终末糖基化产物在血管钙化中的作用机制研究进展

陈澄，欧三桃

(西南医科大学附属医院， 四川泸州 646000)

终末糖基化产物在血管钙化中的作用机制研究进展

陈澄，欧三桃

(西南医科大学附属医院， 四川泸州 646000)

终末糖基化产物(AGEs)是一类由体内生成或体外摄入的生物大分子,典型的AGEs包括戊糖素、羟乙基赖氨酸(CEL)、 羧甲基赖氨酸(CML)等。血管钙化是异位钙化的一种形式，可导致血管的弹性和顺应性下降。AGEs可以促进血管钙化，其机制可能是AGEs与终末糖基化产物受体(RAGE)等相互作用激活相关信号通路，诱导平滑肌细胞成骨表型转换，并通过调控细胞凋亡、氧化应激及炎症反应等促进血管钙化。

终末糖基化产物；血管钙化；平滑肌细胞表型转换；细胞凋亡；氧化应激；炎症反应

血管钙化是异位钙化的一种形式，可导致血管的弹性和顺应性下降，与心血管事件的发生率和死亡率密切相关[7]。终末糖基化产物(AGEs)是一类结构多样的异质性生物大分子，可由体内生成或体外摄入,典型的AGEs包括戊糖素、羟乙基赖氨酸(CEL)、 羧甲基赖氨酸(CML)等。AGEs可促进血管钙化，其作用机制可能是AGEs通过与终末糖基化产物受体(RAGE)等相互作用激活相关信号通路，诱导平滑肌细胞成骨表型转换,并调控细胞凋亡、氧化应激及炎症反应等促进血管钙化。现将相关研究进展综述如下。

1 AGEs的来源及功能

体内糖类的羰基与蛋白质(脂质或核酸)的氨基发生非酶促反应生成 Schiff 碱，Schiff 碱不稳定，可发生Amadori重排，形成的产物称为Amadori产物，Amadori产物发生交联，最后形成不可逆的结构各异的AGEs[1]。体外的AGEs主要来自烟草及一些加热、油炸的食物[2]。在糖尿病患者中，血糖水平增高，而形成Schiff碱的反应是可逆反应，当葡萄糖浓度增高时可加速Schiff碱的形成，且Amadori产物的形成速率与血液中葡萄糖浓度呈正比，因此糖尿病患者中AGEs水平往往明显增高。。

AGEs特异性受体包括RAGE、巨噬细胞表面清道夫Ⅰ型和Ⅱ型受体、寡糖转移酶-48(AGE-R1)、80K-H磷蛋白(AGE-R2)、galectin-3(AGE-R3)等[1]。目前，RAGE是研究的最多的受体，它是免疫球蛋白超家族的一个多配体成员,可表达于血管平滑肌细胞、单核细胞、巨噬细胞等多种细胞，不但有清道夫的作用，还可介导细胞内的信号传导。AGEs-RAGE可激活还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶，导致活性氧族(ROS)反应的产生及炎症反应的发生，影响蛋白酶的结构、功能及蛋白质的半衰期，介导细胞内信号传导等。AGE-R1具有抗氧化应激反应和组织损伤的作用，AGE-R2的作用尚待研究，AGE-R3与AGEs的清除及抗凋亡相关。AGEs可以与单核巨噬细胞上的特异受体结合，经内化被分解或通过细胞外蛋白水解系统分解成为低相对分子质量AGEs，最后经肾脏清除。因此，肾脏是机体清除AGEs的主要器官，肾功能不全时循环中AGEs增加，AGEs在肾脏沉积增加，进一步加重肾功能损害，形成恶性循环。

2 AGEs促进血管钙化的机制

2.1 诱导平滑肌细胞成骨表型转换 血管平滑肌细胞来源于间充质干细胞，具有多项分化潜能，能够转化为骨/软骨类似细胞[12]。有研究发现AGEs能明显刺激大鼠A7r5主动脉平滑肌细胞骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OC)和 Runx2 mRNA的表达[13]。Wang 等[14]给予雄性糖尿病小鼠高脂饮食及尾静脉注射CML4个月后，骨形态发生蛋白-2(BMP-2)、核心结合因子α1(Cbf-α1)和碱性磷酸酶(ALP)的表达也随之增加，而平滑肌SM22α蛋白的表达却有所下降，且ALP在第4月的表达是第2月的2.8倍。表明AGEs能够诱导血管平滑肌细胞向成骨细胞转换。

