張 洋，王 利，曹愛(ài)麗，陳駿良，彭 文，王 浩

AMPK是調(diào)節(jié)糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝、維持細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵代謝調(diào)節(jié)酶[1]。一些研究表明在遺傳性肥胖動(dòng)物模型和人類(lèi)血管疾病中均存在AMPK的調(diào)節(jié)異常[2]。雖然目前AMPK的調(diào)節(jié)異常與血管疾病之間的機(jī)制并不是非常清楚，但是AMPK已成為治療血管相關(guān)疾病的重要靶點(diǎn)之一。因此筆者就AMPK在血管疾病中作用及機(jī)制的研究進(jìn)展做一綜述。

1 AMPK的結(jié)構(gòu)

AMPK是異源三聚體的蛋白復(fù)合物，由具有催化作用的α亞基和具有調(diào)節(jié)作用的β和γ亞基組成。每個(gè)亞基有 2 到 3 種異構(gòu)體（α1，α2，β1，β2，γ1，γ2，γ3）。AMPK的 α 亞基由一個(gè) N端催化酶區(qū)域和一個(gè)C端調(diào)節(jié)區(qū)域組成[3]。N端是催化核心部位，N端Thr172位點(diǎn)的磷酸化被認(rèn)為是AMPK激活的標(biāo)志，這個(gè)位點(diǎn)的突變可以使AMPK激酶活性喪失[4]。α1亞基的C端由一個(gè)自抑制區(qū)域和與β和γ亞基相結(jié)合的區(qū)域組成[5]。β亞基由一個(gè)與α亞基聯(lián)系的C端區(qū)域[6]和一個(gè)糖原結(jié)合的中心區(qū)域組成[7]。γ亞基由一個(gè)β亞基結(jié)合域和4個(gè)胱硫醚β-合成酶（CBS）串聯(lián)重復(fù)序列組成的兩個(gè)“貝特曼域”（bateman domain）組成[8]。在脂肪組織和內(nèi)皮細(xì)胞中，最主要的催化亞基亞型是α1，α2催化亞基主要在骨骼肌和心肌中發(fā)現(xiàn)[9]。β1亞基廣泛表達(dá)，β2亞基主要在骨骼肌和心臟表達(dá)。γ3亞基在糖酵解骨骼肌中出現(xiàn)特定的表達(dá)，而γ1和γ2則表現(xiàn)出廣泛的組織分布特點(diǎn)[10]。

2 AMPK的激活

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，AMPK的激活能夠降低肥胖的風(fēng)險(xiǎn)和糖尿病相關(guān)的比如胰島素抵抗，代謝綜合征和動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)生率[11]。不同的實(shí)驗(yàn)方法顯示血管內(nèi)皮的AMPK可被不同的AMPK激酶激活，包括肝激酶B1（LKB1），激活鈣調(diào)素依賴(lài)蛋白激酶的激酶（CaMKKβ）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β激酶（TAK1）[12]。一些學(xué)者提出Sirt1是AMPK的激動(dòng)劑，同時(shí)也是在AMPK-Sirt1循環(huán)產(chǎn)生效果的媒介[2]。Sirt1是高度保守的NAD（+）依賴(lài)的脫乙酰酶，在代謝調(diào)節(jié)中非常重要。細(xì)胞內(nèi)NAD（+）水平的改變反應(yīng)了細(xì)胞能量狀態(tài)，同時(shí)也調(diào)節(jié)Sirt1的激活來(lái)確保細(xì)胞能量需求[13]。剪切力誘導(dǎo)Sirt1表達(dá)和內(nèi)皮細(xì)胞AMPK的激活和一氧化氮（NO）的有效性的提高，這表明這兩種蛋白可能共同調(diào)節(jié)血管功能[14]。除此之外，有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)能夠改善NO生物利用度，氧化還原平衡以及血脂水平，從而產(chǎn)生保護(hù)血管功能，這效果部分是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)Sirt1和AMPK通路[15]。Chen X等[16]也發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的小鼠能夠促進(jìn)血管舒張和增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表達(dá)和磷酸化，并且伴隨AMPKα2表達(dá)的增加，表明了AMPKα2在運(yùn)動(dòng)相關(guān)的保護(hù)血管中扮演了重要角色。通過(guò)熱量限制來(lái)激活A(yù)MPK緩解了多種代謝和年齡相關(guān)的并發(fā)癥，比如增加胰島素敏感性來(lái)減輕葡萄糖調(diào)節(jié)損傷[17]。雖然生活方式的干涉應(yīng)當(dāng)是預(yù)防肥胖引發(fā)的心血管疾病的第一選擇，但是同樣也有許多激活A(yù)MPK的藥物，比如AICAR，二甲雙胍，噻唑烷二酮和他汀類(lèi)[12]。

