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1脂聯(lián)素概述
1.1脂聯(lián)素分子生物學(xué)特性
脂聯(lián)素是白色脂肪組織分泌的由244個(gè)氨基酸組成的活性多肽,由位于染色體3q27的apM1基因編碼,亦被稱為GBP??28、AdipoQ和Acrp30。
論文百事通正常人血漿脂聯(lián)素濃度可達(dá)5~30μg/mL,約占血漿蛋白總量的0.01%。脂聯(lián)素蛋白分子有4個(gè)主要的結(jié)構(gòu)域:氨基末端的分泌信號(hào)序列、一小段高變非同源序列、類膠原結(jié)構(gòu)域以及羧基端的球形結(jié)構(gòu)域。球狀結(jié)構(gòu)部分具有廣泛的生物活性,可被白細(xì)胞彈性蛋白酶切開成為全長型脂聯(lián)素,全長型脂聯(lián)素能夠抑制肝細(xì)胞糖原異生和葡萄糖釋放。血清中全長型脂聯(lián)素主要以3種形式存在:三聚體、六聚體和高分子量多聚體。三聚體是脂聯(lián)素的基本結(jié)構(gòu)形式,呈球丙狀結(jié)構(gòu);六聚體則由2個(gè)相鄰的三聚的球形結(jié)構(gòu)域和一個(gè)單一的膠原柄,通過二硫鍵(由22位的胱氨酸介導(dǎo)形成)結(jié)合形成;高分子量寡聚體則由4~6個(gè)三聚體通過它們的膠原樣結(jié)構(gòu)域結(jié)合裝配而成。不同亞型的脂聯(lián)素在調(diào)節(jié)代謝及炎癥過程中發(fā)揮不同的作用。
1.2脂聯(lián)素受體
脂聯(lián)素受體有3種[5],包括:AdipoR1、AdipoR2和T?哺起さ鞍祝?T??cadherin)。AdipoR1在全身各組織均可見表達(dá),骨骼肌中表達(dá)最豐富。AdipoR2主要在肝臟中表達(dá)。兩者在人動(dòng)脈粥樣硬化損傷區(qū)、巨噬細(xì)胞和血小板上均可見這兩種受體的表達(dá)[6]。T?哺起さ鞍資橇?聚體和高分子量多聚體形式脂聯(lián)素的受體[7],在心血管系統(tǒng)表達(dá)豐富,而在骨骼肌中較少存在,主要表達(dá)于血管平滑肌及內(nèi)皮細(xì)胞上。不同的受體及不同種類的脂聯(lián)素反應(yīng)了脂聯(lián)素調(diào)節(jié)糖脂代謝的多樣性。
2脂聯(lián)素的作用及與代謝綜合征的關(guān)系
2.1脂聯(lián)素與肥胖
肥胖的特征是脂肪細(xì)胞的數(shù)量或體積增加,或二者兼有。脂聯(lián)素是由脂肪組織特異性分泌的活性多肽,其基因表達(dá)在脂肪形成過程中被激活。脂聯(lián)素和其他脂肪細(xì)胞因子不同(如瘦素、TNF?撥粒?,其肥胖患者血清中濃度顯著降低。Arita[8]等表明,肥胖患者血清脂聯(lián)素平均水平是3.7μg/mL,而正常體質(zhì)量人群的血清脂聯(lián)素平均水平是8.97μg/mL。血清脂聯(lián)素水平與肥胖的相關(guān)性主要表現(xiàn)在內(nèi)臟脂肪而不是皮下脂肪組織。體外研究表明[9],培養(yǎng)的內(nèi)臟脂肪細(xì)胞比皮下脂肪細(xì)胞分泌更多的脂聯(lián)素。在正常脂肪細(xì)胞的分化進(jìn)程中,脂聯(lián)素的基因表達(dá)上調(diào),但在已分化的肥大脂肪細(xì)胞中其基因表達(dá)下調(diào),提示在肥胖的發(fā)展過程中存在負(fù)反饋。這種結(jié)果是由肥胖患者體內(nèi)高水平的其他脂肪細(xì)胞因子,如IL??6,對(duì)脂聯(lián)素基因表達(dá)的抑制作用造成的。實(shí)驗(yàn)證明[10],長期服用TNF?撥磷柚圖戀牟∪說難?清脂聯(lián)素濃度顯著增高。
此外,減重可以刺激脂聯(lián)素水平的升高。研究證明[11],對(duì)22例肥胖病人進(jìn)行胃切割手術(shù)后,其體質(zhì)量指數(shù)下降21%而血清脂聯(lián)素水平增加46%。脂聯(lián)素可直接調(diào)節(jié)糖脂代謝,降低葡萄糖、游離脂肪酸及三酰甘油的含量,減輕肥胖患者體質(zhì)量[12]。
2.2脂聯(lián)素與高血壓
