脂肪保護性因子與缺血性腦血管病的研究進展

宋林敬綜述，呂曉紅審校

缺血性腦血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)具有高致殘率及高死亡率特點，其發生與多種危險因素相關，包括高血壓、代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)、感染及高同型半胱氨酸血癥等。腦血管疾病的病因及病理機制深入研究，給腦血管病提供了更多的治療靶點。脂肪因子的發現對缺血性腦血管疾病的病因、病理機制及治療具有重要意義。研究發現，脂肪組織可分泌多種脂肪因子(adipocytokines)，包括脂聯素、瘦素、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)及網膜素等。脂肪因子可調節血管系統，預防或惡化肥胖相關性血管并發癥、高血壓、動脈硬化等疾病［1］。其中，瘦素、脂聯素及內脂素等脂肪保護因子與缺血性腦血管病關系密切，可能參與腦卒中的發生過程，改善卒中引起缺血再灌注損傷，發揮神經保護性作用。目前，網膜素與腦血管病的關系研究較少，而其可能是缺血性腦血管病的保護性因素。脂肪因子將可能成為腦卒中的治療新靶點。

1 瘦素(Leptin)

Leptin 是一種白色脂肪組織分泌的激素，可以調節能量代謝，與肥胖、胰島素抵抗、炎癥反應及血管再生等多種機制相關;同時參與高血壓、動脈粥樣硬化發生機制，與腦血管病的發生及治療均有密切關系。

瘦素與腦卒中早期研究認為，瘦素可能是卒中的高危因素，血清高水平瘦素與缺血性腦血管病的發生相關。瘦素可作為腦卒中的獨立預測指標。瘦素導致腦卒中發生的原因可能與瘦素參與脂質代謝，高血壓及頸動脈粥樣硬化發生機制有關，尤其是頸動脈粥樣硬化。瘦素的作用通過瘦素受體(Ob gene-encoded receptor，ObR)調節［2］;研究發現，瘦素受體在頸動脈硬化斑塊，特別是有癥狀及不穩定斑塊時表達上調;瘦素受體參與調節免疫炎癥反應;高水平瘦素抗體同時可引起血清中炎癥因子，如血管內皮生長因子165(vascular endothelial growth factor165，VEGF165)和髓樣細胞白血病-1(myeloid cell leukemia-1，mac-1)上調，具有不穩定斑塊的患者其高水平的瘦素抗原抗體反應及瘦素受體誘導的炎癥反應可引起斑塊不穩定［3］。不穩定斑塊常導致短暫性腦缺血發作(transient ischemic attack，TIA)及腦卒中發生。有趣的是，近年研究發現瘦素對卒中后腦損傷具有神經保護性作用。鼠腦卒中發生后，立即給予瘦素治療可促進神經及血管再生，恢復血流供應，減少梗死面積，改善遠期神經功能恢復。瘦素對卒中的神經保護性作用可能與多種機制有關。張等［4］發現瘦素可能增加降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)基因的表達，加強CGRP 相關作用發揮神經保護功能。CGRP 主要在中樞神經系統表達，是重要的血管舒張劑，對腦血管有較強的擴張作用。研究證明，CGRP 參與早期腦損傷可增加腦血流量，保護缺血神經組織，有效減少神經元損傷及神經系統傷害，促進神經纖維再生。血清瘦素可以通過促進CGRP 表達，改善局部血流供應，減少局部梗死面積，保護神經功能;此外，瘦素可有效減少損傷誘導的神經細胞內bcl-2 和caspase-3 表達，而CGRP8-37 可終止瘦素此作用，恢復神經元細胞bcl-2 和caspase-3 正常水平的表達［4］，這說明瘦素可能通過增強CGRP 的抗細胞凋亡作用，發揮神經保護作用。Avraham［5］等在動物實驗中發現，鼠卒中后10 d 給予瘦素治療，雖對梗死面積和遠期功能恢復無明顯作用，但能促進神經及血管再生;但對瘦素的神經保護作用途徑研究有不同的發現，在急性外傷性腦損傷的研究治療中發現，立即給予外源性瘦素，可誘導瘦素受體表達和瞬時受體電位香草酸受體1(transient receptor potential vanilloid 1 receptor，TRPV1)以及磷酸化腺苷酸激酶(phosphorylated AMP kinase，pAMPK)途徑激活，促進血管生成及神經再生［6］。

瘦素對腦卒中后缺血再灌注損傷保護性作用的研究具有重要的臨床意義，通過對瘦素相關作用受體的研究可能提供治療腦卒中新的藥物靶點，對治療腦卒中具有重要意義。

2 內脂素(Vasfatin)

