張智慧，李連喜

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病臨床醫(yī)學(xué)中心 上海市糖尿病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200233)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是多種病因所致的慢性炎癥性疾病，其發(fā)生與吸煙、高血壓、肥胖、血脂異常、糖尿病等多種危險(xiǎn)因素有關(guān)，是多種代謝性疾病的常見并發(fā)癥。血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是As的最初觸發(fā)因素[1]，As病變首先累及動脈內(nèi)膜，繼而發(fā)展為多種病變并存，包括脂質(zhì)點(diǎn)和條紋、粥樣斑塊、纖維斑塊、斑塊破裂及出血等，最后可因斑塊脫落引起血管栓塞而出現(xiàn)腦梗死等心腦血管并發(fā)癥，因此As是多數(shù)心血管疾病的潛在病理學(xué)基礎(chǔ)。盡管目前已在As診斷和治療等方面取得了顯著進(jìn)展，但As及其并發(fā)癥仍是導(dǎo)致全球人口死亡的主要原因[2]。

目前研究認(rèn)為肝臟可分泌肝臟因子調(diào)節(jié)全身代謝和能量穩(wěn)態(tài)，且多種肝臟因子可影響心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展[3]，胎球蛋白A(fetuin-A，F(xiàn)A)即為其中一種。FA是一種主要由肝臟合成分泌進(jìn)入血液循環(huán)的糖蛋白，F(xiàn)A在As病變中發(fā)揮重要作用，F(xiàn)A可以通過多種機(jī)制對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，各種效應(yīng)錯(cuò)綜復(fù)雜，其對心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展起到促進(jìn)作用還是保護(hù)作用目前尚未完全明確。現(xiàn)就FA與As的關(guān)系予以綜述。

1 FA的結(jié)構(gòu)與功能

FA于1944年被發(fā)現(xiàn)，研究者從胎牛血清中分離出FA，隨后陸續(xù)在羊、豬、人以及嚙齒類動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)其同源血漿蛋白[4]。FA主要由肝臟合成和分泌，之后進(jìn)入血液循環(huán)發(fā)揮作用，是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的肝臟因子。FA是第3號染色體上α-2-HS-糖蛋白(alpha-2-HS-glycoprotein，AHSG)基因編碼的蛋白產(chǎn)物，分子量為59 000，該蛋白包含321個(gè)氨基酸殘基的N端重鏈，且N端重鏈通過二硫鍵與127個(gè)氨基酸的C端輕鏈結(jié)合[5]，已知其N端附近有1個(gè)磷酸鈣結(jié)合位點(diǎn)和1個(gè)轉(zhuǎn)化生長因子-β細(xì)胞因子結(jié)合模序[6]。此外，F(xiàn)A為3層型分子結(jié)構(gòu)，在2個(gè)二硫鏈環(huán)結(jié)構(gòu)的半胱氨酸蛋白酶抑制劑區(qū)域有2個(gè)N端和1個(gè)C端[7]，該蛋白共有3個(gè)結(jié)構(gòu)域，包括2個(gè) cystatin樣結(jié)構(gòu)域和1個(gè)未知結(jié)構(gòu)域[6]。

血清FA水平是評估肝細(xì)胞功能的良好指標(biāo)，在健康個(gè)體中為0.45～0.6 g/L[8]，F(xiàn)A的血清水平受血脂、胰島素、炎癥、損傷、感染及惡性腫瘤等多種因素的影響，后者通過影響信使RNA的表達(dá)水平調(diào)控FA的合成[7]。FA是一種屬cystatin超家族的多功能酸性糖蛋白，由肝細(xì)胞合成分泌后進(jìn)入血液循環(huán)并作用于靶細(xì)胞與靶器官，同時(shí)廣泛存在于細(xì)胞外液，具有調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、抑制胰島素受體的酪氨酸激酶活性、誘導(dǎo)胰島素抵抗和抑制細(xì)胞組織異常鈣化等功能[9]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A在人體正常生理和病理生理過程中發(fā)揮多種作用，肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征、心肌梗死等患者的血清FA水平明顯升高[10]。

