烟酰胺磷酸核糖转移酶的调控因素及药物作用

吕小群，张偌瑜，缪朝玉

(第二军医大学药理学教研室，上海 200433)

烟酰胺磷酸核糖转移酶的调控因素及药物作用

吕小群，张偌瑜，缪朝玉

(第二军医大学药理学教研室，上海 200433)

烟酰胺磷酸核糖转移酶(Nampt)是生命过程中不可或缺的蛋白，具有多种生理功能，对许多疾病如心脑血管疾病、糖尿病、癌症、自身免疫性疾病等有潜在的作用。阐明各种生理、病理状态以及化合物对Nampt表达水平的改变，可为Nampt的基础性和应用性研究起到推动作用。本文就各种因素对Nampt转录、表达调控的研究进展进行了较为系统的综述。

Nampt；调控；生理；病理；化合物

1 Nampt概述

烟酰胺磷酸核糖转移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase, Nampt)，又名内脏脂肪素visfatin，或前B细胞克隆增强因子PBEF，是哺乳动物生命活动中不可或缺的蛋白，Nampt缺陷的纯合子小鼠(Nampt-/-)死于胚胎发育早期[1,2]。Nampt可将烟酰胺转化为烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide, NMN)，NMN继而被烟酰胺单核苷酸腺嘌呤转移酶(nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase, Nmnat)转化为细胞内必需的能量物质NAD。哺乳动物细胞中80%的NAD由该生物合成途径合成，而Nampt又是该途径的限速酶，因而调控着细胞内NAD的水平。Nampt具有促血管新生、抗细胞凋亡、参与机体炎症应答、促进多种细胞增殖分化成熟等生理功能，对许多疾病如心脑血管疾病、糖尿病、癌症、自身免疫性疾病等有潜在的作用[1～4]。阐明各种生理、病理状态下Nampt表达水平的改变，并寻找有效、特异地调节Nampt的化合物，可对Nampt在体内生理功能的基础性研究起到推动作用，也可为Nampt在脑卒中、癌症等疾病防治的应用性研究奠定基础。

Nampt在组织中普遍分布，主要存在于人的脂肪组织、肝、肌肉和骨髓中。Nampt mRNA在外周血白细胞中的含量最高，其次是肝、肺，同时也存在细胞浆和细胞核中。尽管Nampt缺少蛋白分泌所需要的信号肽，但在3'端的非翻译区有多重TATT基序(细胞因子的特征)，因此能被多种细胞分泌，如活化的淋巴细胞、人羊膜上皮细胞、单核细胞、neutrophils粒性白细胞和脂肪细胞等[5]。

Nampt在基因和蛋白水平上与其他任何蛋白均无序列同源性，但蛋白结构与来自嗜酸热原体的二聚体烟酸磷酸核糖基转移酶(NAPRTase)相似[6]。人、大鼠、小鼠Nampt的蛋白序列同源性达到95%，其晶体结构均是由含有491个氨基酸残基的亚单位形成的同型二聚体，两个活性位点位于二聚体的交界处，能与两分子的催化产物NMN结合，形成二聚体是Nampt发挥酶活性的必要条件。此外Nampt二聚体能被ATP磷酸化，从而增强自身的酶活性[7]。

2 Nampt调节因素

Nampt的5'端有两个启动子和多个顺式调控元件，这提示它可以被相应的反式调控因子激活，其表达可被调控。生理状态、病理状态、化合物等均可不同程度地影响visfatin的表达。

2.1生理状态 急性和慢性运动均能改变Nampt的表达水平。研究表明肥胖和糖尿病患者在慢性运动后，Nampt的血浆浓度下降，可能是体重减轻和机体组成改变引起的。但急性运动可提高人体皮下脂肪组织的Nampt mRNA[8]。人羊膜上皮细胞(WISH)体外静态扩张后，细胞内Nampt mRNA和蛋白量及其分泌量均升高。在分娩过程中和分娩后Nampt的表达均上调[9]。

Nampt的表达具有昼夜节律性。在正常体重C57BL/6J小鼠的内脏脂肪组织中，Nampt的表达量在白天12点达到最高，夜间0点最低。而肥胖将减弱小鼠Nampt的昼夜节律性[10]。

2.2病理状态 到目前为止已有不少研究肥胖的文献报道，但肥胖对Nampt的影响仍存在争议。Fukuhara等[1]最早提出Nampt随内脏肥胖程度的增加而增加。Haider、Berndt等[11,12]小组的研究结果均支持该结论。与之相反，Pagano等[13]发现肥胖患者的Nampt的血浆浓度下降。San等[14]认为肥胖病人体重减轻后Nampt血浆浓度增加。Sun、Smith、Stumvoll等[12,15,16]小组分别证明了Nampt水平与肥胖无显著相关性。以上研究结果不一致，可能是Nampt和体脂肪、体脂肪分布、内环境稳态以及其他体系之间存在复杂关系导致的。