2005 年，Fukuhara 等從內臟脂肪組織分離提取Vasfatin，其后發現內脂素與前B 細胞集落促進因子結構一致，分泌后增效白細胞介素-7(interleukin-7，IL-7)及干細胞因子作用，促進前B 細胞生長［7］。陸續研究發現內脂素參與多種病理生理機制，與肥胖代謝、免疫、炎癥反應及長壽相關。內脂素還參與頸動脈硬化及心腦血管疾病并發揮保護性作用。

內脂素與缺血性腦卒中的關系非常復雜、引人爭議［8］。在缺血性腦卒中患者中血清內脂素水平明顯升高，內脂素可能是缺血性腦血管病的獨立危險因素［7，9］。YIN 等［9］研究發現血清高水平內脂素與缺血性腦卒中6 個月后的死亡率及不良的臨床預后直接相關，進一步證明高水平內脂素是缺血性腦卒中的危險因素。內脂素作為腦卒中的危險因素，可能參與腦卒中發生發展的多種作用機制。內脂素作為前B 細胞集落促進因子，參與多種炎癥反應［7］;而在缺血性腦血管病中發現，血清內脂素與超敏C 反應蛋白水平相關，內脂素可促進缺血性腦卒中的炎癥反應。頸動脈粥樣硬化是腦血管病的重要危險因素。不穩定斑塊的脫落易導致TIA 或急性腦梗死的發生。有學者認為內脂素有可能參與動脈粥樣硬化斑塊的形成，參與腦卒中的發生。Zhou 等［10］進一步研究發現，內脂素可能通過上調清道夫受體(scavenger receptor-A，SR-A)和 清道夫受體CD36(cluster of differentiation 36)，誘導膽固醇在泡沫細胞積聚，促進動脈硬化的形成。而在內脂素與血管內皮細胞炎癥的關系研究中也有類似發現。內脂素參與血管內皮細胞炎癥反應，促使頸動脈粥樣硬化斑塊的形成。近期研究發現，處于炎癥反應的內皮細胞可增加合成內脂素。血管局部合成的高水平內脂素，可誘導血管局部內皮炎癥反應，促進頸動脈粥樣硬化形成［11］。也有研究認為內脂素可能通過其他機制，包括啟動絲裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)及蛋白激酶B(protein kinase B，AKt)途徑促進內皮生長因子及基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP-9)表達、啟動細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1)途徑等［7］，促進內皮細胞再生，類毛細血管樣管道再生及血管生成，對血管內皮細胞具有一定保護性作用。內脂素對血管內皮細胞矛盾的損害和保護性作用，對頸動脈粥樣硬化，或對缺血性腦卒中的作用，需進一步研究。

趙等［12］對缺血性腦卒中的高水平內脂素作用提出的新觀點。目前發現內脂素同時存在于細胞內和細胞外。細胞內內脂素具有細胞保護性作用。首先細胞內的內脂素是一種酰胺磷酸核糖轉移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT)，它能將煙酰胺合成為煙酰胺單核苷酸(nicotinamide mononucleotide，NMN)上，NMN 對腦卒中后的缺血缺氧損傷具有保護性作用［13］。細胞內的內脂素通過合成NMN，對缺血缺氧的腦神經發揮保護性作用;有研究認為細胞內的內脂素與沉默信息調節因子2 相關酶I(the silent information regulator 2 homolog 1，SIRT1)活性相關［14］。SIRT1 被認為是一種長壽蛋白，細胞內的內脂素可能通過活化SIRT1，抑制細胞凋亡及抗衰老，也發揮保護性作用。再進一步的實驗研究中，趙等［12］發現，細胞外內脂素也可發揮酰胺磷酸核糖轉移酶活性;同時腦的神經膠質細胞也可分泌內脂素。血清內脂素及神經膠質細胞分泌的內脂素在缺氧條件下分泌增加。在腦卒中發生后，血清中升高的內脂素及神經膠質細胞分泌的內脂素同時發揮NAMPT 酶活性，對缺血性腦血管病引起的缺血缺氧損傷發揮保護性作用。

內脂素在缺血性腦卒中的發生發展過程中同時發揮保護性及破壞性作用，進一步明確內脂素對缺血性腦血管的影響，發揮內脂素對缺血性腦卒中的保護性作用可以減少腦卒中發生及致殘率、死亡率，可能需要對內脂素作用機制進行更深入的研究。

