血管生成素样蛋白2在2型糖尿病中的研究进展

雷云震，简伟明，侯莉明，李俊，王晓明

(空军军医大学西京医院老年病科，西安 710032)

2型糖尿病是由多种病因引起的以胰岛素抵抗和慢性高血糖为特征的代谢性疾病，全球发病率呈逐年上升趋势。在我国成年人中，糖尿病和糖尿病前期患者已达10.9%和35.7%[1]，而2型糖尿病的大血管和微血管并发症具有很高的致残率和致死率，严重威胁着人类的健康和寿命，也给社会带来了巨大经济负担[2]。积极探索2型糖尿病发生发展的分子机制，寻找预防和治疗的新靶点，一直是糖尿病领域的研究热点。血管生成素样蛋白(angiopoietin-like proteins,ANGPTLs)是近年人们发现的一种新的分泌型糖蛋白，由8个成员(ANGPTL 1-8)组成[3]。其中，ANGPTL2以多种机制参与2型糖尿病及其并发症的发生和发展，其科研和临床价值日益受到关注。

1 ANGPTL2的概述

Kim等[4]于1999年首次从人类和小鼠模型的心肌cDNA库中克隆出编码ANGPTL2的互补DNA。ANGPTL2基因位于9q34，其编码的蛋白质由493个氨基酸组成，分子量为57 ku(糖基化时为64 ku)。ANGPTL2与血管生成素具有高度同源性，结构上都有典型的N-端卷曲螺旋结构域和C-端球状纤维蛋白原样结构域，但不与血管生成素特征性的受体Tie1和Tie2结合，因此并非真正的血管生成素家族成员[5]。ANGPTL2在内脏脂肪组织、内皮细胞、心肌、肺、消化道、骨骼肌和一些造血细胞中高表达[6-8]。人体循环中ANGPTL2的水平为1～3 ng/ml，男女总体水平相似，且随年龄增长逐渐增加[9]。

2 ANGPTL2的生物学特征

生理水平的ANGPTL2具有促血管生成、组织修复和抗内皮细胞凋亡的功能。近年研究发现，ANGPTL2能作用于造血细胞表面的配对免疫球蛋白样受体B/白细胞免疫球蛋白样受体B2， 减弱T细胞活化衔接因子2、 含有SH2结构域的76 ku的白细胞蛋白和磷脂酶C-γ2的酪氨酸磷酸化，发挥抑制血小板活化的功能[10，11]。目前已有多个研究阐明ANGPTL2的转录调控机制。(1)叉头框蛋白(forkhead box protein,Fox)O1属于Akt依赖的转录调节因子，肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)通过抑制FoxO1的磷酸化，促进FoxO1入核，上调ANGPTL2的表达，而胰岛素能促进FoxO1蛋白磷酸化，抑制ANGPTL2的表达[12,13]。(2)Smad3是另一种重要的转录调节蛋白，转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)能促使Smad3与ANGPTL2的启动子结合进而促进其表达，当沉默Smad3基因时，TGF-β1上调ANGPTL2表达的功能被显著抑制[14]。(3)活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cell,NFATc)是具有多项调节功能的转录因子，ANGPTL2的启动子上存在NFATc的潜在结合位点，表明NFATc也可以促进ANGPTL2转录[15,16]。(4)此外，ANGPTL2启动子的甲基化能导致ANGPTL2的功能缺失，而去甲基化则能增强ANGPTL2的表达[17,18]。(5)也有研究发现，生物钟基因如CLOCK/BMAL1等通过结合ANGPTL2启动子上的E-box位点发挥调控ANGPTL2分泌的功能[19]。

3 ANGPTL2在2型糖尿病中的作用

3.1 ANGPTL2与2型糖尿病

2型糖尿病是由胰岛素分泌不足与胰岛素抵抗双重缺陷共同导致的。ANGPTL2的过表达与胰岛素抵抗及2型糖尿病的发生密切相关。Tabata等[20]发现高脂饲养的ANGPTL2敲除鼠脂肪组织中炎症反应和胰岛素抵抗减轻，而过表达ANGPTL2的小鼠脂肪组织表现出强烈的炎症反应，且巨噬细胞浸润增加，胰岛素敏感性受损。进一步研究表明，在糖尿病和肥胖的条件下，脂肪细胞、内皮细胞和巨噬细胞会产生ANGPTL2，与整合素α5β1结合，激活Ras 相关的 C3 肉毒素底物1，增加核因子κB抑制蛋白(inhibitory protein of nuclear factor κB,IκB)的降解，促进核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)转位到细胞核，上调白细胞介素1β和TNF-α等炎症因子的表达与释放，引起脂肪组织的炎症反应[21,22]。因此，ANGPTL2可能通过炎症信号通路参与脂肪组织的炎症反应和胰岛素抵抗。

