脂聯素與動脈粥樣硬化

張 園，欒靖旸，孫 勇，邢 影*

( 1.吉林大學中日聯誼醫院 神經內科，吉林 長春130033； 2.南方醫科大學2014級臨床醫學 臨床心理)

動脈粥樣硬化(AS)是冠心病、腦梗死、外周血管病等多種血管性疾病的病理基礎。由AS 引發的各類血管性疾病的發病率正在逐年增加，每年約有一千多萬人死于AS所引起的相關疾病。因此，了解動脈粥樣硬化的發生機制及研究其有效的預防措施具有重要意義。AS主要發生在大中型動脈，以冠狀動脈、鎖骨下動脈、頸動脈分叉處為著。受累動脈病變從內膜開始，在內膜損傷、炎性因子及趨化因子分泌增加的基礎上脂質和復合糖類積聚，進而纖維組織增生即鈣質沉著，動脈中層平滑肌增厚和鈣化，導致管腔狹窄，隨著病情的發展，病變血管管腔進一步發展為閉塞，導致該動脈所供應的組織或器官缺血或壞死。動脈硬化形成的機制是復雜的過程，有多種因素參與，與此同時在機體發生病理性改變的過程中，其內源性保護機制也隨之啟動。脂聯素是脂肪細胞分泌的一種特異性血漿激素蛋白，近年來有研究證實，脂聯素在抗動脈硬化、炎癥和胰島素抵抗等多方面均具有保護性作用，為此本文就脂聯素與動脈硬化的相互關系作詳細闡述，旨在為尋找緩解動脈硬化的靶點提供理論及實驗支持。

1 脂聯素概述

脂聯素是脂肪細胞特異性分泌的一種血漿激素蛋白，它在脂肪組織中高度表達并進入血液循環，占人體總蛋白的0.01%(生理質量濃度為5-30 mg/L)，具有重要的代謝功能。

脂聯素是由脂肪最豐富的基因轉錄1(APM1)基因所產生的蛋白質，APM1基因位于染色體3q27上，脂聯素由244個氨基酸組成，具有4個主要的結構域：包括氨基末端的一分泌信號序列，一個小的非螺旋區，一個膠原結構域以及羧基端的球形結構域。研究表明，由APM1基因單核苷酸多態性(SNP)引起的低脂聯素血癥在一系列疾病發生發展中的作用至關重要[1]。脂聯素通過與脂聯素受體1(AdipoR1)和脂聯素受體2(AdipoR2)結合而發揮作用，AdipoR1在骨骼肌中高度表達，主要與球形脂聯素結合，AdipoR2主要在肝中表達，主要與鏈狀脂聯素結合[2]。Scatchard圖分析和配體結合測定研究表明[3]，AdipoR1是球形脂聯素的高親和力受體，對鏈狀脂聯素表現出低親和力，AdipoR2是球形和鏈狀脂聯素的中等親和力受體。在C2C12肌細胞中，球形脂聯素及鏈狀脂聯素與AdipoR1結合后增加了AMP激酶(AMPK)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化，而在肝細胞中，只有鏈狀脂聯素具有刺激AMPK活化和ACC磷酸化作用。目前可明確機體中脂聯素具有多種途徑參與細胞代謝調控：(1)APPL1途徑，誘導內皮細胞NO的產生和內皮組織依賴的血管舒張作用，同時調節葡萄糖的利用和脂肪酸的氧化；(2)AMPK途徑，脂聯素在組織中的廣泛應用都要通過活化AMPK這條信號途徑，主要介導葡萄糖異生，增加游離脂肪酸的氧化；(3)P38 MAPK途徑，MAPK途徑可在APPL1刺激下被誘導激活，APPL1與MAPKs家族的重要組成部分胞外信號調節激酶5(extracellular signal-regulated kinases,ERK)結合，具有調控細胞增殖、遷移、分化、衰老、凋亡等功能[4]；(4)NF-κB途徑，主要在調節炎癥反應中發揮重要作用，可抑制TNF-a、IL-6的表達和釋放，終止炎癥反應的發生。(5)Caspase信號，通過AMPK途徑降低活性氧水平并抑制特異性半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性，保護內皮細胞凋亡[5]。