3 脂聯素

脂聯素(Adiponectin，APN)主要由內臟脂肪組織分泌的蛋白質，具有改善胰島素抵抗，調節能量代謝及抗炎作用，參與能量代謝、動脈粥樣硬化、胃腸疾病及癌癥等多種疾病［15］。脂聯素作為肥胖相關性疾病的臨床標志物，具有抗動脈粥樣硬化及胰島素增敏作用，可促進高密度脂蛋白膽固醇形成，減少血清甘油三酯水平。

目前認為，脂聯素作為組織分泌的蛋白質，可通過特異性結合蛋白發揮其作用。脂聯素相關受體有Adipo Rl 和Adipo R2 兩種，AdipoR1 廣泛分布于全身各處組織，以骨骼肌中的表達最為豐富，而后者主要在肝臟表達。近年研究發現，AdipoR1 在大鼠全腦組織中分布廣泛，Adipo R2 則局限于大腦的某些特定部位，如皮質、下丘腦和海馬等［16］。此外，研究認為T-鈣黏蛋白(T-cadherin)可能是第3 種APN 受體，主要在血管內皮細胞和平滑肌細胞中表達［17］。

很多研究認為血清脂聯素水平與腦卒中有關，但存在較多爭議。缺血性腦卒中患者血清脂聯素水平低于正常人水平，而脂聯素的低水平增加了卒中的風險率及加重卒中的致殘率及死亡率，但是其相關性與多種因素相聯系。最近STROKE 公布的一項關于缺血性腦血管疾病與血清脂聯素關系前瞻性研究及Meta 分析。盡管波茨坦大規模研究(EPIC-potsdam)中顯示血清脂聯素高水平與缺血性腦卒中相關，但是隨即對包括EPIC-Potsdam 研究在內的9 項前瞻性研究的結果進行分析，發現脂聯素與缺血性腦卒缺乏相關性，但在控制與脂聯素密切相關的代謝因素后，血清脂聯素水平與腦卒中發生率直接相關［18］。

脂聯素可通過內皮細胞保護性作用發揮神經保護性作用［19］。脂聯素通過AdipoR1 和AdipoR2 作用上調內皮型一氧化氮合酶(endothelialnitric oxide synthase，eNOS)表達，促使內皮細胞釋放NO，對內皮細胞發揮保護性作用。研究表明，脂聯素通過AdipoR1 和AdipoR2 激活磷酸腺苷活化的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)信號通路，AMPK 可通過eNOS 磷酸化及促進其與熱休克蛋白之間相互作用及復雜的化學反應，激活eNOS，促進內皮細胞釋放NO，促進血管舒張和抑制血小板聚集，單核細胞粘附和平滑肌細胞增殖，增加腦血流量，縮小腦梗死體積，在腦缺血再灌注中發揮著重要的保護作用。

脂聯素對缺血性腦卒中的神經保護性作用可能與脂聯素的抗炎作用有關。動物實驗中發現脂聯素可以通過抗炎反應，對缺血性腦卒中的缺血再灌注損傷具有保護性作用。NF-κB 是脂聯素發揮抗炎作用的關鍵位點。脂聯素可能通過抑制NF-κB 胞漿到細胞核內的轉移，從而抑制MMP-9、內源性IgG 的表達及炎癥因子白細胞介素-8(interleukin-8，IL-8)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等的轉錄及表達，抑制炎癥反應，改善缺血再灌注損傷，減少梗死面積，改善神經功能［20］。最新研究認為，脂聯素可能與腦卒中后的氧化應激過程有關。球狀脂聯素在缺血性腦卒中后可通過抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced form of nicotinamide-denine dinucleotid，NADH)氧化酶調節的氧化損傷發揮神經保護性作用［21］。進一步研究脂聯素的相關受體，有可能開啟腦卒中新的治療思路，改善目前腦卒中的高致殘率及死亡率。

4 網膜素-1

網膜素是一種新型脂肪因子，2003 年Yang 等首次在網膜脂肪組織基因庫中發現提取，隨后德國雷根堡大學公布了網膜素的基因、啟動子及氨基酸序列機構。網膜素主要由內臟脂肪組織分泌，具有313 個氨基酸序列，在體內有兩種亞型，包括網膜素-1 及網膜素-2;網膜素-1 主要存在于血液循環中，在代謝綜合征、動脈硬化及心血管疾病、克羅恩病等多種疾病發病過程中發揮重要作用，目前對網膜素的研究也越來越多。