大量临床研究表明Nampt血浆浓度和胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病密切相关，但仍没有定论。Haider等[11]发现糖尿病患者的Nampt血浆浓度高于正常人群，且随血糖浓度的升高而逐渐升高。Unluturk等[17]研究表明在口服葡萄糖刺激下，肥胖女性的体内Nampt水平增高。但Berndt等[15]发现高加索人的Nampt血浆浓度与空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素敏感性指标均无相关性。Chen等[9]研究结果与之一致。以上研究结果的不一致可能与糖尿病相关的病理状态如肥胖或炎症、Nampt的旁分泌方式、Nampt酶的作用有关。

结肠直肠癌和胃癌患者的Nampt浓度均显著增高，且随病情的发展而继续增高[9,21]。在乳腺癌患者中，多柔比星和环磷酰胺化学治疗抵抗者的Nampt表达量远远高于非抵抗者[9]。Nampt作为缺血性脑卒中相关的独立因子，其血浆浓度在缺血性脑卒中患者中增高。动脉粥样硬化患者的颈动脉斑块中的Nampt表达显著增加[20]。但在肝硬化病人中，Nampt的血浆浓度和肝脏中Nampt mRNA水平、蛋白分泌量均下降，且随着肝病临床阶段的恶化进一步降低。另外急性肺损伤(acute lung injury，ALI)能显著增加Nampt的mRNA和蛋白水平，Nampt可作为急性肺损伤的潜在生物标记[9]。Nampt在哺乳动物的自然免疫中起着高度保守的作用，免疫性疾病如败血病、全身性牛皮癣、类风湿性关节炎均能显著上调Nampt的表达[9]。Segawa等[18]证明缺氧状态或缺氧诱导剂(去铁胺、氯化钴)均能增加3T3-L1脂肪细胞内Nampt mRNA ，Bae等[19]在MCF7乳腺癌细胞中也发现了类似的结果。Nampt在羊膜感染导致的早产过程中起一定的作用，早产时母体的Nampt血浆浓度和Nampt mRNA均高于正常妊娠者[24]。

2.3化合物

2.3.1炎性介质 在嗜中性粒细胞、单核细胞、人肺上皮细胞、人胰腺癌细胞系Colo357及WISH(人羊膜上皮细胞)中，IL-1β和TNF-α均能上调Nampt的表达[9,23,25]。但TNF-α下调3T3-L1脂肪细胞的Nampt的表达[26]。LPS作用于WISH后Nampt mRNA及蛋白分泌量均增加[24,27]；其作用于人肺上皮细胞后，细胞内Nampt蛋白表达量显著增加[23]。IL-6在WISH中显著增加Nampt的表达，而在3T3-L1中时间、剂量依赖性地下调Nampt，该作用部分由p44/42丝裂原激活的蛋白激酶介导。此外，给人体内注射重组的人IL-6，并不影响脂肪组织中Nampt mRNA的表达[24]。Nampt基因的近端和远端启动子区均存在IL-6应答元件。在不同的细胞类型中，炎性介质对Nampt的调控作用存在一定的差异，可能是Nampt基因中的两个启动子和若干调控元件引起的。

此外炎性介质IFNγ(γ干扰素)、TALL-1(肿瘤坏死因子家族配体)和NO均能上调细胞内Nampt的表达[9]。

2.3.2激素 在前脂肪细胞中，胰岛素、孕酮和睾酮均下调Nampt的表达。在3T3-L1脂肪细胞中，胰岛素、生长激素(GH)和β-肾上腺素能激动剂异丙肾上腺素下调Nampt，但性激素并不影响Nampt的表达[26]。地塞米松在3T3-L1脂肪细胞和前脂肪细胞中均上调Nampt mRNA。以上结果提示在不同的细胞中激素对Nampt的调控作用也有所不同。

2.3.3脂类 在前脂肪细胞和脂肪细胞中，不饱和的FFA(游离脂肪酸)油酸(C18:1)和饱和的FFA棕榈酸酯(C16:0)均能剂量依赖性地降低Nampt mRNA。Nampt血浆浓度和低密度脂蛋白胆固醇呈负相关[20]。调查研究40个高加索人得Nampt和HDL胆固醇正相关，和甘油三酯负相关，提示体循环中的Nampt是非糖尿病高加索人的有益脂代谢的指示剂，可能和NAD代谢有关。

