脂联素对心血管保护作用的研究进展

任 超，梁家立，张 勇

随着经济的发展和生活方式的改变，肥胖的发生率越来越高。 脂联素是脂肪组织分泌的脂肪细胞因子，临床和基础科学研究已经确定了其抗动脉粥样硬化、 促血管再生及心肌细胞保护等重要作用。在此，笔者回顾了脂联素的多种生物学作用，探讨目前其分子机制的研究热点、方向和成果，并展望脂联素未来研究方向和潜在的临床应用前景。

1 脂肪细胞因子——脂联素

除了存储能量外，脂肪组织还有重要的内分泌功能，许多脂肪细胞因子都有抗炎功能［1］。随着肥胖的增加，许多炎性脂肪细胞因子表达增多而抗炎因子减少，例如肿瘤坏死因子α（TNF-α）以及脂联素。1995 年首次描述了脂联素，被叫作Acrp30，分子量为30 kD，是一种脂肪细胞补体相关的蛋白质［2］。 人类脂联素基因位于染色体3q26，与2 型糖尿病和代谢综合征的敏感性相关。

脂联素含有244 个氨基酸残基，一个信号序列和一个非保守的N 末端结构域， 随后是22 个胶原蛋白重复和C 末端球状结构域，与肿瘤坏死因子α（TNF-α）结构相似。 其主要由脂肪细胞分泌，有不同的组成形式：三聚体（90 kD）（基本单元），低分子量六聚体（180 kD），和包括12 到18 个分子聚合的高聚合体（超过400 kD）。高分子量的异构体被认为是最具生物活性的［3］。

脂联素的循环浓度很高（0．5～30 μg/ml），占所有血浆蛋白质的0．01%。 绝大多数的脂联素是由白色脂肪组织产生的。 成骨细胞，骨骼肌细胞和心肌细胞等也可表达脂联素。 最新研究表明，源自心肌细胞的脂联素具有生物活性和生理功能［4］。

脂联素在全身有包括心血管保护和代谢调控等不同的作用。 脂联素通过结合和激活其特异受体来调节细胞功能（脂联素受体1，AdipoR1；脂联素受体2，AdipoR2）。AdipoR1 在骨骼肌和血管内皮细胞中 大 量 表 达， 而AdipoR2 主 要 在 肝 脏 中 表 达［5］。AdipoR1 和AdipoR2 在成人心肌细胞都有表达，但每个受体与脂联素心肌保护信号的关联的研究仍在进行中。 T-钙黏蛋白（T-cadherin）最近被确认为脂联素发挥心肌保护和再血管化作用的关键蛋白。脂联素通过与T-钙黏蛋白直接相互作用，广泛存在于血管和肌肉组织表面。

2 脂联素与心血管疾病的相关性

大量流行病学证据支持脂联素在心血管中的保护作用。 在血管组织中，脂联素具有抗炎和抗动脉粥样硬化的作用，并可促进血管生成。 在心脏组织中， 脂联素通过抗炎和调节细胞代谢等途径，调控心脏缺血再灌注损伤，抑制心脏肥厚性重构等。

2.1 脂联素的抗动脉粥样硬化作用 现在普遍认为， 糖尿病和肥胖状态会导致微循环慢性炎症，其分泌的TNF-α 等细胞因子和高血糖会进一步触发炎症信号级联反应，诱导白细胞黏附，导致了动脉粥样硬化过程。 Ouedraogo 研究了在肥胖和2 型糖尿病患者中脂联素水平下降之间的关系， 并观察到了微血管炎症的加重。在脂联素基因敲除小鼠中，外源性给予脂联素可以缓解微血管内皮细胞炎症［6］。

颈动脉中膜增厚是动脉粥样硬化的早期标志，其与男性的脂联素水平呈负相关。 实验研究显示脂联素可以预防动脉粥样硬化斑块形成。 离体实验证实，脂联素可抑制单核细胞/内皮细胞的黏附、髓样分化和与动脉粥样硬化斑块的成因密切相关的巨噬细胞细胞因子的产生。 脂联素是直接抑制导致动脉粥样硬化的分子，如细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）和E-选择蛋白［7］。 即使在脂联素基因敲除的小鼠中，给予外源性脂联素也可以降低其动脉粥样硬化的病变。

2.2 脂联素的血管生成作用 多个实验室证实脂联素可以促进外周动脉疾病小鼠模型中的血运重建。 在小鼠后肢缺血模型中，在2～4 周后可以监测到血流恢复；而脂联素基因敲除小鼠，其恢复效果欠佳。 相反，给予基因敲除小鼠外源性的脂联素可以促进其血运重建反应。 其重要的细胞内信号分子包括5 腺苷磷酸活化蛋白激酶（AMPK）［8］，内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和环氧合酶-2（COX-2）。

脂联素通过增加内皮细胞NO 的可用性来激活AMPK。 脂联素对血管生成的影响通过依赖脂联素介导的AMPK 和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化作用。AMPK 处于Akt 的上游，破坏AMPK 的活化可以抑制脂联素诱导的Akt 磷酸化［9］。 另外，在COX-2 基因敲除小鼠后肢缺血模型中，使用脂联素并没有改善其再血管化反应， 提示COX-2 分子在脂联素信号通路中的重要作用。