網膜素與代謝綜合征關系密切。胰島素抵抗是代謝綜合征的中心環節。許多研究證實肥胖、糖尿病患者血清網膜素水平、網膜素mRNA 表達與胰島素抗性指標(HOMA-IR)具有相關性［22］;而肥胖者、糖尿病患者的血清網膜素水平及基因表達減少;因此，血清網膜素可能通過對胰島素抵抗發揮作用，進而降低血壓、血糖及血脂水平，保持內環境穩態，減少相關并發癥發生。缺血性腦血管疾病是糖尿病的慢性并發癥，高水平網膜素可能通過改善胰島素抵抗，而減少缺血性腦血管疾病的發生。網膜素改善胰島素抵抗的機制尚不完全明確，但有研究發現，網膜素-1 可以增強腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK)磷酸化，啟動AMP 關聯的蛋白酶，可以抑制膽固醇及脂類分解的限速酶、HMG-CoA 還原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase，HMGR)等，抑制脂解作用，直接參與能量代謝過程［23］。

此外，研究發現網膜素可明顯改善頸動脈硬化。具有高水平的血清網膜素-1 的患者動脈硬化1 y 后可明顯改善［24］;而在代謝綜合征合并頸動脈硬化患者血清網膜素素水平可明顯降低，且網膜素水平與頸動脈內中膜厚度、動脈僵硬度呈正相關，因此網膜素可能延緩動脈硬化進程［25］。網膜素改善動脈硬化可能與多種機制有關。血管內皮細胞炎癥是動脈粥樣硬化形成的重要機制。研究中發現，在人臍靜脈內皮細胞中，網膜素可抑制NF-κB 抑制蛋白衰亡及ERK 磷酸化，阻止TNF-α 通過ERK/NF-κB 途徑誘導細胞間粘附因子-1(intercellular adhersion molecule-1，ICAM-1)及血管細胞粘附因子-1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)的表達，抑制單核細胞對內皮細胞的粘附作用，從而抑制內皮細胞炎癥反應［26，27］。國內有研究發現合并頸動脈硬化的缺血性腦血管病患者的網膜素水平明顯低于無頸動脈硬化的缺血性腦血管病患者［24］。有研究報道急性腦梗死患者血管僵硬度比非急性腦梗死患者更高，血管僵硬可能導致微血管病變，并最終引起卒中發生。網膜素在合并頸動脈硬化的腦卒中患者中血清水平減低，可能因為網膜素對血管內皮的抗炎作用減輕了血管僵硬度，網膜素對缺血性腦血管具有保護性作用［28］。

網膜素與代謝綜合征、動脈硬化關系的相關研究較多，但對網膜素作用機制的研究卻較少，且與腦血管疾病相關性研究也較少。研究發現，網膜素改善胰島素抵抗及動脈粥樣硬化作用，均與脂聯素具有相似性。脂聯素能通過改善胰島素抵抗及抗炎作用，改善代謝綜合征及動脈粥樣硬化，與缺血性腦血管疾病密切相關。而網膜素是否具有相同作用需進一步研究。

綜上，脂肪因子與缺血性腦血管病關系密切。瘦素、脂聯素及內脂素是缺血性腦血管病的保護性因子，可通過改善胰島素抵抗、炎癥反應等途徑參與缺血性腦血管病的發生及發展過程，發揮保護性作用。網膜素也具有改善胰島素抵抗、抗炎等作用，是否參與卒中過程發揮保護性作用仍需進一步研究。脂肪保護性因子可能提供腦卒中治療的新靶點，開拓新的治療前景。

［1］Yamawaki H.Vascular effects of novel adipocytokines:focus on vascular contractility and inflammatory responses［J］.Biol Pharm Bull，2011，34(3):307-310.

［2］Leggio A，Catalano S，De Marco R，et al.Therapeutic potential of leptin receptor modulators［J］.European J Medicinal Chemistry，2014，78:97-105.

［3］Schneiderman J，Simon AJ，Schroeter MR，et al.Leptin receptor is elevated in carotid plaques from neurologically symptomatic patients and positively correlated with augmented macrophage density［J］.J Vasc Surg，2008，48(5):1146-1155.

［4］Zhang J，Yan G，Liao J，et al.Leptin attenuates cerebral ischemia/reperfusion injury partially by CGRP expression［J］.European J Pharmacology，2011，671(1):61-69.

［5］Avraham Y，Dayan M，Lassri V，et al.Delayed leptin administration after stroke induces neurogenesis and angiogenesis［J］.J Neuroscience Research，2013，91(2):187-195.

［6］Avraham Y，Davidi N，Porat M，et al.Leptin reduces infarct size in association with enhanced expression of CB2，TRPV1，SIRT-1 and leptin receptor［J］.Curr Neurovasc Res，2010，7(2):136-143.

