ox-LDL/LOX-1信号通路在糖尿病相关疾病中的研究进展

仇菊梅，张 琦，刘 静，余 静，张雅娟

(1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省人民医院 老年医学科，甘肃 兰州 730000)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一种全球流行的代谢性疾病。据流行病学统计显示， DM的患者数量在以极快的速度增长，预计到2045年全球将达到7亿人，其中大多数是2型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus，T2DM)[1]。DM是一种以血糖失调为特征的慢性疾病，其并发症包括微血管和大血管的病变，这些并发症可引起全身重要器官的功能障碍，如累及肾脏、心血管系统、胰腺并导致肺纤维化等，从而导致DM患者的高发病率和死亡率[2]。此外，一项来自南亚、东亚、北非、中东、南美和欧洲的流行病学调查报告显示，T2DM患者微血管并发症的发生率约为50%，大血管并发症的发生率约为30%[3]。目前控制DM并发症的临床方法仍局限于对症治疗和严格控制血糖水平。然而，近年来大量研究表明，DM相关疾病的发生发展与氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)/植物血凝素样氧化型低密度脂蛋白受体1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX-1)信号通路的激活或表达上调密切相关。本文通过对ox-LDL/LOX-1信号通路在糖尿病相关疾病中的研究进展进行综述，以期为DM相关疾病的诊治提供新的诊疗思路。

1 ox-LDL/LOX-1信号通路

ox-LDL是低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)内大量多价不饱和脂肪酸在过量自由基及其他因素作用下发生过氧化反应最后产生的丙二醛(malondialdehyde，MDA)与载脂蛋白B(apolipoprotein B，APOB)中的赖氨酸残基结合发生化学修饰的产物。大量基础及临床研究资料证明，ox-LDL引发的一系列病理生理改变是导致动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)形成的关键，并与AS患者病情严重程度密切相关。ox-LDL具有很快被巨噬细胞和平滑肌细胞吞噬的生物学特性，是形成泡沫细胞的主要物质，对单核细胞有趋化作用，抑制其在病灶中游走，使其堆积在病灶中，参与粥样斑块的形成。ox-LDL还具有较强的细胞毒性，可改变内皮细胞的功能状态，促使单核细胞及LDL-C进入血管内膜下，加速脂质条纹与动脉硬化的形成。

LOX-1也称为人ox-LDL受体1，属于雌激素受体(estrogen receptor, ESR)家族，它是一种分子量为40 kDa的前驱体，亦是一个单拷贝基因，位于人12号染色体短臂上的p12.3-p13.2区域，是主要存在于内皮细胞上识别和内化内皮细胞中ox-LDL的特异性受体，主要涉及ox-LDL的结合、胞吞和降解[4-5]。在结构上，LOX-1属于E类清道夫受体，与其他清道夫受体没有同源性。LOX-1还可表达于多种细胞，如巨噬细胞、血小板、平滑肌细胞及心肌细胞等。其成熟形式的分子量为50 kDa，这是由于将碳水化合物添加到C端的4个潜在的N-联糖基化(部分调节了LOX-1从细胞内向细胞表面的运输并与ox-LDL的特异性结合)位点上的结果[6]。

2 ox-LDL/LOX-1信号通路与DM

DM患者长期的高糖和血脂代谢紊乱可导致体内白介素(interleukin，IL)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)等的过量表达，诱发肝脏炎症反应，使C反应蛋白(C reactive protein，CRP)增多，CRP又促进 ox-LDL产生。因此，在DM患者体内形成了一个以ox-LDL 持续产生为中心的恶性循环，导致DM患者机体内血管和神经的严重慢性损伤，引起不同程度的并发症。研究证实，T2DM可使LOX-1表达增加[7]。高糖状态还可刺激产生使LOX-1呈高表达的诸多诱发因素，如ox-LDL、剪切应力、促炎细胞因子等。然而，LOX-1被抑制或下调时却保留了内皮细胞的功能，增加内皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表达可减弱促炎和促氧化作用。

