脂联素与动脉粥样硬化

张 园，栾靖旸，孙 勇，邢 影*

( 1.吉林大学中日联谊医院 神经内科，吉林 长春130033； 2.南方医科大学2014级临床医学 临床心理)

动脉粥样硬化(AS)是冠心病、脑梗死、外周血管病等多种血管性疾病的病理基础。由AS 引发的各类血管性疾病的发病率正在逐年增加，每年约有一千多万人死于AS所引起的相关疾病。因此，了解动脉粥样硬化的发生机制及研究其有效的预防措施具有重要意义。AS主要发生在大中型动脉，以冠状动脉、锁骨下动脉、颈动脉分叉处为著。受累动脉病变从内膜开始，在内膜损伤、炎性因子及趋化因子分泌增加的基础上脂质和复合糖类积聚，进而纤维组织增生即钙质沉着，动脉中层平滑肌增厚和钙化，导致管腔狭窄，随着病情的发展，病变血管管腔进一步发展为闭塞，导致该动脉所供应的组织或器官缺血或坏死。动脉硬化形成的机制是复杂的过程，有多种因素参与，与此同时在机体发生病理性改变的过程中，其内源性保护机制也随之启动。脂联素是脂肪细胞分泌的一种特异性血浆激素蛋白，近年来有研究证实，脂联素在抗动脉硬化、炎症和胰岛素抵抗等多方面均具有保护性作用，为此本文就脂联素与动脉硬化的相互关系作详细阐述，旨在为寻找缓解动脉硬化的靶点提供理论及实验支持。

1 脂联素概述

脂联素是脂肪细胞特异性分泌的一种血浆激素蛋白，它在脂肪组织中高度表达并进入血液循环，占人体总蛋白的0.01%(生理质量浓度为5-30 mg/L)，具有重要的代谢功能。

脂联素是由脂肪最丰富的基因转录1(APM1)基因所产生的蛋白质，APM1基因位于染色体3q27上，脂联素由244个氨基酸组成，具有4个主要的结构域：包括氨基末端的一分泌信号序列，一个小的非螺旋区，一个胶原结构域以及羧基端的球形结构域。研究表明，由APM1基因单核苷酸多态性(SNP)引起的低脂联素血症在一系列疾病发生发展中的作用至关重要[1]。脂联素通过与脂联素受体1(AdipoR1)和脂联素受体2(AdipoR2)结合而发挥作用，AdipoR1在骨骼肌中高度表达，主要与球形脂联素结合，AdipoR2主要在肝中表达，主要与链状脂联素结合[2]。Scatchard图分析和配体结合测定研究表明[3]，AdipoR1是球形脂联素的高亲和力受体，对链状脂联素表现出低亲和力，AdipoR2是球形和链状脂联素的中等亲和力受体。在C2C12肌细胞中，球形脂联素及链状脂联素与AdipoR1结合后增加了AMP激酶(AMPK)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化，而在肝细胞中，只有链状脂联素具有刺激AMPK活化和ACC磷酸化作用。目前可明确机体中脂联素具有多种途径参与细胞代谢调控：(1)APPL1途径，诱导内皮细胞NO的产生和内皮组织依赖的血管舒张作用，同时调节葡萄糖的利用和脂肪酸的氧化；(2)AMPK途径，脂联素在组织中的广泛应用都要通过活化AMPK这条信号途径，主要介导葡萄糖异生，增加游离脂肪酸的氧化；(3)P38 MAPK途径，MAPK途径可在APPL1刺激下被诱导激活，APPL1与MAPKs家族的重要组成部分胞外信号调节激酶5(extracellular signal-regulated kinases,ERK)结合，具有调控细胞增殖、迁移、分化、衰老、凋亡等功能[4]；(4)NF-κB途径，主要在调节炎症反应中发挥重要作用，可抑制TNF-a、IL-6的表达和释放，终止炎症反应的发生。(5)Caspase信号，通过AMPK途径降低活性氧水平并抑制特异性半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性，保护内皮细胞凋亡[5]。