2 脂聯素與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種血管疾病，常常累及大中型動脈，在顱內則突出表現在willis環。動脈粥樣斑塊易于破裂，隨后導致血栓形成。動脈硬化斑塊破裂與炎癥有關，包括炎癥因子的產生以及參與血管壁降解的基質金屬蛋白。脂聯素抑制早期炎癥、血管平滑肌細胞增殖、以及巨噬細胞內脂質的堆積，抑制巨噬細胞向泡沫細胞轉化[6]，同時還具有抑制血管內皮細胞凋亡的作用，以下為脂聯素抑制動脈硬化發展的主要機制：

2.1 保護內皮細胞

內皮細胞(EC)是一種多功能細胞，作為血管的功能組織和血液之間物質交換生物屏障，具有調節血管張力、抗血栓形成、促凝血、產生細胞因子、參與脂蛋白代謝等功能。AS中內皮細胞結構和功能受損，產生血管屏障功能的損害，血液中的脂質和單核細胞沉積在內皮下，轉化為泡沫細胞[7]，成為動脈硬化形成中的始動環節。內皮細胞受損受多種因素的影響，尤其是氧化應激、氧化低密底脂蛋白，高血壓、腎素-血管緊張素、同型半胱氨酸等。由氧化應激等氧自由基介導的血管內皮損傷，統稱活性氧簇(ROS)。ROS主要與被血管緊張素Ⅱ、血流切應力、高血糖等激活的NADPH-氧化酶有關。ROS增加細胞質內鈣離子濃度、減少NO的生成，使血管舒張減弱，鈣離子內流消耗ATP，使ATP減少，NO和ATP減少導致血管內皮受損[8]。脂聯素可抑制血管內皮生長因子(VEGF)誘導ROS的生成。在內皮細胞中，脂聯素通過APPL1途徑降低由氧化性低密度脂蛋白(LDL)或高葡萄糖引起的氧化應激[9],同時APPL1還介導脂聯素誘導NO的產生和內皮組織依賴的血管舒張作用。另外，高分子脂聯素誘導AMPK活化后誘發選擇性抑制細胞凋亡的作用，綜上，脂聯素從各個途徑發揮保護血管內皮細胞的作用，增加對血管內皮的保護作用。

2.2 抑制炎癥反應

動脈硬化產生、斑塊形成、破裂與炎癥有關， Fujii S等人曾提出AS是一種炎癥性疾病的概念，其發展過程始終伴隨炎癥反應[10,11]。炎癥與動脈硬化相輔相成，在動脈硬化的早期即可監測到如單核/巨噬細胞等炎癥細胞因子在血管內的聚集。內皮受損后釋放黏附分子ICAM-1和VCAM-1，引起單核/巨噬細胞的黏附和浸潤，同時，單核細胞釋放單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1),誘導更多的單核細胞進入內皮下，在巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)誘導下分化為巨噬細胞，吞噬大量ox-LDL，形成泡沫細胞。不斷聚集的泡沫細胞堆積在一起形成脂質條紋或脂質斑塊，導致粥樣硬化斑塊的形成。除了ox-LDL外，膽固醇、氧化性磷脂、炎性細胞因子(IL-1β、TNF-α等)也可刺激血管內皮表達VCAM、P選擇素、E選擇素等黏附分子[12]。同型半胱氨酸能激活NF-κB，增加CRP、IL-6、IL-8等炎性因子分泌，同時還上調MCP-1等趨化因子的表達，也可促進ROS的產生[13]。總的來說，介導炎癥反應的信號通路主要有MAPK依賴信號通路和ROS依賴信號通路。致炎物質首先與相應受體結合，依次激活MAPK分子或通過ROS依賴信號通路促進細胞內ROS產生，隨后導致轉錄因子NF-κB活化，從而調節炎性細胞因子的表達[14]。內皮細胞中脂聯素對NF-κB信號的作用是通過cAMP依賴途徑來實現的[15]。通過cAMP的積累和蛋白激酶A的激活，抑制內皮細胞NF-κB信號，降低巨噬細胞中脂多糖誘導的TNF-a、IL-6的表達和釋放，還上調抗炎因子IL-10的表達[16]。因此，脂聯素可在動脈硬化的發生過程中發揮抗炎的作用。

