脂联素与血管内皮功能修复的研究进展

李智慧(综述)，杨长春，韩 盈※(审校)

(1.中国人民武装警察部队总医院南楼一科，北京 100039； 2.新乡医学院，河南 新乡453003)

脂联素是一种重要的内源性脂肪细胞因子,其主要作用于胰岛B细胞、血管内皮细胞、肝细胞、心肌细胞、脂肪细胞及免疫细胞等靶细胞,发挥调节代谢、抗炎、保护血管内皮及心肌等多种作用。在众多脂肪细胞因子中，脂联素被认为是体内最重要的保护性脂肪因子，在动脉硬化、代谢综合征、血管内皮损伤等疾病的患者中脂联素水平降低。脂联素通过多重途径上调内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthetase,eNOS)活性，催化一氧化氮(nitric oxide,NO)生成,发挥修复血管内皮的功能。

1 脂联素的结构及生物学作用

1.1脂联素的结构与受体 脂联素也被称为脂肪细胞补体调节蛋白和胶原结合蛋白28,是1995年在小鼠3T3-L1前脂肪细胞系的分化过程中发现的一种特异性血浆蛋白[1]。脂联素由244个氨基酸组成,相对分子质量为30×103,其C端为一球形结构域,随后是具有重复胶原蛋白信号序列的N端结构域,属于C1q球状结构域蛋白家族[2]。目前报道的脂联素主要有三种形式，即：脂联素三聚体、低分子质量的六聚体形式以及高分子质量的多聚体形式，高分子质量多聚体为含有12～18个单体分子的多聚体[3]，是脂联素最主要的活性成分。脂联素在血循环中大量存在，约占血浆总蛋白的0.01%，在人体血液中的浓度为5～30 mg/L[4]。目前研究认为，脂联素主要通过其受体发挥生物学功能,包括特异性脂联素受体1、2和T-钙黏素等。其中脂联素受体1、2具有7次跨膜结构，但跨膜顺序与G蛋白偶联受体不同。脂联素受体1在全身各组织均可表达，以骨骼肌、心肌细胞为主，而脂联素受体2则主要在肝脏中表达。T-钙黏素表达于血管平滑肌及内皮细胞中，而骨骼肌中的表达则极少[5]。由于T-钙黏素缺乏胞内段，所以可能需要CD91等重要转导分子介导脂联素的生物学功能。脂联素的特殊结构是生物学作用的基础。

1.2脂联素的生物学作用 脂联素主要通过腺苷一磷酸活化的蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisomtivated receptor,PPAR)信号转导通路、Rab5信号通路调节骨骼肌、肝脏、脂肪细胞的糖代谢，促进脂质向脂肪细胞聚积，增加胰岛素敏感性，保护血管内皮、阻止动脉硬化的进展。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)激活后可增强生成ATP的分解代谢通路[6]，促进脂肪酸代谢，并降低循环中三酰甘油和非酯化脂肪酸的水平。另外，脂联素使动脉外膜成纤维细胞的AMPK活性增强，减少血管外膜炎性因子的分泌，抑制外膜成纤维细胞增生及其向肌纤维母细胞转化，最终减少动脉粥样斑块面积并稳定斑块[7]。脂联素还可通过AMPK通路促进eNOS第1179位丝氨酸残基和第633位苏氨酸残基磷酸化而使之活化[8]，促进内皮细胞NO的合成，保护血管内皮以及促进损伤血管内皮的修复。

目前研究发现脂联素还可以通过Rab5途径来调节葡萄糖代谢[9]，表明脂联素可以通过Rab5特异性地调节p38丝裂原激活蛋白激酶的活化及葡萄糖转运子4的转位，从而调节糖代谢。脂联素可能通过其受体结合激活p38丝裂原激活蛋白激酶，活化PPAR后改善胰岛素抵抗、发挥抗动脉粥样硬化、抗炎等生物学作用。因此，脂联素在心血管病、肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病、血管内皮修复中具有重要的意义，并有可能作为一种潜在的新型药物治疗2型糖尿病。目前脂联素与血管内皮修复的关系的研究较少，但脂联素与血管内皮功能的修复密切相关。