2 FA與As的關(guān)系

目前FA與As的關(guān)系尚不明確，仍存在爭議，不同的臨床研究所得出的結(jié)論也不同。Fiore等[11]通過分析90例腎功能正常的動脈粥樣硬化性血管疾病患者的臨床資料，首次證明外周血管As患者的血清FA水平明顯高于健康受試者，且FA水平與As的病變嚴(yán)重程度相關(guān)。后續(xù)的其他研究也證實(shí)血清FA水平的增高與As病變密切相關(guān)，如V?r?s等[12]對171例既往有心肌梗死病史患者的臨床資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A可能通過增加胰島素抵抗、脂肪細(xì)胞功能障礙等代謝異常的程度促進(jìn)As的發(fā)生、發(fā)展。Dogru等[13]在非酒精性脂肪肝的受試者中發(fā)現(xiàn)，頸動脈內(nèi)膜中層厚度與FA水平呈正相關(guān)，且獨(dú)立于高血壓、高血脂等傳統(tǒng)As危險(xiǎn)因素。同樣，iraz等[14]研究表明，在1型糖尿病患者中，F(xiàn)A水平較高的患者雙側(cè)頸動脈內(nèi)膜中層厚度較高，動脈內(nèi)膜中層厚度增加是As早期病變的表現(xiàn)，提示FA可能是As早期病變的生物標(biāo)志物。

但也有研究得出相反的結(jié)果，如Jensen等[15]經(jīng)長期隨訪老年人群發(fā)現(xiàn)FA與動脈粥樣硬化性心血管疾病的關(guān)聯(lián)可能在有或非2型糖尿病的個(gè)體之間有所不同，其中在非2型糖尿病老年人中高血漿FA水平可降低動脈粥樣硬化性心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。同樣，Haddad等[16]的研究結(jié)果顯示低FA水平與血液透析患者的As、炎癥和營養(yǎng)不良的發(fā)生密切相關(guān)。Sun等[17]研究發(fā)現(xiàn)在美國女性人群中，C反應(yīng)蛋白水平較高時(shí)，高FA水平與較低的冠心病患病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。

對于FA與As病變間的關(guān)系，不同的研究得出相互矛盾結(jié)論的原因有以下幾種：①可能與研究對象臨床特征的異質(zhì)性有關(guān)，研究人群伴發(fā)的其他基礎(chǔ)疾病如代謝性疾病、腎臟疾病等也會影響As的發(fā)生發(fā)展，而且FA可能通過影響其他疾病而對As產(chǎn)生間接影響。②FA與As的關(guān)聯(lián)可能取決于As發(fā)生的位置，Nascimbeni等[18]的研究也證明了這一點(diǎn)。此外，Mori等[19]認(rèn)為在As開始階段，F(xiàn)A水平有升高趨勢，而在晚期則有降低趨勢，提示研究FA在As中發(fā)揮的作用時(shí)應(yīng)考慮到在As病變發(fā)展的不同階段FA的作用可能存在一定差異。

3 FA在As中的作用及機(jī)制

FA在As病變過程中可能具有雙向作用。一方面，F(xiàn)A可以抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，并且作為Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)內(nèi)源性配體參與非酯化脂肪酸(nonesterified fatty acids，NEFA)誘導(dǎo)的胰島素抵抗，而胰島素抵抗是導(dǎo)致As發(fā)生的高危因素，所以FA增加了As病變的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，F(xiàn)A還可以通過促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、下調(diào)脂聯(lián)素表達(dá)等途徑促進(jìn)As的發(fā)生、發(fā)展。但另一方面，F(xiàn)A作為鈣磷酸鹽沉淀的有效抑制劑，可以抑制血管病理性鈣化，從而減輕As病變發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。FA在As中的作用及機(jī)制包括以下幾個(gè)方面。

3.1FA與胰島素抵抗 胰島素抵抗是指胰島素與其受體結(jié)合后的生物效應(yīng)低于正常水平，致使外周組織對葡萄糖攝取利用減少。胰島素抵抗不僅是導(dǎo)致 2型糖尿病發(fā)生的病理生理機(jī)制，也是包括As在內(nèi)等多種代謝紊亂疾病的始發(fā)因素[20]。目前已知FA可以抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)且參與NEFA誘導(dǎo)的胰島素抵抗，表明FA可能促進(jìn)As的發(fā)生。

FA是胰島素受體酪氨酸激酶內(nèi)源性抑制劑[18]，可以與胰島素受體的β亞基相結(jié)合，結(jié)合后能夠抑制胰島素受體及相關(guān)底物蛋白的磷酸化，因此FA可以抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并抑制胰島素刺激的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與野生型小鼠相比，AHSG基因敲除的小鼠具有更高的胰島素敏感性，且在高脂喂養(yǎng)條件下體重增加相對較少，表明FA可增強(qiáng)小鼠的胰島素抵抗[21]。一些臨床研究結(jié)果也提示FA參與胰島素抵抗的發(fā)生，如Stefan等[22]通過收集分析無2型糖尿病人群的臨床資料，得出血液中FA水平與胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)而與肝臟脂肪堆積呈正相關(guān)的結(jié)論。Shim等[23]以青春期前兒童作為研究對象，采用酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測血清FA水平，以胰島素抵抗的穩(wěn)態(tài)模型評估胰島素抵抗程度，結(jié)果顯示FA與胰島素抵抗水平呈正相關(guān)，表明FA是胰島素抵抗的陽性預(yù)測因子。

