色素上皮衍生因子与氧化低密度脂蛋白的相关性研究

马守原　朱平

100853北京，中国人民解放军总医院南楼心血管内科



·综述·

色素上皮衍生因子与氧化低密度脂蛋白的相关性研究

马守原朱平

100853北京，中国人民解放军总医院南楼心血管内科

血管内皮功能障碍是动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)的启动环节，脂代谢紊乱是损伤内皮的重要因素。特别是氧化低密度脂蛋白(oxidized-low density lipoprotein，ox-LDL)沉积于内膜下，导致内皮下胶原暴露，单核细胞黏附，脂质进一步沉积，促进泡沫细胞形成。Ox-LDL 在损伤内皮和启动AS过程中发挥重要作用。作为一种多功能糖蛋白，色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)的抗炎、抗氧化、抗血栓形成、抗血管新生及抗肿瘤等特性越来越受到关注。大量研究表明PEDF可能缓解内皮损伤，发挥抗AS作用。因此，深入探讨ox-LDL、PEDF在内皮功能障碍和AS发生发展过程中的相互作用，为进一步阐明AS的发病机制及其临床防治提供了新思路。

动脉粥样硬化；色素上皮衍生因子；氧化低密度脂蛋白

Fund program：Logistics Scientific Research Project (No.15BJZ37)

心血管病已成为世界人群常见的死亡原因，严重威胁人类健康[1]。动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是导致心血管病，尤其是缺血性心脏病的重要病理生理过程[2]，而血管内皮损伤和功能障碍是AS的始动环节[3]，氧化低密度脂蛋白(oxidized-low density lipoprotein，ox-LDL)在此环节中发挥重要作用[4]。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)最初是在胎儿视网膜色素上皮细胞培养液中发现的一种神经活性因子，具有抗炎、抗氧化、抗血管新生、抗血栓、营养神经及保护神经的特性[5-8]。既往研究表明，PEDF在抗AS及冠心病、心肌梗死和心力衰竭中起保护作用[6-9]。另外，有研究提示，作为AS独立危险因素的ox-LDL可下调PEDF的表达，而PEDF能够减轻ox-LDL导致的炎症反应或氧化应激，但这二者相互影响的具体机制并不透彻。本文就PEDF与ox-LDL之间的关系进行综述。

1　低密度脂蛋白胆固醇与PEDF

低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)是一种携带胆固醇最多的脂蛋白。巨噬细胞可结合LDL，吸收其携带的胆固醇后变为泡沫细胞。若血液中低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)浓度升高，可沉积于动脉壁，是形成粥样斑块的因素之一。代谢综合征常伴随糖代谢异常、脂代谢异常、中心性肥胖、高血压、嘌呤代谢异常及多囊卵巢综合征等多种组分。其中，血脂紊乱是其重要特点，也是高血压、冠心病及糖尿病等疾病的危险因素和(或)临床表现之一。

人类PEDF由SERPINF1基因编码，位于染色体17p13.3，基因长约16 kb，由8个外显子和7个内含子组成。PEDF是一种多功能糖蛋白，属于丝氨酸蛋白酶抑制剂基因超家族，其受体为细胞表面膜蛋白。人类多种细胞都能表达PEDF，如视网膜色素上皮细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、心肌细胞[10]、平滑肌细胞、巨噬细胞及脂肪细胞等。因其具有抗炎、抗氧化、抗血管新生、抗血栓、营养神经及保护神经的特性，且与众多疾病如年龄相关性黄斑退化、肿瘤、糖尿病微血管病变[11-14]等密切相关，所以近年来成为AS病因及治疗的研究热点。PEDF一方面能阻断血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)及肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等各种炎性因子生成，发挥抗炎症反应与抗氧化应激的作用；另一方面PEDF可抑制血栓形成时激活的血小板表面黏附因子P-选择蛋白的表达，阻断还原型辅酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶及胶原蛋白诱导的活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成，从而抑制血小板激活和聚集[15]，起到抗血栓形成和保护血管的作用。

由于PEDF抗炎、抗氧化等方面的特性和在心血管病、糖尿病等中的作用，越来越多的研究也聚焦于血脂水平尤其是LDL-C与PEDF之间的关系。研究发现，血浆PEDF水平与代谢综合征显著相关，患者代谢综合征组分越多，PEDF水平越高，且男性PEDF水平高于女性，但LDL-C却低于女性[16]；血压较高者PEDF和LDL-C水平均较高[17]，两者可能存在一定的正相关；Liu等[18]的研究显示，急性冠状动脉综合征患者的血浆PEDF和LDL-C浓度明显低于健康对照，两者可能也有一定的正相关。此外，在女性多囊卵巢综合征的研究中，Spearman相关分析显示，多囊卵巢综合征患者血浆PEDF水平与LDL-C呈明显正相关(r=0.24，P<0.05)，多囊卵巢综合征组的PEDF水平明显高于健康对照组，LDL-C水平低于对照组，差异却无统计学意义[(1.94±0.65)mmol/L 比 (2.06±0.53)mmol/L，P=0.22][19]。但Jenkins等[20]发现Ⅱ型糖尿病患者PEDF水平明显增高，LDL-C浓度显著降低，PEDF与LDL-C呈明显负相关(r=-0.25，P=0.025)。综上所述，血浆PEDF与LDL-C水平之间的相关方向并不十分明确，可能与不同的入选研究对象、不同疾病有关，其原因有待进一步探讨。