2 脂联素与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是一种血管疾病，常常累及大中型动脉，在颅内则突出表现在willis环。动脉粥样斑块易于破裂，随后导致血栓形成。动脉硬化斑块破裂与炎症有关，包括炎症因子的产生以及参与血管壁降解的基质金属蛋白。脂联素抑制早期炎症、血管平滑肌细胞增殖、以及巨噬细胞内脂质的堆积，抑制巨噬细胞向泡沫细胞转化[6]，同时还具有抑制血管内皮细胞凋亡的作用，以下为脂联素抑制动脉硬化发展的主要机制：

2.1 保护内皮细胞

内皮细胞(EC)是一种多功能细胞，作为血管的功能组织和血液之间物质交换生物屏障，具有调节血管张力、抗血栓形成、促凝血、产生细胞因子、参与脂蛋白代谢等功能。AS中内皮细胞结构和功能受损，产生血管屏障功能的损害，血液中的脂质和单核细胞沉积在内皮下，转化为泡沫细胞[7]，成为动脉硬化形成中的始动环节。内皮细胞受损受多种因素的影响，尤其是氧化应激、氧化低密底脂蛋白，高血压、肾素-血管紧张素、同型半胱氨酸等。由氧化应激等氧自由基介导的血管内皮损伤，统称活性氧簇(ROS)。ROS主要与被血管紧张素Ⅱ、血流切应力、高血糖等激活的NADPH-氧化酶有关。ROS增加细胞质内钙离子浓度、减少NO的生成，使血管舒张减弱，钙离子内流消耗ATP，使ATP减少，NO和ATP减少导致血管内皮受损[8]。脂联素可抑制血管内皮生长因子(VEGF)诱导ROS的生成。在内皮细胞中，脂联素通过APPL1途径降低由氧化性低密度脂蛋白(LDL)或高葡萄糖引起的氧化应激[9],同时APPL1还介导脂联素诱导NO的产生和内皮组织依赖的血管舒张作用。另外，高分子脂联素诱导AMPK活化后诱发选择性抑制细胞凋亡的作用，综上，脂联素从各个途径发挥保护血管内皮细胞的作用，增加对血管内皮的保护作用。

2.2 抑制炎症反应

动脉硬化产生、斑块形成、破裂与炎症有关， Fujii S等人曾提出AS是一种炎症性疾病的概念，其发展过程始终伴随炎症反应[10,11]。炎症与动脉硬化相辅相成，在动脉硬化的早期即可监测到如单核/巨噬细胞等炎症细胞因子在血管内的聚集。内皮受损后释放黏附分子ICAM-1和VCAM-1，引起单核/巨噬细胞的黏附和浸润，同时，单核细胞释放单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1),诱导更多的单核细胞进入内皮下，在巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)诱导下分化为巨噬细胞，吞噬大量ox-LDL，形成泡沫细胞。不断聚集的泡沫细胞堆积在一起形成脂质条纹或脂质斑块，导致粥样硬化斑块的形成。除了ox-LDL外，胆固醇、氧化性磷脂、炎性细胞因子(IL-1β、TNF-α等)也可刺激血管内皮表达VCAM、P选择素、E选择素等黏附分子[12]。同型半胱氨酸能激活NF-κB，增加CRP、IL-6、IL-8等炎性因子分泌，同时还上调MCP-1等趋化因子的表达，也可促进ROS的产生[13]。总的来说，介导炎症反应的信号通路主要有MAPK依赖信号通路和ROS依赖信号通路。致炎物质首先与相应受体结合，依次激活MAPK分子或通过ROS依赖信号通路促进细胞内ROS产生，随后导致转录因子NF-κB活化，从而调节炎性细胞因子的表达[14]。内皮细胞中脂联素对NF-κB信号的作用是通过cAMP依赖途径来实现的[15]。通过cAMP的积累和蛋白激酶A的激活，抑制内皮细胞NF-κB信号，降低巨噬细胞中脂多糖诱导的TNF-a、IL-6的表达和释放，还上调抗炎因子IL-10的表达[16]。因此，脂联素可在动脉硬化的发生过程中发挥抗炎的作用。

