血管生成素样因子与动脉硬化性疾病的相关性研究进展

冷昶木，盖晴，丛树艳

（中国医科大学附属盛京医院神经内科，沈阳 110004）

血管生成素样因子（angiopoietin-like proteins，ANGPTLs）是一类分泌性糖蛋白家族，与血管生成素（angiogenin，ANG）结构相似，在组成上与ANG具有同源性。但是ANGPTLs不能与血管生成素酪氨酸激酶蛋白受体（tyrosine kinase receptor，Tie）1和2结合而调节血管生成，提示ANGPTLs作用与ANG存在差异。迄今为止，已发现ANGPTLs家族有8个成员（ANGPTL1～8），ANGPTL8缺乏羧基末端纤维蛋白原样结构。除ANGPTL8外，其他成员结构特征均为氨基末端有卷曲区域，羧基端纤维蛋白原样区域。以往大多研究显示ANGPTL2、3、4主要通过调整糖脂代谢、影响血管生成来影响动脉硬化形成。本文将对ANGPTLs蛋白家族各个成员特点、功能、致病机制及其与动脉硬化性疾病相关性的研究进展进行综述。

1 ANGPTL1

ANGPTL1是一种抑制血管生成因子，它通过抑制内皮细胞增殖、黏附、迁移、血管腔形成来抑制血管形成［1］。同时，ANGPTL1及其受体维持血管周围支持细胞的联接，起到稳固新生血管的作用，其机制为刺激细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases1/2，ERK 1/2）导致Akt-1蛋白激酶磷酸化，抵抗内皮细胞凋亡［1］。研究［2-3］显示急性心肌梗死患者ANGPTL1血浆浓度改变与对照组比较无明显变化；ANGPTL1与2型糖尿病发生发展以及2型糖尿病血管病变也没有明确相关性。

2 ANGPTL2

ANGPTL2是1999年KIM等［4］对成人心肌cDNA文库测序分析时发现，是一种由心脏、脂肪组织、肾、骨骼肌分泌的糖蛋白，它通过自分泌与旁分泌的形式作用于内皮细胞。缺氧及内质网应激可诱导ANGPTL2的表达增加，同时血中的ANGPTL2水平与肥胖、炎症、胰岛素抵抗、动脉硬化、肾病等均有关联［1］。

ANGPTL2在脂肪代谢中的作用主要包括促进脂肪过度堆积于脂肪细胞中，导致脂肪细胞功能紊乱及炎症反应，增加肥胖、脂肪肝及胰岛素抵抗等代谢性疾病的发生风险［5］。有研究［6-7］显示尽管给予ANGPTL2缺陷的小鼠高脂肪饮食，其脂肪慢性炎症及巨噬细胞渗出均低于对照组，不仅如此，ANGPTL2缺陷小鼠表现出更高水平的糖耐量及胰岛素敏感性。同时ANGPTL2表达水平与脂肪、体质量指数（body mass index，BMI）、体质量、内脏脂肪呈正相关［8］。