2　ox-LDL下调PEDF表达

LDL通常以非氧化状态存在，LDL氧化会加速AS的发生和进展，是AS发病机制研究的热点和焦点。Ox-LDL是泡沫细胞形成的关键，可诱导单核细胞向内皮细胞黏附，并向内皮下趋化，促进巨噬细胞、内皮细胞和平滑肌细胞增殖移行，促进血小板黏附、聚集和血栓形成，损伤内皮细胞，在AS发生、发展中起到重要作用。而PEDF可能通过发挥抗炎和抗氧化应激特性，保护内皮细胞，稳定动脉粥样硬化斑块，减少血栓形成，减缓AS进展。因此，研究ox-LDL下调PEDF表达的机制有助于更好地理解AS的发病，为干预内皮损伤提供理论依据，在临床防治AS方面具有重要价值。

2.1ox-LDL下调PEDF表达可能与ROS生成增多有关

正常生理情况下，血管内皮细胞、成纤维细胞、心肌细胞与平滑肌细胞等均有PEDF表达。Liu等[20]成功制备了ox-LDL诱导的人脐静脉内皮细胞氧化损伤模型，发现ox-LDL呈剂量依赖性地下调人脐静脉内皮细胞中PEDF蛋白表达和mRNA转录水平，其变化趋势与ROS呈负相关。Yamagishi等[21]的研究表明，TNF-α可上调血管内皮细胞中的ROS，随后ROS激活的核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信号通路作用于内皮细胞而抑制PEDF表达。作者还推测ox-LDL能与位于血管内皮细胞膜上的ox-LDL受体1结合，从而激活细胞内氧化应激，表现为ROS等氧化物质生成增多，随后发生一系列内皮细胞损伤和功能紊乱变化；ox-LDL诱导的ROS生成增多是PEDF表达降低的主要机制，提示可能通过相同的ROS激活NF-κB信号通路。ROS的生成增多使内皮功能包括黏附分子的表达、促凝物质的活化等发生改变，激活NF-κB，上调MCP-1表达，使单核/巨噬细胞增殖聚集，巨噬细胞分化成为泡沫细胞，导致内皮损伤和平滑肌细胞增殖、功能失调[22]。随后，脂质可迁移到大动脉内膜下，诱导血管细胞黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、P选择蛋白、TNF-α、白介素6以及其他炎性因子、趋化因子、促炎症因子的表达，加剧AS炎症反应，促进AS发展。

2.2ox-LDL下调PEDF表达可能与细胞衰老有关

在细胞复制性衰老中可观察到成纤维细胞中PEDF的表达降低[23]。经ox-LDL处理后的人视网膜色素上皮细胞中，PEDF的mRNA和蛋白水平均降低，考虑与视网膜色素上皮细胞的衰老有关[24]。

细胞可不断受到外源性和内源性的各种应激和损伤，体外培养的细胞经过一系列传代之后，逐渐发生衰老，即所谓的“细胞复制性衰老”。细胞衰老的过程是不断氧化的过程，外源性氧化应激可诱导细胞过早衰老。用ox-LDL处理细胞，本质就是给予细胞氧化应激，从而诱导细胞衰老。在年龄相关性黄斑退化和脉络膜血管新生病变中，视网膜色素上皮细胞衰老，表现为反分化、极性消失、生长因子表达下调。进入到视网膜下的脂质过氧化物会在体内诱导血管新生，同时也是导致细胞衰老的诱发因素。血管新生与否取决于促血管生长因子和血管生长抑制因子之间的平衡。其中，PEDF是已知的最强的抗血管生成因子，因此在脂质过氧化物诱导血管新生、细胞衰老的过程中伴随PEDF表达下调。此外，作为细胞周期G0期特异性标志物的EPC-1/PEDF在体外细胞复制性衰老中表达降低，其分子机制是转录后，在hnRNA水平上调节活动的改变[23]。