目前,高血壓患者血漿脂聯(lián)素水平的高低與血壓的相關(guān)性仍有爭(zhēng)議。大多數(shù)研究認(rèn)為原發(fā)性高血壓(EH)患者血漿脂聯(lián)素水平降低。Adamczak等[13]研究發(fā)現(xiàn)EH患者血漿脂聯(lián)素水平明顯低于對(duì)照組,而且血漿脂聯(lián)素水平與收縮壓、舒張壓及平均動(dòng)脈壓呈負(fù)相關(guān),認(rèn)為脂聯(lián)素可能在EH的發(fā)病中起一定作用。Takuya[14]等的研究也得出相同的結(jié)論,并且認(rèn)為低脂聯(lián)素血癥是高血壓發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。但Mallamaci等[15]在中年男性高血壓患者中發(fā)現(xiàn),血漿脂聯(lián)素水平明顯升高,高血壓患者的肌酐清除率比正常對(duì)照組低,脂聯(lián)素水平與肌酐清除率呈負(fù)相關(guān)。以上研究表明,血漿脂聯(lián)素水平與高血壓存在相關(guān)性,然而Yang等[16]對(duì)180位肥胖患者調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),血漿脂聯(lián)素水平與腰臀比、BMI、胰島素、三酰甘油水平呈負(fù)相關(guān),而與血壓及總膽固醇無相關(guān)關(guān)系。因此,血漿脂聯(lián)素水平與高血壓的關(guān)系目前仍不明確,需進(jìn)一步臨床試驗(yàn)研究。
2.3脂聯(lián)素與2型糖尿病
2型糖尿病被認(rèn)為是一種異源性的糖代謝異常性疾病,胰島素抵抗和胰島β細(xì)胞功能紊亂是其典型特征。脂聯(lián)素具有拮抗胰島素抵抗的作用從而在2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展中起到保護(hù)作用。研究[17]表明,脂聯(lián)素基因敲除小鼠血糖和胰島素濃度明顯升高,而外源性補(bǔ)充脂聯(lián)素可改善胰島素抵抗、增加胰島素敏感性。脂聯(lián)素調(diào)節(jié)血糖代謝的機(jī)制與過氧化物酶體增生物激活受體PPAR?撥煤偷チ姿嵯佘盞鞍準(zhǔn)っ福?AMPK)介導(dǎo)的幾種代謝途徑有關(guān)。
噻唑烷二酮類藥物(TZD)是脂肪組織中PPAR?撥玫募ざ?劑,是有效的抗胰島素抵抗藥物,具有良好的胰島素增敏作用。已有研究表明[18],給予TZD后,培養(yǎng)的脂肪細(xì)胞和肥胖老鼠的脂肪組織中脂聯(lián)素的基因表達(dá)均上調(diào)。TZD還可阻斷TNF?撥煉災(zāi)?聯(lián)素基因啟動(dòng)子的抑制作用,顯著提高其活性[19]。長期用PPAR?撥玫募ざ?劑治療可顯著提高糖尿病小鼠血清中脂聯(lián)素水平,而用PPAR?撥良ざ?劑氯貝特或二甲雙胍治療則沒有這種作用[20]。目前,脂聯(lián)素和PPAR?撥玫墓叵瞪脅煌耆?清楚,可能是由于PPAR?撥玫募せ鈑盞劑飼爸?肪細(xì)胞分化為脂肪細(xì)胞并促進(jìn)了三酰甘油的儲(chǔ)存,導(dǎo)致脂聯(lián)素基因表達(dá)的增加。
脂聯(lián)素的胰島素增敏效應(yīng)與促進(jìn)脂肪酸氧化有關(guān)。研究表明[21],脂聯(lián)素既可促進(jìn)單磷酸腺苷蛋白激酶(AMPK)和其下游信號(hào)分子乙酰輔酶A羧化酶(ACC)的磷酸化,還可促進(jìn)PPAR?撥遼嫌渦вΨ腫?p38MPK的磷酸化。ACC磷酸化可激活丙二酰輔酶A脫羧酶,繼而降低丙二酰輔酶A的含量。丙二酰輔酶A是肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(CPT??1)的變構(gòu)抑制劑,CPT??1是調(diào)節(jié)脂肪酰基輔酶A進(jìn)入線粒體β氧化的酶,因此,脂聯(lián)素可通過磷酸化AMPK??ACC而增加線粒體中脂肪酸的β氧化。資料顯示[22],PPAR?撥林饕?分布于肝臟、心臟和骨骼肌,其激活可促進(jìn)脂肪酸氧化、酮體生成、減少肝糖原分解。上述結(jié)果顯示,脂聯(lián)素可通過促進(jìn)AMPK??ACC及p38MPK??PPAR?撥〉牧姿嶧?,增加脂肪酸的氧化,降低骨骼肌中三酰甘油含量,從而提高胰島素的敏感性,改善胰島素抵抗患者的糖脂代謝。
另外,脂聯(lián)素還可通過激活A(yù)MPK途徑直接促進(jìn)脂肪細(xì)胞及骨骼肌細(xì)胞的葡萄糖吸收,降低循環(huán)中葡萄糖的含量。在肝細(xì)胞,脂聯(lián)素激活的AMPK途徑可抑制其葡萄糖的異生,降低系統(tǒng)中的葡萄糖水平。
2.4脂聯(lián)素與血脂代謝紊亂
