ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在糖尿病相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展

仇菊梅，張 琦，劉 靜，余 靜，張雅娟

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院 老年醫(yī)學(xué)科，甘肅 蘭州 730000)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一種全球流行的代謝性疾病。據(jù)流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示， DM的患者數(shù)量在以極快的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2045年全球?qū)⑦_(dá)到7億人，其中大多數(shù)是2型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus，T2DM)[1]。DM是一種以血糖失調(diào)為特征的慢性疾病，其并發(fā)癥包括微血管和大血管的病變，這些并發(fā)癥可引起全身重要器官的功能障礙，如累及腎臟、心血管系統(tǒng)、胰腺并導(dǎo)致肺纖維化等，從而導(dǎo)致DM患者的高發(fā)病率和死亡率[2]。此外，一項(xiàng)來自南亞、東亞、北非、中東、南美和歐洲的流行病學(xué)調(diào)查報(bào)告顯示，T2DM患者微血管并發(fā)癥的發(fā)生率約為50%，大血管并發(fā)癥的發(fā)生率約為30%[3]。目前控制DM并發(fā)癥的臨床方法仍局限于對(duì)癥治療和嚴(yán)格控制血糖水平。然而，近年來大量研究表明，DM相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展與氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)/植物血凝素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX-1)信號(hào)通路的激活或表達(dá)上調(diào)密切相關(guān)。本文通過對(duì)ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在糖尿病相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為DM相關(guān)疾病的診治提供新的診療思路。

1 ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路

ox-LDL是低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)內(nèi)大量多價(jià)不飽和脂肪酸在過量自由基及其他因素作用下發(fā)生過氧化反應(yīng)最后產(chǎn)生的丙二醛(malondialdehyde，MDA)與載脂蛋白B(apolipoprotein B，APOB)中的賴氨酸殘基結(jié)合發(fā)生化學(xué)修飾的產(chǎn)物。大量基礎(chǔ)及臨床研究資料證明，ox-LDL引發(fā)的一系列病理生理改變是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)形成的關(guān)鍵，并與AS患者病情嚴(yán)重程度密切相關(guān)。ox-LDL具有很快被巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞吞噬的生物學(xué)特性，是形成泡沫細(xì)胞的主要物質(zhì)，對(duì)單核細(xì)胞有趨化作用，抑制其在病灶中游走，使其堆積在病灶中，參與粥樣斑塊的形成。ox-LDL還具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，可改變內(nèi)皮細(xì)胞的功能狀態(tài)，促使單核細(xì)胞及LDL-C進(jìn)入血管內(nèi)膜下，加速脂質(zhì)條紋與動(dòng)脈硬化的形成。

LOX-1也稱為人ox-LDL受體1，屬于雌激素受體(estrogen receptor, ESR)家族，它是一種分子量為40 kDa的前驅(qū)體，亦是一個(gè)單拷貝基因，位于人12號(hào)染色體短臂上的p12.3-p13.2區(qū)域，是主要存在于內(nèi)皮細(xì)胞上識(shí)別和內(nèi)化內(nèi)皮細(xì)胞中ox-LDL的特異性受體，主要涉及ox-LDL的結(jié)合、胞吞和降解[4-5]。在結(jié)構(gòu)上，LOX-1屬于E類清道夫受體，與其他清道夫受體沒有同源性。LOX-1還可表達(dá)于多種細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、血小板、平滑肌細(xì)胞及心肌細(xì)胞等。其成熟形式的分子量為50 kDa，這是由于將碳水化合物添加到C端的4個(gè)潛在的N-聯(lián)糖基化(部分調(diào)節(jié)了LOX-1從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞表面的運(yùn)輸并與ox-LDL的特異性結(jié)合)位點(diǎn)上的結(jié)果[6]。

2 ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路與DM

DM患者長(zhǎng)期的高糖和血脂代謝紊亂可導(dǎo)致體內(nèi)白介素(interleukin，IL)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等的過量表達(dá)，誘發(fā)肝臟炎癥反應(yīng)，使C反應(yīng)蛋白(C reactive protein，CRP)增多，CRP又促進(jìn) ox-LDL產(chǎn)生。因此，在DM患者體內(nèi)形成了一個(gè)以ox-LDL 持續(xù)產(chǎn)生為中心的惡性循環(huán)，導(dǎo)致DM患者機(jī)體內(nèi)血管和神經(jīng)的嚴(yán)重慢性損傷，引起不同程度的并發(fā)癥。研究證實(shí)，T2DM可使LOX-1表達(dá)增加[7]。高糖狀態(tài)還可刺激產(chǎn)生使LOX-1呈高表達(dá)的諸多誘發(fā)因素，如ox-LDL、剪切應(yīng)力、促炎細(xì)胞因子等。然而，LOX-1被抑制或下調(diào)時(shí)卻保留了內(nèi)皮細(xì)胞的功能，增加內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表達(dá)可減弱促炎和促氧化作用。