2.3 与脂代谢相关

动脉粥样硬化的病理基础之一为脂代谢紊乱，包括胆固醇代谢紊乱和甘油三酯代谢紊乱。它们共同的病理特征为ox-LDL。ox-LDL进入动脉管壁细胞膜内，被单核细胞/巨噬细胞吞噬后形成泡沫细胞[17]，脂质代谢失衡诱发炎症反应，炎症促进了内皮细胞对脂质的摄取和蓄积，脂质代谢功能紊乱导致了AS的发生[18]。脂联素可促进脂肪酸代谢，降低血液中甘油三脂和游离脂肪酸水平[19]。研究证明，NF-κB通路和过氧化体增殖物激活型受体通路(PPAR α /γ)等调节了炎症与脂代谢之间的相互作用，促进了动脉硬化的形成[20,21]。脂联素可抑制NF-κB途径，激活PPAR通路，共同效应为减少炎性物质的产生。另外，球型脂联素活化AMPK途径后抑制葡萄糖碳水化物向脂质转变，减少体内脂质含量。脂联素作为一种胰岛素超敏化激素，促进骨骼肌细胞的脂肪酸氧化和糖吸收，加强胰岛素的糖原异生作用，抑制肝糖原生成，调节脂肪酸氧化和糖代谢，是机体脂质代谢和血糖稳态调控网络的重要调节因子。

2.4 抑制血管平滑肌增殖

动脉硬化斑块形成、血管狭窄等疾病的共同发病基础为血管平滑肌(VSMC)的增殖，血管平滑肌细胞在炎症趋化因子的作用下迁移到内膜下。有研究表明，脂联素不仅抑制早期炎症的作用，还抑制血管平滑肌细胞增殖，以及巨噬细胞内脂质的堆积，抑制巨噬细胞向泡沫细胞转化[22]。脂联素通过抑制细胞外调节蛋白激酶(ERK)或通过阻止胰岛素样生长因子(IGF-1)选择性抑制细胞外调节蛋白激酶1/2(ERK1/2)信号通路，从而抑制血管平滑肌细胞增殖[23-24]。

2.5 抑制血小板活化

在血管壁损伤的基础上伴随着血小板机能亢进、VII因子增多所致的高凝血症、以及增多的纤溶酶原激活物抑制物-1所致的低纤溶血症的发生。活化的血小板进一步促进血管平滑肌增生，使血管壁增厚，管腔狭窄，并且介导了动脉硬化里血小板介导的炎症反应[17]。所有的这些因素都促进了动脉硬化形成和发展。在脂联素基因敲除的雄鼠体内，研究发现血栓形成加速。目前，人们普遍认为的机制是脂联素通过eNOS/NO途径阻止高脂血症诱导的血小板聚集。樊荣等人[25]对成年大鼠饲以高脂饲料，分离血小板并以重组脂联素孵育，采用免疫荧光、Western blotting等方法观察监测血小板聚集、NO含量、超氧化物含量、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)/诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达和抗氧化物活性，结果显示高脂血症诱导的eNOS磷酸化的降低和iNOS表达的增加在rAPN处理后被显著逆转，表明脂联素一种抑制高脂血症血小板聚集的脂肪细胞因子，其机制与减少超氧化物水平、增加抗氧化物活性和阻断iNOS的表达有关。以上说明脂联素可通过抑制血小板活化以及后续的炎症反应，在动脉硬化发展中发挥重要作用。

3 展望

综上，脂联素通过多种机制发挥着抗动脉硬化的作用，为抗动脉硬化的有益因子。目前大多数研究是以细胞及动物试验模型研究脂联素对脂代谢，炎症因子等相互作用，已经证实脂联素可作为动脉硬化治疗的新靶点，提高体内脂联素水平或上调脂联素受体水平，有望成为未来研究的重点。

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