于菁 王秋月

1內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院血液科，呼和浩特 010050; 2中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，沈陽 110001

糖尿病的各種血管并發(fā)癥是糖尿病常見的慢性并發(fā)癥，可累及全身多個器官系統(tǒng)，隨著糖尿病發(fā)病率的上升，其相關的血管并發(fā)癥給社會造成了巨大的經(jīng)濟負擔，也是糖尿病患者致殘、致死的主要原因。然而糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機制極其復雜，至今尚未完全闡明。深入研究糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機制對于其早期防治具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，富亮氨酸α-2糖蛋白(LRG)1可以在某些免疫炎性疾病及腫瘤患者的血及組織中被檢測出來，其可作為某些炎性疾病的生物學標志甚至有代替C反應蛋白的潛力，而近年來越來越多的學者發(fā)現(xiàn)，LRG1與糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生過程有關，現(xiàn)就LRG1及其通路與糖尿病血管并發(fā)癥的關系作一綜述。

1 LRG1的結構與生物學效應

人LRG基因定位在19p13.3，其編碼的LRG是一種富含亮氨酸的α-2-糖蛋白，簡稱富亮氨酸糖蛋白，由Haupt等[1]在1977年從人的血清中分離出來。其氨基酸序列于1985年被確定[2]。該蛋白中的312個氨基酸殘基中包含66個亮氨酸殘基。LRG1為富含亮氨酸重復序列家族中最早發(fā)現(xiàn)的成員，其相對分子量為 45 000，等電位點4.52～4.72。LRG1共包含 8 個富亮氨酸重復序列，每個長度多為20～30個氨基酸，其首要功能是在蛋白質(zhì)的相互作用中提供一個多用的結構框架[3]。

LRG1蛋白可以通過促進轉化生長因子(TGF)-β信號通路，進而通過依賴Smads和非依賴Smads途徑，影響TGF-β下游生物學效應，參與異常血管生成、炎性介質(zhì)表達及釋放、腫瘤細胞凋亡、上皮細胞間質(zhì)細胞化等病理過程，進而促進了腫瘤、自身免疫性疾病、炎性反應等的發(fā)生、發(fā)展[4]。TGF-β1與其受體TGF-βRⅡ結合后，募集間變性淋巴瘤激酶(ALK)家族受體，形成TGF-βRⅡ/ALK復合體，激活Smads蛋白。該過程中輔助性受體內(nèi)皮素有著重要作用：(1)在輔助性受體內(nèi)皮素存在的情況下，LRG1與TGF-βRⅡ/ALK1形成LRG1-ALK1-TGF-βRⅡ-內(nèi)皮糖蛋白復合物，該復合物會激活下游Smad1/5/8通路，發(fā)揮促進內(nèi)皮細胞的遷移及血管生成的作用。(2)如果缺少輔助性受體內(nèi)皮素的介導，LRG1會與TGF-βRⅡ/ALK5結合形成LRG1-ALK5-TGF-βRⅡ復合體，該復合物會激活下游Smad2/3通路，促進細胞外基質(zhì)沉積，調(diào)節(jié)輔助性T細胞的分化，促進體內(nèi)重要炎性介質(zhì)白細胞介素-6受體(IL-6R)及內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的表達[5]。