2.1ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM心血管疾病中的作用 ox-LDL在AS的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，介導(dǎo)的細(xì)胞功能有①可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加，胞漿空泡變性，發(fā)生內(nèi)皮功能障礙, 促進(jìn)血小板黏附、聚集, 介導(dǎo)巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞形成泡沫細(xì)胞；②還可刺激TNF-α、IL類，激活核因子-kappaB(nuclear factor -kappaB，NF-κB)的表達(dá)而誘發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞及血管損傷[8-9]。心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)是DM患者死亡的主要原因之一，約占T2DM死亡原因的50%，1型DM死亡原因的44%[10]。多項(xiàng)研究證實(shí)DM可加速CVD的惡化[11]。如高糖狀態(tài)下，血管壁中積累的活性氧族(reactive oxygen species, ROS)能誘導(dǎo)內(nèi)皮間隙下ox-LDL的形成，ox-LDL又進(jìn)一步被巨噬細(xì)胞和被激活的平滑肌細(xì)胞內(nèi)化，形成泡沫細(xì)胞和膽固醇充盈的細(xì)胞，增加內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中LOX-1的表達(dá)，從而加速DM患者AS的進(jìn)展[12]。分別用不同濃度的黃芪甲苷IV (astragaloside IV，ASIV)處理ox-LDL誘導(dǎo)的內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells，EPCs)模型, 發(fā)現(xiàn)ASIV可濃度依賴性抑制LOX-1的高表達(dá)，從而保護(hù)EPCs免受ox-LDL誘導(dǎo)的功能障礙[13]。此外，褪黑激素也可通過抑制ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路的激活從而抑制高糖狀態(tài)下氧化應(yīng)激所誘發(fā)的脂毒性，進(jìn)一步緩解AS的程度[14]。在鏈脲霉素誘導(dǎo)的DM大鼠模型中, 給予β-D-甘露糖酸(β-D-mann onicacid, M2000)25 mg/kg治療28天后摘除大鼠主動(dòng)脈并用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)來評(píng)估基因的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)經(jīng)M2000治療的鏈脲霉素誘導(dǎo)的DM大鼠中LOX-1 mRNA的表達(dá)較對(duì)照組顯著下降，這可能是通過抑制ox-LDL與LOX-1的結(jié)合減少了氧化應(yīng)激產(chǎn)物和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而部分改善主動(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[15]。N.sativa種子提取物在治療DM性主動(dòng)脈病變中也起到了不可忽視的作用，經(jīng)其治療后DM大鼠的主動(dòng)脈中LOX-1 mRNA的表達(dá)水平顯著降低，從而抑制了DM大鼠主動(dòng)脈中LOX-1對(duì)ox-LDL的不斷攝取[16]。因此，推測(cè)抑制ox-LDL/LOX -1信號(hào)通路有可能通過減輕EPCs的凋亡、減少氧化應(yīng)激產(chǎn)物的產(chǎn)生以及緩解主動(dòng)脈舒張功能障礙等減少DM患者CVD的發(fā)生。

2.2ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM胰腺病變中的作用 DM是一種復(fù)雜的代謝紊亂，其特征是胰島素的相對(duì)或絕對(duì)缺乏。然而，胰島素缺乏導(dǎo)致的高血糖可能負(fù)反饋損害了DM患者的血管系統(tǒng)和其他靶組織，如胰腺[17]。氧化應(yīng)激已成為DM并發(fā)癥的主要原因之一，長(zhǎng)期積累的ROS已超出細(xì)胞的抗氧化能力而引起細(xì)胞病變, 進(jìn)一步導(dǎo)致ROS清除受損和氧化組織損傷[18]。Szkudelski等[19]研究證實(shí)，高糖狀態(tài)下ROS的過量產(chǎn)生導(dǎo)致胰島素的合成和釋放減少。特別是ox-LDL可以通過與其受體LOX-1結(jié)合加速ROS和氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，從而造成組織的氧化性損傷[20]。多項(xiàng)研究表明，DM性胰腺病變可能與多種氧化因素的產(chǎn)生有關(guān)。為了闡明ox-LDL/LOX- 1信號(hào)通路在DM性胰腺病變中的作用，Bayatpoor等[21]在鏈脲霉素誘導(dǎo)的DM大鼠的腹腔注射藏紅花素，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60天，通過qRT-PCR分析顯示經(jīng)過藏紅花素治療后的DM大鼠胰腺中LOX-1 mRNA的表達(dá)水平較未治療的DM大鼠明顯降低，從而減少LOX-1與ox-LDL的結(jié)合，我們推測(cè)這可能是一種減輕DM胰腺病變的有效靶點(diǎn)。