2.1ox-LDL/LOX-1信号通路在DM心血管疾病中的作用 ox-LDL在AS的发生发展中起着关键作用，介导的细胞功能有①可引起血管内皮细胞通透性增加，胞浆空泡变性，发生内皮功能障碍, 促进血小板黏附、聚集, 介导巨噬细胞和内皮细胞形成泡沫细胞；②还可刺激TNF-α、IL类，激活核因子-kappaB(nuclear factor -kappaB，NF-κB)的表达而诱发炎症反应，导致内皮细胞及血管损伤[8-9]。心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)是DM患者死亡的主要原因之一，约占T2DM死亡原因的50%，1型DM死亡原因的44%[10]。多项研究证实DM可加速CVD的恶化[11]。如高糖状态下，血管壁中积累的活性氧族(reactive oxygen species, ROS)能诱导内皮间隙下ox-LDL的形成，ox-LDL又进一步被巨噬细胞和被激活的平滑肌细胞内化，形成泡沫细胞和胆固醇充盈的细胞，增加内皮细胞和巨噬细胞中LOX-1的表达，从而加速DM患者AS的进展[12]。分别用不同浓度的黄芪甲苷IV (astragaloside IV，ASIV)处理ox-LDL诱导的内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)模型, 发现ASIV可浓度依赖性抑制LOX-1的高表达，从而保护EPCs免受ox-LDL诱导的功能障碍[13]。此外，褪黑激素也可通过抑制ox-LDL/LOX-1信号通路的激活从而抑制高糖状态下氧化应激所诱发的脂毒性，进一步缓解AS的程度[14]。在链脲霉素诱导的DM大鼠模型中, 给予β-D-甘露糖酸(β-D-mann onicacid, M2000)25 mg/kg治疗28天后摘除大鼠主动脉并用实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)来评估基因的表达水平，发现经M2000治疗的链脲霉素诱导的DM大鼠中LOX-1 mRNA的表达较对照组显著下降，这可能是通过抑制ox-LDL与LOX-1的结合减少了氧化应激产物和促炎细胞因子的产生，从而部分改善主动脉血管内皮细胞功能障碍[15]。N.sativa种子提取物在治疗DM性主动脉病变中也起到了不可忽视的作用，经其治疗后DM大鼠的主动脉中LOX-1 mRNA的表达水平显著降低，从而抑制了DM大鼠主动脉中LOX-1对ox-LDL的不断摄取[16]。因此，推测抑制ox-LDL/LOX -1信号通路有可能通过减轻EPCs的凋亡、减少氧化应激产物的产生以及缓解主动脉舒张功能障碍等减少DM患者CVD的发生。

2.2ox-LDL/LOX-1信号通路在DM胰腺病变中的作用 DM是一种复杂的代谢紊乱，其特征是胰岛素的相对或绝对缺乏。然而，胰岛素缺乏导致的高血糖可能负反馈损害了DM患者的血管系统和其他靶组织，如胰腺[17]。氧化应激已成为DM并发症的主要原因之一，长期积累的ROS已超出细胞的抗氧化能力而引起细胞病变, 进一步导致ROS清除受损和氧化组织损伤[18]。Szkudelski等[19]研究证实，高糖状态下ROS的过量产生导致胰岛素的合成和释放减少。特别是ox-LDL可以通过与其受体LOX-1结合加速ROS和氧化应激的产生，从而造成组织的氧化性损伤[20]。多项研究表明，DM性胰腺病变可能与多种氧化因素的产生有关。为了阐明ox-LDL/LOX- 1信号通路在DM性胰腺病变中的作用，Bayatpoor等[21]在链脲霉素诱导的DM大鼠的腹腔注射藏红花素，持续时间长达60天，通过qRT-PCR分析显示经过藏红花素治疗后的DM大鼠胰腺中LOX-1 mRNA的表达水平较未治疗的DM大鼠明显降低，从而减少LOX-1与ox-LDL的结合，我们推测这可能是一种减轻DM胰腺病变的有效靶点。

2.3ox-LDL/LOX-1信号通路在DM肾病中的作用 糖尿病肾病( diabetig nephropathy，DN)是DM最常见的慢性微血管并发症，也是导致DM死亡率升高的主要原因之一。有研究发现，ox-LDL/LOX-1信号通路在DN的发生和进展中起着重要作用[22-23]。据报道，LOX-1可表达于肾小管上皮细胞，与DN密切相关[22]。Zhou等[24]研究表明，ox-LDL/LOX-1信号通路的激活可以加速诱导DM肾小管上皮细胞的凋亡，其主要机制是在高糖状态下通过p38MAPK的激活从基因启动子/转录水平诱导LOX-1的表达，从而增强ox-LDL与LOX-1的结合，诱导肾小管上皮细胞的凋亡。有研究发现，普罗布考可能通过抑制ox-LDL的生成以及抑制LOX-1、血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)的表达，进一步抑制DN患者肾小球滤过屏障的破坏及AS的形成[25]。糖肾颗粒也可通过抑制DM患者肾脏中LOX-1、转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)的表达和炎性因子的产生，减少LOX-1对ox-LDL的不断摄取，对肾脏起到了一定的保护作用[26]。杜月光等[27]通过免疫组化分析发现DM大鼠的肾小球与肾小管中均可见LOX-1的表达增加，进而促进ox-LDL的摄取，二者的相互作用可导致ROS产生增加，加剧氧化应激，导致更多的ox-LDL形成，促使尿白蛋白分泌率不断升高，加剧DN进展。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信号通路的激活或LOX-1的表达可能成为治疗DN的新策略。