此外，Pal等[24]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A是TLR4的內(nèi)源性配體，NEFA并不能直接與TLR4結(jié)合，而是先與FA結(jié)合形成復(fù)合物，然后再通過TLR4途徑誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞中促炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)，從而引起胰島素抵抗，脂肪細(xì)胞中NEFA誘導(dǎo)的促炎癥細(xì)胞因子表達(dá)僅在FA和TLR4共存時(shí)發(fā)生，去除其中任何一個(gè)都可以阻斷NEFA誘導(dǎo)的胰島素抵抗。

以往研究提示NEFA和高血糖可以增加FA的表達(dá)從而誘導(dǎo)胰島素抵抗[25-26]。其中，NEFA可以通過促進(jìn)核因子κB與其啟動子結(jié)合顯著增加人肝細(xì)胞系HepG2中FA的表達(dá)[25]，而血液中高濃度的葡萄糖則可以通過胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑增加AHSG基因啟動子活性從而提高FA的表達(dá)[26]。

3.2FA與血管鈣化 血管鈣化是高血壓、As、糖尿病、慢性腎病等普遍存在的病理改變，是導(dǎo)致心血管疾病發(fā)病率和死亡率增加的重要因素之一，亦是動脈粥樣硬化性心血管事件、外周血管疾病發(fā)生的重要危險(xiǎn)因素[4]。內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是As發(fā)病的最初表現(xiàn)，而血管鈣化與內(nèi)皮損傷及功能障礙之間有密切聯(lián)系[27]，因?yàn)檠芰姿徕}晶體沉積物與內(nèi)皮細(xì)胞炎癥及動脈粥樣硬化斑塊去穩(wěn)定化有關(guān)[28]。另一方面，血管鈣化常見于As病變晚期，提示血管鈣化與As密切相關(guān)。體內(nèi)、體外和臨床研究已經(jīng)認(rèn)識到FA在預(yù)防異位磷酸鈣礦化中的重要性[29]。目前已經(jīng)明確FA是磷酸鈣鹽沉淀的全身有效抑制劑，可以抑制血管鈣化，表明FA可能抑制As病變的發(fā)生及發(fā)展。

動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低蛋白飲食誘導(dǎo)的FA減少增強(qiáng)了高磷血癥尿毒癥大鼠的血管鈣化[30]。一些臨床研究也顯示低FA水平與血管鈣化密切相關(guān)，如Moe等[31]證實(shí)血清FA水平與冠狀動脈鈣化之間呈負(fù)相關(guān)，提示FA在As病變過程中起重要作用。Emoto等[32]對大量無腎功能不全的2型糖尿病患者進(jìn)行頸總動脈和股動脈超聲檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清FA水平與As鈣化斑塊的存在呈獨(dú)立負(fù)相關(guān)。此外，Eleftheriadou等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病患者中下肢動脈鈣化較嚴(yán)重的受試者血清FA水平較低。

FA是不溶性鈣的載體，能與鈣及磷酸鹽形成可溶性復(fù)合物，這種穩(wěn)定的膠體礦物-蛋白質(zhì)復(fù)合物稱為鈣蛋白顆粒[34]。存在FA的情況下，磷酸鈣顆粒誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷被抑制，磷酸鈣與質(zhì)膜的相互作用和顆粒攝取被延遲，有助于保護(hù)血管平滑肌細(xì)胞[28]。有研究表明，F(xiàn)A以濃度依賴性方式抑制由升高的細(xì)胞外礦物離子濃度誘導(dǎo)的體外血管平滑肌細(xì)胞鈣化[35]。因此，F(xiàn)A在體內(nèi)無定形礦物的穩(wěn)定和清除過程中起重要作用，可以抑制血管的病理性鈣化，同時(shí)允許人體的生理性骨化。FA除防止血清中鈣和磷酸鹽沉淀外，還可以通過抑制血管平滑肌細(xì)胞凋亡和防止細(xì)胞外基質(zhì)中的堿性鈣顆粒成核抑制動脈介質(zhì)的鈣化[36]。

