脂肪因子与肾脏疾病的研究进展

张如心，张 瑄

天津医科大学儿童临床学院天津市儿童医院肾内科，天津 300000

脂肪组织不仅是脂质的储存器官，也是一种内分泌组织，根据自身的生理环境，分泌多种生物活性多肽，如：脂联素、趋化素、网膜素、nesfatin、肿瘤坏死因子、白细胞介素(interleukin，IL)- 6等，调节能量代谢平衡、免疫应答、炎症反应、心血管功能，本文总结了脂肪因子网膜素、趋化素和nesfatin的最新研究进展。

网膜素

网膜素是从人内脏网膜脂肪组织cDNA文库中检测到的一种特异性脂肪因子，有网膜素- 1和网膜素- 2两种高度不同的亚型，其中网膜素- 1是人体循环中的主要亚型[1]。两种亚型基因位于Iq22-Iq23区域，彼此相邻，与2型糖尿病有不同程度的联系[2]。网膜素主要表达于内脏脂肪组织而非皮下脂肪组织，其他部位如心外膜脂肪、胸腺、小肠和结肠等部位亦可表达[3]。

网膜素与内皮功能障碍内皮功能障碍是动脉粥样硬化形成机制的重要环节，研究显示网膜素与内皮功能障碍有关；Tan等[4]研究显示，网膜素可激活AMP活化的蛋白激酶(adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase，AMPK)/内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)/一氧化氮阻断c-jun N端激酶等信号通路，下调肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)介导的环氧合酶- 2生成，同时通过抑制细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)/核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)途径抑制TNF-α诱导的内皮细胞内黏附分子- 1和血管黏附分子- 1(vascular cell adhesion molecule- 1，VCAM- 1)的表达，通过AMPK或eNOS信号通路预防动脉损伤、心肌缺血诱导的心内膜形成及血管平滑肌细胞增殖。Wang等[5]研究发现，网膜素能改善氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)诱导的白细胞TNF- 1对人脐静脉内皮细胞的黏附作用，呈剂量依赖性；网膜素亦可显著降低高脂诱导的VCAM- 1和E-选择素等黏附因子表达，修复ox-LDL诱导的内皮功能重要转录和调节因子Krüppel样转录因子2(Krüppel-like transcription factors2，KLF2)的降低，还可促进KLF2靶基因纤溶酶原激活酶抑制剂- 1和eNOS的表达，提示网膜素在预防内皮功能障碍和冠脉粥样硬化方面的作用。有研究发现，肥胖患者血清中网膜素- 1水平与血流介导的血管扩张率(flow mediated dilatation %，FMD%)明显低于正常对照组；FMD%与网膜素- 1呈正相关，与腰围、体质量指数(body mass index，BMI)、内脏脂肪、血清胰岛素、胰岛素抵抗指数稳态模型评估法(homeostasis model of assessment for insulin resistence index，HOMA-IR)和三酰甘油呈负相关；网膜素- 1和BMI是FMD%的独立预测因子；由此证实低水平网膜素- 1可能是内皮功能障碍的早期标志，也与肥胖患者心血管疾病的发生与发展有关[6- 7]。Qi等[8]评估了急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者循环网膜素水平时发现，ARDS患者循环网膜素水平明显低于健康对照组，并与白细胞数、降钙素原呈负相关；此外，与中重度ARDS患者相比，轻度ARDS患者的循环网膜素水平更高，幸存者的循环网膜素水平明显高于死亡者；在研究脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导的ARDS小鼠血清中网膜素水平的实验中，人重组网膜素预处理后的小鼠肺组织炎症明显轻于对照组，表现为血清促炎因子IL- 6、 TNF-α、 VCAM水平及NF-κb磷酸化减低；网膜素亦能减轻LPS诱导的肺微血管渗漏并修复AJs膜，表现为肺泡灌洗液内总蛋白浓度、Evans蓝染蛋白渗漏及FITC-葡聚糖内流均降低；提示网膜素具有保护肺内皮屏障的作用，也可作为预测内皮功能障碍的生物标志物。

