C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白12与糖代谢

杨曦 刘玉洁 马慧娟

·综述·

C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白12与糖代谢

杨曦 刘玉洁 马慧娟

C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白(CTRP)12是一种新型脂肪因子，属于CTRP超家族成员。其主要在脂肪组织表达及分泌，通过增强脂肪组织和肝脏中胰岛素信号，改善胰岛素抵抗，增加胰岛素敏感性。同时CTRP12还能降低脂肪组织炎性反应。CTRP12通过胰岛素依赖和非依赖的方式发挥作用，有望成为治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病的新靶点。

CTRP12；肥胖；脂肪组织

肥胖与胰岛素抵抗、2型糖尿病的发生、发展密切相关。最近，研究人员通过重组蛋白干预和腺病毒介导表达的方式将重组C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白(complement-C1q/TNF-related protein，CTRP) 12通过尾静脉注入瘦素缺乏、饮食诱导肥胖的小鼠及糖尿病小鼠体内发现，CTRP12具有调节糖代谢的功能[1]。人类CTRP12主要由白色脂肪组织产生。小鼠体内CTRP12的表达更广泛，如脂肪组织、肾脏、脾脏等，其中白色和棕色脂肪组织中表达的最多。因CTRP12主要在脂肪组织内表达，也命名为脂肪源性胰岛素增敏因子(adipolin)。CTRP12作为胰岛素敏感性脂肪细胞因子，有望成为治疗糖尿病的新靶点。

1 CTRP12的分子生物学结构

作为CTRPs家族中的一员，CTRP12拥有C1q/ 肿瘤坏死因子(TNF)样球形结构域。其氨基酸序列与其他CTRP12家族成员具有同源性，其中与脂联素同源性高达20%[1]。CTRP12在进化上是高度保守的，由4个结构域组成：信号肽、N端结构域(包含高度保守的糖基化位点Asn39、Cys85和多元切割基序KKSR)、胶原结合域(含有8个糖化X-Y重复序列)和球形C1q/TNF结构域(含3个保守Cys残基即Cys162，Cys241和Cys246和两个N端糖基化位点即Asn287和Asn297)[2]。CTRP12含一个蛋白酶酶切位点，即90KKSR93，这一切割位点通过N端序列映射到Lys-91上[2]。多肽内切酶在Lys91位点进行切割，形成了断裂的球形CTRP12(gCTRP12)[3]。

CTRP12是一种转录后修饰成的多聚糖蛋白。通过改变其低聚物状态及信号特异性切割形成一种亚型。不同蛋白酶解加工形成功能不同的CTRP12亚型[3]。体内CTRP12主要存在两种亚型，即长链CTRP12(fCTRP12)和gCTRP12。血循环中主要以gCTRP12的形式存在。CTRP12的这两种亚型在低聚物结构及功能上差别较大。fCTRP12亚型组成三聚体及更大的复合体，gCTRP12亚型主要组成二聚体[3]。CTRP12形成三聚体和更大的复合体受保守的N端Cys残基调节[4]。在人和小鼠血循环中都含有fCTRP12和gCTRP12，循环血中CTRP12的含量因小鼠遗传背景不同而发生变化。

2 CTRP12表达的调节

2.1 前蛋白转化酶对CTRP12的调节 Enomoto等[5]研究发现，饮食诱导的肥胖(DIO)小鼠gCTRP12/fCTRP12的比例增加。肥胖状态能促进fCTRP12裂解为gCTRP12，这一过程受脂肪组织内Furin(一种前蛋白转化酶)的调节。Furin抑制剂引起脂肪细胞内fCTRP12的含量上调。肥胖时，Furin含量上调。尽管脂肪中CTRP12的生成减少，这一诱导作用促进gCTRP12从脂肪组织中释放，导致循环血中gCTRP12相对fCTRP12增多。

2.2 Krüppel样因子(KLFs)对CTRP12的调节 KLFs是锌指结构转录因子，能识别富含GC的区域和CACCC盒[6]。KLFs与肥胖、炎性反应及代谢功能紊乱高度相关[7]。小鼠的遗传学研究表明，KLF3的降低导致CTRP12上调[8]。Bell-Anderson等[8]研究显示，KLF3抑制Fam132a(CTRP12的编码序列)启动子的活性，KLF3缺陷组织(白色脂肪组织，不包括棕色脂肪组织)内Fam132a的表达不受抑制。正常及高脂饮食KLF3缺陷小鼠，血循环中CTRP12的含量增加。另一方面，KLF15的减少引起CTRP12含量降低[9]。KLF15主要通过增强脂肪细胞-111和-66区域之间启动子活性发挥作用[9]。研究表明，KLF15是脂肪细胞内CTRP12表达的活化剂。