对日本社区居民的一项调查［1］发现，去除C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）等混杂因素后，ANGPTL2为糖尿病的独立危险因素。同时，ANGPTL2与糖尿病大血管并发症的发生发展呈正相关［1］。抑制ANGPTL2可以降低糖尿病肾病尿蛋白的排泄，提示ANGPTL2与小血管病变也存在联系。然而，在与胰岛素抵抗的问题上目前存在争议，MASASHI等［9］指出ANGPTL2有胰岛素增敏作用，可以提高脂联素活性，促进糖代谢，降低血浆中脂类含量，然而TABATA等［7］发现ANGPTL2是引发胰岛素抵抗的关键性介质之一，ANGPTL2主要通过整合素介导的核转录因子-κB（nuclear transcription factorκB，NFκ-B）信号级联反应，增加内皮细胞肿瘤坏死因 子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）等促炎性细胞因子的表达，而TNF-α、IL-6可作用于胰岛素信号系统，抑制胰岛素受体、使胰岛素受体1磷酸化，干扰胰岛素受体信号转导而引起胰岛素抵抗。此外，ANGPTL2参与了动脉硬化发生发展的多个环节。ANGPTL2通过与整合素α1β5受体结合，激活树突状细胞内Rho鸟苷三磷酸酶Racl的表达，同时刺激NFκ-B抑制因子（NFκ-B inhibitor，IκB）降解，增加多种炎性细胞因子的表达［8］。ANGPTL2还可以与整合素α4或β2结合，诱导单核/巨噬细胞黏附和渗出［5］。单核及内皮细胞表面存在可识别纤维蛋白原区域的Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4），其可能与ANGPTL2的羧基末端相结合，引起各种细胞因子的合成和分泌，介导炎症细胞浸润，并启动T细胞应答［10］。在ANGPTL2及ApoE缺陷的小鼠模型中，可见血管的炎症及斑块内渗出的巨噬细胞数目下降，从而使动脉硬化进程减缓［6］。实验证明在动脉硬化的内皮细胞及渗出的巨噬细胞中ANGPTL2表达水平明显增高［10］，从而加剧内皮细胞炎症反应、功能障碍，加速动脉硬化进程，产生恶性循环。此外，ANGPTL2通过α5β1介导P38增殖蛋白激酶（mitogen-activated proteinkinase，MAPK）激活，增加基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinases，MMP）的表达和活性，导致细胞外基质重建，进一步促进MMP依赖性内皮细胞重塑［8］。

ANGPTL2可以在损伤组织中高表达并发挥组织修复作用，然而在组织修复过程中部分新生血管畸形、组织结构重塑等作用加速动脉硬化进程。ANGPTL2还可以促进白细胞与血管壁的黏附与渗出作用，与内皮细胞迁移相关［11］。ANGPTL2促进了细胞迁移、组织炎症反应和组织重塑，因此ANGPTL2也可作为反映内细胞功能紊乱、创伤修复及炎症的标志物。与外周血管相比抑制ANGPTL2对于脑血管的保护具有独特且重要的意义。脑血管内皮细胞源性ANGPTL2可以减少由乙酰胆碱所引发的血管扩张效应，降低磷酸化的内皮型一氧化氮合成酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的表达，从而造成内皮细胞损伤［6］。NOS的解耦联作用使H2O2/O2转化成NO来扩张血管，该作用仅存在于脑血管中。在应激状态下，血管紧张素2含量增加，抑制ANGPTL2可以抵消血管紧张素2带来的脑血管内皮损伤，维持血管内皮完整性。其机制与NO释放增加，前列环素效应增加，NOX1、2通路转化为NOX4通路［12］等作用相关。冠状动脉粥样硬化性心脏病患者血中ANGPTL2水平明显高于对照组，ANGPTL2水平升高与冠状动脉病变严重程度呈正相关，因此ANGPTL2可作为预测心血管疾病发生的良好指标。在急性冠脉综合征患者中ANGPTL2水平明显升高，出现胸痛症状3 h内即可发现其水平升高，且随着症状持续时间延长浓度增加，因此ANGPTL2也可作为心肌梗死诊断的生物学标志物［13］。

最近研究［14］显示，血小板源性ANGPTL2为保护性因子，即ANGPTL2在血小板中高表达，可以抑制血小板活化和聚集。急性冠脉综合征血栓的自溶与再通与血小板上ANGPTL2高表达呈正相关，血小板中释放的ANGPTL2有抑制血小板过度活化和聚集的作用。