2.3 與脂代謝相關

動脈粥樣硬化的病理基礎之一為脂代謝紊亂，包括膽固醇代謝紊亂和甘油三酯代謝紊亂。它們共同的病理特征為ox-LDL。ox-LDL進入動脈管壁細胞膜內，被單核細胞/巨噬細胞吞噬后形成泡沫細胞[17]，脂質代謝失衡誘發炎癥反應，炎癥促進了內皮細胞對脂質的攝取和蓄積，脂質代謝功能紊亂導致了AS的發生[18]。脂聯素可促進脂肪酸代謝，降低血液中甘油三脂和游離脂肪酸水平[19]。研究證明，NF-κB通路和過氧化體增殖物激活型受體通路(PPAR α /γ)等調節了炎癥與脂代謝之間的相互作用，促進了動脈硬化的形成[20,21]。脂聯素可抑制NF-κB途徑，激活PPAR通路，共同效應為減少炎性物質的產生。另外，球型脂聯素活化AMPK途徑后抑制葡萄糖碳水化物向脂質轉變，減少體內脂質含量。脂聯素作為一種胰島素超敏化激素，促進骨骼肌細胞的脂肪酸氧化和糖吸收，加強胰島素的糖原異生作用，抑制肝糖原生成，調節脂肪酸氧化和糖代謝，是機體脂質代謝和血糖穩態調控網絡的重要調節因子。

2.4 抑制血管平滑肌增殖

動脈硬化斑塊形成、血管狹窄等疾病的共同發病基礎為血管平滑肌(VSMC)的增殖，血管平滑肌細胞在炎癥趨化因子的作用下遷移到內膜下。有研究表明，脂聯素不僅抑制早期炎癥的作用，還抑制血管平滑肌細胞增殖，以及巨噬細胞內脂質的堆積，抑制巨噬細胞向泡沫細胞轉化[22]。脂聯素通過抑制細胞外調節蛋白激酶(ERK)或通過阻止胰島素樣生長因子(IGF-1)選擇性抑制細胞外調節蛋白激酶1/2(ERK1/2)信號通路，從而抑制血管平滑肌細胞增殖[23-24]。

2.5 抑制血小板活化

在血管壁損傷的基礎上伴隨著血小板機能亢進、VII因子增多所致的高凝血癥、以及增多的纖溶酶原激活物抑制物-1所致的低纖溶血癥的發生。活化的血小板進一步促進血管平滑肌增生，使血管壁增厚，管腔狹窄，并且介導了動脈硬化里血小板介導的炎癥反應[17]。所有的這些因素都促進了動脈硬化形成和發展。在脂聯素基因敲除的雄鼠體內，研究發現血栓形成加速。目前，人們普遍認為的機制是脂聯素通過eNOS/NO途徑阻止高脂血癥誘導的血小板聚集。樊榮等人[25]對成年大鼠飼以高脂飼料，分離血小板并以重組脂聯素孵育，采用免疫熒光、Western blotting等方法觀察監測血小板聚集、NO含量、超氧化物含量、內皮型一氧化氮合酶(eNOS)/誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的表達和抗氧化物活性，結果顯示高脂血癥誘導的eNOS磷酸化的降低和iNOS表達的增加在rAPN處理后被顯著逆轉，表明脂聯素一種抑制高脂血癥血小板聚集的脂肪細胞因子，其機制與減少超氧化物水平、增加抗氧化物活性和阻斷iNOS的表達有關。以上說明脂聯素可通過抑制血小板活化以及后續的炎癥反應，在動脈硬化發展中發揮重要作用。

3 展望

綜上，脂聯素通過多種機制發揮著抗動脈硬化的作用，為抗動脈硬化的有益因子。目前大多數研究是以細胞及動物試驗模型研究脂聯素對脂代謝，炎癥因子等相互作用，已經證實脂聯素可作為動脈硬化治療的新靶點，提高體內脂聯素水平或上調脂聯素受體水平，有望成為未來研究的重點。

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