C1q肿瘤坏死因子相关蛋白3的临床研究新进展

王莹 陈卫东

233000 蚌埠，蚌埠医学院第一附属医院肾病科

随着瘦素和脂联素被发现，医学界对脂肪组织的定义不再局限于能量的储存库，同时也是一种活跃的内分泌器官，分泌多种生物活性分子，如脂联素、网膜素以及内脂素等[1]，在机体的代谢、免疫及炎症过程中扮演不可或缺的作用，这些分子在血液中循环，统称为脂肪因子。补体C1q肿瘤坏死因子相关蛋白(complement-C1q/TNF-related protein，CTRPs)也是其中一类，CTRP蛋白、脂联素、TNF-alpha以及其他具有不同C1q结构域的蛋白被统称为C1q/TNF超家族。CTRPs的初步研究已经证实了其多种强大的生物学功能，其中补体C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白3(complement-C1q/tumor necrosis factor-related protein 3，CTRP3，也被称为CORS26，cartducin，或cartonectin)是这个脂肪家族中最著名也是研究最多的成员，与脂联素高度同源[2]。本文主要就CTRP3的生理功能及临床研究进展作一综述。

一、CTRP3的结构、表达及含量

CTRP3又称cartducin[3]和cartonectin[4]，是包含246个氨基酸残基，相对分子质量为26 000，因此最初被命名为CORS26；它是一种高度亲水性分泌蛋白，具有N端疏水信号肽[2]。此外，Wong等[5]发现它具有的结构上含有引导蛋白质分泌的信号肽、单个或多个保守半胱氨酸残基的N末端区、含甘氨酸重复可变的类胶原区、C端球形C1q结构域，gC1q 是CTRP3发挥生物学作用的主要功能结构域[6]。CTRP3 因其长度及糖基化的不同分为 CTRP3A(相对分子质量40 000)和CTRP3B(相对分子质量32 000)两种亚型，前者较为稳定，在循环中单独存在的CTRP3 亚型易受蛋白水解酶分解而失去生物作用，提示这二者可能存在一定关联，但两种亚型具体生物学功能的差异及作用机制尚不清楚[7]。

CTRP3最早于2001年在诱导软骨分化的C3H10T1/2小鼠间充质干细胞中发现[2]，此外它还表达于多种组织和细胞，包括脂肪、心脏、肺脏、肾脏、单核细胞、血管平滑肌细胞以及树突状细胞等[6, 8]，近期还检测到其存在于脑脊液中[9]。

CTRP3的血清浓度尚未有准确报道，有研究显示正常人血浆中为226.2～335.5 ng/mL，且女性较男性升高约1.2倍[10]；然而性别差异的研究结果互相矛盾，在大多数报告中，循环的CTRP3水平在女性中高于男性[11-14]，而在Qu等[15]的研究则显示CTRP3在男性和女性之间无差异(397.51±122.67 vs. 416.17±131.24 ng/mL)。此外，CTRP3的组织和循环水平因哺乳动物种类和测定方法的不同而不同，免疫印迹法测定小鼠血浆CTRP3浓度约为(1 000±300)ng/mL；同时CTRP3水平也可能受食物摄入量和疾病类型的影响，在Peterson的实验中，禁食组小鼠的CTRP3升高[7]。下面我们就不同疾病类型分别阐述CTRP3水平及生物学作用。

二、CTRP3与代谢性疾病

代谢综合征与多种因素构成相关，以超重或肥胖、高血糖、高血压以及高脂血症为症候群的代谢疾病[10]。Yoo等[14]发现代谢综合征患者血浆CTRP3水平降低，与身体质量指数(body mass index，BMI)、腰围(waist circumference，TC)、三酰甘油(triglyceride，TG)、胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment for insulin resistance，HOMA-IR)负相关，与脂联素正相关。Deng等[12]研究表明，CTRP3水平在肥胖和高血压患者中下降，且与HOMA-IR呈负相关。

1.与肥胖的关系 在已有报道的文献中，肥胖与CTRP3水平之间的关系是矛盾的，有研究提示CTRP3与BMI和出生体重呈正相关[16]；CTRP3水平在报道中结果不一，有指出随着肥胖升高[10]，抑或没有相关[17-18]；然而大部分研究提示降低[11-12, 14-15, 19-20]。