3　PEDF减轻 ox-LDL所致的炎症反应或氧化应激

Ox-LDL是AS形成和发展的关键因素，可造成内皮损伤，诱导内皮中促炎细胞因子和促炎分子的表达，如ROS、花生四烯酸等[25-26]，导致炎症和氧化应激。AS的各种重要危险因素，包括ox-LDL，最终都损伤动脉内膜，而炎症和氧化应激与该过程密切相关[27-28]。炎症反应贯穿AS的始终。从局部角度看，AS的炎症性病理变化包括炎症细胞(如巨噬细胞、淋巴细胞)浸润、血管内膜增生、血管平滑肌细胞增殖、脂质的沉积以及脂核的形成；从全身角度看，炎症反应和众多炎症生物学标记物如C反应蛋白、TNF-α和白介素等在血浆中的水平上升。AS是血管病变性疾病，氧化应激是其关键因素。血管壁细胞产生的大量ROS会引起血管壁中的LDL氧化修饰，从而过氧化细胞内的脂质，引起细胞膜和一些生物大分子(如蛋白质和DNA)的不可逆性损害，导致血管内皮氧化性损伤，包括内皮结构和功能障碍、血管平滑肌细胞和成纤维细胞增生、单核/巨噬细胞迁移、细胞外基质降解、正常抗凝作用减弱、抗细胞黏附功能减退等一系列的病理变化，最终发展为AS[29]。

研究发现，ox-LDL可促进ROS、一氧化氮和过氧亚硝酸盐生成，随即活化NF-κB信号途径，导致MCP-1的大量产生。相反，经PEDF处理后，氧化应激减轻，NF-κB的激活受到抑制，MCP-1生成减少[30]，提示PEDF具有抗炎和抗氧化应激的特性。其一，PEDF抑制多种经典炎症因子的表达，包括TNF-α、白介素6和白介素2等，该作用是通过抑制NADPH氧化酶介导的ROS的生成进而抑制NF-κB活化来实现的[21]，减少白介素2分泌后能阻断血管紧张素Ⅱ诱导的T细胞激活与增殖；其二，PEDF也能通过阻抑晚期糖基化终产物诱导的ROS的产生而抑制NF-κB活化，最终下调或抑制炎性因子MCP-1、ICAM-1的表达，以达到抗炎效果[31]，保护血管内皮，抑制血管平滑肌细胞的增殖和迁移[5，32]；此外，PEDF能通过线粒体途径及NADPH氧化酶途径抑制高糖诱导的ROS生成，抑制Janus蛋白酪氨酸激酶2/信号转导与转录激活因子3(JAK2/STAT3)信号通路的活化，从而部分下调VEGF的表达[33]，这是PEDF通过其抗氧化应激特性调节炎性反应的一个重要途径。

4　总结与展望

心血管病已成为一个重大的公共卫生问题，AS是其首要病理基础。Ox-LDL可引起内皮损伤和功能障碍，是导致AS的关键因子。近年来，PEDF抗炎、抗氧化应激、抗血栓形成和稳定动脉粥样硬化斑块等特性得以不断研究和证实，因此本文聚焦于PEDF 和ox-LDL，综述两者之间的关系。Ox-LDL可下调PEDF的表达，可能与ROS生成增多以及细胞衰老有关，但是否与氧化应激和细胞衰老两者之间的相互作用有关尚不明确，是否与细胞衰老和凋亡信号通路有关并不清楚，具体机制有待进一步阐明；PEDF能够减轻 ox-LDL所致的炎症反应和氧化应激，但作用机理并不透彻。Ox-LDL是AS的危险因素，而PEDF是保护因素，因此，不断探讨ox-LDL和PEDF的相关性以及对AS的影响，进一步研究和阐述其作用机制，在AS和心血管病的防治、预后方面具有重要价值。

利益冲突：无

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(本文编辑：谭潇)

Association between pigment epithelium-derived factor and oxidized-low density lipoprotein

Ma Shouyuan，Zhu Ping

DepartmentofCardiovascularMedicineinSouthBuilding，ChinesePLAGeneralHospital，Beijing100853，ChinaCorrespondingauthor：ZhuPing，Email：zhuping301@139.com

Endothelial dysfunction is the initial step in atherosclerosis (AS)，and the disorder of lipid metabolism is an important factor for endothelial injury.In particular，oxidized-low density lipoprotein (ox-LDL) is deposited in the intima，inducing the exposure of collagen，monocyte adhesion，and formation of foam cell.Ox-LDL plays a critical role in endothelial dysfunction and starts the process of AS.Pigment epithelium-derived factor (PEDF)，which is considered as a multifunctional glycoprotein，has been reported to have anti-inflammatory，anti-oxidative，anti-thrombogenic，anti-angiogenic and anti-tumor properties.Accumulating studies have shown that PEDF may alleviate endothelial injury and protect vessels against AS.This review is aimed to explore the interaction of ox-LDL and PEDF，which contributes to endothelial dysfunction and development of AS.This will be helpful for further understandings on pathogenesis，prevention and treatment of AS.

Atherosclerosis；Pigment epithelium-derived factor；Oxidized-low density lipoprotein

朱平，电子信箱：zhuping301@139.com

10.3969j.issn.1007-5410.2016.04.018

总后勤部卫生部保健专项科研课题(15BJZ37)

2015- 11-24)