在动脉硬化性疾病及糖尿病患者血中ANGPTL2的水平与斑块不稳定性密切相关，ANGPTL2水平越高，颈动脉硬化病变越重，且不稳定斑块组血浆中ANGPTL2水平高于稳定斑块组。ANGPTL2水平与血管内膜厚度、以及斑块面积、不稳定程度、钙化情况成正比，而且在用药物控制相关危险因素以及其他炎症相关因子（CRP、TNF-α、IL-6）后其相关性仍然存在［15］。ANGPTL2水平在下肢动脉粥样硬化闭塞患者血浆中较健康体检患者升高，并随着疾病的进展，下肢缺血程度的加重，ANGPTL2水平的升高更为明显。因此ANGPTL2也可以作为判断下肢动脉硬化性闭塞症进展程度的潜在生物学标志物［16］。在由CaCl2诱导小鼠腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）模型及AAA患者身上，ANGPTL2在血管内渗出的单核细胞中表达增加［17］。ANGPTL2为AAA发生发展的相关因素，主要通过引发血管炎症损伤、诱导炎症细胞渗出，促进炎症细胞分泌细胞因子，尤其诱发炎性细胞因子MMP-9释放，重塑弹力组织和其他血管外层结构，导致血管损伤。在ANGPTL2缺失的动物模型中，释放的炎性细胞因子MMP-9减少，其动脉瘤较对照组小、血管结构损害较少，AAA的发生率明显低于对照组［17］。可见，不同来源的ANGPTL2作用不同，既存在保护性作用也存在损伤性作用，总体上ANGPTL2主要抑制糖脂代谢，促进细胞迁移、炎性细胞因子释放等作用加快动脉硬化及相关疾病的进程。

3 ANGPTL3

ANGPTL3主要由肝脏产生，其氨基末端卷曲的区域与抑制脂蛋白脂肪酶（lipoprteinlipase，LPL）活性有关，调节甘油三酯（triglyceride，TG）羧基端纤维蛋白原样区域主要与调节血管生成有关［18］。

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ANGPTL3主要作用为调节脂蛋白代谢，其作用最早由KOISHI等［19］在位于4号染色体的编码ANGPTL3基因框架移位突变的小鼠中发现，该小鼠称为KK/San小鼠，表现为小鼠虽有高胰岛素血症和高血糖，体内却反常性出现极低的TG水平。ANGPTL8同样与血清中TG有关，可以与ANGPTL3相互作用，促进ANGPTL3的裂解。ANGPTL3表达受食物影响，通过固醇调节原件结合蛋白-1c（sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c）依赖性方式作用［20］。抑制ANGPTL3后使LPL清除脂蛋白效率升高，并不减少肝脏合成及分泌极低密度脂蛋白-甘油三酯（very low-density lipoprotein triglyceride，VLDL-TG），ANGPTL3通过抑制LPL的活性减少TG在血浆中的清除效率进而提高血浆中TG含量，此外还可以直接与脂肪细胞结合激活脂类分解，释放游离脂肪酸和甘油［20］。MUSUNURU等［21］在两个家族中发现ANGPTL3的无意义突变与脂蛋白过少有关，表现为血液中全部的脂蛋白含量均减少，Apo-100生成速率下降。ANGPTL3缺陷显著影响餐后的脂代谢，减少食物源性脂肪酸进入肝细胞［22］。目前ANGPTL3抑制物分为2种，一种是ANGPTL3-ASO，另一种为ANGPTL3单克隆抗体Evinacumab，二者机制与作用部位不同，ANGPTL3-ASO主要作用于肝细胞，而 Evinacumab在血液循环中起效。但无论是从表型还是基因水平上抑制ANGPTL3后均有突出且稳定的降脂效果。有研究［23］证实高血脂患者在使用Evinacumab治疗4周后，低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）水平降低了35%～90%，而且停药后维持24周。

ANGPTL3还受胰岛素调节，其水平升高可促进PGC1α 表达，从而参与胰岛素抵抗的发生。INUKAI等［24］发现在胰岛素缺陷的小鼠及胰岛素抵抗的小鼠中ANGPTL3含量升高，给予外源性补充胰岛素后ANGPTL3表达水平下降，在ANGPTL3突变的纯合子个体对于胰岛素具有高度的敏感性。国内有实验［25］还证实高浓度葡萄糖可增加肝细胞ANGPTL3mRNA和蛋白质水平的表达，尤其在胰岛素抵抗的肝细胞中更明显，并随着葡萄糖的浓度升高而升高，从而证实高血糖及胰岛素降低均可促进肝细胞表达ANGPTL3。ANGPTL3缺失细胞与普通细胞相比，在给予胰岛素后，ANGPTL3缺失细胞TG浓聚型极低密度脂蛋白（very low-density lipoprotein，VLDL）-1转变成TG含量较少的VLDL-2［23］。用罗格列酮兴奋过氧化物酶增殖体激活受体γ（peroxisome proliferators-activated receptorsγ，PPARγ），也可以减少ANGPTL3的分泌，导致VLDL-TG减少［25］。

