脂肪因子在肺动脉高压中的研究进展

李垚霖 徐双明

肺动脉高压是一大类以肺动脉压力增高和继发性右心室功能障碍为特征的进行性致死性疾病。在这种疾病中，肺动脉平滑肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞等动脉壁细胞过度增生和重构，血管内皮功能障碍，促血管扩张的内源性物质减少，血管收缩物质的增加，血管周围炎症细胞过度聚集，以及原位血栓的形成，使得肺动脉压力升高，导致右心衰竭和功能下降[1]。现研究发现，脂肪因子如脂联素、瘦素、网膜素、Adipsin、Chemerin、Apelin在血管炎症，血管重构，血管内皮功能等方面发挥重要作用，与肺动脉高压肺血管病变紧密相关，现就几种脂肪因子与肺动脉高压相关研究进行论述。

脂联素

脂联素(APN)是由脂肪细胞合成的一种具有蛋白质结构的细胞因子，在血液循环中以3种不同的分子量形式出现，HMW(高分子量)被认为是具有最大的生物活性分子形式，与临床具有较强的相关性[2]。

血管内皮功能障碍是肺动脉高压重要特征之一，体外实验中，脂联素通过激活AKT依赖的环氧化酶-2(COX-2)信号通路，诱导COX-2的表达，维持内皮功能稳态[3]。一氧化氮(NO)调节血管张力和局部血流，抑制血小板聚集和粘附，单核细胞粘附和血管平滑肌细胞(SMC)的增殖。内皮功能障碍的共同特征是生物有效NO量的减少。脂联素可通过多种途径激活AMP激酶，介导内皮依赖型一氧化氮合酶(eNOS)活性增加，促进内源性NO合成[4]。肺血管炎症参与各类肺动脉高压病理生理机制。Summer等[5]学者利用APN基因敲除小鼠，发现其肺血管周围炎症细胞浸润，肺动脉压力也随之增加。有充分的证据表明APN具有多种抗肺血管炎作用，包括抑制促炎症通路mTOR和NF-κB途径从而抑制促炎细胞因子，刺激IL-10和IL-1受体拮抗剂，调节巨噬细胞功能，降低Toll样受体4(TLR4)的表达，诱导白细胞产生抗炎因子，能够激活神经酰胺酶，降低细胞内促炎神经酰胺的水平，从而抑制炎症激活，发挥抗炎作用[6]。

在肺血管病变的发生发展中，血管SMCs向内膜的快速增殖和迁移可促进动脉内膜增厚和肺动脉高压形成与发展。多项研究证明脂联素可能通过一组复杂的机制来抑制血管重塑。生长因子可刺激血管平滑肌的增殖，脂联素已被证明通过AMPK激活来抑制生长因子(包括PDGF、EGF和PEG)介导的mTOR激活，减轻血管平滑肌的增殖[7]。Luo等[8]利用脂联素基因修饰后脂肪干细胞(ADSCs-APN)治疗大鼠肺动脉高压(PAH)，ADSC-APN治疗后大鼠平均肺动脉压(mPAP)和右心室肥厚指数(RVHI)明显较对照组降低，从PAH大鼠中分离出肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)，发现实验组大鼠肺血管重塑得到了极大改善。还通过体外实验证明，APN通过调节AMPK/BMP/Smad通路抑制PASMCs的增殖。

此外，脂联素还具有改善胰岛素抵抗、抗氧化应激、血管免疫调节等有利于肺血管稳态维持的功能[4]。总之，这些发现都表明APN可能参与肺动脉高压形成和发展，具有广阔的研究前景。