3 AMPK保護(hù)血管

3.1 AMPK與血管內(nèi)皮 血管內(nèi)皮通過(guò)合成和釋放血管活性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)血管的張力，引起血管收縮或者舒張。內(nèi)皮源性NO是調(diào)節(jié)血管功能、刺激血管平滑肌舒張、白細(xì)胞黏附、血小板聚集、平滑肌細(xì)胞增殖和遷移相關(guān)的病理性血管重塑和動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵分子[18]。在培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中，AMPK通過(guò)Ser1177和Ser633位點(diǎn)激活eNOS磷酸化，因此增加NO的釋放來(lái)引起血管舒張[19]。Fang Han等[20]在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，由肌細(xì)胞分泌的鳶尾素可以通過(guò)AMPK-eNOS通路來(lái)增加eNOS的表達(dá)，增加NO的產(chǎn)量，從而提高內(nèi)皮功能，并且在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）中也證實(shí)了這一現(xiàn)象，說(shuō)明了eNOS是AMPK的一個(gè)靶點(diǎn)。Xing SS等[21]在研究紅景天苷抗動(dòng)脈粥樣硬化作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)了它是通過(guò)線(xiàn)粒體去極化和激活A(yù)MPK/PI3K/AKT/eNOS通路來(lái)發(fā)揮作用。AMPK還可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧化過(guò)程中來(lái)發(fā)揮保護(hù)血管的作用。在內(nèi)皮細(xì)胞中，有許多通過(guò)降低NADPH氧化酶和線(xiàn)粒體呼吸鏈活性來(lái)降低活性氧類(lèi)來(lái)減少氧化應(yīng)激的AMPK依賴(lài)型的機(jī)制[22]。HUM等[23]證實(shí)了在糖尿病小鼠和高糖刺激下的HUVECs中，白藜蘆醇能夠激活A(yù)MPK來(lái)抑制氧化應(yīng)激從而阻止內(nèi)皮功能障礙。另外AMPK也可以調(diào)節(jié)血管生成，二甲雙胍可以激活A(yù)MPK/eNOS通路來(lái)改善內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管生成功能，從而保護(hù)血管[24]。所以可以通過(guò)AMPK的激活，不僅可以增加eNOS的磷酸化水平，還可以減少氧化應(yīng)激和提高內(nèi)皮祖細(xì)胞功能。

3.2 AMPK與血管平滑肌 許多報(bào)道已證實(shí)AMPK在平滑肌中調(diào)節(jié)血管張力的重要性以及AMPK功能異?？赡軙?huì)導(dǎo)致血管病變的發(fā)生，包括高血壓，動(dòng)脈粥樣硬化和內(nèi)皮功能障礙等[25]。AMPK抑制血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）增殖是其發(fā)揮作用的一個(gè)重要方面。Song Y等[26]證實(shí)AMPK激活抑制了雷帕霉素靶蛋白（mTOR）活性從而抑制了肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖，這在預(yù)防和治療肺動(dòng)脈高壓存在潛在價(jià)值。除此以外，AMPK也可以通過(guò)減少TGF-β介導(dǎo)的增生來(lái)抑制VSMC增殖[27]。最近有文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)脂聯(lián)素激活A(yù)MPK減少了成骨細(xì)胞分化和血管平滑肌的鈣化[28]。另外，用二甲雙胍激活大鼠主動(dòng)脈平滑肌AMPK后，通過(guò)AMPK-eNOS-NO通路可以防止血管鈣化[29]。除此以外，AMPK可以直接作用在血管平滑肌引起血管舒張。Schneider H等[30]證實(shí)了AMPK可以通過(guò)激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣泵和大電導(dǎo)鈣通道來(lái)舒張阻力血管。這代表了一個(gè)有效的舒張阻力血管的途徑。因此AMPK的激活，不僅可以抑制VSMC的增殖和鈣化，還可以直接舒張血管。所以AMPK的激活在血管平滑肌亦可以產(chǎn)生保護(hù)血管的作用。目前對(duì)血管平滑肌功能的研究明顯少于內(nèi)皮，隨著以后更加深入的研究，可能為保護(hù)血管功能提供新的靶點(diǎn)。