2.4ox-LDL/LOX-1信号通路在DM性肝脏动脉硬化中的作用 T2DM可能伴有肝微血管病和肝脏炎症，其中约60%的T2DM患者合并非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)[28]。有研究表明，DM大鼠血清中ox-LDL、内皮素、NO等的表达均呈上升趋势，肝脏亦出现病理性改变，但确切的机制尚不清楚[29]。有研究认为，ox-LDL与LOX-1结合可通过激活丝裂素活化的蛋白激酶促进NF-κB的激活，从而诱导白细胞迁移进入血管内皮下层，促进单核细胞增殖分化成为巨噬细胞，巨噬细胞吞噬脂质成为泡沫样细胞，形成粥样斑块[30]。胡丽叶等[31]研究证实罗格列酮可通过抑制T2DM大鼠肝脏中致AS因子LOX-1的表达, 从而抑制ox-LDL与LOX-1结合所诱发的脂毒性，部分缓解DM大鼠肝脏早期AS。推测抑制DM大鼠中LOX-1的表达可能是通过抑制ox-LDL刺激LOX-1的活化所诱导的内皮功能紊乱和增加内皮细胞NO的分泌，进一步抑制内皮细胞的凋亡，从而逆转T2DM大鼠肝脏早期的AS。

2.5ox-LDL/LOX-1信号通路在DM性肺纤维化中的作用 糖尿病性肺纤维化(diabetic pulmonary fibrosis，DPF)是一种严重的慢性疾病，可增加DM的死亡风险。研究证实，DM患者发生肺纤维化可导致细胞外基质(extracellular matrix, ECM)蛋白在基底膜和间质组织中的过度沉积，并显著破坏肺的结构和气体交换[32]。据报道，在脂多糖诱导的肺损伤中，LOX-1与ox-LDL的结合加重了肺损伤及炎症反应[33]。此外，DM状态下诱导脂毒性物质不断产生的ox-LDL与LOX-1的结合能够介导TGF-β1诱导的胶原蛋白沉积及组织的纤维化，提示ox-LDL/LOX-1信号通路的激活促进了DPF的发生发展[34]。Zou等[35]通过体外实验证明，暴露于高糖条件下的肺上皮细胞(HBECs和A549)中TGF-β1和波形蛋白的水平也显著升高，E-cad显著减少；然而，当抑制HBECs和A549细胞中LOX-1的表达后，减少了其对ox-LDL的不断识别与内化，进而显著逆转了E-cad下调以及高糖诱导的TGF-β1和波形蛋白表达的上调，并且免疫荧光染色也进一步证实了上述结果，表明DM状态下减少ox-LDL与LOX-1的结合可能抑制了肺组织病理性纤维化关键性标志物的产生。因此，推测抑制LOX-1对ox-LDL的摄取可以作为DPF治疗的潜在靶点，但具体的保护机制仍需要进一步的研究来完善。

2.6ox-LDL/LOX-1信号通路在DM性勃起功能障碍中的作用 勃起功能障碍(erectile dysfunction, ED)是指在性行为中不能保持阴茎勃起[36]。近年来，糖尿病性勃起功能障碍(diabetic erectile dysfunction, DIED)被认为是DM的常见并发症之一，约有50%的DM男性患者将在确诊DM后的10年内患上ED[37]。在DM状态下，由于机体免疫调节受损、氧化应激及炎症环境的刺激，使得DIED的治疗比单纯性DM和ED更加困难。其主要可能与阴茎血管内皮和平滑肌病变、感觉神经功能障碍、性激素水平障碍以及高糖引起的心理状态的改变有关[38]。Wang等[39]为了了解DIED的发病机制，通过Elisa分析发现，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的表达水平较正常大鼠显著升高；然而，经过水蛭蜈蚣治疗后，DM大鼠血清中LOX-1 mRNA的水平显著降低。这使我们对DIED的病理机制有了进一步的了解，说明LOX-1作为内皮细胞识别和内化ox-LDL的主要受体，二者的相互结合可加重病情的进展，这为新的临床治疗选择提供了依据。此外，Li等[40]进一步证实了上述观点，DM大鼠在活血通络七味汤治疗后，血清中LOX-1的表达水平较对照组也明显降低。根据以上研究，推测降低LOX-1的表达可能抑制了对ox-LDL的不断摄取，从而抑制体内形成以ox-LDL持续产生为中心的恶性循环。因此，抑制ox-LDL/LOX-1信号通路的激活有可能成为治疗DIED的新靶点。

3 结语和展望

近年来，随着人们生活水平的不断提高，DM及其并发症的出现逐渐受到了热切关注。然而，目前DM的治疗仍局限于口服药物和胰岛素。因此，更多学者开始从分子学角度寻找治疗DM的新靶点。经过多项研究发现ox-LDL/LOX-1信号通路在DM中起到了至关重要的作用，抑制其激活可延缓DM相关并发症的进展。相信未来会有更多的治疗策略来延缓DM相关并发症的发生，并进一步提高患者生活质量。