RAGE在血管平滑肌细胞表型转换中同样扮演着重要的作用。AGEs能够时间和剂量依赖性地增加血管平滑肌细胞中RAGE、OPN及ALP的表达以及钙的沉积，而上述变化能够被抗RAGE抗体所抑制[15]。此外RAGE能够通过激活ERK、P38、Notch、Wnt等信号通路诱导血管平滑肌细胞向成骨细胞转换，从而参与血管钙化。有研究表明，将大鼠血管平滑肌细胞与N-甲基吡啶(RAGE的配体)共培养，pERK/ERK 比值有所增加，但是在含N-甲基吡啶培养液中加入抗RAGE抗体后，pERK/ERK 比值明显下降[16]，这提示RAGE信号通路能够通过激活ERK从而诱导平滑肌细胞成骨表型转换。Tanikawa 等[17]发现，AGEs能够剂量依赖性地增加人主动脉血管平滑肌细胞钙的沉积、ALP及Runx2 mRNA的表达。同时使血管平滑肌细胞中p38发生磷酸化，使用SB202190(p38抑制剂)和抗RAGE抗体均能够抑制AGEs引起的ALP的增加[17]，这提示AGEs通过RAGE/p38信号通路介导血管钙化。Suga 等[18]发现RAGE能够诱导主动脉平滑肌细胞中ALP、Msx2的表达，但是这种作用会被DAPT(Notch通路抑制剂)所抑制，表明Notch信号通路也参与了RAGE诱导的血管平滑肌表型转换。此外，向钙化条件下的平滑肌细胞培养液中加入AGEs后，RAGE及β-catenin的表达会明显增强，而钙黏蛋白却与之相反，提示AGEs还能够激活Wnt/β-catenin信号通路[19]。此外，AGEs还能够通过激活NF-κB、下调IGF1R基因的表达诱导血管平滑肌细胞表型转换[20]。

2.2 诱导血管平滑肌细胞和巨噬细胞凋亡 血管平滑肌细胞及巨噬细胞的凋亡是导致血管钙化的机制之一，可通过释放凋亡小体、坏死碎片及激活RAGE信号通路引起血管钙化。凋亡小体类似于成骨过程中的基质小泡，能够摄入钙，为钙盐的沉积提供一个微环境；细胞碎片富含钙和磷，也参与了血管钙化[21，22]。有研究证实CML能在氧化低密度脂蛋白环境下剂量依赖性地促进巨噬细胞的凋亡。这提示CML能够通过RAGE信号通路诱导巨噬细胞凋亡[14]。

2.3 参与氧化应激反应 AGEs能够通过氧化应激反应导致血管钙化的发生。在透析患者中，冠状动脉钙化程度与戊糖素的沉积、氧化应激的水平呈正相关[23]。有研究表明AGEs能够诱导血管平滑肌细胞超氧阴离子及ALP表达，使用二联苯碘(DPI)抑制氧化应激反应和超氧阴离子表达，并降低血管钙化程度[13]。AGEs可增加血管平滑肌细胞8-OHdG的产生，8-OHdG 是体内ROS的标记物，由DNA损伤后产生。此外，AGEs还能增加NADPH 的组成部分Nox-1、Nox-4、和p22phox mRNA的表达，进而减少钙沉积及OPN、OC、Runx2 mRNA表达，提示抑制氧化应激反应能够减轻血管钙化[24]。AGEs通过与血管平滑肌细胞和内皮细胞中RAGE相互作用，激活NF-κB，诱导在不同类型细胞中的氧化应激反应，导致动脉粥样硬化相关基因的表达，比如血管细胞黏附分子-1(VCAM-1) 、细胞间黏附分子-1(ICAM-1) 、纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)，从而导致血管内膜钙化[25]。氧化应激还可以通过诱导成骨转录因子Runx2，导致血管平滑肌细胞从收缩型向成骨型的表型转换[25]。同时，ERK1/2、p38 和JAK2是ROS的目标靶点，而且与血管平滑肌细胞表型转化相关，NADPH氧化酶激活所产生的ROS能够激活这些基因，然后导致血管钙化[16]。AGEs能够增加细胞表面RAGE的表达。S100A12是一个熟知的RAGE的配体，它能够通过氧化应激促进血管钙化[26]。体外研究发现，抗氧化剂四甲基哌啶、硫辛酸、夹竹桃麻素均能够减轻RAGE激动剂所致的血管钙化[16]。

2.4 诱导局部炎症反应 炎症反应同样也是AGEs诱导血管钙化的原因之一。炎症因子与1型糖尿病患者冠状动脉钙化相关，尤其是IL-1及TNF-α[27]。AGEs和RAGE的相互作用不仅可以引起不同类型细胞氧化应激反应，而且可以产生各种炎症因子，如IL-1、IL-6、IL-8等。其中，TNF-α 和IL-6是导致钙化的重要炎症因子。TNF-α被单核巨噬细胞激活后，能够通过NF-κB途径激活Msx-2和Wnt信号途径导致血管钙化。IL-6能够促进STAT3的磷酸化和ALP的活动，诱导平滑肌细胞成骨表型转换，此外其还能增加热休克蛋白的表达，促进 BMP2/4的活动，导致血管平滑肌细胞成骨表型转换[8]。

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欧三桃(E-mail: ousantao@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.47.034

R541.4

A

1002-266X(2016)47-0107-03

2016-07-30)