此外，CTRP3与肥胖的研究中，男女性别差异也是矛盾的；Qu的研究虽然显示CTRP3在男性和女性之间无差异，但肥胖组和2型糖尿病(Type-2 Diabetes Mellitus，T2DM)组CTRP3水平较正常组都降低，且肥胖合并T2DM组CTRP3水平最低，且CTRP3水平与白介素-6(interleukin-6，IL-6)、HOMA-IR呈负相关[15]。Wager等[21]报告说，CTRP3水平随着男性肥胖而升高，但随着女性肥胖而降低。

Wolf研究提示肥胖人群[11]CTRP3降低，男性CTRP3水平明显低于女性(397.7 ng/mL vs 432 ng/mL)且与BMI和三酰甘油(TG)水平呈负相关。Choi等[13]研究也提示女性的CTRP3水平高于男性，且与年龄、性别、TG、低密度脂蛋白胆固醇、脂联素和视黄醇结合蛋白4水平独立相关，重点是他们研究了运动对CTRP3水平的影响，他们观察了76名肥胖女性3个月运动后CTRP3循环水平的变化，结果提示3个月的联合运动可将CTRP3水平从444.3 ng/mL降至374.4 ng/mL，下降了约15%，同时运动训练计划也使体质量下降了约9%。令人困惑的是，CTRP3水平的变化是由于单纯运动还是身体脂肪的减少还不清楚。在健康人群或没有减肥的情况下，运动对CTRP3水平的影响尚未进行研究。

2.与糖脂代谢

(1)调节糖异生、降低血糖：Peterson等[7]发现了CTRP3降低血糖的可能机制，在给野生型小鼠和肥胖小鼠分别注射外源性重组CTRP3后，血糖均显著下降，但血胰岛素、胰高血糖素水平均无明显变化，提示CTRP3具有直接且独立于胰岛素的降糖作用，其机制可能是通过激活肝脏的Akt 信号通路，抑制糖异生途径中葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶的表达。

临床研究中，大部分报道显示T2DM患者CTRP3水平较低[15, 19, 22-23]；对于新诊断及未经治疗的T2DM患者，研究提示其血清CTRP3浓度明显低于对照组，血清CTRP3与血糖、C反应蛋白呈显著负相关[19]。而对于糖尿病不同分期的研究中，Hua等发现T2DM患者血浆 CTRP3水平显著低于健康人群[15]；其中空腹血糖异常和(或)葡萄糖耐量降低的患者血浆 CTRP3浓度相对于健康人群也明显降低，但相比T2DM患者血CTRP3水平升高[23]。然而，Choi等[10]的研究显示，2型糖尿病或糖尿病前期患者的CTRP3浓度明显高于糖耐量正常的受试者，CTRP3水平与肌酐呈正相关，与肾小球滤过率(eGFR)呈负相关，且与eGFR独立相关；测量CTRP3方法的差异可能是造成这一矛盾的原因之一。

(2)改善胰岛素抵抗：Li等[24]研究发现，CTRP3可以呈浓度依赖性地增加脂肪细胞对葡萄糖的摄取，提高其糖代谢能力，通过降低炎症因子如肿瘤坏死因子(TNF)-α及白细胞介素(IL)-6的表达抑制3T3-L1脂肪细胞的炎症反应，提高胰岛素敏感性。同时，CTRP3的上述效应可被磷脂酰肌醇-3-激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)抑制剂阻断，提示CTRP3通过PI3K通路改善脂肪细胞胰岛素敏感性。

Li等[25]研究发现，使用胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide-1 receptor，GLP-1)受体激动剂治疗可以增强CTRP3表达继而降低胰岛素抵抗，改善胰岛素敏感性。