网膜素与糖尿病肾病糖尿病肾病是2型糖尿病最重要的微血管并发症之一，临床表现为不同程度的蛋白尿和肾功能进行性减退。网膜素- 1是AMPK和Akt信号通路的重要调节剂，通过活化AMPK和Akt信号通路调节Nrf2/Keap- 1途径以降低2型糖尿病肾病肾组织的氧化损伤；网膜素亦可通过抑制持续微炎症状态和胰岛素抵抗来保护2型糖尿病肾病患者的肾功能[9- 11]。Song等[9]研究发现，与正常对照组相比，糖尿病肾病组炎症指标(IFN-γ、TNF-α和IL- 8)显著升高，网膜素治疗可以降低糖尿病组的炎症指标水平，网膜素处理后的糖尿病组循环中超氧化物歧化酶(uperoxide dismutase，SOD)和过氧化氢酶(catalase，CAT)水平升高，丙二醛(malondialdehyde，MAD)水平降低，此外，网膜素处理后的糖尿病肾病组大鼠肾脏组织中Nrf2和HO- 1表达增加，大鼠肾小球系膜细胞中高表达的Nrf2可提高SOD和CAT水平，降低MAD水平；大鼠肾小球系膜细胞中过度表达的miR- 27a可修复网膜素对SOD、CAT和MAD的调控作用，提示miR- 27a可通过靶向Nrf2途径在2型糖尿病肾病氧化应激和炎症中发挥启动作用。有研究发现，系膜细胞及肾小球细胞在高糖诱导下会产生IL- 6，而IL- 6家族细胞因子可通过gp130信号通路保护肾脏足细胞免受高糖诱导的氧化应激与炎症损害；当肾小球滤过率下降，肾素-血管紧张素系统的过度活跃及肾小球毛细血管压力增加时，肾素血管紧张素Ⅱ可刺激系膜细胞产生IL- 6，加速糖尿病肾病的进展[10- 11]。

趋化素

趋化素是于2007年被首次确认的一种具有趋化作用的脂肪因子，又称维甲酸受体应答剂(Rarres- 2)，主要在脂肪组织表达[12]。趋化素首先被认为是一种G蛋白耦联受体的配体[趋化因子样受体- 1(chemokine-like receptor 1，CMKLR1)]，后来也被认为是另外一种G蛋白耦联受体gpr1的配体，而第3种趋化素受体[趋化因子(C-C基序)受体2(C-C chemokine receptor-like 2，CCRL2)]是基于结合测定技术被识别的。在哺乳动物中，趋化素最初作为一种163个氨基酸被合成，N末端20个氨基酸信号肽的截断产生不活跃的前体(趋化素-S163)进入细胞外或者循环，经多种酶在不同位点作用后，前体的羧基端裂解产生活性和失活的趋化素，例如纤溶酶、弹性蛋白酶和组织蛋白酶G对其C-端的蛋白水解作用激活了趋化素，因此，C末端蛋白水解过程是决定活性趋化素循环水平的关键调节机制[13]。