ANGPTL3通过促进高脂血症、胰岛素抵抗发生发展加速动脉硬化进程，并已经被相关临床试验［1］证实。ANGPTL3与颈动脉内膜中层厚度存在线性关系，与斑块的面积也存在联系［1］。目前ANGPTL3抑制剂已进入临床试验，且在降脂方面取得较好效果，有望在治疗动脉粥样硬化与高脂血症相关疾病方面起到重要作用。

4 ANGPTL4

ANGPTL4有多种功能，包括影响糖、脂代谢及血管生成等，它在脂肪组织及肝脏中表达水平较高，其作用同ANGPTL3相似，也可以有效抑制LPL作用，抑制血浆中Apo-B、乳糜微粒、VLDL中TG的分解，抑制非酯化游离脂肪酸（nonestesterified fatty acid，NEFA）的释放，并抑制心脏、骨骼肌、脂肪组织对脂蛋白摄取，降低血浆中脂肪蛋白清除率，导致高脂血症的发生。ANGPTL4可以促进细胞内脂肪代谢，通过提高细胞溶质内的cAMP及激活蛋白激酶A，导致细胞内相关酶磷酸化，促进细胞内脂肪分解，增加脂肪酸释放［26］。

RUGE等［27］认为高水平胰岛素可抑制ANGPTL4转录并降低其水平，从而导致游离脂肪酸水平减低，注射胰岛素也可以起到降低ANGPTL4和游离脂肪酸的效果。胰岛素降低ANGPTL4水平可能是通过2种途径［28］，一种是降低游离脂肪酸间接降低ANGPTL4，另一种是不依赖游离脂肪酸直接抑制ANGPTL4。在2型糖尿病患者中ANGPTL4表达升高，考虑与血脂异常相关［28］。在小鼠体内 ANGPTL4可以促进肝脏对糖的摄取、改善胰岛素抵抗、促进糖异生以降低血糖，然而这种作用会带来高脂血症及脂肪肝［29］。

ANGPTL4具有增加血管通透性的作用，相关实验证明［29］糖基化产物（advanced glycation endproducts，AGEs）受局部肾素血管紧张素系统（reninangiotensin system，RAS）调节，可以上调ANGPTL4及ANGⅡ表达，导致内皮细胞通透性增加；氯沙坦有抑制ANGPTL4扩增的作用，从而改善内皮通透性；在足细胞中替米沙坦下调ANGPTL4表达，减轻蛋白尿及足细胞损伤，然而ANGPTL4是否参与其中还不明确。HUANG等［30］发现 ANGPTL4对上皮细胞连续性造成影响，它通过3个绑定连续性因子（整合素α5β1、VE-钙黏素和紧密连接蛋5）激活整合素α5β1调节Rac1/PAK信号，减弱细胞间连接，增加细胞运动性造成血管破坏。CAZES等［31］发现组织的肌动蛋白结构和细胞形态改变，证实了细胞外基质绑定的ANGPTL4可以损害内皮细胞的完整性，增加内皮细胞渗透性。ANGPTL4还可以通过与TNF-α相互协同对血管内皮造成损伤［26］。在3T3-L1脂肪细胞中加入TNF-α，通过 Foxo1依赖途经增加ANGPTL4含量，进而降低细胞表面LPL的活性，而对于细胞内部的LPL活性无影响或轻微影响。ANGPTL4同时也是TNF-α产生效应的相关因子，敲除ANGPTL4基因导致细胞对于TNF-α无反应。糖皮质激素也可以上调ANGPTL4的表达。糖皮质激素及TNF-α诱导ANGPTL4的表达升高在缺血、缺氧、感染等应激状态下对于提高血浆中血脂含量具有重要意义，其过程同样与动脉硬化相关［26］。ANGPTL4与高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDLC）之间的关系目前仍有争议，ANGPTL4确实导致TG及胆固醇水解加快，从而导致HDL水平降低，然而ANGPTL4还有保护HDL免于降解维持其功能的作用。在正常人身上可见ANGPTL4对于胆固醇、磷脂、TG的作用较小，在2型糖尿病患者ANGPTL4表达水平较高，促进HDL分解，导致血中游离脂肪酸含量增加［32］。