4 AMPK與中醫(yī)藥

近幾年來(lái)運(yùn)用中醫(yī)藥在疾病的治療和預(yù)防的研究上取得很多進(jìn)展，在保護(hù)血管功能方面也有許多重要的研究成果。姜黃素是中藥姜黃中的重要成分，用姜黃素干預(yù)高糖刺激的HUVECs后，發(fā)現(xiàn)它能顯著降低高糖引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞活性氧水平以及增加內(nèi)皮細(xì)胞eNOS的磷酸化。并且通過(guò)Western blotting結(jié)果表明，它能顯著增加p-AMPK的表達(dá)。說(shuō)明了姜黃素可以通過(guò)激活A(yù)MPK/eNOS通路來(lái)保護(hù)血管功能[31]。芍藥醇是中藥芍藥的提取物，Choy KW等發(fā)現(xiàn)它可以通過(guò)AMPK/PPARδ通路改善衣霉素引起的小鼠主動(dòng)脈和HUVECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激[32]。宋杰等[33]從黃芪中提取黃芪多糖，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠通過(guò)AMPK-eNONs通路保護(hù)游離脂肪酸誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷。周慧等[34]使用黃連中主要有效成分的小檗堿來(lái)研究對(duì)人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用。他們發(fā)現(xiàn)小檗堿可以通過(guò)AMPK/eNOS信號(hào)通路，改善油酸導(dǎo)致的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷。小檗堿還有抗炎作用，Liu SJ等發(fā)現(xiàn)小檗堿能夠通過(guò)AMPK通路改善TNF-α引起的炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)血管[35]。除了上文提到的白藜蘆醇可以激活內(nèi)皮細(xì)胞AMPK來(lái)保護(hù)內(nèi)皮功能外，郜攀等[36]還發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以抑制血管緊張素Ⅱ引起的血管平滑肌細(xì)胞增殖，而且其機(jī)制與AMPK的通路激活有關(guān)。另外，Zhou DY等[37]用高糖孵育的HUVECs，通過(guò)加入白藜蘆醇以及AMPK的抑制劑Compound C，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以顯著提高高糖孵育的細(xì)胞存活率和過(guò)氧化物歧化酶水平，這種有益的效果能被Compound C剝奪，證明了白藜蘆醇可以通過(guò)AMPK來(lái)改善高糖刺激后的細(xì)胞狀態(tài)。除了中藥單體外，王縣委等[38]研究發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯可能通過(guò)AMPK對(duì)炎癥損傷的內(nèi)皮細(xì)胞起保護(hù)作用。任單單等[39]通過(guò)不同時(shí)期用抵擋湯干預(yù)，研究糖尿病大鼠血管內(nèi)皮AMPK信號(hào)通路的變化，發(fā)現(xiàn)抵擋湯早期干預(yù)可以通過(guò)調(diào)節(jié)AMPK通路，加強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞線(xiàn)粒體的能量代謝，從而起到保護(hù)血管內(nèi)皮的功能。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可以明顯的看到AMPK相關(guān)通路在血管功能方面具有預(yù)防和保護(hù)作用。隨著人們生活水平的提高，高血壓、高血糖、高血脂以及肥胖等已經(jīng)成為嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的危險(xiǎn)因素。而且目前研究發(fā)現(xiàn)這些危險(xiǎn)因素大多與血管功能的損傷密切相關(guān)。如果可以在早期通過(guò)干預(yù)AMPK相關(guān)通路，延緩血管損傷的進(jìn)展，就可以有效的延緩疾病的發(fā)生發(fā)展。目前的研究已經(jīng)為AMPK通路作為治療疾病靶點(diǎn)的可能性提供了可行性，而且在中醫(yī)藥的寶庫(kù)里還有許多藥物的作用等待挖掘。雖然現(xiàn)在對(duì)AMPK的研究很多，但大部分都未涉及到藥物作用的機(jī)制方面，如果能夠更清楚的了解AMPK作用的機(jī)制，那對(duì)于以后的臨床應(yīng)用會(huì)有很大的意義。

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