陳耿森， 沈粵春

廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科(廣東廣州 510120)

瘦素(leptin)是肥胖基因(ob gene)編碼的一種具有多重生物學效應的蛋白質(zhì)，主要功能是降低食欲、提高能量代謝水平，是抑制肥胖癥的主要物質(zhì)。其主要來源于白色脂肪組織，借助旁分泌、自分泌的方式入血，透過血腦屏障(BBB)，與相應受體結合而發(fā)生作用。動脈內(nèi)皮細胞(AEC)構成了動脈內(nèi)層，除具有屏障功能外，還有分泌不同物質(zhì)、調(diào)節(jié)血管運動的作用，而AEC損傷在AS發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。瘦素受體分為長受體b型、短受體(a、c、d、f四型)及可溶性受體e型三大類[1-2]。AEC表面表達b型瘦素受體，為一種具有完整的信號通路結合位點的單跨膜受體，與瘦素特異性結合并發(fā)揮作用[3-4]。本文就近年來瘦素與血管內(nèi)皮細胞關系的研究進展作一綜述，包括瘦素影響動脈內(nèi)皮細胞氧化應激、促進內(nèi)皮細胞增殖及血管形成、導致動脈內(nèi)皮細胞功能障礙、誘導動脈內(nèi)皮細胞分化增殖與遷移、加速動脈內(nèi)皮細胞損傷及炎癥以及影響動脈內(nèi)皮細胞分泌功能，為AS的研究特別是肥胖相關的AS機制研究提供參考。

1 瘦素與動脈內(nèi)皮細胞氧化應激

氧化應激反應過程中會產(chǎn)生許多炎癥相關因子和活性氧簇(ROS), ROS包括：超氧自由基(O2-)、羥自由基(OH-)等自由基衍生物,ROS超載會破壞細胞內(nèi)的氧化-抗氧化平衡, 造成氧化損傷。最早的瘦素與動脈內(nèi)皮細胞關系的研究為1999年 Bouloumie[5]的報道，發(fā)現(xiàn)，在高濃度瘦素(100 ng/mL)刺激下1 h，人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)中ROS的量會聚集，造成內(nèi)皮細胞損害，認為瘦素具有促進氧化應激的作用。此后，關于瘦素參與氧化應激機制的研究越來越多。Procopio等[6]的研究結果顯示瘦素可能通過腺苷酸活化蛋白激酶→蛋白激酶B→一氧化碳合成酶(AMPKα1→Akt→eNOS)途徑促進內(nèi)皮細胞一氧化氮合成酶(eNOS)活化。除此之外，個別研究還發(fā)現(xiàn)瘦素對內(nèi)皮細胞可能存在保護作用：Blanquicett等[7]通過對HUVEC用瘦素(5或60 ng/mL)以不同時間(30～60 min，和72 h)刺激，檢測超氧化物和 eNOS活性，結果顯示短時間高濃度瘦素刺激HUVEC增加eNOS活化。而長期瘦素刺激并沒有改變eNOS表達及一氧化氮(NO)釋放及超氧化物的生成。提示，長期慢性瘦素的刺激并不利于血管內(nèi)皮功能和氧化應激損傷的保護。楊濤等[8]利用ECV-304細胞系，以不同的缺氧/復氧時間對細胞造成損傷。與單純?nèi)毖踅M和缺氧/復氧組相比，瘦素處理細胞后，細胞內(nèi)丙二醛(MDA)和乳酸脫氫酶(LDH)含量明顯下降，超氧歧物氧化酶(SOD)含量升高，以瘦素濃度為50 μg/L最明顯。說明瘦素對內(nèi)皮細胞具有抗氧化、抗自由基的作用。正如上述，這對看似矛盾的結論取決于瘦素作用時間及濃度：濃度低時間短，或者相同瘦素濃度，時間短，造成氧化應激；反之，出現(xiàn)抗氧化，起保護作用，與抗自由基酶SOD產(chǎn)生有關。但這些都是體外細胞實驗結果，體內(nèi)缺乏直接證據(jù)。上述研究雖未指明的MDA、LDH和SOD來源，但實際情況是，體內(nèi)高濃度瘦素長時間造成氧化應激增加、直接或間接損害動脈內(nèi)皮細胞。提示瘦素對機體作用的復雜性，及體內(nèi)和體外研究存在差異。

2 瘦素促進內(nèi)皮祖細胞形成及血管形成

循環(huán)內(nèi)皮祖細胞(EPC)是內(nèi)皮細胞的前體細胞，來源于人循環(huán)單核細胞，其主要分布于骨髓、外周血和臍帶血，少量存在于器官及組織中。骨髓中含有的大量造血干細胞和間充質(zhì)干細胞等可分化為EPC，歸巢至受損部位，分化為成熟內(nèi)皮細胞參與血管修復[9]。大量研究表明，瘦素可促進血管內(nèi)皮細胞的增殖,調(diào)節(jié)血管重塑和新內(nèi)膜形成，促進組織間血管的生成。Adya等[10]研究發(fā)現(xiàn)該血管內(nèi)皮細胞的損傷可能會導致血管疾病。瘦素在10 ng/mL的生理濃度下促進新生血管的形成，而高濃度(100 ng/mL)該作用反而減弱。無論是在生理條件還是在高濃度瘦素條件下，瘦素受體都可影響EPC功能。Schroeter等[11]將熒光標記的人類EPC注射到血管損傷無胸腺裸鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)瘦素通過整合素avb5和a4途徑與EPC結合，刺激血管內(nèi)膜內(nèi)皮化和減少新生內(nèi)膜形成。表明瘦素能夠特異性調(diào)節(jié)EPC的黏附和聚集能力，可能以此在體內(nèi)促進血管修復。Lanier等[12]研究發(fā)現(xiàn)瘦素可經(jīng)由細胞內(nèi)ROS介導而自分泌的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)改變細胞外基質(zhì)，使血管更易于生長，通透性增強，促進巨噬細胞聚集和脂質(zhì)沉積，誘導平滑肌細胞的增生、遷移。

