王海東 1 餘雙奇1 高芬2 綜述 秦茂林3 審校
近幾十年來，心腦血管疾病日益成爲困擾人類健康的突出問題。在我國，心血管疾病死亡率呈明顯逐年上升趨勢, 2007年因心腦血管病而死亡的人數佔到了總死亡的34.33％，居於首位！動脈粥樣硬化是多種心血管疾病發生的病理基礎，其發生機制的研究進展對相關心腦血管疾病的治療具有指導意義。脂聯素是一種由分化中的脂肪細胞分泌的細胞因子，其分泌量隨着脂肪細胞分化程度的升高而下調，是血漿中含量比較高的信號分子之一，對心血管系統具有保護作用。本文就脂聯素在動脈粥樣硬化發生和發展過程中相關作用機制進行綜述。
1. APN簡介
脂聯素（adiponectin，APN）也稱爲脂肪細胞補體相關蛋白(Acrp30)、凝膠結合蛋白28(GBP－28)、Apm1或AdipoQ ，其血漿濃度爲5～30mg/L。它是由Schere等在1995年從鼠脂肪組織中分離出來的，1999年Arita等將其命名爲脂聯素。人類APN基因定位於染色體3q27，長度約16kB，包括3個外顯子和2個內含子。其合成的多肽鏈由244個氨基酸組成，分4個區域(見圖1)：N端信號序列（signal sequence）、高度可變區（variable region）、膠原蛋白區（22 Collagen repeats）和 C端的球型結構域（Globular domain）[1]。APN與膠原Ⅷ、X和補體C1q高度同源，其中球狀區是APN生物活性的關鍵部位,且和腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factorα，TNF-α）的結構相似。APN單體只有在形成聚合物後才能被分泌到細胞外, 發揮生物學作用。血漿中有三聚體、六聚體、多聚體等形式，其中絕大多數爲高分子量多聚體[2]。APN具有調節體內能量平衡、糖脂代謝、抗炎症和抗AS、胰島素增敏等多種作用，是人體內的一種具有廣泛生物學效應的細胞因子。
圖1. 脂聯素單體結構
2．動脈粥樣硬化的發生機制
目前，普遍觀點認爲動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）的發生與發展是一個慢性炎症過程[3]。首先，內皮細胞受到各種損傷因子刺激，合成多種黏附分子，血液中的單核細胞黏附於血管壁並進入內皮下，進而分化成巨噬細胞。隨後，在A型清道夫受體（scavenger receptor A，SRA）等的介導下，巨噬細胞大量吞噬內膜下沉積的脂質，逐漸轉變爲泡沫細胞。血管損傷局部炎性介質濃度升高，伴隨有局部凝血系統、補體系統及激肽系統活性改變，細胞因子、生長因子微環境改變，繼而使血管壁的平滑肌細胞、內皮細胞發生增生，部分平滑肌細胞表型轉變，分泌膠原纖維、彈性纖維及蛋白多糖等，包裹脂質與細胞等多種成分，形成纖維斑塊。在炎症細胞及炎性因子進一步作用下，纖維斑塊帽發生破裂脫落，病變深層部位（如膠原、組織壞死崩解物、膽固醇脂質、鈣鹽等）暴露，導致血栓形成和血管栓塞發生，引發嚴重的心腦血管疾病。
3．脂聯素對內皮細胞的保護作用
3.1脂聯素降低內皮細胞炎症反應
當內皮細胞受到各種損傷因子刺激而出現功能障礙或結構異常時，受損局部發生炎症，誘發與促進纖維斑塊的形成。APN能夠通過與血管壁內膜下的膠原相互作用，在血管內膜受損處聚集，並通過降低多種炎性因子濃度來發揮抗AS形成的作用。
