色素上皮衍生因子在炎症中双重作用的研究进展

何 婷 黄跃生 白晓东

（1.中国人民解放军总医院第三医学中心烧伤整形科，北京 100039；2.陆军军医大学第一附属医院烧伤研究所，重庆 400038）

色素上皮衍生因子（pigment epithelium-derived factor，PEDF）是一种分子质量为50 kDa的糖蛋白，由SERPINF1编码，属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族成员[1]。PEDF是一种内生性糖蛋白，广泛表达于眼、肝、心、脂肪组织等全身各处，具有多种不同的生物学功能[2]。PEDF起初被认为是一种促进神经分化的生长因子[3]，并且在毒素诱导的神经退行性变的动物模型中显示了极强的神经保护作用[4]。此外，PEDF是目前已知的最强的新生血管抑制剂，能够抑制血管内皮生长因子（VEGF）诱导的血管增生[5]，因此，PEDF在治疗肿瘤新生血管方面可能有巨大的潜力[6]。多年的研究证实，PEDF是一种具有多种生物学功能的糖蛋白，例如营养与保护神经、抑制血管增生、抗增殖和氧化[7]以及抗动脉粥样硬化[8]等。

炎症是机体对感染、创伤、缺血、中毒以及自身免疫性损伤等产生的复杂而系统的反应[9]。炎症反应能够清除损伤引起的刺激并启动组织愈合过程，但如果损伤与修复之间的平衡被打破，炎症级联放大，白细胞、淋巴细胞和胶原等持续造成组织损伤，可能会导致癌症、糖尿病以及心脏病等的发生[10]。越来越多的研究表明，PEDF参与了炎症相关性疾病的病理生理过程，但是PEDF在炎症中发挥的作用仍存在争议。本文就PEDF在炎症中的双重作用进行了综述，并讨论其发挥作用的相关机制。

1 PEDF发挥抗炎作用的相关机制

1.1 下调促炎因子的表达 最初发现PEDF的抗炎作用是在血管增生性疾病中，例如糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）[11]，PEDF能够下调炎症因子的表达。DR是一种糖尿病的严重并发症，也是20～64岁患者致盲的主要原因[12]。越来越多的研究表明，炎症因子例如细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）以及单核细胞趋 化 因 子 -1（monocyte chemoattractant factor-1，MCP-1）等的表达上调导致了DR的发生发展[13]。Miyamoto 等[14]首次证实PEDF通过抑制氧化应激反应和ICAM-1的表达来抑制DR的视网膜白细胞淤滞。此外，在视网膜Müller细胞中，PEDF能够通过增加谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）的表达来对抗白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）的作用[15]，而IL-1β在DR这一疾病的发展中起着关键作用[16]。

PEDF能够下调视网膜促炎因子（如VEGF、ICAM-1、TNF-α、MCP-1等）的表达这一现象证实PEDF是一种负急性期蛋白，下调PEDF的表达能够促进炎症反应的发生发展，这也说明PEDF是一种内源性的抗炎因子[17]。此外，在内皮细胞氧化应激条件下，ICAM-1和MCP-1通过转录激活核因子-κB（nuclear factorkappa B，NF-κB）使得自身表达上调，而它们的过表达能够使单核细胞和T细胞聚集至血管壁，从而促进动脉粥样硬化的发生发展[18]。事实上，动脉粥样硬化疾病的发生发展离不开免疫系统的激活和炎症反应的参与[19]，ICAM-1和MCP-1的表达水平与心血管疾病的发生率及动脉粥样硬化斑块的大小密切相关[20]。PEDF能够通过下调ICAM-1和MCP-1的表达来降低糖尿病患者动脉粥样硬化的发生率[21]。此外，在角膜上，PEDF与二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）联合作用能够抑制白细胞介素-18（interleukin-18，IL-18）的表达，而IL-18是一种已知的促炎因子，在感染性T细胞中，它能够上调单纯疱疹病毒1型（herpes simplex virus type-1，HSV-1）的表达[22]。

1.2 促进抗炎因子的合成 在视网膜色素上皮细胞氧化应激条件下，PEDF能够促进神经保护素D1（neuroprotectin D1，NPD1）的合成，并且70%合成的NPD1会从细胞中释放出来[23]。NPD1来源于DHA的氧化反应，是一种具有生物活性的介质，由视网膜色素上皮细胞合成产生[24]。它具有神经保护活性，能够抑制细胞因子诱导的促炎因子环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表达，因此被认为是DHA发挥神经保护作用的信使[25]。此外，体内及体外研究均表明，在急性炎症期，NPD1和其他脂质介质，如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）衍生的消退素E1（resolvin E1，RvE1）共同作用，能够调节白细胞浸润和增强巨噬细胞吞噬活性[26]。

1.3 抑制其他介质的促炎作用 小窝蛋白（caveolin，Cav）是构成质膜微囊（内皮细胞膜上一种特殊分类的脂筏）的主要蛋白，它参与了分子转运、细胞黏附、信号转导等多种生物学过程[27]。外源性地加入His-rCav能够上调细胞膜上Cav的表达水平，并且能够上调MCP-1、血管细胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）和纤溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）的mRNA水平。Matsui等[28]研究表明，在人脐静脉内皮细胞中，PEDF能够通过抑制MCP-1、VCAM-1和PAI-1的基因转导来抑制Cav诱导的炎症反应和血栓形成。

