色素上皮衍生因子抗炎机制的相关研究进展

张燕 国希云 邓娴 唐果 何荆贵 朱平

100853 北京，中国人民解放军总医院第一医学中心干部诊疗科(张燕、国希云、邓娴、唐果、何荆贵)；100853 北京，中国人民解放军总医院第二医学中心老年医学科(朱平)

据《中国心血管病报告2017》推算[1]，我国心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)患者或达2.9亿人。CVD发病率逐渐升高，负担日渐加重，已成为我国重大的公共卫生问题。动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)作为CVD的主要病理基础，严重危害人们的健康。AS的实质是一种慢性炎症性疾病[2-3]，炎性因子的产生对AS斑块的形成以及其稳定性均密切相关，因此下调炎性因子、增加斑块的稳定性或可成为其治疗关键。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)是一种由418个氨基酸组成的多功能糖蛋白，它含有两个结构域：N末端的神经营养区域和C末端的丝氨酸蛋白酶抑制剂，属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族5R[4]，最先是在胎儿视网膜色素上皮细胞培养液中作为神经细胞活性因子被发现[5]。PEDF由SERPINF1基因编码，位于染色体17p13.3，基因长约16 kb，由8个外显子和7个内含子组成，视网膜色素上皮细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞、脂肪细胞等均能表达PEDF[6]。PEDF具有抑制血管新生及炎症反应、抗氧化应激、抗血栓形成、稳定斑块、促进细胞凋亡和免疫调节等特性[7-10]。因此，PEDF的抗炎特性与其抗AS发生发展、稳定斑块的作用关系密切，本文就PEDF的抗炎机制进行阐述。

1 PEDF抑制活性氧簇介导的炎症反应

研究发现，眼球静脉无血流情况下，视网膜细胞产生的PEDF与活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)相关，表明在缺血的视网膜模型中PEDF影响ROS的生成[11]。PEDF抑制ROS介导的炎症反应可能通过以下路径实现。

1.1 通过抑制晚期糖基化终产物抑制ROS生成

晚期糖基化终产物(advancedglycation end products，AGEs)可诱导细胞内ROS的产生[12]。实验发现，PEDF或吡哆醛磷酸盐(AGE抑制剂)可抑制链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠眼中的AGE受体(receptor of AGE，RAGE)基因表达。而向正常大鼠静脉内注射AGEs，PEDF可阻断RAGE基因表达[13]。

1.2 通过抑制还原型辅酶Ⅱ(NADPH Ⅱ)氧化酶

研究表明，血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)可显著刺激人急性T淋巴细胞白血病细胞(MOLT-3)T细胞中的DNA合成，诱导NADPH氧化酶活性与ROS生成，进而发挥炎性作用。PEDF或抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine，NAC)可抑制Ang Ⅱ暴露的MOLT-3 T细胞中白介素2(interleukin-2，IL-2)的基因表达，并阻断MOLT-3 T细胞中Ang Ⅱ诱导的NADPH氧化酶活性和ROS生成[14]。进一步研究发现，PEDF通过抑制NADPH Ⅱ氧化酶诱导的ROS生成，减少IL-2的分泌，进而抑制Ang Ⅱ诱导的T细胞激活与增殖，最终发挥抗炎作用。Yamagishi等[15]发现，在人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)模型中，肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα，TNF-α)可诱导NADPH氧化酶活性增加，进而介导ROS生成，而PEDF完全阻止了该过程。因此，PEDF可抑制NADPH氧化酶介导的ROS的生成。此外，在AGEs处理的大鼠眼睛中，AGEs上调眼中p22phox和gp91phox(NADPH氧化酶膜的组成部分)的mRNA水平，但其mRNA水平可被PEDF抑制。因此，PEDF可通过下调p22phox和gp91phox的mRNA水平，从而抑制NADPH氧化酶活性，最终减少ROS生成[12]。

1.3 通过PPAR-γ介导的UCP-2低表达

过氧化物酶体增殖剂激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPAR-γ)可介导解耦蛋白2(UCP-2)表达降低，影响线粒体ROS途径，降低膜电位，进而减少ROS表达，减轻炎症反应[16]。因此，PEDF可通过PPARγ介导的UCP-2低表达，进而抑制线粒体ROS途径。