在AS早期，受損內皮細胞可被TNF-α激活，加快合成單核細胞趨化因子和粘附分子，吸引單核細胞聚集，加重局部血管的炎性損傷。APN能夠特異地與血管內皮細胞結合，抑制由TNF-α誘導的內皮細胞表面粘附分子的表達和THP-1單核細胞系與血管內皮細胞之間的粘附。進一步研究表明，APN通過激活環磷酸腺苷(cAMP)-蛋白激酶A(PKA)信號通路，抑制NF-κB的活化和細胞間粘附分子-1（intercellular adhesion molecule ICAM-1）、血管內皮細胞粘附因子（vascular cell adhesion molecule-1 VCAM）以及E-selectin等的表達，進而干擾單核細胞對內皮細胞的粘附，從而降低炎症反應水平[4, 5]。
3.2脂聯素誘導血管內皮細胞產生NO
血管內皮細胞反應性氧化產物的積聚以及產生NO能力的下降是AS發生的重要誘因。APN能直接刺激血管內皮細胞增加NO產量。血管內膜受損時，APN在受損局部聚集，其球形結構域可激活一氧化氮合酶( eNOS) ，增加NO產量。離體實驗也證明APN可以通過調節熱休克蛋白90的活性，進而增強內皮細胞型eNOS活性, 使NO生成增加, 從而對血管內皮起到保護作用。
脂聯素能夠降低血管內皮細胞粘附分子等的表達，抑制由TNF-α介導的單核細胞聚集，降低內皮細胞的炎性反應，調節NO的含量，進而發揮抗動脈粥樣硬化的作用。
4．脂聯素與巨噬細胞
脂聯素對巨噬細胞具有多種作用，它可以通過抑制單核細胞的增殖和分化、降低成熟巨噬細胞的活性（如吞噬能力、TNF-α分泌量等）從而減弱炎症反應，還可以抑制巨噬細胞向泡沫細胞轉化，阻礙AS的發展。
4.1抑制巨噬細胞生成及其活性
許多離體研究顯示，APN可以抑制單核細胞的生成。Yokota等發現APN能抑制粒－單核細胞系的增殖，其中主要是抑制單核細胞系的增殖，其機制之一是誘導凋亡[6]。APN還能抑制成熟巨噬細胞的功能，包括抑制其吞噬作用和產生各種細胞因子的能力，同時在血細胞形成及免疫反應中起負調控作用，從而減輕炎症反應。
在AS發生的起始階段，被損傷因子激活的TNF-α―NF-κB正反饋循環，能使局部炎症反應的加劇。實驗表明，APN能顯著抑制人和豬的巨噬細胞中由脂多糖誘導的TNF-αmRNA的表達[7]，抑制小鼠巨噬細胞中由TLR（toll-like receptor）介導的NF-κB的激活；這種抑制作用主要是通過補體Clq受體ClqRp介導完成[8]。APN可通過激活環磷酸腺苷蛋白激酶-A(cAMP-PKA)途徑，促進巨噬細胞NFκ-B抑制蛋白（Iκ-B）的磷酸化，進而阻止NFκ-B的激活，降低炎症反應水平。
在巨噬細胞中，APN既可以通過抑制NF-κB的活性減少TNF-α、IL-6的含量，還可以增強抗炎介質IL-10 的表達，以提高組織金屬蛋白酶抑制劑-1(tissue inhibitor of metalloproteinase TIMP-1)的水平。巨噬細胞分泌的TIMP-1和基質金屬蛋白酶-9 (matrix metalloproteinase-9，MMP）在AS斑塊破裂的進程中扮演着重要的角色。MMP-9主要降解 Ⅳ型膠原及明膠；而TIMP-1可以結合明膠酶原B，阻止基質分解素對明膠酶原B的激活，抑制MMP-9的作用而減少細胞外基質降解，增加硬化斑塊穩定性。離體研究表明，通過IL-10的介導，生理濃度的APN可以呈劑量依賴性的增加巨噬細胞中TIMP-1的轉錄[9]，並促進其分泌入細胞外基質，進而減少動脈粥樣斑塊中細胞外基質的降解，對維持纖維斑塊的穩定性有重要意義。
4.2抑制巨噬細胞向泡沫細胞的轉化
巨噬細胞通過其表面的清道夫受體A（SRA）過度攝取脂質而轉變爲泡沫細胞是AS發生過程的關鍵步驟之一。Ouchi等早在2001年的研究[10]中就發現，生理濃度的APN處理巨噬細胞可降低巨噬細胞內膽固醇酯的含量，使巨噬細胞內的脂滴數量減少、結構變形，從而揭示了APN在抑制巨噬細胞向泡沫細胞轉化方面所起到的作用。