瘦素

瘦素是一种脂肪组织合成和分泌的由肥胖(OB)基因编码的16-KDA细胞因子，主要参与食物摄入和能量代谢。瘦素在碳水化合物和脂质代谢、生殖系统以及炎症和免疫反应中也有多种作用[9]。过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的缺失促进PASMC的增殖和肺动脉重塑。Xie等[9]通过体外实验研究表明ERK1/2信号通路通过上调EGR-1来介导瘦素诱导的PPARγ下调和PASMC增殖，并提示靶向瘦素/ERK1/2/EGR-1通路可能在改善肺动脉高压具有潜在作用。 Huertas等[10]发现血清瘦素在IPAH(特发性肺动脉高压)和SSC-PAH(系统性硬化症-肺动脉高压)患者中高于对照组,并证明瘦素可能通过调节循环性T淋巴细胞在IPAH的免疫病理发生中起作用。还通过体内外实验证明瘦素/瘦素受体(ob/obr-b)轴过度激活引起PASMCs过度增殖，导致PAH易感性和进展。并以瘦素/瘦素受体(ob/obr-b)轴为潜在治疗靶点，在体外培养人PASMCs原代细胞及慢性低氧诱发的PAH小鼠模型中使用DCA(二氯乙酸)抑制瘦素/瘦素受体(ob/obr-b)，均提示抑制瘦素/瘦素受体(ob/obr-b)轴可以抑制肺血管重塑和肺血管周围单核/巨噬细胞聚集，从而对肺动脉高压起治疗作用[11]。

但也存在相反观点，Tonelli等[12]当调整年龄、性别、BMI和吸烟状况时，发现低血浆瘦素水平与PAH患者的死亡率升高有关，其解释可能与瘦素信号通过转录激活因子STAT-3上调抗凋亡Bcl-2和Survivin基因表达来减少心脏凋亡，发挥心脏保护作用。Aytekin等[13]利用ob/ob(瘦素基因敲除)小鼠观察其肺动脉高压的组织学特征，发现ob/ob小鼠其肺动脉壁增厚，肺小动脉大量巨噬细胞浸润、胶原沉积、肌成纤维细胞和右心室壁厚均较对照组明显。

实验过程中存在的两种矛盾现象，可能与实验条件的不同，其作用方式可能与瘦素在体内含量不同有关，也证明了瘦素体内作用机制的复杂性，所以更需进一步研究来探索其作用途径和方式。

Apelin

Apelin是APJ(七次跨膜G蛋白偶联受体家族成员)的内源性配体，可高表达于肺，尤其是肺内血管。有研究发现，低氧环境可通过诱发自噬加重大鼠PASMCs的增殖，外源性apelin通过APJ介导激活PI3K/AKT/mTOR信号抑制缺氧条件下的自噬，从而抑制大鼠PASMCs的增殖和迁移[14]。Apelin/APJ信号通路还能激活AMPK-KLF2-ENOS-NO轴，促进血管内皮NO产生，恢复PAECS(肺血管内皮)功能，维持肺血管稳态[15]。作为Apelin/APJ信号通路的下游分子的mir-424和mir-503，可在肺血管内皮细胞表达，并通过下调FGF2和FGFR1，从而抑制PASMCs和PAECS(肺血管内皮)增殖，至此发现表明，Apelin/APJ信号以mir-424和mir-503依赖的方式调节肺血管中FGF信号表达。这项研究确定了维持肺血管稳态所需的APJ依赖的miRNA-FGF信号轴，为肺动脉高压治疗提供了潜在的治疗策略[16]。事实上，已有研究表明apelin受体激动剂和apelin类似物对肺动脉高压潜在益处。ELABELA/Toddler(ELA)是一种肽类物质，广泛表达于人心血管系统血管内皮中，是人apelin受体的内源性激动剂，发现其在人类PAH和啮齿动物PAH模型中表达减少。ELA给药可以明显减轻心肺重塑，改善PAH大鼠心肺功能[17]。同样，apelin受体的环肽偏向性激动剂mm07，较内源性apelin更稳定，可以选择性刺激g蛋白途径，同时避免激活有害的β-arrestin依赖途径，提高了其作用的选择性，可以有效减轻PAH大鼠疾病发展[18]。这些研究提供了额外证据，apelin受体激动剂可能在人类PAH中具有治疗作用。目前，针对Apelin/APJ系统与肺动脉高压，已有少许的临床试验开展，通过在美国临床试验注册网站(https://clinicaltrials.gov/)中键入Apelin与肺动脉高压，可找到相应的临床试验，如[pyr1]apelin-13(apelin肽的天然亚型)静脉输入用于观察治疗肺动脉高压(NCT01590108)等类似试验。可以预见的是，Apelin/APJ系统为PAH的治疗开辟一个新的窗口。