趋化素与肾脏疾病慢性肾脏疾病(chronic kidney disease，CKD)的临床特点是肾功能逐渐减退，有研究显示趋化素与肾功能减退有关[14]。Leiherer等[15]通过长期监测冠心病患者肾功能与血浆趋化素水平发现，高趋化素水平组患者在随访时患CKD[2级以上，eGRF≤90 ml/(min·1.73 m2)]比例显著升高，但低趋化素组患者患CKD比例无明显变化；循环高趋化素水平与CKD预后有关；通过基线与随访资料对比发现，高趋化素组尿白蛋白/肌酐比值变化明显大于低趋化素组，提示血清趋化素水平可以作为长期监测肾功能不全患病率和进展的一个指标。有研究发现，趋化素受体阻断剂可以改善肥胖/糖尿病小鼠肌酐和蛋白尿水平，经CCX832处理后，糖尿病肾病小鼠肾组织中ROS生成显著减少，氧化应激H2O2水平及NOX4表达水平亦降低，CCX832处理能修复受损的糖尿病肾病小鼠肾脏Nrf2核移位，说明糖尿病中趋化素损害作用的潜在机制包括NOX下调及Nrf2调控的氧化基因上调；糖尿病肾病小鼠肾组织蛋白酪氨酸磷酸酶氧化、硫氧还原蛋白过氧化物酶3和羰基化水平升高，CCX832处理后的糖尿病肾病小鼠肾组织中未发现这些过氧化状态标志物的增加；经CCX832处理后，过氧化氢酶、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)- 1、硫氧还原蛋白1(thioredoxin1，Thrx1)及过氧化物还原酶- 1(peroxiredoxin- 1，Prdx- 1)等抗氧化物也未见下降，CCX832可以降低糖尿病小鼠肾脏炎症标志物IL- 6及TNF-α的表达，但不改变肾脏结构，提示趋化素在糖尿病肾病小鼠肾脏损伤机制中发挥作用[16]。Shang等[17]在探究趋化素与炎症在糖尿病α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)肾病的作用时发现，糖尿病肾病组小鼠肾小球中趋化素、ChemR23、TGF-β1 、TNF-α及CD68水平明显高于对照组，部分组织水平增高，与区域纤维化水平一致，糖尿病肾病组经含ChemR 23靶向shRNA的慢病毒处理后可以改善这种高糖诱导的炎症状态；经ChemR 23靶向治疗后，糖尿病肾病组小鼠体质量、血肌酐、血蛋白/肌酐比值下降；ChemR 23可抑制 Ⅳ 型胶原在糖尿病肾病肾小球内的沉积，亦可减轻糖尿病肾病组基底膜增厚，足突融合等病理改变，也可修复高糖对内皮标志物CD31的抑制，ChemR 23靶向抑制和sb 203580(p38MAPK抑制剂)均能减轻趋化素所致的炎症和损伤，提示趋化素/ChemR 23轴通过p38MAPK信号通路在糖尿病肾病内皮损伤和炎症反应中发挥重要作用。

趋化素与代谢性疾病肥胖一般是指体内白色脂肪组织中的脂肪细胞数目增多或者体积增大，与肥胖相关的代谢性疾病是一种慢性低度炎症状态，这种炎症状态是胰岛素抵抗、代谢性疾病和非酒精性脂肪性肝病发生与发展的基础。内源性趋化素信号通过调节基质金属蛋白酶的活性，影响脂肪组织细胞外基质重构，促进脂肪细胞分化和脂肪组织扩张；抑制趋化素信号可影响巨噬细胞募集，导致致病性白色脂肪组织重塑，趋化素对基质金属蛋白酶3分泌和巨噬细胞募集的影响是通过NF-κB依赖通路介导的[18]。研究发现，趋化素水平与多数炎症标志物的循环水平相关，包括C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、血清淀粉样蛋白A、纤维蛋白原、se-选择素、sp-选择素、可溶性细胞间黏附分子1、基质金属蛋白酶1和基质金属蛋白酶2；维甲酸受体反应蛋白2(retinoic acid receptor responder protein，RARRES2)的基因位点单核苷酸多态性与趋化素水平呈显著正相关，也与脂质运载蛋白2、IL- 6和纤维蛋白原显著相关；肥胖相关指标三酰甘油、总胆固醇、BMI、全身脂肪百分比、腰围、腰臀比、收缩压与趋化素呈正相关；代谢综合征相关指标也与趋化素水平相关，包括高胰岛素抵抗指数稳态模型评估法(homeostasis model of assessment for insulin resistence index，HOMA-IR)和高密度脂蛋白胆固醇(high density liptein cholesterol，HDL-C)水平，提示RARRES2变异可能是循环趋化素、纤维蛋白原、IL- 6和脂质运载蛋白2(lipocalin- 2，LCN2)水平的遗传决定因素，并在炎症和代谢疾病中起重要作用[19- 20]。趋化素可通过如下机制影响肥胖：(1)促进脂肪细胞生成与分化。Zhao等[21]研究在不同喂食条件下小鼠血浆中趋化素的形式与水平时发现，小鼠血浆中趋化素的主要形式是mchem162K；高脂喂养下小鼠血浆mchem156s水平升高，12周高脂喂养时小鼠血浆mchem156s水平完全高于其他任意组且血浆mchem157R也升高，mchem156s可能是mchem157R通过连续断裂产生的，表明趋化素在体内经历了广泛的、动态的和组织特异性的蛋白水解过程；完全活性的趋化素(mchem155F)在12周大鼠脂肪组织中占主导地位，这种优势在26周时消失，提示活性趋化素的分泌发生在脂肪组织发生和分化的早期；棕色脂肪组织中的趋化素水平会随着体质量、脂肪百分比及血浆总趋化素水平上升而上升，与此相反的是，附睾脂肪组织趋化素水平会随之下降，提示趋化素可能对这两种脂肪组织有明显不同的调控作用。(2)肥胖相关的低度炎症会引起免疫系统的持续刺激，其主要特点是巨噬细胞浸润脂肪组织及循环免疫细胞的激活向有利于炎症的方向发展。Tolusso等[22]在研究超重/肥胖型类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)患者低度炎症状态时发现，RA发病时的血浆趋化素水平与BMI有关，亦与RA疾病活动相关；经过6个月低热量饮食后，血浆趋化素水平下降的RA组疾病活动度亦下降，与疾病活动度改善同步，提示趋化素可作为代谢性炎症疾病的生物标志物，RA的慢性炎症和肥胖有一定相关性。