在糖尿病的血管并发症中，很多血流动力学改变和高糖引起的代谢改变，包括晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs）合成增多和活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生增多，都会导致血管出现典型的组织病理学改变[29]。Nakashima等[30]指出，在人脐静脉内皮细胞中，PEDF能够阻断高糖诱导的炎症反应，主要是通过增加线粒体超氧化物歧化酶的表达来抑制ROS的产生与激活氧化还原敏感转录因子—NF-κB。线粒体超氧化物的生成阻断了高糖诱导的NF-κB的激活、蛋白激酶C的产生和AGEs的合成。对于高糖环境下的人脐静脉内皮细胞，线粒体来源的ROS可能是PEDF抗氧化应激作用的一个分子靶点[31]。

2 PEDF发挥促炎作用的相关机制

近年来，越来越多的研究表明由脂肪细胞分泌的PEDF导致了慢性炎症的发生，诱导肥胖患者的胰岛素抵抗，这可能是减轻胰岛素抵抗的治疗靶点[32]。在巨噬细胞中，脂肪细胞来源的PEDF能够促进促炎因子TNF-α和IL-1的产生，并且通过脂肪甘油三酯酯酶（adipose triglyceride lipase，ATGL）激活促炎激酶—细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）[33]。此外，在培养的小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元中，PEDF能够诱导趋化因子、TNF-α、IL-1和IL-6等促炎因子的表达[34]。激活的小胶质细胞分泌一氧化氮（nitric oxide，NO）等炎症介质和促炎因子，导致某些神经退行性疾病的病理生理改变[35]。Sanagi 等[36]研究表明，在培养的小胶质细胞中，重组人PEDF通过激活NF-κB和环磷腺苷效应元件结合蛋白（cyclic AMP responsive element binding protein，CREB）来引起促炎细胞因子的产生。虽然PEDF激活NF-κB和CREB的机制尚不清楚，但其调节这些转录因子的能力也许说明PEDF能够上调促炎基因的表达。

此外，在多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）中，血清PEDF的表达水平与C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）含量呈正相关，并且PEDF在PCOS慢性炎症的发生发展中起着重要作用[37]。CRP是一种急性期蛋白，经常被用于感染的诊断。在近来的研究中，对于合并全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）的危重患者，在ICU的第1天出现CRP循环水平升高提示患者可能合并脓毒症[38]。如果PEDF的表达水平增高预示着不良预后，那么对其进行检测可以辅助危险筛查和评估，并且基于PEDF的干预措施可能也会取得良好的效果。

3 PEDF发挥作用的分子机制

PEDF发挥作用可能是通过血管内皮细胞上的PEDF受体介导的。至今对PEDF受体的数量和类型仍未完全研究清楚，已经证实的PEDF受体主要有以下4种：ATGL受体、层粘连蛋白受体（laminin receptor，LR）、F1三磷酸腺苷酶和低密度脂蛋白受体相关蛋白6（low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6）[6]。

LR表达于肿瘤细胞、肌细胞、神经元细胞、表皮细胞和内皮细胞等部位。事实上，PEDF与LR都参与了多种生物学过程，例如迁移、黏附和增殖等[39]。与PEDF类似，LR同样参与了视网膜神经元的分化与血管生成等过程[40]。Matsui 等[41]研究表明，在siLR转染的骨髓瘤细胞中，PEDF抗血管生成、抗炎及抗血栓形成等功能丧失。在骨髓瘤细胞中，LR单克隆抗体或LR拮抗剂—mEGF33-42单独作用能够显著降低VEGF、MCP-1和PAI-1的mRNA水平。这些发现都说明，在培养的骨髓瘤细胞中，PEDF与LR结合后能够发挥抗炎的作用。此外，PEDF通过激活PPAR-γ和抑制MAPK通路来增强其抗炎作用[21]。

ATGL受体，由马铃薯糖蛋白样磷脂酶结构域蛋白2（patatin-like phospholipase domain-containing protein 2，PNPLA2）编码，是一种位于细胞膜表面且具有磷脂酶活性的跨膜蛋白[42]。它与PEDF结合后会产生具有生物活性的游离脂肪酸和溶血磷脂酸，而游离脂肪酸和溶血磷脂酸又会充当第二信使与细胞膜表面的G蛋白偶联受体相结合[43]。PEDF与ATGL受体结合还可以发挥抗新生血管生成、抗肿瘤发生、神经营养以及神经保护等功能[44]。脂肪细胞来源的FFA以Toll样受体4（TLR4）依赖的方式促进巨噬细胞释放TNF-α和IL-6，并参与了炎症与胰岛素抵抗的生物学过程[45]。在巨噬细胞中，重组PEDF蛋白与ATGL结合后诱导了促炎表型的产生。此外，当ATGL被干扰后，巨噬细胞又呈现了M2样的抗炎表型[46]。

4 结 语

综上所述，PEDF在炎症中发挥着双重作用，为了更好地理解PEDF调节炎症的分子机制，未来的研究应深入阐明其作用靶点的差异性，这样才能加速发展治疗炎症性疾病的新方法、新技术与新手段。