2 PEDF抑制NF-κB信号通道，阻抑炎性因子的转录表达

相关实验结果显示，AGE处理肾小球系膜细胞可降低PEDF mRNA和蛋白质水平，而PEDF、RAGE抗体或吡咯烷二硫代氨基甲酸酯[活化核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)抑制剂]均可抑制AGE在肾小球系膜细胞中上调的单肾细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)、血管细胞粘附分子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[17]。PEDF抑制高糖作用下肾小球系膜细胞 MCP-1、IL-6 mRNA 及蛋白表达，并且抑制了高糖作用下NF-κB的核转位，提示其可能是通过抑制NF-κB途径发挥抗炎保护作用。角膜损伤模型中同样显示PEDF可抑制NF-κB通路，进而降低炎症因子水平[18]。

3 PEDF抑制Wnt信号通路，减少炎性因子的释放

Wnt信号通路参与炎症、氧化应激、细胞增殖、血管新生等多种生理活动，其中Wnt/β-catenin信号通路作用广泛，参与炎症、心肌重构、血管损伤等过程[19-21]。实验发现，使用PEDF siRNA沉默ARPE19细胞中的PEDF表达，可激活Wnt信号通路；同时，基因敲除小鼠PEDF-/-亦可使Wnt信号传导通路激活。以上相关实验显示，降低内源性PEDF可激活Wnt信号通路，而PEDF与一种叫做LRP6的Wnt共同受体结合，阻断了由Wnt配体诱导的Wnt信号传导[22]。此外，PEDF的过表达可抑制Wnt信号通路活化[23-24]。另一项研究表明，在小鼠单侧输尿管梗阻模型(一种急性肾损伤模型)中，肾PEDF水平显著降低。与患有梗阻的野生型小鼠的肾脏相比，具有输尿管梗阻的基因敲除小鼠PEDF-/-激活Wnt信号，肾脏呈现炎性因子增多和氧化应激反应，而过表达的PEDF可抑制原发性肾近端小管上皮细胞中Wnt途径介导的炎性反应。因此，PEDF的肾脏保护作用至少部分地通过抑制Wnt途径介导的炎性反应实现[25]。

4 PEDF激活PPAR-γ信号传导通路，促进巨噬细胞坏死和凋亡

研究发现，在THP-1巨噬细胞模型中，PEDF呈剂量依赖性和时间依赖性诱导THP-1巨噬细胞凋亡，并诱导procaspase-9与procaspase-3的裂解、细胞色素C的释放和p53的过表达，所有这些效应可以通过PPAR-γ抑制剂GW9662或PPAR-γ小干扰RNA减弱[26]。因此，PEDF可通过PPAR-γ信号传导通路，诱导巨噬细胞凋亡和坏死。有研究表明抑制巨噬细胞活性或促进巨噬细胞凋亡本身就是一种抑制炎症的效果[27-28]，故PEDF通过激活PPAR-γ及p53过表达，促进巨噬细胞的凋亡也是其抗炎的机制之一。

5 PEDF可促进神经保护素D1的合成

神经保护素D1(neuroprotectin D1，NPD1)是一种由视网膜色素上皮细胞合成产生的介质，来源于二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)的氧化反应，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。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[29-31]。在视网膜色素上皮细胞氧化应激条件下，PEDF能促进NPD1的合成，而70%合成的NPD1会从细胞中释放出来，进一步激发抗炎过程[32]。

6 PEDF可结合于微囊蛋白1，降低MCP-1 等炎症因子水平

在HUVECs模型中，外源性给予微囊蛋白-1(caveolin-1，Cav-1)干预，可呈剂量依赖性地增加MCP-1、VCAM-1及PAI-1的mRNA水平，而上述炎性因子的上调可被10 nM PEDF阻断[33]。因此，PEDF可与Cav-1结合，阻断Cav-1导致的HUVECs炎症反应和血栓形成。

7 总结与展望

PEDF可通过多种途径发挥抗炎作用，而抗炎作用只是PEDF诸多功能中的重要部分，充分探究其各项机制对疾病的防治至关重要。研究发现，血浆PEDF可能是急性冠状动脉综合征患者的独立保护因素[34]，PEDF或可成为冠心病的生物标记物及干预靶点[35-37]。但是，AS的发生发展是一个多因素共同参与的过程，PEDF与AS的进展是否相关仍犹存争论。在CVD的发生发展中，其抗炎、抗氧化、抗血栓及稳定斑块等各项功能相互交叉发挥复杂生理作用，因此我们不仅要了解PEDF某一方面作用机制，更需要综合了各个功能多种机制间的相互关系。

利益冲突：无