nesfatin

nesfatin是日本学者在2006年首先发现的一种厌食调节肽。核联蛋白(nucleobindin 2，NUCB2)通过前激素原转化酶裂解产生nesfatin- 1、2、3 3种形式，其中nesfatin- 1是NUCB发挥厌食作用的主要成分。nesfatin- 1主要在大脑的部分区域、胰岛、胃分泌细胞和脂肪组织中表达[23]。

nesfatin与CKDCKD的特点是氧化应激和炎症水平升高，因而造成肾脏损害。在心肌梗死小鼠模型中，nesfatin- 1可通过Akt/GSK- 3β依赖的机制抗炎和抗凋亡以保护心肌细胞。STAT3和ERK1/2通路也参与了nesfatin介导的心肌保护作用，STAT参与多种应激反应，包括再缺血/灌注损伤、氧化应激和缺氧[24- 25]。在研究nesfatin- 1对脓毒症所致远隔脏器损伤的保护作用实验中检测到，脓毒症组大鼠丙二醛(malondialdehyde，MDA)和髓过氧化物酶(myeloperoxidasedeficiency，MPO)活性升高，而脑、肾、肝、肺组织中过氧化氢酶(catalase，CAT)、SOD和抗氧化剂谷胱甘肽(glutathione，GSH)水平下降，提示远隔器官有广泛的氧化损伤；nesfatin- 1可以降低MDA活性(脑、肺)和MPO活性(脑、肾)，改善抗氧化剂GSH(脑、肺)、CAT(脑)和SOD(肾)水平。此外，nesfatin- 1可抑制脓毒症大鼠脑和肾组织中性粒细胞生成，提示其可通过增强抗氧化系统和减少中性粒细胞生成而减轻氧化损伤[26]。Jiang等[27]在研究nesfatin- 1对肾脏缺血再灌注损伤的潜在性保护时发现，nesfatin- 1可以通过减轻氧化应激水平改善肾脏缺血再灌注引起的损伤，表现为肾组织MDA水平下降，SOD和CAT活性明显升高。nesfatin- 1处理后的大鼠肾小管细胞凋亡明显减少，表现为半胱天冬酶- 3活性降低，B淋巴细胞瘤- 2基因/bax比值增加，提示nesfatin- 1可以通过减少氧化应激和细胞凋亡来改善急性缺血再灌注引起的肾损伤。在研究2型糖尿病肾病与nesfatin- 1关系的实验中发现，2型糖尿病伴大量蛋白尿组患者血浆nesfatin- 1水平高于其他组，并且血浆nesfatin- 1水平与糖尿病肾病分级呈正相关；血浆nesfatin- 1水平也与血肌酐、尿白蛋白/肌酐比值、血糖化血红蛋白呈正相关，提示nesfatin- 1对糖尿病肾病早期诊断存在预测价值[28]。亦有实验提示nesfatin- 1与微量蛋白尿有关，进一步证实nesfatin- 1对糖尿病肾病的早期预测作用[29]。