2 血管内皮功能

血管内皮是一层连续覆盖于整个血管腔表面的扁平细胞，起屏障作用，将血管内外分开，使血流在血管中顺利通过，保持血流的正常状态，并且可以促使水及分子之间的交换[10]。血管内皮还是重要的内分泌器官和效应器官，干预多种与血管有关的生理和病理生理过程。在正常和应激状态下，血管内皮作出调节性反应以维持机体内环境的平衡。高血压、糖尿病、高胆固醇血症、高同型半胱氨酸血症、炎症、志贺菌等感染，以及其他多种心血管疾病及其危险因素均可以导致内皮功能损伤，而血管内皮损伤则又导致中膜平滑肌细胞增殖、功能状态紊乱，加速血小板聚集及促进动脉粥样硬化进展，加重心血管疾病。所以，预防心血管疾病要从修复血管内皮功能着手。目前研究显示，血管内皮修复主要取决于成熟内皮细胞增殖和迁移能力以及循环内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPC)归巢至内皮受损裸露部位和再内皮化的能力[11]。脂联素与血管内皮修复的关系既有促进成熟内皮细胞的增殖和阻止EPC损伤，还有促进NO的产生及抗氧化等。

3 脂联素与内皮功能修复

研究揭示了脂联素的心血管保护效应，发现无论是在活体外还是活体内，脂联素均能有效刺激血管的新生，通过保护血管内皮细胞、抗炎、抑制血管内膜平滑肌增殖及泡沫细胞形成等途径来促进受损的血管内皮功能的修复[12]。Kobayashi等[13]研究提出，高分子质量形式的脂联素可以抑制部分内皮细胞的凋亡，维持内皮细胞数量，保护血管内皮。Koshimura等[14]研究显示,糖尿病肾病患者脂联素水平显著升高。高脂联素水平可能是对早期血管内皮功能障碍的一种保护机制[15]。研究表明，激素冲击治疗损伤血管内皮功能的同时可以增加血浆脂联素的水平，脂联素水平的升高也可能反过来修复IgA肾病的血管内皮功能损伤[16]。有研究证实，脂联素能与血管内皮细胞的胶原Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ特异性结合，免疫组织学研究证明，在损伤的血管内皮及内皮间隙有脂联素聚集，而损伤周围完整的内皮及内皮间隙中却未见脂联素，由此证明脂联素参与血管内皮损伤修复[17]。脂联素主要通过以下几个方面修复损伤的血管内皮。

3.1促进NO的产生 血管内皮细胞的一个主要功能就是产生NO。NOS主要有结构型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase，iNOS)两种形式，iNOS产生损伤血管内皮的NO，内皮细胞表达的eNOS产生保护血管内皮的NO[18]，由此可以说明NO对血管内皮具有双向调节作用。eNOS持续少量产生的NO能使血管平滑肌变得松弛，血管舒张，降低血管阻力及血压，抑制血小板聚集，具有阻止血管内皮损伤的作用；在病理状态下，iNOS的表达增大，产生大量的NO及超氧化物质，过多的NO与超氧化物结合形成了过氧亚硝基阴离子(ONOO-)[19]，ONOO-具有极强的细胞毒性，损伤血管内皮。脂联素对血管系统的有益作用就是可以促进eNOS的产生和减轻内皮细胞修饰型低密度脂蛋白对eNOS的抑制作用[20]，使eNOS水平增加，阻止血管内皮的损伤，修复血管内皮功能。

3.2抗氧化作用 研究表明，活性氧可以与生物膜中的主要成分多价不饱和脂肪酸作用，引发脂质过氧化，损伤细胞膜。同时活性氧还可以改变NO的化学结构，降低NO的活性，同时也改变eNOS的催化活性，使其不能合成NO而合成过氧化物，过氧化物具有加强膜脂质过氧化反应的效应，对细胞膜有明显的损伤作用。目前有相关研究提出，影响内皮细胞生长的因素包括活性氧的作用时间及强度[21]。脂联素具有反应性抗氧化损伤的能力，可以抑制活性氧的产生，增加NO的合成，提高NO的活性，起到保护血管内皮的作用。另外，有研究提出脂联素对体外超氧阴离子自由基和羟自由基具有明显的清除作用[22]，而且还可能诱导某种保护基因的表达，增强线粒体的功能，修复损伤的血管内皮功能。此外，体外研究还表明,脂联素能够通过诱导超氧化物歧化酶2的表达，进而保护内皮细胞免受氧化损伤[23]。脂联素的抗氧化能力对血管内皮损伤后的修复起着重大作用。

