其生物活性依賴于在C端區域不同位點的蛋白水解作用[18]。在糖尿病和肥胖患者血漿中，凝血活性增強而纖溶反應降低，且二者水平變化與chemerin含量高度相關；研究進一步發現，參與凝血過程的絲氨酸蛋白酶活性越高，受其激活而產生的chemerin越多[19]。人群研究也發現，循環高水平chemerin是代謝綜合征的獨立危險因素；糖尿病患者中的chemerin水平與體質量指數和腰圍顯著相關，但卻與脂質異常無明顯關聯；同時，在超重人群和AS患者中，chemerin與C反應蛋白水平顯著正相關[20]。

3.5 IL-18

白介素-18(IL-18)，其編碼基因定位于11號染色體長臂，因其在共刺激因子IL-12作用下能夠強烈刺激γ干擾素的釋放，是γ干擾素的誘導因子[21]。研究表明，IL-18可作為宿主免疫的重要因素介導凋亡效應和組織重塑，常表達于脂肪營養不良的組織中，可作為冠心病患者心血管死亡風險的預測因子[21]。單核巨噬細胞的炎性活動刺激IL-18前體的合成，并通過caspase-1酶解方式或Fas配體切割實現其生物活性的轉化[22]。IL-18分泌后可結合于相應受體，也可與血漿中的結合蛋白結合；IL-18受體由α鏈和β鏈構成，前者構成了受體的胞外部分以結合配體IL-18，后者形成胞內部分以實現信號傳導[22]。在炎性反應中，過量分泌的IL-18可與其結合蛋白充分結合，從而起到緩沖炎性反應風暴的作用。IL-18無需TNF-α的參與而抑制胰島素信號通路的傳導，繼而介導IR效應。既往研究報道，糖尿病患者循環IL-18水平與高血糖狀態相關；而肥胖人群中IL-18的升高常伴隨高胰島素血癥；IL-18升高不僅影響空腹血糖調節，也與糖耐量受損密切相關[23]。另有研究發現，IL-18與1型糖尿病之間并無明顯相關性，其水平與胰島β細胞功能也無顯著關聯，但在2型糖尿病人群中卻顯示出強相關性，這表明IL-18作為IR的潛在標志物，或可有效反映外周組織的IR程度[24]。

4 問題與展望

IR在AS的啟動和進展中發揮了重要作用，其機制涉及內皮損傷、炎性反應激活、氧化應激等復雜病理生理過程。可溶性CD36、YKL-40、resistin、chemerin及IL-18是近年來發現的IR標志物，盡管部分研究提示了它們在代謝風險和AS之間的中介作用；然而，目前仍然缺乏基于大樣本的流行病學研究來評估標志物對IR的診斷效能；并且由于不同標志物涉及機制及作用靶點的差異，單個標志物只能反映IR的某個方面，在綜合評價IR水平時需聯合多種指標。檢測IR標志物有利于心血管疾病的管理，但它與AS人群風險的相關性及其潛在的生物學機制仍有待后續研究加以評估。