研究发现，TNFα通过激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路，抑制KLF15减少脂肪细胞内CTRP12的表达[9]。JNK抑制剂SP600125能消除TNFα对CTRP12的抑制作用，防止TNFα引起的KLF15的减少。另一项研究发现，KLF15过表达能部分保护TNFα引起的CTRP12的减少[1]。

2.3 血糖及胰岛素对CTRP12的调节 Tan等[10]对患多囊卵巢综合征女性的研究发现，进行多元回归分析后，只有血糖可预测血浆CTRP12的改变，血糖升高者皮下脂肪组织内CTRP12的生成及分泌减少，两者呈负相关。重组CTRP12干预能快速降低WT、ob/ob和DIO小鼠的血糖[2]。胰岛素能显著增加皮下脂肪组织CTRP12的表达及分泌，其作用受磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)信号通路调节[11]。

2.4 二甲双胍及罗格列酮对CTRP12的调节 二甲双胍促进CTRP12的表达，对血浆CTRP12浓度的影响归因于其对肝糖原合成的抑制作用。二甲双胍通过增强AMP活化蛋白激酶(AMPK)信号通路抑制肝糖原合成，因此二甲双胍主要通过AMPK信号通路发挥作用[12]。研究发现，罗格列酮以浓度依赖的方式增加皮下脂肪组织CTRP12的表达及分泌，其作用受过氧化物酶体增殖物活化受体γ(PPARγ)拮抗剂的抑制[11]。

3 CTRP12调节糖代谢的作用机制

3.1 抗炎 脂肪组织巨噬细胞浸润等炎性反应与胰岛素抵抗和糖耐量减低有关[13]。肥胖和胰岛素抵抗时脂肪细胞的炎性反应以抗炎细胞因子(如脂联素)减少和促炎因子(如TNFα)增加为特点[14]。胰岛素抵抗肥胖患者脂肪组织内巨噬细胞浸润增加可解释这一现象[15]。Enomoto等[1]用编码CTRP12的腺病毒载体转染小鼠进行体内干预实验发现，肥胖小鼠脂肪组织内巨噬细胞浸润和促炎基因的表达均下降，这表明CTRP12有抗炎作用。过表达CTRP12减少DIO小鼠附睾脂肪组织中巨噬细胞浸润，降低炎性反应因子TNF-α和白细胞介素(IL)-1β表达。由于CTRP12本身由脂肪细胞产生，这些研究表明，CTRP12以旁分泌的方式减少脂肪组织中巨噬细胞的活化，改善胰岛素抵抗，增加葡萄糖清除率，改善脂肪组织炎性反应。

3.2 减少抵抗素的表达 抵抗素是由脂肪细胞分泌的多肽类激素，功能为促进肝脏的胰岛素抵抗，降低糖耐量[16]。过表达CTRP12的ob/ob和DIO小鼠，抵抗素水平显著降低，而野生型小鼠抵抗素水平变化不大。CTRP12也可直接降低体外3T3-L1脂肪细胞抵抗素的分泌。CTRP12的这一作用具有特异性，因为CTRP12对其他脂肪因子如瘦素、脂联素等的分泌无影响[2]。

3.3 抑制肝糖异生、促进脂肪细胞糖摄取 研究表明，CTRP12激活PI3K-蛋白激酶B信号通路，降低ob/ob小鼠及大鼠肝脏糖异生酶——葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的表达，抑制肝糖异生，促进脂肪细胞对葡萄糖摄取[2]。gCTRP12主要激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路。只有fCTRP12增加胰岛素刺激的脂肪细胞糖摄取[3]。PI3K特异性抑制剂LY29004部分抑制肝脏和脂肪细胞内CTRP12对糖生成的促进作用。FoxO1(蛋白激酶B下游靶点)是重要的糖异生调节因子，经CTRP12干预后，肝细胞内FoxO1磷酸化增加。这一磷酸化与胰岛素诱导蛋白激酶B和FoxO1磷酸化过程类似。这些结果表明，CTRP12通过胰岛素受体底物-1下游的PI3K激活蛋白激酶B。

