分泌型卷曲相关蛋白5与冠心病、2型糖尿病关系的研究进展

常海瑶，李 兴，2

冠心病病因复杂，除遗传因素外，主要与动脉粥样硬化(AS)密切相关。传统观点认为AS是一种慢性炎性疾病，是脂质斑块对动脉壁各层细胞的氧化刺激和损伤。而在糖尿病中，代谢紊乱常与肥胖相伴，肥胖作为慢性炎症可影响胰岛素敏感性，如Fadaei等[1]研究显示，2型糖尿病(T2DM)病人体内多种炎性因子异常升高，表明炎症反应与糖尿病进展关系密切。慢性炎症是冠心病、T2DM的病理前提。此外，在临床症状方面，二者也关系密切。糖尿病病人常合并多种心血管疾病，尤以冠心病最为严重。研究表明，冠心病病人合并糖尿病后死亡风险可增加约2倍[2]，即使在血糖控制良好的人群中，也有约60%的病人存在血管僵硬和心脏亚临床舒张功能障碍[3]。寻找冠心病、T2DM共同的治疗靶点已成为一个热门领域，其中直接围绕心脏及周围血管的心外膜脂肪组织(EAT)尤其受到学者的青睐，巨噬细胞分泌的Wnt5a已被认定为慢性低度炎症中重要的促炎因子[4]，而由脂肪细胞分泌的卷曲相关蛋白5(SFRP5)作为一种新型的抗炎脂肪因子可拮抗Wnt5a带来的代谢改变及血管调节效应，不仅可以增强葡萄糖摄取和胰岛素敏感性，而且可以减少各种病理条件下的心脏功能障碍，在T2DM与冠心病中具有重要的临床意义。

1 SFRP5

SFRP5属于分泌型卷曲相关蛋白(SFRPs)家族，该家族共5名成员：SFRP1～SFRP5，是最初因不同方法同时发现而采用的命名方法，但因其空间结构和序列极其相似，有学者建议统一命名为SFRPs。SFRPs是Wingless整合蛋白家族(Wnt)的调节蛋白，与Wnt受体卷曲蛋白(Fz)同源，可能通过与Fz蛋白结合或与Fz形成非功能性复合物来阻止Wnt信号传导[5]。SFRPs作为响应T2DM及冠心病代谢异常环境的调节剂，已有不少研究表明三者之间密切相关。

SFRP5最初是在视网膜色素上皮细胞及胰腺上皮细胞中发现的，因其与Wnt信号关系密切，故被认为参与维持部分细胞极性。2010年，Ouchi等[6]发现SFRP5在白色脂肪组织中高表达，揭示了其作为抗炎脂肪因子参与调节代谢与炎症反应的重要功能。SFRP5受10q24.1染色体编辑，由317个氨基酸残基和3个编码外显子组成，分子量在30～40 kD。结构上由折叠成两个独立域的模块蛋白组成，其中一个包含类似神经突起生长导向因子(netrin)的功能结构域，其氨基末端包含用于分泌的信号肽。另一个为富含半胱氨酸的结构域，具有与Wnt配体结合的亲和力，凭借其对Wnt信号转导系统的调节功能，参与了不同的发育调控和成人体内稳态调节途径，此外也有一些学者推测SFRP5可能由脂肪组织中的血管基质分泌，对正常血管结构维持有重要作用[7]。