nesfatin- 1与代谢综合征肥胖是全世界最重要的营养性疾病，并参与胰岛素抵抗的发病机制及其发生发展过程。研究发现，nesfatin- 1可能与胰岛素抵抗的发病机制有关。nesfatin- 1对食物摄入量和葡萄糖代谢的影响依赖于生长激素促分泌素受体，并且血糖效应与Akt和GULT4通路相关；在正常体质量和肥胖大鼠中，NUCB 2/nesfatin- 1的敲除增加了肝脏葡萄糖通量，降低了外周组织的葡萄糖摄取，其作用与肝脏胰岛素受体、胰岛素受体底物1、AKT激酶磷酸化和mTOR磷酸化、信号转导和STAT 3磷酸化和抑制细胞因子信号3有关，肝葡萄糖- 6-磷酸酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶水平也同时升高；nesfatin- 1可增加肌肉葡萄糖吸收，通过Akt/AMPK调节cAMP反应元件结合蛋白2通路，降低糖异生，降低肝内磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的转录、翻译及活化；nesfatin- 1亦可参与中枢葡萄糖感应，并启动降低血糖的激素和生理反应[30]。经上半身阻力训练后，肥胖者血nesfatin- 1、HOMA-IR及HDL水平上升，相关血脂指标(LDL、胆固醇、三酰甘油)及BMI、体脂数和腰臀比降低；抗阻和耐力训练还可以改善肥胖患者的胰岛素抵抗和心血管问题，表现为患者血脂联素、高敏C反应蛋白水平降低及nesfatin- 1水平升高。亦有研究证实，阻力运动后的2型糖尿病患者血nesfatin- 1及热休克蛋白70显著升高；而耐力运动组无明显变化，nesfatin- 1与热休克蛋白可能存在一定的相互作用，并与胰岛素抵抗有关，提示nesfatin- 1可能与肥胖相关的胰岛素抵抗有关[31- 33]。Ravussin等[34]研究NUCB2时发现，高脂喂养时小鼠的NUCB2缺失不会影响食欲或肥胖，但可引起胰岛素抵抗，表现为近50%的葡萄糖输注率下降及胰岛素刺激产生的游离脂肪酸水平增加等脂肪代谢功能紊乱，可能是通过NF-κB依赖途径加剧脂肪组织中巨噬细胞的代谢性炎症，提示NUCB2可能通过诱导巨噬细胞的代谢性炎症而调控胰岛素抵抗。

综上，目前已明确脂肪因子可在代谢、免疫、血管内皮功能等多个系统疾病的发病过程起不同作用，但其表达调控和作用的机制尚未明确。有研究显示，在趋化素- 1基因敲除小鼠模型中，趋化素- 1蛋白的缺失可诱发小鼠骨性炎症反应失调；与正常组织对应物相比，肾脏恶性肿瘤中网膜素/Rarres2的下调或丢失；CMKLR1基因敲除可抑制肺动脉高压诱导的NO生成，改善动脉硬化及右心功能衰竭等不良预后，NUCB2基因敲除会引起胰岛素抵抗[34- 37]。炎症及胰岛素抵抗都是诱导CKD发生及恶化的诱因，预示着脂肪因子基因靶向干预可作为今后肾脏疾病治疗研究中极具潜力的方向。