2.3 脂联素的心肌保护作用 许多流行病学研究已经表明脂联素水平的降低与心血管事件危险性的增高呈正相关［10-12］。 即使在糖尿病，血脂障碍、高血压、吸烟及高体质量指数等的状态下，脂联素依然发挥其功能［11］。 血液里的高脂联素浓度降低了心肌梗死发生的风险［11，13］。 急性心肌梗死后血液中的低脂联素水平可预示有害心血管事件的发生。 总之，近年来的临床观察表明，心肌梗死后血浆中脂联素水平与心肌射血分数的恢复正相关［14］。 降低的脂联素水平被认为是心血管事件的危险因素。

实验室研究的大量证据证明了低脂联素血症与心肌细胞损伤的关系。 体外实验中，脂联素可以促进细胞存活、抑制细胞死亡。 这一实验表明脂联素不仅可以通过保护血管间接避免心肌缺血再灌注损伤，还对心脏有直接的保护作用。 脂联素基因敲除小鼠收到缺血再灌注损伤后，其心肌细胞坏死增加、心肌梗死面积增加、心功能减退［15］。 与对照组相比，杂合子的脂联素基因敲除小鼠体内脂联素水平降低了一半，其缺血再灌注损伤更严重；而纯合子脂联素基因敲除小鼠会受到更严重的损伤。 这些发现表明，脂联素水平不仅与缺血性心脏疾病发生的危险程度呈负相关，而且也与缺血再灌注损伤的严重程度呈负相关。 按照剂量给予外源性脂联素可以改善脂联素基因敲除小鼠缺血再灌注损伤的恶化［15］。 这些结果表明脂联素作为一个新的治疗性药物可能用于缺血性心脏病。

3 脂联素与脂联素受体

内皮细胞、血管平滑肌细胞、单核细胞等心血管相关细胞均表达AdipoR1 和AdipoR2。 许多离体实验研究提示AdipoR1 和AdipoR2 介导脂联素的多种生理作用。 例如：其siRNA 靶向抑制脂联素刺激的ERK1/2 激活；然而，分别单独抑制AdipoR1 或AdipoR2 并不影响脂联素的功能［16］。同样，只有同时下调AdipoR1 和AdipoR2 的表达才会影响脂联素诱导人脐静脉内皮细胞（HUVEC）eNOS 的磷酸化能力，而单独下调其中一个的表达并没有影响［17］。 同样在HUVECs，抑制AdipoR1 或AdipoR2 会影响脂联素的血管生成作用［18］。 AdipoR1 和AdipoR2 的过表达也会增强脂联素对内皮细胞的抗炎作用 。 因此， 在细胞培养模型中，AdipoR1 和AdipoR2 与脂联素相互作用发挥多种心血管作用。 然而，在体动物模型的研究相对较少。

T-钙黏蛋白是缺乏胞内结构域的另一种脂联素结合GPI 锚定蛋白。 在心脏、肌肉及血管细胞膜上高表达。 Denzel 等证明在体小鼠慢性和急性心肌损伤模型中，T-钙黏蛋白缺陷与脂联素基因敲除的小鼠其表型相似［20］。 在压力超负荷的横向主动脉缩窄模型中，T-钙黏蛋白缺陷小鼠会导致心肌肥厚以及心脏毛细血管密度降低。 在急性缺血再灌注模型中，T-钙黏蛋白缺陷小鼠会导致更大的心肌梗死面积。 这些模型中的心肌损害程度，脂联素基因敲除小鼠与T-钙黏蛋白缺陷小鼠相似［20，21］。 而给予外源性的脂联素可以修复脂联素基因敲除小鼠，对T-钙黏蛋白缺陷小鼠不起作用［20］。 从这些研究可以看出T-钙黏蛋白在脂联素心脏保护中的重要作用。

在慢性肢体缺血模型发现了同样的结果：T-钙黏蛋白缺陷小鼠与脂联素基因敲除小鼠类似，均损害了血流恢复及肢体功能［22］。 而且给予脂联素并不能促进T-钙黏蛋白缺陷小鼠的血流重建［23］。 提示T-钙黏蛋白在脂联素血管保护中的重要作用。

多个实验室在离体实验中证实，通过免疫共沉淀实验，T-钙黏蛋白与脂联素直接作用［20，23］。脂联素存在于野生小鼠内皮细胞及心肌细胞表面，而在T-钙黏蛋白缺陷小鼠中却不存在［20，23，24］。 因为T-钙黏蛋白缺乏典型钙黏蛋白家族的跨膜区和胞内区，其可能作为一个辅助受体介导脂联素受体 （例如AdipoR1 和AdipoR2）以及细胞内信号传导功能。T-钙黏蛋白可以将脂联素吸附在心血管组织表面，也可能促进脂联素与多种其他蛋白相互作用［23］。 鉴于T-钙黏蛋白在脂联素心血管保护中的关键作用，未来针对潜在信号机制的研究将会极大促进这一领域发展。

综上所述，脂联素是一种内源性的胰岛素敏感激素，由脂肪细胞产生，在血浆中以各种不同的多聚体分子循环。最近的研究发现T-钙黏蛋白是将脂联素定位在心血管组织中所必需的。 然而，由于T-钙黏蛋白缺乏跨膜和胞内结构域，因此可能需要其他蛋白用于介导胞内信号。 这可能是脂联素信号通路的下一个研究热点。

越来越多的动物实验和临床研究证明了脂联素的临床应用价值。 随着其作用机制的进一步研究，脂联素以后将在心血管疾病的预防、诊断和治疗方面发挥重要作用。