网膜素

网膜素(omentin)首次于人的网膜脂肪组织中被发现，也在内皮细胞中被检测到，并被称为内皮凝集素。网膜素由网膜素-1和网膜-2两基因编码，网膜素-1是目前主要的研究对象，其涉及多种生物学作用，包括维持代谢平衡，改善胰岛素抵抗，抗氧化应激，抗炎等作用[19]。Kazama等[20]利用野百合碱诱发的大鼠肺动脉高压模型，予以网膜素腹腔注射，发现大鼠肺动脉压力较前减低，其心肺重构得到改善。此外，还证明其能抑制肺内动脉增生及减轻内皮依赖性和独立性舒张功能的损伤。此外，其他研究发现网膜素可通过激活AMPK/eNOS/NO通路，阻止TNF-α诱导的COX-2的生成；通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信号来减少脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞促炎因子表达，从而在肺部发挥抗炎作用[21]。Uemura等[22]通过动物及细胞实验表明，网膜素可减轻动脉损伤后新内膜的形成及炎症反应，并通过AMPK依赖的机制抑制VSMC的增殖。但目前关于网膜素的特异性受体尚不清楚，还需进一步行相关研究。

Adipsin

Adipsin是最早发现的脂肪因子，被认为是丝氨酸蛋白酶补体因子D，它催化调控补体旁路途径的速率，促进膜攻击复合物的形成，并产生补体成分c3a和c5a[23]。Korman等[24]发现adipsin在SSC-PAH患者循环水平增高，是一种新的生物标志物，较B型利钠肽(BNP)更具敏感性。同时adipsin基因表达在SSC-PAH患者中升高。并发现adipsin升高与增加的SSc患者PAH发病风险和相关的心脏功能障碍有关。因adipsin参与补体旁路途径，说明adipsin可能因其补体通路激活参与到SSC-PAH发病机制中。Zhang等[25]通过测量慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者血清细胞因子谱，发现与COPD和健康组相比，COPD伴发PAH患者adipsin水平升高，进一步说明了adipsin可能促进COPD相关PAH的进展的可能性。值得注意的是，用于治疗PNH(阵发性血红蛋白尿)的补体蛋白C5靶向抑制剂Eculizumab(依库珠单抗)已被观察到可改善PNH患者的肺动脉高压[26]。

Chemerin

Chemerin是一种新近发现的多功能脂肪因子，在脂质代谢、炎症、葡萄糖稳态和血管生成中具有相应的作用[27]。多项证据表明chemerin在PAH具有重要作用。研究发现，Chemerin/CMKLR1轴通过活性氧依赖激活AKT/ERK1/2信号，介导血管SMCs的增殖和迁移，导致小鼠血管结构重塑和收缩压(SBP)升高[28]。Hanthazi等[29]进一步发现chemerin可促使内皮剥脱的离体大鼠肺动脉发生收缩，并增强苯肾上腺素、5-羟色胺和内皮素-1引发的血管收缩反应，还可通过NO信号通路和氧化应激的机制来抑制乙酰胆碱引起的肺动脉血管扩张。Chemerin-9是chemerin的活性肽段，保留了chemerin的大部分激动活性。体外实验表明，chemerin-9可促使MCT诱导的PAH大鼠肺内动脉收缩增强，至少部分是由平滑肌中CMKLR1(chemerin受体)的增加引起的[30]。

到目前为止，针对肺动脉高压发病和进展主要有三条途径，前列环素(前列腺素I2)(PGI2)、一氧化氮(NO)和内皮素途径，开发批准了相应的有效药物，但PAH仍是不可治愈的，PAH患者的长期生存仍不理想，由此急需发现新的治疗靶点，探寻新的治疗方法。这篇文章论述了部分脂肪因子与肺动脉高压的关系，但大部分研究还停留在基础实验上，期待未来有更多的可以为PAH药物开发和治疗提供新的思考。