(3)与脂代谢：在高脂喂养的小鼠中，CTRP3水平与胰岛素和瘦素水平呈负相关[7]。转基因表达和每日给药CTRP3均能有效减轻高脂肪饮食引起的肝胰岛素抵抗和肝脂肪变性[26]。与高脂野生型小鼠相比，高脂喂养CTRP3敲除小鼠的TG升高[27]，无论是转基因过表达还是基因缺失CTRP3，都没有在低脂饮食的小鼠中产生可测量的代谢效应[26-27]，这表明CTRP3可能在对高脂饮食做出反应时，特异性地帮助调节代谢。以上的数据显示了高脂饮食和CTRP3之间潜在的相互关系。然而，临床意义还有待探索，特别是关于CTRP3和脂质代谢的阶段性调控的意义。

3.与心血管疾病

Deng等[12]研究发现，循环CTRP3水平在初诊、新诊断的肥胖和高血压患者中下降，且与血压呈负相关，其中一个独立的预测因子为舒张压(diastolic blood pressure，DBP)。

(1)保护心肌细胞、帮助梗死区血管重建：Yi等[28]在小鼠心肌缺血模型中发现，CTRP3在成年雄性小鼠心肌梗死有明显抑制作用，心肌梗死后补充血浆CTRP3可以提高存活率，恢复心功能，衰减心肌细胞凋亡，增加血管再通；当CTRP3被敲除时，脂肪细胞培养液对缺氧诱导的心肌细胞损伤的保护作用显著减弱，由此证明了CTRP3具有抗凋亡、促血管生成，是一种保护心脏的脂肪因子。Yoo等[14]研究指出，CTRP3浓度与心脏代谢危险因子呈显著负相关，与脂联素呈显著正相关。Chen等[29]研究发现，CTRP3可能通过激活PI3K/Akt/eNOS通路，有效抑制氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)诱导的小鼠主动脉内皮细胞炎症反应和内皮功能障碍，对动脉粥样硬化防治具有积极意义。

一项临床研究表明[30]，冠心病或稳定型心绞痛患者的循环CTRP3浓度明显低于对照组，表明CTRP3可用于评估冠状动脉疾病的风险。急性冠状动脉综合征或稳定型心绞痛患者的CTRP3水平较低，且CTRP3水平与葡萄糖和CRP呈负相关，与高密度脂蛋白胆固醇(high density liptein cholesterol，HDL-C)和脂联素呈正相关。Lin等[31]研究显示CTRP3还能降低胶原蛋白和结缔组织生长因子的表达，抑制外膜成纤维细胞表型转化、增殖和迁移，从而抑制血管重构。

(2)促进血管新生：Maeda等[32]证实了转化生长因子-β1(transforming growth factor-Beta 1，TGF-b1)诱导CTRP3 mRNA以及蛋白在血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)中的表达，通过不同的MAPK信号通路调控VSMCs的增殖，在血管内膜再生中起重要的病理生理学作用。Hou等[33]研究发现，CTRP3可以通过PI3K/Akt通路保护间质干细胞，避免缺血缺氧诱导的细胞凋亡，对缺血心肌组织再生至关重要。Akiyama等[34]发现CTRP3促进内皮细胞的增殖和迁移，提示CTRP3可能是一种新的血管生成因子促进血管再生。

近期研究发现[35]有氧运动训练可提高血清脂联素、CTRP3和CTRP5水平，在中老年人群中通过有氧运动训练可以降低动脉硬化，这些提示CTRPs可能是运动对动脉硬化影响的一种新的生物标志物。

4.与肾脏疾病

(1)血管钙化：血管钙化是一种慢性疾病，与心血管、肾脏疾病的死亡率密切相关[36-37]。Zhou等[38]报道了慢性肾衰竭大鼠CTRP3对血管钙化的影响，实验发现CTRP3在体内、体外均能促进β-甘油磷酸(β-Glycerol phosphate，β-GP)诱导VSMCs钙化，敲除CTRP3可有效地抑制VSMCs钙化，作用机制是通过抑制平滑肌细胞收缩蛋白(平滑肌22α和α-肌动蛋白)和增加成骨标志基因表达。然而，在他们的实验中，剔除β-GP、CTRP3单独在VSMCs中诱导的钙化并不充分，这表明磷酸盐是一个与CTRP3协同促进VSMC钙化的重要因素，CTRP3生物学效应可能取决于不同细胞类型、生理和病理刺激，其在血管钙化调控中的精确作用机制还有待于进一步研究。