3.3FA與脂質(zhì)代謝 血脂異常是As重要的促發(fā)因素，較高的低密度脂蛋白和三酰甘油以及較低的高密度脂蛋白水平都是As發(fā)生的危險(xiǎn)因素。低密度脂蛋白負(fù)責(zé)大多數(shù)膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)，并且已知氧化修飾的低密度脂蛋白將加重內(nèi)皮細(xì)胞損傷且增加單核細(xì)胞表面黏附分子的表達(dá)，此后單核細(xì)胞從內(nèi)皮細(xì)胞間移入內(nèi)膜下變?yōu)榫奘杉?xì)胞，巨噬細(xì)胞持續(xù)吞噬氧化型低密度脂蛋白后轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞，引發(fā)一系列促As反應(yīng)[37]。研究發(fā)現(xiàn)FA對人體脂質(zhì)代謝可能產(chǎn)生一定影響，Ix等[38]對711例冠心病的非糖尿病門診患者開展了前瞻性隊(duì)列研究，結(jié)果顯示較高的FA水平與代謝綜合征的發(fā)生及高水平的致As脂質(zhì)譜相關(guān)。

脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)，具有抗炎、增強(qiáng)NEFA氧化、保護(hù)血管及抗As等作用[39]。Hennige等[40]使用FA處理C57BL/6小鼠以及人體外分化的脂肪細(xì)胞，結(jié)果顯示FA可抑制小鼠體內(nèi)及人脂肪細(xì)胞中脂聯(lián)素的產(chǎn)生。V?r?s等[12]研究發(fā)現(xiàn)FA水平是血清脂聯(lián)素水平的獨(dú)立決定因素，F(xiàn)A可抑制脂肪細(xì)胞中NEFA的攝取和儲存，并降低脂聯(lián)素的表達(dá)，而NEFA水平升高又間接增加了AHSG基因的表達(dá)，從而使FA水平升高，進(jìn)一步加重As病變的發(fā)展。在機(jī)制方面，Agarwal等[41]推測FA可能通過Wnt3a-過氧化物酶體增殖物激活受體γ途徑介導(dǎo)其對脂肪細(xì)胞脂聯(lián)素表達(dá)的抑制作用。總之，F(xiàn)A致機(jī)體脂質(zhì)代謝紊亂及下調(diào)脂聯(lián)素的表達(dá)作用也是促進(jìn)As發(fā)展的重要因素。

3.4FA作用于血管相關(guān)細(xì)胞 As發(fā)病機(jī)制涉及內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)致功能障礙、巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞遷移增殖等過程，F(xiàn)A可能作用于其中一些過程進(jìn)而影響As的發(fā)生、發(fā)展。Siegel-Axel等[42]的研究數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)A可以通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長和血管周圍脂肪細(xì)胞促炎因子及血管生成因子的分泌，而且FA可以抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管周圍脂肪細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的有絲分裂，這些過程均涉及As病變。Naito等[43]的體外實(shí)驗(yàn)顯示，F(xiàn)A對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、泡沫細(xì)胞的形成以及人主動脈平滑肌細(xì)胞的增殖和膠原蛋白生成具有刺激作用，從而導(dǎo)致As的發(fā)展。目前認(rèn)為As是一種慢性炎癥性疾病，內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)是As發(fā)生的始動因素，而Hennige等[40]發(fā)現(xiàn)高度純化的FA可以誘導(dǎo)人單核細(xì)胞強(qiáng)烈表達(dá)細(xì)胞因子，從而加重小鼠的亞臨床炎癥狀態(tài)。此外，F(xiàn)A是巨噬細(xì)胞遷移和極化的有效趨化因子[44]，較早的研究顯示FA可以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力[45]，若巨噬細(xì)胞遷移及吞噬氧化型低密度脂蛋白的能力增強(qiáng)，則會促進(jìn)As的發(fā)生、發(fā)展。

4 結(jié) 語

FA與As的緊密聯(lián)系基本明確，但FA在As病變過程中的作用較為復(fù)雜，F(xiàn)A是促進(jìn)還是抑制As仍存在爭議。綜合目前的研究，初步提示FA對As的發(fā)生發(fā)展可能具有雙向作用，在早期階段，它可以通過誘導(dǎo)胰島素抵抗等機(jī)制成為致As因子，而在As的后期，可以通過抑制血管鈣化而起到保護(hù)作用[33]。因?yàn)镕A對心血管系統(tǒng)存在多種生物學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)的平衡又受其他相關(guān)因素影響，而患者若同時(shí)伴有糖尿病或非酒精性脂肪肝等代謝性疾病時(shí)情況更為特殊，因此FA在As發(fā)病中的作用較為復(fù)雜。今后仍需進(jìn)一步明確FA在As中的作用及其可能的機(jī)制，控制影響FA水平的眾多混雜因素，在As的不同病變位置及病變階段探究FA的作用。FA能否作為As診斷的標(biāo)志物、潛在的治療靶點(diǎn)或預(yù)后檢測指標(biāo)是以后研究的焦點(diǎn)，這對As的防治具有重要意義。