2 SFRP5与T2DM

2.1 肥胖、慢性炎症促进胰岛素抵抗 肥胖可导致脂肪组织内毛细血管稀疏、促使局部缺氧、限制营养物质运输从而引起糖脂代谢紊乱与胰岛素抵抗。这种血管功能障碍可通过促进局部缺血诱导脂肪细胞坏死，促进巨噬细胞募集和活化继而引起慢性炎症反应长期浸润脂肪细胞，加重代谢障碍[8]。Elias等[9]比较了表达血管内皮生长因子(VEGF)转基因小鼠与普通小鼠脂肪细胞中巨噬细胞浸润程度，不仅为肥胖组织在血管化改善代谢功能障碍中的作用提供确凿证据，也间接证明了肥胖、慢性炎症及胰岛素敏感性之间的密切联系。进一步研究发现，高脂饮食饲养下，过度表达VEGF小鼠脂肪组织中巨噬细胞浸润程度轻，全身胰岛素抵抗和肝脂肪变性程度明显弱于普通小鼠。同时，扩张脂肪组织也可导致缺氧环境上调缺氧诱导因子1(HIF-1)的表达，加重全身炎症状态和胰岛素抵抗。

最新研究发现，SFRP5缺陷型小鼠Wnt5a水平上调，引起脂肪组织炎症和代谢功能障碍的增加，与JUN N末端激酶1(JNK1)在调节胰岛素抵抗和脂肪炎症中的作用相一致[10]。提示SFRP5/Wnt5a失衡会过度激活JNK1，促进慢性炎症与胰岛素抵抗增加之间的恶性循环。最新一项关于肥胖症、白色脂肪组织(WAT)炎症与卵巢功能关系的研究为此提供了证据支持[11]。实验研究结果显示，给予选择性雌激素受体调节剂雷洛昔芬(RAL)治疗8周后，小鼠体重、内脏脂肪质量、白色脂肪细胞大小及血浆葡萄糖水平都明显下降，SFRP5水平增加，予以小的干扰RNA抑制SFRP5后可以明显消除RAL的这种抗炎作用，提示RAL的这种生物学效应与SFRP5水平上调密切相关。深入研究分子机制后发现，RAL的这种抗炎作用与SFRP5可拮抗Wnt5a密切相关，是通过抑制脂肪中Wnt5a/NF-κBp65和Wnt5a/JNK级联反应，降低缺氧诱导因子1α(HIF-1α)、血管内皮生长因子-A(VEGF-A)和促炎细胞因子[单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]的表达而在T2DM的发病机制中起保护作用[11]。

2.2 SFRP5与糖代谢、胰岛素抵抗 SFRPs家族在胰腺高表达，与Wnt信号共同维持其正常生长发育[12]。有研究表明，小鼠胚胎胰腺中SFRPs处于动态变化状态，初始阶段SFRP1明显处于优势地位，2周后逐渐下降，SFRP3一直处于低滴度状态，而SFRP4水平在产后1周才逐渐上升，提示SFRPs与胰腺/内分泌形态发生中的特定类型作用密切相关[12]。同时，SFRP5也可作为胰岛β细胞功能状态的标志物评估糖代谢严重程度。Ouchi等[6，13]研究发现，与野生型小鼠相比，高热量饮食喂养的SFRP5缺失小鼠更易表现出葡萄糖代谢功能障碍，结合T2DM病人或糖耐量异常人群中SFRP5水平偏低，提出SFRP5可作为糖尿病早期生物标志物。此外，有研究证实，SFRP5同家族物质SFRP4与胰岛素释放呈负相关，可通过减少Ca2+通道(L型和P / Q型)的表达而损害小鼠和人胰岛β细胞的胞吐作用，约减少30%胰岛素的释放，是体现胰岛β细胞功能状态的重要标志物[14]。考虑到SFRP5与SFRP4结构上的相似性，不少学者提出SFRP5也可能具有类似生物学功能，需继续深入研究其分子机制。