2.3.4小分子化合物 研究表明FK866(APO866)和CHS-828(GMX1778)均能抑制Nampt酶活性，使细胞内NAD衰竭，最终导致癌细胞死亡。这两个Nampt酶抑制剂目前都已进入癌症治疗的临床前研究。FK866是高度特异性的Nampt酶的抑制剂，在肾细胞癌、乳腺癌的小鼠模型上具有抗癌活性。CHS-828对更多的癌细胞系具有细胞生长抑制作用[23]。

罗格列酮( rosiglitazone , PPAR-γ激动剂) 和非诺贝特(fenofibrate , PPAR-α激动剂)均可上调OLETF大鼠(肥胖大鼠模型)内脏脂肪的Nampt mRNA。与之一致，非诺贝特能促进3T3-L1脂肪细胞中Nampt的表达，可能是其改善胰岛素抵抗的机制之一。但罗格列酮下调前脂肪细胞中Nampt的表达[28]。此外PPAR-δ激动剂L-165041能提高大鼠内脏脂肪和3T3-L1脂肪细胞中的Nampt mRNA水平。以上结果均表明PPARs参与了Nampt mRNA的表达。

吡格列酮对Nampt的调控作用还存在一定争议。吡格列酮能增高小鼠脂肪组织中Nampt mRNA水平，但在糖尿病患者和正常人体中，吡格列酮不能改变脂肪组织的Nampt mRNA及Nampt血浆浓度[9]。另有研究结果表明初诊的Ⅱ型糖尿病肥胖患者用吡格列酮治疗后，Nampt血清浓度显著降低，提示吡咯列酮通过下调Nampt而在Ⅱ型糖尿病的发病机理中发挥抗炎作用。以上研究结果的不一致性可能源于处理时间及物种间的差异。

薤白甙甲是一种剑麻皂素甾体皂苷，能显著增加3T3-L1脂肪细胞中Nampt的合成和分泌，且时间、剂量依赖性地提高Nampt mRNA。该上调作用在转录水平实现，与p38MAPK信号通路的激活有关，而与PPAR-γ无关[29]。

最近研究表明红酒、白酒及其中成分对Nampt均有作用。SD大鼠分别用红酒、白酒、白藜芦醇、酪醇和羟基酪醇饲养后，检测结果显示心脏中Nampt蛋白的表达量在红酒饲养组无显著改变，其它组均有升高，其中白酒和白藜芦醇组最高，酪醇和羟基酪醇组次之[30]。

2.4其他 肌细胞去神经后Nampt的基因表达下调，20 d后恢复到原水平，提示早期的肌细胞发育和Nampt的低表达有关[9]。在3T3-L1前脂肪细胞分化过程中Nampt表达增加[28]。cAMP是影响Nampt mRNA表达的信号分子，细胞内积聚的cAMP足以下调Nampt mRNA。霍乱毒素通过二磷酸腺苷(ADP)核糖基化而活化Gs蛋白( stimulatory GTP-binding p rotein，刺激性G蛋白)，进而抑制Nampt的表达。血小板凝集抑制剂福斯高林直接激动腺苷酸环化酶，能降低3T3-L1细胞中的Nampt mRNA[26]。

综上所述, Nampt是生命活动中至关重要的蛋白。基于其基因上的调控元件，Nampt的表达受生理状态、病理状态、化合物等多种因素的调节。有些调节因素仍存在争议，有待进一步探讨和研究。随着研究的深入，有望在将来阐明Nampt与肥胖、心血管疾病、糖尿病之间的确定关系，并发现有效的Nampt调控剂，应用于这些疾病的临床治疗。

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2010-04-20

[修回日期] 2010-05-10

Theregulatoryfactorsanddrugeffectsofnicotinamidephosphoribosyltransferase

LV Xiao-Qun, ZHANG Ruo-Yu, MIAO Chao-Yu

(Department of Pharmacology, School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433 , China)

nicotinamide phosphoribosyl transferase (Nampt) is an essential protein with a variety of physiological functions and performs potential functions on many diseases such as cardiovascular diseases, diabetes, cancer and autoimmune diseases. It is of great significance to clarify the effect of physiological and pathological statuses as well as compounds on the expression level of Nampt, as it will promote the basic and applied researches. A systematic review about various factors regulating the transcription and expression of Nampt were carried out in this paper.

Nampt；regulation；physiology；pathology；compounds

国家973计划课题(2009CB521902);国家“重大新药创制”科技专项(2009ZX09303-002) ；上海市优秀学科带头人计划(10XD1405300)；上海市血管生物学重点实验室开放课题基金(GXY2009001001).

吕小群(1985-)，女，硕士研究生.

缪朝玉. Tel: (021)81871271，E-mail:chaoyumiao@yahoo.com.cn.

R965

A

1006-0111(2011)01-0011-04