(2)糖尿病肾病：糖尿病肾病是糖尿病发展到终末期肾病的主要并发症之一[39]，特征是通过肾肥大，细胞外基质的积累，肾小球硬化和肾小管间质纤维化[40]，肾小球系膜细胞功能障碍是导致肾小球系膜细胞凋亡的主要原因[41-42]。

几项研究结果[43-46]表明，高血糖引起的氧化应激与糖尿病肾病的病因有关。Hu等[47]的一项研究报道了CTRP3在糖尿病肾病细胞模型中的保护作用，他们表明CTRP3能减弱高糖(high glucose，HG)诱导的肾小球系膜细胞(mesangial cells，MCs)功能障碍，CTRP3过表达抑制MCs增殖、活性氧水平(ROS)和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的产生。CTRP3过表达抑制Janus激酶2/信号转导的活化以及在HG刺激下的转录激活因子3 (Janus kinase 2/signal transducers and activators of transcription 3，JAK2/STAT3)通路。JAK2/STAT3信号通路在糖尿病肾病的发展和进展中起着至关重要的作用[48-50]。JAK2是Janus家族的一员非受体蛋白酪氨酸激酶，并引起STAT3的磷酸化/活化，它会刺激过度增殖的肾小球MCs，促成糖尿病肾病[51]。MCs受到高糖的刺激后，活化JAK2、STAT1和STAT3，以及增加FN的合成[12]。此外，高糖增加了细胞外基质(extracellular matrix，ECM)蛋白的合成，促成糖尿病肾病，ECM的积累也被认为是糖尿病肾病进展中一个关键的致病因素。在这个研究中，高糖明显地诱导了小鼠的MCs应激反应产生ECM，而CTRP3过表达逆转了上述效应。以上表明，CTRP3减弱高糖诱导MCs细胞增殖和ECM产生，通过调节JAK2/STAT3发挥作用，提示CTRP3在体外可能抑制糖尿病肾病的进展。

在Nariman等[52]的研究中，与健康对照组和2型糖尿病患者相比，糖尿病肾病患者的CTRP3水平较低，且CTRP3与肌酐呈负相关，与肾小球滤过率(glomeruar filtration rate，GFR)呈正相关，CTRP3对对照组和糖尿病肾病的鉴别具有良好的敏感性和特异性。T2DM合并糖尿病肾病患者血清CTRP3水平下降及其与病理机制的关系提示CTRP3可能在糖尿病肾病发病过程中发挥作用。

(3)IgA肾病：越来越多的证据表明[28, 31, 33, 53]，CTRP3可以减轻多种组织和器官的纤维化。在心血管系统中[54]，CTRP3降低心肌梗死后模型心肌纤维化面积，并具有抑制作用，成纤维细胞向肌成纤维细胞分化；Zhang等[55]研究指出CTRP3通过核因子(NF)-κB和转化生长因子(TGF)-β-SrcSmad3信号传导，发挥抗炎和抗纤维化作用，减弱IgA肾病的进展。

Chen等[56]研究发现，CTRP3循环水平在肾纤维化患者和健康受试者之间没有显著差异；但肾纤维化区CTRP3表达明显下调。单侧输尿管梗阻(Unilateral Ureteral Obstruction，UUO)大鼠模型中，肾CTRP3表达随肾纤维化程度的加重而降低，CTRP3治疗可抑制肾间质纤维化。体外实验显示，CTRP3可以通过抑制Notch通路，减弱TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞纤维化，在一定程度上改善肾纤维化，为肾纤维化的治疗提供了新的靶点。

(4)血液透析：Yavuz等[57]研究了透析前和透析患者组的CTRP3水平，其中血液透析患者组血清CTRP3水平明显高于透析前组和健康人。此外，3组研究对象的血清CTRP3水平与GFR、BMI、葡萄糖、低密度脂蛋白和血小板水平呈负相关，而与肌酐水平呈正相关，其可能的机制是机体增加CTRP3水平作为终末期肾脏病炎症增加的补偿反应，但这只是推测，还有待进一步研究。