2 LRG1與糖尿病微血管病變

2.1 LRG1與糖尿病腎病 糖尿病腎病的病理改變包括腎小球硬化、腎血管病變及腎小管間質(zhì)纖維化。而LRG1作為炎性因子在糖尿病腎病中的作用越來越為學者所熟知[6]。在糖尿病腎病中LRG1被認為是一種危險因素，其可通過直接與TGF-β配體結合，激活并增強促血管生成的Smad1/5/8信號通路，引起腎小球毛細血管網(wǎng)內(nèi)皮細胞的喪失及局部缺氧，促進內(nèi)皮細胞增殖和遷移、病理性血管生成及腎小球基底膜增厚，導致腎臟有效濾過率降低、尿蛋白和濾過障礙，促進糖尿病腎病的進展[7-9]。高糖產(chǎn)生的晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)可通過AGEs/TGF-β/Smads途徑，調(diào)節(jié)腎臟重要纖維化因子結締組織生長因子(CTGF)的表達，該過程可以被過氧化物酶體增殖物活化受體(PPARs)的抑制劑所阻斷，PPARs激活可促進糖尿病腎病病理過程。研究發(fā)現(xiàn)，LRG1作為PPARs下游靶點，通過調(diào)節(jié)成纖維細胞的纖維化表型，參與糖尿病腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展[10-11]。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是異常血管生成的重要調(diào)節(jié)因子，其主要在腎小球足細胞表達，其配體血管內(nèi)皮生長因子受體-2(VEGFR-2)在腎小球內(nèi)皮細胞中表達[12]。糖尿病患者腎小球中VEGF-VEGFR-2信號上調(diào)，導致血管生成異常和內(nèi)皮細胞增殖，這是早期糖尿病腎病發(fā)病的重要機制[13-15]。LRG1是腎小球內(nèi)皮細胞中重要的血管生成因子，可通過促進VEGF-VEGFR-2信號通路，參與糖尿病腎病早期異常血管生成[4,16]。Haku等[9]通過免疫組化分析檢測了16周齡糖尿病小鼠和非糖尿病小鼠模型腎皮質(zhì)中LRG1、VEGF、TGF-β、Ⅳ型膠原蛋白、纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)的蛋白及mRNA的表達情況發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠較非糖尿病小鼠腎小球內(nèi)皮細胞LRG1蛋白及mRNA表達明顯增加，而VEGF、TGF-β、Ⅳ型膠原蛋白、PAI-1的蛋白及mRNA的表達在二者之間并無明顯差異。而在24周齡時糖尿病小鼠LRG1、VEGF、TGF-β、Ⅳ型膠原蛋白、PAI-1的蛋白及mRNA都顯著增加。這些結果表明，LRG1表達增加較纖維化相關基因如VEGF、TGF-β、Ⅳ型膠原蛋白、PAI-1等因子出現(xiàn)更早，提示LRG1參與了更為早期的糖尿病腎病發(fā)病機制。糖尿病腎小管管腔中高濃度的葡萄糖和次級代謝產(chǎn)物誘導腎小管上皮細胞損傷，近端腎小管上皮細胞在攝入超量葡萄糖后，可誘導多種細胞因子的表達和釋放，繼而引起腎小管上皮細胞增殖和肥大，導致尿白蛋白的增加[17]。常用的生化指標如腎小球濾過率、血清肌酐、血尿素氮和肌酐清除率不適合檢測腎小管的改變。Lee等[18]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白尿引起的腎小管損傷的小鼠腎臟模型腎臟小管上皮細胞中含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3)、白細胞介素-1β(IL-1β)、LRG1的mRNA表達顯著上調(diào)，同時尿液LRG1、IL-1β蛋白明顯增加，說明蛋白超負荷小鼠近端腎小管、遠端腎小管和集合管損傷后均存在LRG1，提示LRG1是早期反映腎小管損傷的生物標志物。以上研究表示LRG1能夠更早的反應糖尿病腎病的病理過程。

2.2 LRG1與糖尿病視網(wǎng)膜病變 糖尿病視網(wǎng)膜病變增殖期的主要病理改變?yōu)楫惓Ｑ茉錾?，LRG1是促進血管生成的重要因子，主要參與了增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)生、發(fā)展。高糖引起的氧化應激導致毛細血管壁和視網(wǎng)膜細胞長期處于高滲狀態(tài)，刺激血管基底膜增厚、內(nèi)皮細胞增生，進而導致視網(wǎng)膜毛細血管血栓形成造成的缺氧環(huán)境，通過促進低氧誘導因子-α(HIF-α)的表達，誘導VEGF基因而促進血管新生，而研究發(fā)現(xiàn)該病理過程中LRG1是HIF-α重要的上游因子，可通過HIF-α促進VEGF表達，最終致使糖尿病視網(wǎng)膜微血管瘤、新生血管的形成[19]。此外，LRG1在病理性視網(wǎng)膜和脈絡膜血管增生的小鼠模型表達上調(diào)，抗體阻斷LRG1可減輕脈絡膜新生血管病變的程度，證實LRG1可能是新生血管眼底疾病的潛在治療靶點[4]。Hase等[20]研究發(fā)現(xiàn)，增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的玻璃體中可溶性腎素受體、LRG1、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、補體因子D與血管黏附蛋白-1水平均高于非糖尿病特發(fā)性黃斑病患者。Chen等[21]通過對119例患者的血清分析發(fā)現(xiàn)，增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的血漿LRG1值顯著高于正常對照組、2型糖尿病非視網(wǎng)膜病變組、2型糖尿病非增殖性視網(wǎng)膜病變組，而利用受試者工作特性曲線(ROC)檢測血漿LRG1的診斷價值發(fā)現(xiàn)，血漿LRG1的ROC曲線下面積為0.786，尤登指數(shù)最大值為0.437 2，最適截止值為7 357.043 pg/ml，敏感性為81.82%，特異性為61.90%，提示LRG1有望成為增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的風險警示標志。LRG1主要參與了增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)生、發(fā)展，而在非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中尚未有相關研究。