2.3ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM腎病中的作用 糖尿病腎病( diabetig nephropathy，DN)是DM最常見的慢性微血管并發(fā)癥，也是導(dǎo)致DM死亡率升高的主要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)，ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DN的發(fā)生和進(jìn)展中起著重要作用[22-23]。據(jù)報(bào)道，LOX-1可表達(dá)于腎小管上皮細(xì)胞，與DN密切相關(guān)[22]。Zhou等[24]研究表明，ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路的激活可以加速誘導(dǎo)DM腎小管上皮細(xì)胞的凋亡，其主要機(jī)制是在高糖狀態(tài)下通過p38MAPK的激活從基因啟動(dòng)子/轉(zhuǎn)錄水平誘導(dǎo)LOX-1的表達(dá)，從而增強(qiáng)ox-LDL與LOX-1的結(jié)合，誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞的凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)，普羅布考可能通過抑制ox-LDL的生成以及抑制LOX-1、血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)的表達(dá)，進(jìn)一步抑制DN患者腎小球?yàn)V過屏障的破壞及AS的形成[25]。糖腎顆粒也可通過抑制DM患者腎臟中LOX-1、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)的表達(dá)和炎性因子的產(chǎn)生，減少LOX-1對(duì)ox-LDL的不斷攝取，對(duì)腎臟起到了一定的保護(hù)作用[26]。杜月光等[27]通過免疫組化分析發(fā)現(xiàn)DM大鼠的腎小球與腎小管中均可見LOX-1的表達(dá)增加，進(jìn)而促進(jìn)ox-LDL的攝取，二者的相互作用可導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增加，加劇氧化應(yīng)激，導(dǎo)致更多的ox-LDL形成，促使尿白蛋白分泌率不斷升高，加劇DN進(jìn)展。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路的激活或LOX-1的表達(dá)可能成為治療DN的新策略。

2.4ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM性肝臟動(dòng)脈硬化中的作用 T2DM可能伴有肝微血管病和肝臟炎癥，其中約60%的T2DM患者合并非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)[28]。有研究表明，DM大鼠血清中ox-LDL、內(nèi)皮素、NO等的表達(dá)均呈上升趨勢(shì)，肝臟亦出現(xiàn)病理性改變，但確切的機(jī)制尚不清楚[29]。有研究認(rèn)為，ox-LDL與LOX-1結(jié)合可通過激活絲裂素活化的蛋白激酶促進(jìn)NF-κB的激活，從而誘導(dǎo)白細(xì)胞遷移進(jìn)入血管內(nèi)皮下層，促進(jìn)單核細(xì)胞增殖分化成為巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)成為泡沫樣細(xì)胞，形成粥樣斑塊[30]。胡麗葉等[31]研究證實(shí)羅格列酮可通過抑制T2DM大鼠肝臟中致AS因子LOX-1的表達(dá), 從而抑制ox-LDL與LOX-1結(jié)合所誘發(fā)的脂毒性，部分緩解DM大鼠肝臟早期AS。推測(cè)抑制DM大鼠中LOX-1的表達(dá)可能是通過抑制ox-LDL刺激LOX-1的活化所誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能紊亂和增加內(nèi)皮細(xì)胞NO的分泌，進(jìn)一步抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，從而逆轉(zhuǎn)T2DM大鼠肝臟早期的AS。