因此，ANGPTL4无论从糖脂代谢的角度还是细胞炎症、迁移渗出角度，对于血管内皮均有保护性作用，但同时也存在损害作用，其对于动脉硬化的作用与机体基础疾病、营养状况、周围环境以及其来源部位相关。

5 ANGPTL5

目前，ANGPTL5与动脉粥样硬化及代谢相关研究较少，仅有研究［34］报道ANGPTL5与肥胖相关，糖尿病患者血清ANGPTL5升高，且血清ANGPTL5水平与糖化血红蛋白及胰岛素抵抗呈正相关。

6 ANGPTL6

ANGPTL6由肝脏分泌，具有调节线粒体氧化磷酸化作用，是一种促代谢因子。最早在增生的血管中及受损伤的皮肤修复中被发现。

ANGPTL6缺失引起骨骼肌及肝脏明显的脂肪沉积和肥胖，能量消耗减低及胰岛素抵抗。脂肪组织氧化磷酸化功能降低均导致ANGPTL6水平代偿性上升，过氧化物酶体β氧化作用增强。线粒体氧化磷酸化障碍也可以使 ANGPTL6表达增加，进一步通过活化ERK-MAPK信号通路促进PPARs［35］。在甲状腺功能减低的个体中也可见 ANGPTL6增加，且与TSH、FT4相关，为代偿性升高，另一种解释是可能与甲状腺素作用于肝细胞调节其转录有关［36］。ANGPTL6在2型糖尿病个体中表达增加也同样为保护机制，发挥控制血糖、减轻胰岛素抵抗作用，也有报道［36］提出在2型糖尿病患者中出现类似胰岛素抵抗现象的ANGPTL6抵抗，从而导致肝脏代偿性分泌增多。ANGPTL6通过肝细胞内Akt-FoxO1信号通路降低血糖［34］。在饮食诱导肥胖的小鼠身上使用重组小鼠ANGPTL6处理，增加腺苷单磷酸盐激活蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK）活性，增加骨骼肌内胰岛素信号［35］。

ANGPTL6也具有诱导血管发生的作用［35］，表皮角化细胞特异表达ANGPTL6的转基因小鼠同对照组相比出现血管过度增生现象。有体外研究发现ANGPTL6有促进内皮细胞的趋化性、迁移性，增加血管通透性的作用。目前还没有研究证明ANGPTL6与血浆脂蛋白相关。关于ANGPTL6与动脉硬化相关的研究较少，但ANGPTL6作为一种促进代谢因子，对于促进能量代谢，尤其是糖代谢具有重要作用，可能是动脉硬化相关保护性因子。

7 ANGPTL7

ANGPTL7基因位于常染色体1p36.22，表达于神经组织、圆锥形角膜、骨小梁网状结构。关于ANGPTL7与动脉硬化相关的研究很少。目前已知ANGPTL7与肥胖、血脂代谢相关。肥胖个体中ANGPTL7在血浆及脂肪组织中高表达，通过运动可以降低ANGPTL7的水平。同时ANGPTL7水平增加与肥胖个体中TG水平呈正相关［37］。