日本一项对2 164名无糖尿病的普通人群随访7年的研究表明，血清ANGPTL2水平升高与2型糖尿病的发生呈正相关，且属于2型糖尿病发生的独立危险因素[23]。Suzuki等[8]同样报道，与健康对照组比较，2型糖尿病患者的血清ANGPTL2水平显著增高。也有研究发现，肥胖的2型糖尿病患者用吡格列酮治疗3个月后，ANGPTL2的水平下降，且心血管事件的发生率也明显减低，因此考虑吡格列酮的抗糖尿病作用可能部分归因于降低ANGPTL2的表达[24]。此外，在2型糖尿病患者中，血清ANGPTL2浓度与心血管事件的发生独立相关，因此推测ANGPTL2是2型糖尿病患者危险度分层的候选生物标志物[25]。综上，ANGPTL2可能通过炎症反应和脂肪组织的病理性重塑参与胰岛素抵抗和2型糖尿病的发生。

3.2 ANGPTL2与糖尿病大血管病变

糖尿病大血管病变是指糖尿病患者主动脉、冠状动脉和外周动脉等动脉粥样硬化。内皮细胞来源的ANGPTL2通过激活整合素α5β1/Rac1/NF-κB促炎级联反应，增加巨噬细胞的浸润，加速血管壁的炎症，导致内皮功能障碍和动脉粥样硬化斑块的形成和不稳定进展[16]。此外，ANGPTL2能够减少内皮细胞中一氧化氮的合成，加重内皮细胞的功能紊乱，导致血管壁的病理性重塑和动脉粥样硬化[26]。杜幸等[27]研究发现，2型糖尿病合并颈动脉粥样硬化患者的血清ANGPTL2水平显著高于健康对照组和未合并颈动脉粥样硬化的患者；同时宋娓等[28]对360例2型糖尿病患者的血清分析时发现，ANGPTL2与2型糖尿病下肢动脉病变显著相关，推测 ANGPTL2的检测可能对2型糖尿病下肢动脉病变的早期预测、病情判断和预后评估有重要意义。而Xie等[29]研究发现，2型糖尿病合并薄纤维帽粥样斑块(thin-cap fibroatheroma,TCFA)的患者，血清ANGPTL2水平显著高于无TCFA患者，认为血清ANGPTL2水平是TCFA的有力预测因子。因此推测阻断ANGPTL2通路可能在糖尿病大血管病变的预防和治疗中发挥有益的作用。

3.3 ANGPTL2与糖尿病微血管病变

微血管病变是糖尿病的特征性并发症，多累及肾脏、视网膜、心肌和周围神经组织。糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是2型糖尿病严重的微血管病变并发症，是终末期肾病的主要原因。研究发现，ANGPTL2能以多种机制促进DN的进展。(1)Yang等[30]发现，在DN小鼠的肾脏组织中，ANGPTL2和Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)4的表达均上调。而敲除ANGPTL2后，DN小鼠肾脏组织中的炎症反应、TLR4的表达、组织纤维化和细胞外基质的聚集减弱，小鼠的肾功能得到保护，推测这种肾脏保护机制与敲除ANGPTL2后抑制TLR4表达，进而减轻肾脏组织的炎症反应有关。(2)Sun等[31]对24例糖尿病患者的肾脏组织活检标本分析时发现，ANGPTL2的表达显著上调，推测ANGPTL2参与DN的发展且与肾小球肥大相关。(3)Li等[32]研究发现，血清ANGPTL2水平与患者的尿微量白蛋白水平独立相关，提示ANGPTL2在2型糖尿病患者进行性肾病中可能发挥着重要的作用；同时Ishii等[33]研究也证实，血清ANGPTL2高水平与糖尿病患者微量蛋白尿的发生，以及进展为大量蛋白尿和肾功能下降显著相关。(4)类似地，糖尿病视网膜病变患者血清和房水中ANGPTL2水平也显著增加，且与视网膜病变的严重程度成正相关，考虑ANGPTL2能通过上调NF-κB的表达诱导视网膜急性炎症反应和脉络膜新生血管的形成[34]。尽管有较多文献的支持，目前仍需要开展更多的研究明确ANGPTL2参与糖尿病微血管病变的潜在分子机制。

3.4 ANGPTL2与肥胖

肥胖症是一种严重的全球性健康问题，也是2型糖尿病的主要危险因素之一。研究发现，ANGPTL2与肥胖之间也存在显著的相关性。肥胖患者的脂肪组织和循环中ANGPTL2 水平显著高于正常人群，而在饮食、运动干预或者减重手术后，血清中ANGPTL2水平显著下降，且能够反映体质量的减轻和代谢参数的改善[35,36]。目前认为ANGPTL2主要是通过整合素α5β1增加脂肪组织炎症反应和细胞外基质重塑，激活脂肪组织重构，进而参与肥胖症的发生。

4 展望

综上所述，ANGPTL2是一种具有复杂生理和病理功能的糖蛋白，广泛地参与肿瘤、动脉粥样硬化、肥胖症和2型糖尿病等疾病的发生[37]。ANGPTL2作为一种促炎因子，通过多种信号通路参与脂肪组织的慢性炎症、肥胖以及肥胖相关的胰岛素抵抗。抑制ANGPTL2的表达能够显著改善机体的肥胖和胰岛素抵抗，对2型糖尿病及其并发症的发生也具有明显的预防作用。因此，开展关于ANGPTL2在糖尿病及其并发症中的作用及分子机制研究，将有助于进一步认识2型糖尿病及其并发症发生和发展的机制，为针对这些病症的治疗提供新的靶点。