3.3抑制炎性反应 血管损伤引起的炎性反应对EPC功能有很大影响，C反应蛋白不仅直接影响EPC存活、分化、凋亡，还能影响EPC eNOS mRNA表达，降低分泌NO水平[24]。NO水平的降低导致对血管内皮的保护作用减弱，EPC功能受损使血管内皮细胞不能得到及时补充来修复损伤的血管内皮，因此血管损伤引起的炎性反应严重影响血管内皮功能。脂联素通过抑制环腺苷酸/蛋白激酶A介导核因子κB的信号转导，阻止单核细胞巨噬细胞黏附于血管内皮细胞，从而抑制血管炎性反应，降低C反应蛋白，保护EPC的功能，使血管内皮细胞及时更新补充修复损伤的血管内皮。另外，脂联素的过表达可降低巨噬细胞向脂肪组织浸润，并抑制脂肪细胞及间质血管细胞释放一系列的促炎性细胞因子(如肿瘤坏死因子α和白细胞介素6等)，阻止血管内皮损伤,促进血管内皮的修复。

3.4抑制动脉硬化的早期改变 动脉硬化的早期改变是血管内皮损伤，因此阻止动脉硬化的早期改变在一定程度上可以延缓血管内皮损伤。研究发现，脂联素减少脂质在巨噬细胞泡沫细胞的累积，通过增加巨噬细胞胆固醇外流防止动脉硬化。亦有研究证实，低脂联素水平是颈动脉内膜中层厚度增加和肱动脉血流介导的血管扩张功能减弱的独立危险因素，可影响动脉硬化早期的发病机制[25]。并且，脂联素可以抑制巨噬细胞的吞噬活性，阻止巨噬细胞转化为泡沫细胞，还可以抑制血管内皮细胞及平滑肌细胞的增殖分化，从而通过抑制动脉粥样硬化的早期改变而直接发挥血管内皮功能修复作用。

3.5脂联素激活PPARγ PPARγ是一种细胞核受体，是配体激活的核转录因子PPARs的一种亚型[26]。PPARγ主要在脂肪组织、肠细胞及巨噬细胞中表达，同时在骨骼肌和内皮组织也有表达，调节糖、脂代谢，脂肪细胞分化，泡沫细胞形成，炎性反应等[27]。PPARγ抑制活化的巨噬细胞表达iNOS、白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α在转录水平抑制炎性因子的活性，还可以与脂联素受体1结合激活PPARγ，提高NO的利用度，从而抑制血管内皮损伤。

3.6其他影响脂联素与血管内皮的因素 血管紧张素转换酶抑制剂通过NO机制，改善1型和2型糖尿病患者的内皮功能，体内研究显示血管紧张素转换酶抑制剂降低血管收缩剂内皮素1的水平，并且使血管组织中eNOS基因表达增加，同时喹那普利治疗的患者脂联素基因表达也增加[28]。提示血管紧张素转换酶抑制剂升高脂联素水平和改善内皮功能。另外，他汀类、咖啡因、噻唑烷二酮类、抗氧化剂、钙离子拮抗剂等均可以起到修复血管内皮损伤的作用。

4 小 结

脂联素是近年来发现的由脂肪细胞分泌的内源性生物活性蛋白质，随着对脂联素的研究不断深入，与其相关的疾病如代谢综合征、肥胖、动脉粥样硬化、高血压等逐渐被认识，为以后临床应用提供理论依据及广阔的发展空间。通过研究其在血管内皮功能修复方面的生物学作用，进一步阐明了脂联素在修复血管内皮损伤的作用机制，对进早期预防血管内皮损伤，早期干预动脉硬化，保护心血管具有重要意义。

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