8 ANGPTL8

ANGPTL8由肝脏分泌并与ANGPTL3同源，可以调节ANGPTL3的表达。与ANGPTL3、4相同，具有调节糖脂代谢的作用。ANGPTL8可抑制细胞内外的LPL，主要是细胞内的LPL，其机制可能是改变细胞内磷脂的成分。ANGPTL8本身可被诱导脂肪酶的药物（异丙肾、腺苷酸环化酶、弗斯可林［38］）抑制。使用ANGPTL8单抗导致TG水平降低，并降低心脏及骨骼肌中LPL活性，但在白色脂肪组织中未见LPL的降低［39］。去除ANGPTL8还可以使编码ANGPTL4、瘦素、Cpt1a，Cpt1b，Pgc-1a等参与脂肪酸氧化因子的mRNA代偿性增加，促进脂肪酸氧化分解，降低细胞脂肪毒性［38］。胰岛素可以诱导ANGPTL8表达，促进脂肪细胞分化，然而持续抑制ANGPTL8不会导致脂肪细胞分化障碍［38］。

胰岛素可能通过Akt-GSK3β与 Akt-FoxO1通路诱导ANGPTL8生成，同时这些通路在调节胰岛素维持糖平衡中有重要作用，而只有在胰岛素抵抗的个体中去除ANGPTL8会影响上述两个通路，ANGPTL8含量升高可以减轻胰岛素抵抗且与剂量相关［40］。ANGPTL8上调可以提高糖耐量，在新发糖尿病患者血中ANGPTL8含量与餐后血糖（2 h）及餐后胰岛素分泌水平呈正相关，与胰岛素敏感性呈负相关，其原因是在早期胰岛素抵抗阶段，胰腺B细胞分泌胰岛素增加造成ANGPTL8增加，而在糖尿病阶段，胰岛素分泌本身减少造成了ANGPTL8分泌减少［40］。最近研究［41］显示，静脉给予ANGPTL8可以促进胰岛及外分泌部位周围的CD45+造血细胞源性细胞增殖，促进胰岛素分泌。此外病态肥胖的2型糖尿病患者血中ANGPTL8水平低于肥胖无糖尿病及较瘦个体。随着BMI升高ANGPTL8水平下降，ANGPTL8血浆水平降低可提示减肥后1年内反弹增加，在减肥手术后ANGPTL8的水平升高［42］。ANGPTL3与 ANGPTL8在无糖尿病的个体中存在相关性，ANGPTL4与 ANGPTL8相关存在于肥胖个体［39］。

ANGPTL8主要通过促进能量储存，调节脂肪转运，脂肪、糖原生成，糖异生等发挥抑制能量代谢作用。ANGPTL8还是独立于体质量下降因素的2型糖尿病缓解性预测因子，主要与体质量及身体的代谢状况相关［42］。

ANGPTL8与血管内皮的作用以及动脉硬化直接相关性方面目前还没有确切的研究结果，有研究发现部分血管基质可表达ANGPTL8，但其对于血管内皮及巨噬细胞的影响仍然未知，而ANGPTL8主要通过调节糖脂代谢影响动脉硬化的发生发展。ANGPTL8增加胰岛素敏感性、促进糖代谢、促进脂肪储存，总体来看对于动脉硬化及相关疾病起到积极的作用。

综上所述，目前对于ANGPTLs的研究尚处于起步阶段，在动脉硬化方面，只有ANGPTL2、3是明确促进动脉硬化发生与发展的细胞因子，关于ANGPTL4～8表达水平与动脉硬化的关系需要进一步研究。

ANGPTLs与动脉硬化相关疾病联系密切，作用机制复杂，既存在损伤性因素也存在保护性因素。动脉硬化发生发展与ANGPTLs（尤其是ANGPTL2、4）来源有关。同时在动脉硬化相关性疾病中部分ANGPTLs作为保护性因素可代偿性升高，因此在研究动脉硬化及相关疾病与ANGPTLs的关系不能以表达水平作为保护性因素及损伤性因素的鉴别依据，因此需进一步探索ANGPTLs的调控及作用的相关分子机制。另外，ANGPTLs不同分子之间相互作用、调控及其与动脉硬化之间的关系同样需进一步研究论证。