2.5ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM性肺纖維化中的作用 糖尿病性肺纖維化(diabetic pulmonary fibrosis，DPF)是一種嚴(yán)重的慢性疾病，可增加DM的死亡風(fēng)險(xiǎn)。研究證實(shí)，DM患者發(fā)生肺纖維化可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)蛋白在基底膜和間質(zhì)組織中的過度沉積，并顯著破壞肺的結(jié)構(gòu)和氣體交換[32]。據(jù)報(bào)道，在脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷中，LOX-1與ox-LDL的結(jié)合加重了肺損傷及炎癥反應(yīng)[33]。此外，DM狀態(tài)下誘導(dǎo)脂毒性物質(zhì)不斷產(chǎn)生的ox-LDL與LOX-1的結(jié)合能夠介導(dǎo)TGF-β1誘導(dǎo)的膠原蛋白沉積及組織的纖維化，提示ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路的激活促進(jìn)了DPF的發(fā)生發(fā)展[34]。Zou等[35]通過體外實(shí)驗(yàn)證明，暴露于高糖條件下的肺上皮細(xì)胞(HBECs和A549)中TGF-β1和波形蛋白的水平也顯著升高，E-cad顯著減少；然而，當(dāng)抑制HBECs和A549細(xì)胞中LOX-1的表達(dá)后，減少了其對(duì)ox-LDL的不斷識(shí)別與內(nèi)化，進(jìn)而顯著逆轉(zhuǎn)了E-cad下調(diào)以及高糖誘導(dǎo)的TGF-β1和波形蛋白表達(dá)的上調(diào)，并且免疫熒光染色也進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)果，表明DM狀態(tài)下減少ox-LDL與LOX-1的結(jié)合可能抑制了肺組織病理性纖維化關(guān)鍵性標(biāo)志物的產(chǎn)生。因此，推測(cè)抑制LOX-1對(duì)ox-LDL的攝取可以作為DPF治療的潛在靶點(diǎn)，但具體的保護(hù)機(jī)制仍需要進(jìn)一步的研究來完善。

2.6ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM性勃起功能障礙中的作用 勃起功能障礙(erectile dysfunction, ED)是指在性行為中不能保持陰莖勃起[36]。近年來，糖尿病性勃起功能障礙(diabetic erectile dysfunction, DIED)被認(rèn)為是DM的常見并發(fā)癥之一，約有50%的DM男性患者將在確診DM后的10年內(nèi)患上ED[37]。在DM狀態(tài)下，由于機(jī)體免疫調(diào)節(jié)受損、氧化應(yīng)激及炎癥環(huán)境的刺激，使得DIED的治療比單純性DM和ED更加困難。其主要可能與陰莖血管內(nèi)皮和平滑肌病變、感覺神經(jīng)功能障礙、性激素水平障礙以及高糖引起的心理狀態(tài)的改變有關(guān)[38]。Wang等[39]為了了解DIED的發(fā)病機(jī)制，通過Elisa分析發(fā)現(xiàn)，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的表達(dá)水平較正常大鼠顯著升高；然而，經(jīng)過水蛭蜈蚣治療后，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的水平顯著降低。這使我們對(duì)DIED的病理機(jī)制有了進(jìn)一步的了解，說明LOX-1作為內(nèi)皮細(xì)胞識(shí)別和內(nèi)化ox-LDL的主要受體，二者的相互結(jié)合可加重病情的進(jìn)展，這為新的臨床治療選擇提供了依據(jù)。此外，Li等[40]進(jìn)一步證實(shí)了上述觀點(diǎn)，DM大鼠在活血通絡(luò)七味湯治療后，血清中LOX-1的表達(dá)水平較對(duì)照組也明顯降低。根據(jù)以上研究，推測(cè)降低LOX-1的表達(dá)可能抑制了對(duì)ox-LDL的不斷攝取，從而抑制體內(nèi)形成以ox-LDL持續(xù)產(chǎn)生為中心的惡性循環(huán)。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路的激活有可能成為治療DIED的新靶點(diǎn)。

3 結(jié)語和展望

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，DM及其并發(fā)癥的出現(xiàn)逐漸受到了熱切關(guān)注。然而，目前DM的治療仍局限于口服藥物和胰島素。因此，更多學(xué)者開始從分子學(xué)角度尋找治療DM的新靶點(diǎn)。經(jīng)過多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)ox-LDL/LOX-1信號(hào)通路在DM中起到了至關(guān)重要的作用，抑制其激活可延緩DM相關(guān)并發(fā)癥的進(jìn)展。相信未來會(huì)有更多的治療策略來延緩DM相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生，并進(jìn)一步提高患者生活質(zhì)量。