胰岛素抵抗被认为是T2DM的特征性表现，并且也是T2DM进展中不可或缺的重要原因。已有不少研究证实胰岛素抵抗与巨噬细胞介导的脂肪组织炎症微环境密切相关[14]，而SFRP5可通过下调Wnt信号抑制炎症反应，起到调节代谢、改善胰岛素敏感性的作用。如体外实验发现，胰岛素水平过高时SFRP5的水平会明显降低[15]，经罗格列酮和二甲双胍治疗后SFRP5表达上调[16]，支持SFRP5调节胰岛素敏感性的假设。最新一项针对我国受试者的研究报告发现，糖耐量异常和T2DM病人循环中SFRP5水平低于正常糖耐量者，与胰岛素抵抗呈负相关，而高水平SFRP5可降低糖尿病发生率，并且该关联独立于体质指数(BMI)，与糖尿病及心脏病诸多危险因素成反比[17]，在T2DM与冠心病治疗方面具有重要的临床意义。

3 SFRP5与冠心病

3.1 肥胖、慢性炎症促进AS 肥胖、慢性炎症作为冠心病的重要危险因素，在细胞、组织和全身水平中发挥广泛的调节功能，对心血管系统影响深远。其中直接包绕心脏及其血管的心外膜脂肪组织更有“多功能脂肪库”之称[18]，肥胖状态下心外膜脂肪组织分泌促炎脂肪因子上调，不仅可以改变心脏细胞代谢，影响内皮细胞、动脉平滑肌细胞和炎性细胞的功能，也可抑制抗炎脂肪因子生成，进而加重机体炎症反应，促进AS发生发展。有研究发现，小鼠受肥胖诱导后，体内SFRP5会高度表达以减轻其带来的代谢改变，但当脂肪细胞的体积过大或在肥胖程度十分严重时又会呈现消极表达状态[6]。Mori等[19]还发现，SFRP5缺陷小鼠的大脂肪细胞数量少于野生型小鼠，而总脂肪细胞数却出乎意料的相近，表明SFRP5通过肥大影响脂肪细胞，而非增殖。这种精确调节作用机制复杂，Wang等[20]通过研究脂肪形成的Wnt/ SFRPs/GSK3/STAT5调节轴阐明了脂肪形成的分子机制，并通过多种途径协调参与脂肪细胞分化，提示其与AS紧密联系。在慢性炎症方面，Wnt5a作为炎症介质代表，又被Akoumianakis称为极具潜在血管效应的分子[21]。Akoumianakis等[22]研究发现，肥胖病人血管周围脂肪组织中Wnt5a/SFRP5比率增加，AS发病风险增加，提示Wnt5a对AS有一定预测作用，又通过对病人动脉硬化程度动态观察3年后确认Wnt5a可作为AS标志物。并且认为Wnt5a促AS效应与其对血管壁的氧化刺激密切相关，Wnt5a通过激活Wnt/JNK通路促进下游靶基因USP17 / RAC1，活化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶影响血管内皮细胞及血管平滑肌细胞(VSMC)。而在这之前，USP17 / RAC1一直只被认为与细胞运动存在联系[23]。总的来说，肥胖、慢性炎症共同作用，一方面，引起循环中SFRP5水平下降，削弱血管保护作用；另一方面，上升的Wnt5a水平加重血管氧化应激，导致AS发展。