用胰岛素孵化H4-ⅡE大鼠肝细胞后发现IC50(被测量抑制剂的半抑制浓度)在100 pmol/L时，肝糖异生抑制了50%[17]。Wei等[2]研究发现，重组CTRP12进一步抑制了糖异生，但胰岛素的IC50保持不变。在抑制糖异生过程中，CTRP12是胰岛素的增强剂，二者不是协同作用。CTRP12干预后，3T3-L1脂肪细胞的葡萄糖摄入量适度增加，这一作用不受10 nmol/L胰岛素作用的影响,这表明CTRP12与胰岛素在脂肪细胞内可能有相同的作用靶点[2]。

3.4 增加胰岛素敏感性 对肥胖和ob/ob小鼠(瘦素缺陷)的研究发现，CTRP12能在胰岛素含量不变的前提下增加糖耐量，表明CTRP12能改善胰岛素敏感性[1]。经CTRP12干预的肥胖小鼠，其体重和脂肪细胞的体积减小。Wei等[18]研究也发现，CTRP12主要通过增加胰岛素敏感性，改善肥胖和糖尿病小鼠的糖代谢。fCTRP12能增加脂肪细胞内胰岛素诱导的糖摄取，表明fCTRP12和gCTRP12发挥着不同的胰岛素敏感作用,其具体机制尚不明确[5]。Wei等[2]对表达CTRP12的DIO小鼠进行饮食耐量实验发现，与对照组相比，再喂食后血糖水平无明显差异，但表达CTRP12的DIO小鼠胰岛素水平更低，表明表达CTRP12的DIO小鼠餐后胰岛素抵抗减低。并且其葡萄糖依赖性胰岛素释放肽(GIP)分泌降低50%。由于GIP促进餐后胰岛素分泌，所以GIP的降低可能是表达CTRP12的DIO小鼠胰岛素分泌减少的原因。

3.5 增强脂肪和肝脏的胰岛素信号通路 表达CTRP12的野生型、过表达CTRP12的ob/ob小鼠脂肪组织和肝脏中胰岛素受体底物-1的酪氨酸磷酸化及蛋白激酶B的磷酸化均增加。另一个胰岛素激活信号分子，p44/42 MAPK的磷酸化状态未发生改变，ob/ob小鼠肝脏糖异生酶G6Pase和PEPCK mRNA的表达由于受到胰岛素的抑制而减少。体外实验也发现，重组CTRP12降低大鼠H4-ⅡE肝细胞G6Pase和PEPCK mRNA的表达[2]。

综上所述，CTRP12是一种作用于脂肪组织、肝脏和胰腺，调节全身血糖稳态的新型脂肪因子。其能降低肥胖及糖尿病患者炎性反应因子和抵抗素的水平，改善胰岛素敏感性，降低血糖。并通过抑制蛋白激酶B信号通路、抑制肝糖异生基因的表达，促进脂肪细胞的葡萄糖摄取。CTRP12有望成为治疗2型糖尿病的新靶点。

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C1q/tumornecrosisfactor-relatedprotein12andglucosemetabolism

YangXi*,LiuYujie,MaHuijuan.

*GraduateInstituteofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China

MaHuijuan,Email:huijuanma76@163.com

As a novel adipokine, C1q/tumor necrosis factor-related protein (CTRP)12 belongs to the CTRP family, which is abundantly expressed in fat tissues. CTRP12 ameliorates insulin resistance and improves insulin sensitivity by enhancing insulin signaling in the liver and adipose tissue. CTRP12 also can attenuate inflammation in fat tissue. CTRP12 acts in insulin-dependent and independent manners, and represents a new target for the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes.

CTRP12; Obesity; Fat tissue

国家自然科学基金资助项目(81200638)

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2016.03.13

050017 石家庄，河北医科大学研究生学院(杨曦，刘玉洁)；内科学教研室(马慧娟)；050051 石家庄，河北省人民医院内分泌科，河北省老年医学重点实验室(马慧娟)

马慧娟， Email:huijuanma76@163.com

FundprogramNational Natural Science Foundation of China(81200638)

2015-06-25)