5.与炎症及免疫性疾病

(1)抗炎机制：最近的研究表明[53,58-62]，与脂联素类似，CTRP3是一种有效的抗炎脂肪因子，抑制促炎通路。Kopp等[60]发现，CTRP3在脂肪酸、脂多糖和toll样受体(TLR)介导的单核细胞和脂肪细胞，抑制促炎通路，发挥抗炎作用。Weigert等[62]研究表明CTRP3通过抑制脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)与toll样受体4(Toll-like Receptor 4，TLR4)的结合，减少单核细胞分泌TNF-a和IL-6发挥抗炎作用。Schäffler等[59]也指出，抑制脂多糖诱导的IL-6并在THP-1细胞中分泌TNF-a，降低NF-kB p65活动，提示CTRP3的抗炎特性。

(2)免疫相关疾病：类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种自身免疫性炎症性疾病。Murayama等[58]的研究中，编码CTRP3的两种不同病因的小鼠RA模型中CTRP3表达均显著升高，与野生型小鼠相比，C1qtnf3-/-小鼠的发病率和严重程度评分更高。C1qtnf3-/-小鼠对II型胶原和促炎细胞因子mRNA的抗体水平明显高于野生型小鼠。这些研究表明，CTRP3可能是一种治疗RA的药物。

6.骨关节疾病

研究提示[32, 34]，CTRP3促进软骨细胞增殖。近期一项针对绝经期妇女骨关节炎(osteoarthritis，OA)的研究表明[63]，血清CTRP3水平在Kellgren和Lawrence(K&L)评分大于3分的病例组中明显大于年龄匹配、无或轻度OA患者，由此推测循环的CTRP3可能是骨关节炎的临床标志物。

血清CTRP3在原发性甲状旁腺功能亢进患者骨质疏松症的研究中[64]，原发性甲状旁腺功能亢进患者血清CTRP3水平低于正常对照组。此外，其中合并骨质疏松症患者CTRP3水平更低，CTRP3水平可独立判断患者为骨质疏松症，且每降低1 ng/mL的CTRP3水平可使骨质疏松症患者的风险增加6.9%。由此可以推断，CTRP3在骨关节疾病中可能成为一种新的生物标志物，对疾病预后和进展具有预测作用，治疗价值还需进一步研究。

7.内分泌疾病

(1)性激素相关疾病：多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)是一种与肥胖、糖尿病、血脂异常和心血管并发症相关的内分泌系统疾病，二甲双胍是治疗胰岛素抵抗、肥胖和2型糖尿病的常用药物。Tan等[20]报道，PCOS患者(200 ng/mL)CTRP3水平低于正常对照组(330 ng/mL)；二甲双胍干预使CTRP3水平升高至272 ng/mL，且胰岛素敏感性普遍改善。

(2)调节脂肪因子分泌：Li等[65]提示CTRP3可以增加脂肪因子分泌；Wölfing也发现高剂量CTRP3刺激小鼠脂肪细胞分泌脂联素和抵抗素[4]。CTRP3可能弥补了脂联素的缺乏，从而提供了一种解释为什么在Davic等[66]研究中，脂联素敲除小鼠即使喂食高脂肪饮食却只表现出轻微的代谢紊乱。

8.酒精性脂肪肝

Trogen等[67]研究指出，CTRP3提高肝脂肪酸的利用率，减少三酰甘油的积累。慢性饮酒会破坏脂质合成，导致肝脏脂质积聚，形成酒精性脂肪肝，最终导致酒精性肝硬化。Degroat等[68]研究发现，乙醇喂养没有降低雄性小鼠的循环CTRP3水平，却显著降低了雌性小鼠的循环CTRP3水平，这可能是其升高女性对酒精的肝敏感性的机制之一。酒精诱导的CTRP3的减少可能是性别特异性的潜在的机制，增加了女性对酒精性肝硬化的易感性。然而，性激素对循环CTRP3水平的影响也可能参与其中，具体机制还需要进一步研究，CTRP3有望成为未来研究酒精性脂肪肝新的切入点。

三、总结与展望

随着转基因和基因敲除技术进一步提高，可以通过建立小鼠模型研究更复杂的问题，我们期待未来通过体内、体外实验进一步明确CTRP3的内在的作用机制和功能，为临床疾病的诊疗提供新思路。