3 LRG1與糖尿病大血管病變

3.1 LRG1與糖尿病周圍血管疾病 在一項對2 058例2型糖尿病患者的橫斷面研究中，Pek等[22]檢測了血漿LRG1與動脈硬度、內(nèi)皮功能和糖尿病外周動脈疾病的關系，發(fā)現(xiàn)在對傳統(tǒng)危險因素(年齡、性別、種族、腎小球濾過率、尿微量蛋白、內(nèi)皮依賴性血管擴張、體重指數(shù)、高血壓)進行校正后，較高的LRG1仍然是糖尿病外周動脈疾病顯著的危險因子。此外，研究發(fā)現(xiàn)LRG1與內(nèi)皮依賴性血管擴張呈顯著負相關，這與LRG1調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞表達eNOS及一氧化氮相關，而與血管平滑肌細胞無關，增強血管舒張功能的血管內(nèi)皮生長因子通過TGF-βRⅡ-ALK5-Smad2/3通路信號在調(diào)節(jié)eNOS及一氧化氮合成調(diào)節(jié)中起重要作用，LRG1及其對內(nèi)皮素的結合作用可能抑制TGF-βRⅡ-ALK5-Smad2/3信號轉導，從而降低血管舒張因子一氧化氮合酶及一氧化氮的產(chǎn)生，進而抑制內(nèi)皮素依賴性血管舒張，而內(nèi)皮素基因敲除后動脈表現(xiàn)出明顯的eNOS表達降低，而平滑肌收縮和舒張功能與內(nèi)皮素無關，解釋了LRG1與內(nèi)皮依賴性而非獨立性血管擴張的負相關[5]。而LRG1與血管活性物質(zhì)如內(nèi)皮素、eNOS、一氧化氮的關系仍需進一步前瞻性研究[22]。研究發(fā)現(xiàn)，超敏C反應蛋白及IL-6與糖尿病外周動脈粥樣硬化和內(nèi)皮細胞炎性反應過程有關，且由脂肪細胞產(chǎn)生的前炎性因子TNF-α及IL-6在2型糖尿病患者體內(nèi)明顯升高并參與糖尿病周圍血管病變的發(fā)生。Shinzaki等[23]研究發(fā)現(xiàn)，通過以劑量依賴性的方式給小鼠注射脂多糖可誘發(fā)急性炎性反應，在TNF-α的刺激下，LRG1 mRNA的表達量在12～24 h內(nèi)逐漸增加，而在IL-6刺激后，LRG1 mRNA的表達量迅速增加了5倍，6 h達到最大值，同時發(fā)現(xiàn)TNF-α和IL-6對LRG1 mRNA的表達有協(xié)同作用，利用IL-6和TNF-α共同促進的LRG1 mRNA的表達量比IL-6或TNF-α單獨誘導表達的LRG1 mRNA總和還高出1.5倍[19]。提示TNF-α和IL-6可通過刺激LRG1，參與糖尿病外周血管疾病的病理過程。

3.2 LRG1與糖尿病心、腦血管病變 糖尿病心、腦血管并發(fā)癥是糖尿病患者最主要的死亡原因。研究發(fā)現(xiàn)，LRG1與糖尿病患者動脈粥樣硬化疾病及冠狀動脈事件密切相關，且是一種新的心室功能障礙和心力衰竭的生物標志物[24-25]。Kumagai等[26]在心力衰竭和心肌梗死后心肌重塑的相關研究中發(fā)現(xiàn)，梗死后的心肌中LRG1 mRNA和蛋白質(zhì)的表達均上調(diào)，而在急性期LRG1的表達在24 h內(nèi)達到峰值，并與腦鈉肽具有很好的預測心力衰竭的潛能，在心肌梗死后的心肌重塑過程中，LRG1也通過TGF-β-Smad1/5/8信號通路，增加血管生成和微血管密度，在心肌梗死后的亞急性期促進心肌重塑。同樣Song和Wang[27]發(fā)現(xiàn)，LRG1的高表達通過LRG1-ALK1-TGF-βRⅡ激活Smad 1/5/8，從而增加了內(nèi)皮細胞的遷移和血管管腔的形成，參與心室重構，促進心肌梗死發(fā)生、發(fā)展，而通過基因敲除、siRNA干擾或中和抗體抑制LRG1的表達可抑制上述病理過程的發(fā)生、發(fā)展，表明LRG1在糖尿病心血管疾病的發(fā)生中有重要作用。Meng等[28]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者腦卒中后LRG1蛋白表達增多可通過招募淋巴細胞、巨噬細胞炎性細胞，進一步促進炎性因子如TNF-α、VEGF、成纖維細胞生長因子和血小板衍生生長因子亞基B的釋放，且TNF-α通過p38和核因子-κB信號使LRG1的表達增加，促進了糖尿病患者腦卒中后血管生成和間充質(zhì)干細胞的遷移。此外，研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病中樞神經(jīng)系統(tǒng)高糖神經(jīng)膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元中的LRG1過度表達，導致早期神經(jīng)元衰退和神經(jīng)退行性變[29]。以上研究表明，LRG1在糖尿病心、腦血管疾病的發(fā)生中有重要作用。

綜上所述，糖尿病及糖尿病血管并發(fā)癥對人類健康的威脅是醫(yī)療工作者始終關注的問題，探究新的治療藥物及方案，減輕患者的經(jīng)濟負擔及疾病發(fā)展尤為重要。LRG1是新發(fā)現(xiàn)的重要炎性因子，在糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展過程有重要作用，故抑制LRG1活性在未來糖尿病血管病變治療過程中有十分重要的意義。目前專門針對LRG1的單克隆抗體magacizumab已處于Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗階段[30]。相信隨著LRG1及其在糖尿病血管并發(fā)癥中機制研究的不斷深入，LRG1可以為治療糖尿病血管并發(fā)癥提供新的方向及策略。