血脂代謝紊亂以高水平三酰甘油(TG)、高水平低密度脂蛋白(LDL)和低水平高密度脂蛋白(HDL)為特征。調(diào)節(jié)血脂代謝在預(yù)防心血管疾病危險(xiǎn)的發(fā)生中有積極作用。脂聯(lián)素連接著脂肪組織和整體代謝,在能量的平衡、控制方面起到重要的作用。在骨骼肌和肝臟中脂聯(lián)素通過激活A(yù)MPK途徑而刺激葡萄糖的利用,同時(shí)也激活了磷酸酰基輔酶A碳酸酶,增加了脂肪酸的氧化,降低了循環(huán)和組織中的游離脂肪酸水平。多項(xiàng)研究顯示,血漿脂聯(lián)素水平與TG、LDL??C、HDL??C獨(dú)立相關(guān)。2型糖尿病患者中,校正了BMI、年齡和血壓后,血漿脂聯(lián)素水平與TG、apoB、LDL??C呈負(fù)相關(guān),與HDL??C、apoA呈正相關(guān)。脂聯(lián)素可以增加脂肪酸氧化,降低肌肉與肝臟中的TG含量,改善脂代謝,發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。
2.5其他
代謝綜合征患者發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)要比正常人高許多,同時(shí)近年研究發(fā)現(xiàn)這類患者中多數(shù)伴有脂聯(lián)素水平的降低,使得脂聯(lián)素與心血管疾病的關(guān)系日益受到重視。在冠心病的發(fā)生中基本病理改變是動(dòng)脈粥樣硬化,而動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎性疾病,在這一發(fā)病過程中,內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞是構(gòu)成動(dòng)脈病變的3個(gè)要素。大量體外研究證實(shí),脂聯(lián)素抑制巨噬細(xì)胞清道夫受體A的表達(dá),降低其攝取氧化型低密度脂蛋白的能力,從而抑制其向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化;抑制動(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞的增殖、分化及向內(nèi)皮下?lián)p傷區(qū)的遷徙,從而抑制動(dòng)脈粥樣硬化灶的形成而直接發(fā)揮血管保護(hù)作用。近年來,研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素和心肌肥厚疾病直接相關(guān)。Shibata[23]等報(bào)道,脂聯(lián)素基因敲除的高血壓模型小鼠,心肌肥厚的發(fā)病率增高且病死率高。這可能與脂聯(lián)素激活A(yù)MPK途徑的減弱有關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)表明,脂聯(lián)素可激活培養(yǎng)心肌細(xì)胞的AMPK途徑并對(duì)抗激動(dòng)劑激動(dòng)的心肌肥厚。結(jié)果表明,與其他脂肪細(xì)胞因子不同,脂聯(lián)素可通過激活A(yù)MPK途徑抑制心肌細(xì)胞肥厚,具有保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。新晨
3展望
脂聯(lián)素通過與其受體如AdipoR1和AdipoR2的結(jié)合,激活特定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,改善代謝綜合征患者的糖脂代謝并調(diào)控其并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展過程。因此,通過監(jiān)測(cè)血清脂聯(lián)素水平,有利于對(duì)代謝綜合癥各種因子風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估,盡可能早期進(jìn)行干預(yù)治療,改善預(yù)后。
將來人們可以直接用脂聯(lián)素作為抗肥胖藥、2型糖尿病的一級(jí)預(yù)防藥物及其并發(fā)癥的二級(jí)預(yù)防藥物,也可開發(fā)促進(jìn)內(nèi)源性脂聯(lián)素分泌的代謝綜合征的防治藥物,例如TZD。因此,對(duì)脂聯(lián)素的分子結(jié)構(gòu)、影響脂聯(lián)素分泌表達(dá)的因素及脂聯(lián)素受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行深入研究,提高體內(nèi)脂聯(lián)素水平,將為代謝綜合征的防治提供一條新的途徑。
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