3.2 SFRP5与AS、冠心病 AS是冠心病的基本病理基础，多种机制参与AS进展，主要包括内皮功能障碍、VSMC的增殖和迁移、血管钙化及斑块破裂出血。

内皮功能障碍的特征在于内皮依赖性血管舒张和收缩之间不平衡。研究表明，SFRP5基因消融小鼠体内AS检测指标VEGF-A165b的表达明显上调[24]，提示SFRP5与血管收缩舒张功能密切。同时Cho等[25]通过实验证明Wnt5a对血管内皮障碍的促进作用，更是从机制方面揭示SFRP5的血管保护作用。在体外实验中使用不同浓度Wnt5a处理大鼠胸主动脉血管，随后予以SFRP5消除Wnt5a诱导的受损，通过定量一氧化氮(NO)的生成，得出SFRP5通过上调NO的产生以浓度依赖的方式恢复Wnt5a诱导的内皮功能障碍的结论。此外，还通过评估SFRP5对人血管内皮细胞中总和磷酸化JNK(c-Jun N端激酶)丰度的影响，证明了SFRP5通过竞争抑制Wnt5a/JNK信号通路增加内皮细胞NO的产生，具有血管舒张功能。同时，Akoumianakis等[22]将VSMC置于高浓度Wnt5a环境中培养，发现Wnt5a改变VSMC近2 000个基因表达，且这些基因大多与细胞迁移相关，提出Wnt5a影响VSMC迁移的假说。后续实验中通过观察予以SFRP5后VSMC迁移能力变化，得出SFRP5可抑制Wnt5a影响VSMC迁移能力的结论，并且认为VSMC通过改变收缩型表型响应Wnt5a介导的炎性微环境，特征是肌动蛋白α2(ACTα2)和跨膜蛋白22α(TGLN)缺失，而基质金属蛋白酶9(MMP9)与基质金属蛋白酶组织抑制因子1(TIMP1)和基质金属蛋白酶组织抑制因子2(TIMP2)比例增加[22]。斑块破裂或出血也是AS进展的重要原因，而斑块的稳定性与斑块脂质中新血管形成的密度密切相关[26]。研究表明，Wnt / β-catenin途径是血管生成所必需的，对血管生成早期阶段的内皮细胞分化有重要调控作用，并伴随核中β-catenin表达的增强，Wnt的下游靶基因可以编码VEGF参与到血管生成过程[27]。作为Wnt信号途径的内源性抑制剂，SFRP5可以减少斑块中新血管的形成并抑制斑块的破裂和出血。此外，在中度和重度炎症期间，斑块中的新血管数目明显增加，并且在破裂斑块中新血管形成的程度最高，表明新血管形成与斑块炎症密切相关，作为抗炎脂肪因子，SFRP5也可通过抑制炎症影响血管生长的微环境，减少脂质斑块中新生血管的数目[27]。最后，在AS严重程度方面，血管钙化也至关重要。研究发现，血管钙化与斑块的大小呈正相关。Gherghe等[28-29]的一项体外研究发现，Wnt/β-catenin途径可促进VSMC向成骨细胞样细胞转化，这些变化可以被Wnt/β-catenin途径天然抑制剂DKK-1及内源性抑制剂SFRP5明显抑制。总而言之，SFRP5可多环节、多中心参与AS的发生发展，对心血管系统有一定保护作用。

4 小结与展望

肥胖、慢性炎症通过影响组织代谢参与胰岛素抵抗的形成和发展，通过影响血管内皮功能参与AS的形成和发展，可经慢性炎症将冠心病与T2DM联系起来，再结合SFRP5的抑制炎症作用，为同时患此两种疾病病人提供了新的治疗思路。目前已有不少临床研究证明SFRP5在冠心病及T2DM中具有重要意义。如一项横断面研究发现T2DM人群较健康人群SFRP5水平偏低，当合并心血管疾病时SFRP5水平会进一步降低，与疾病严重程度呈负相关[30]，体现出其作为T2DM及冠心病危险分层的潜力。而一项韩国糖尿病病人血管硬化及冠心病风险研究显示，SFRP5作为血管舒张剂的作用非常明显，SFRP5浓度降低可导致T2DM病人动脉硬化程度加重，预示冠心病的发生风险明显增加[25]，不仅再次验证SFRP5可作为T2DM及冠心病的危险标志物，更体现出其作为治疗候选物及联合治疗靶点的潜力。

随着社会发展，目前医疗模式越来越强调剖析控制不同组织日常功能的信号传导途径，通过共同的病理环节治疗不同疾病，如肿瘤领域中，针对某一基因型肿瘤治疗方案地位越来越高，采用传统的按部位选择治疗方法的局限性越来越明显。对于T2DM与冠心病这类高交叉患病率、大流行趋势型疾病，进一步挖掘SFRP5作为其联合治疗靶点的潜力符合目前医学需要，是一项值得长期研究的课题。