APN能降低SRA啓動子的活性，在mRNA水平及蛋白質水平抑制巨噬細胞SRA的表達，同時呈劑量依賴性地降低巨噬細胞對SRA配基的結合和攝取，阻礙巨噬細胞向泡沫細胞轉化。在體實驗[11]發現，將表達人APN的腺病毒轉染載脂蛋白E缺陷的AS模型小鼠，14天后與對照小鼠相比，前者動脈竇處動脈粥樣斑塊的形成被抑制了30%，且斑塊內的脂質含量更少；原位雜交結果顯示，腺病毒轉染進入泡沫細胞後，VCAM-1 mRNA的表達被抑制了29%，SRA表達被抑制了34%，TNF-αmRNA水平也有所下降。此外，APN還能抑制由補體C1q 受體介導的巨噬細胞對脂質的吞噬。
上述證據顯示：APN能有效阻止巨噬細胞向泡沫細胞轉變，起到對抗動粥樣硬化的作用。
5．脂聯素對血管平滑肌細胞的作用
血管中層平滑肌細胞的遷移、增殖與轉型是形成動脈硬化的又一個重要過程。目前發現APN可以通過三個方面抑制這個過程。APN能直接與血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor PDGF)結合，阻止PDGF與人體動脈平滑肌細胞結合，從而導致平滑肌細胞PDGF-B受體介導的有絲分裂信號受到抑制[12]。目前還發現，APN還可以通過調節蛋白聚糖分子來影響血管平滑肌細胞的生長。蛋白聚糖在血管平滑肌上合成後可以通過調節生長因子、細胞因子、凝血因子及其他因子而發揮作用[13]。在動脈硬化患者的血管平滑肌中這類大分子物質大量聚集，參與了血管硬化病變。Little PJ等[14]發現LDL能與蛋白聚糖分子中糖胺聚糖鏈的長硫酸化結構相結合，進而影響蛋白聚糖的生物學作用。脂聯素還可以通過PPAR-α信號通路來阻止平滑肌由收縮型轉變爲分泌型，改善由心血管平滑肌引起的纖維化。用腺病毒導入脂聯素基因治療，可以改善脂聯素基因敲出小鼠心血管的纖維化，但對PPAR-α基因敲出小鼠的纖維化卻沒有作用。這說明PPAR-α信號通路是脂聯素對平滑肌細胞轉型的作用位點。
可見，脂聯素可以通過抑制平滑肌的遷移、增值與轉型而對血管動脈粥樣硬化的發展起到阻礙作用。
6．脂聯素的降脂作用
研究表明代謝綜合徵是AS的重要誘因，而APN能夠對人體的物質代謝（特別是脂質代謝）發揮重要影響。APN可增加脂肪的氧化分解，並增加胰島素的敏感性，改善葡萄糖的代謝，對心血管系統起到一個間接的保護作用。
APN具有強烈的調節脂質代謝的作用，它可抑制TNF-α的促脂解作用，減少遊離脂肪酸（FFA）入血，並促進血中的FFA進入骨骼肌細胞中氧化分解，進而降低血脂水平。對臨牀多項數據進行相關性比較時，發現血漿APN水平與HDL-C、載脂蛋白B水平正相關，和甘油三酯（TG）呈負性相關[15 ][16 ][17]。APN缺陷小鼠對遊離脂肪酸的清除進行緩慢，其肌細胞的脂肪酸轉運蛋白-1(FATP-1)被抑制，胰島素受體底物-1 (IRS-1)相關的磷脂酰肌醇-3激酶(PI3-kinase)減少[18]，說明APN能夠通過激活AMPK途徑，加強脂肪去路途徑中各種轉運體及酶的基因表達，並提高這些物質的活性，進而發揮調節血脂代謝的作用。
展望
隨着心腦血管疾病對人們的健康構成越來越大的威脅，動脈粥樣硬化的防治已經成爲臨牀面臨的最爲重要的問題之一。脂聯素在保護心血管系統方面所顯現的作用，給人們帶來了新的思路並可能爲動脈粥樣硬化的防治開闢出新的前景。
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