［7］Lu LF，Yang SS，Wang CP，et al.Elevated visfatin/pre-Bcell colonyenhancing factor plasma concentration in ischemic stroke［J］.Stroke Cerebrovasc Dis，2009，18:354-359.

［8］Wang P，Vanhoutte PM，Miao CY.Visfatin and cardio-cerebro-vascular disease［J］.J Cardiovasc Pharmacol，2012，59(1):1-9.

［9］Yin C，Jiang L，Tang B，et al.Prognostic significance of plasma visfatin levels in patients with ischemic stroke［J］.Peptides，2013，42:101-104.

［10］Zhou F，Pan Y，Huang Z，et al.Visfatin induces cholesterol accumulation in macrophages through up-regulation of scavenger receptor-A and CD36［J］.Cell Stress and Chaperones，2013，18(5):643-652.

［11］Romacho T，Villalobos LA，Cercas E，et al.Visfatin as a novel medi-ator released by inflamed human endothelial cells［J］.PLoS One，2013，8(10):e78283.

［12］Zhao Y，Liu X，Tian W，et al.Extracellular visfatin has nicotinamide phosphoribosyl transferase enzymatic activity and is neuroprotective against ischemic injury［J］.CNS Neuroscience ＆ Therapeutics，2014，20(6):539-547.

［13］Guo JM，Dong WZ，Liu AJ，et al.Nicotinamide postpones stroke in stroke-prone spontaneously hypertensive rats［J］.CNS Neurosci Ther，2012，18(3):267-268.

［14］Wang P，Xu TY，Guan YF，et al.Nicotinamide phosphoribosyltransferase protects against ischemic stroke through SIRT1-dependent adenosine monophosphate-activated kinase pathway［J］.Ann Neurol，2010，10.1002/ana.22236.

［15］Kishida K，Funahashi T，Shimomura I.Adiponectin as a routine clinical biomarker［J］.Best Practice ＆ Research Clinical Endocrinology ＆ Metabolism，2014，28(1):119-130.

［16］Thundyil J，Pavlovski D，Sobey CG，et al.Adiponectin receptor signalling in the brain［J］.Br J Pharmacol，2012，165(2):313-327.

［17］Parker-Duffen JL，Nakamura K，Silver M，et al.T-cadherin is essential for adiponectin-mediated revascularization［J］.J Biol Chem，2013，288(34):24886-24897.

［18］Arregui M，Buijsse B，Fritsche A，et al.Adiponectin and risk of stroke:prospective study and meta-analysis［J］.Stroke，2013，45(1):10-17.

［19］Vaiopoulos AG，Marinou K，Christodoulides C，et al.The role of adiponectin in human vascular physiology［J］.Int J Cardiol，2012，155(2):188-193.

［20］Chen B，Liao W，Xu N，et al.Adiponectin protects against cerebral ischemia-reperfusion injury through anti-inflammatory action［J］.Brain Research，2009，1273:129-137.

［21］Song W，Huo T，Guo F，et al.Globular adiponectin elicits neuroprotection by inhibiting NADPH oxidase-mediated oxidative damage in ischemic stroke［J］.Neuroscience，2013，248:136-144.

［22］Derosa G，Ragonesi PD，Carbone A，et al.Evaluation of the positive effects on insulin-resistance and beta-cell measurements of vildagliptin in addition to metformin in type 2 diabetic patients［J］.Pharmacol Res，2013，73:20-26.

［23］Yu D.Omentin activates AMP-activated protein kinase and plays a role in energy metabolism and immune response［J］.American J Physiology-Endocrinology and Metabolism，2011，405(1):18-23.

［24］Liu R，Wang X，Bu P.Omentin-1 is associated with carotid atherosclerosis in patients with metabolic syndrome［J］.Diabetes Res and Clinical Practice，2011，93(1):21-25.

［25］Yoo HJ，Hwang SY，Hong HC，et al.Implication of circulating omentin-1 level on the arterial stiffening in type 2 diabetes mellitus［J］.Endocrine，2013，44(3):680-687.

［26］Zhong X，Li X，Liu F，et al.Omentin inhibits TNF-α-induced expression of adhesion molecules in endothelial cells via ERK/NF-κB pathway［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2012，425(2):401-406.

［27］Yamawaki H，Kuramoto J，Kameshima S，et al.Omentin，a novel adipocytokine inhibits TNF-induced vascular inflammation in human endothelial cells［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2011，408(2):339-343.

［28］Tuttolomondo A，Di Sciacca R，Di Raimondo D，et al.Arterial stiffness indexes in acute ischemic stroke:relationship with stroke subtype［J］.Atherosclerosis，2010，211(1):187-194.