3 瘦素與動脈內(nèi)皮細胞功能障礙

動脈內(nèi)皮細胞功能障礙(ED)是研究瘦素與AEC關系中最重要的內(nèi)容。此方面的研究包括造成動脈內(nèi)皮細胞功能障礙，即血管收縮血壓升高，以及改善動脈內(nèi)皮細胞功能，即舒張動脈作用，這些相互拮抗的作用主要取決于瘦素作用的時間。Ding等[13]通過研究140例慢性腎病的患者和140例健康受試者，發(fā)現(xiàn)患者血清瘦素顯著高于對照組，且血清可溶性細胞間黏附分子-1(sICAM-1)和可溶性血管黏附分子-1(sVCAM-1)的表達水平升高。這可能通過涉及蛋白激酶B/糖原合成酶激酶-3b(Akt/GSK3β)和β-聯(lián)蛋白途徑，以此使f-肌動蛋白細胞骨架分裂，從而促成ED。Manuel-Apolinar等[14]的體外實驗顯示，采用瘦素處理培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞，導致其內(nèi)環(huán)氧化酶-2(COX-2)和細胞間黏附因子-1(ICAM-1)表達上調(diào)，啟動并促進前列腺素產(chǎn)生和募集黏附分子，直接作用于內(nèi)皮細胞，造成損傷。另外，瘦素參與ED形成，可能還涉及其他機制：Wang等[15]發(fā)現(xiàn)，瘦素需要交感神經(jīng)系統(tǒng)的參與，才能表現(xiàn)血管活性。而Li等[16]的研究中，用棕櫚酸(PA)制作內(nèi)皮細胞中的高脂血癥，然后用利拉魯肽[胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)類似物]處理。結果顯示，PA誘導的瘦素抵抗前提下，細胞因子信號傳導抑制蛋白-3(SOCS3)表達下降，同時eNOS活化增強。說明瘦素抵抗的狀態(tài)能夠限制瘦素對動脈內(nèi)皮張力的影響，具體效應需要進一步發(fā)掘。一般情況下，血管處于一定的舒張狀態(tài)，而血管內(nèi)皮細胞能夠合成與釋放舒血管活性物質(zhì)，主要為NO、前列環(huán)素(PGl2)、超極化因子(EDHF)等。瘦素可通過介導EDHF使平滑肌超極化，參與調(diào)節(jié)血管張力[17]；另一方面，通過增加內(nèi)皮細胞酪氨酸激酶2(JAK2)、信號轉導因子和轉錄激活因子3(STAT3)磷酸化，上調(diào)eNOS-/-小鼠內(nèi)皮細胞神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)的表達，分泌更多NO，維持血管舒張[18]。另外，與此不同的是：Quehenberger等[19]利用瘦素通過c-Jun氨基末端激酶(JNK)(可能涉及bZIP轉錄因子家族參與)，上調(diào)HUVEC的內(nèi)皮素-1(ET-1)表達，而ET-1亦是迄今為止發(fā)現(xiàn)的作用最強的縮血管因子。血管內(nèi)皮細胞功能障礙與原發(fā)性高血壓密切相關，高血壓涉及全身小血管的病變，與ED可形成惡性循環(huán)。對此，研究瘦素對動脈內(nèi)皮細胞損傷及舒縮效應的影響，有助于進一步完善心血管疾病特別是高血壓的分子生物機制。

4 瘦素誘導動脈內(nèi)皮細胞分化、增殖與遷移

通過誘導不同的細胞系分化形成內(nèi)皮細胞，用不同因素刺激其增生、遷移，對提高缺血部位的血管新生、修復血管、靶向治療等有著不可估量的前景，同時又可促進動脈內(nèi)膜增生增厚、促進AS形成，體現(xiàn)了不同因素的復雜性與雙刃劍作用。Bekhite等[20]采用人類脂肪組織來源的干細胞(hASC)分化后的脂肪細胞，以細胞缺氧的條件，聯(lián)合瘦素與VEGF作用，使脂肪細胞有效分化成內(nèi)皮細胞(通過內(nèi)皮細胞標志物CD31、血管性血友病因子(vWF)進行鑒定)。有實驗表明，瘦素濃度在 0～100 ng/mL之間，能顯著促進血管內(nèi)皮細胞(VEC)與血管平滑肌細胞(VSMC)的增殖[21]。另外，Burgazli等[22]用瘦素和羥甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶抑制劑的聯(lián)合培養(yǎng)HUVEC，通過調(diào)節(jié)異戊烯酸化，毛細血管樣組織形成減少，而抑制了HUVECs的增殖和遷移。反向驗證了瘦素促進內(nèi)皮細胞增殖、遷移的作用。但是也有研究結果顯示，加入瘦素的情況下，運用脂聯(lián)素刺激并不能促進HUVEC增殖。提示瘦素對內(nèi)皮細胞增殖影響與不同類型脂肪因子的動態(tài)平衡有關[23]。

5 瘦素促進動脈內(nèi)皮細胞損傷及炎癥

針對瘦素參與動脈內(nèi)皮細胞的損傷及炎癥，研究表明瘦素可能通過上調(diào)HUVEC的a型瘦素受體表達，升高細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)1/2磷酸化及核因子-κB(NF-κB)活化，增加腫瘤壞死因子-α(TNF-α)分泌，進而導致ED，促進炎癥發(fā)生[24]。同時瘦素通過蛋白激酶C(PKC)和RhoA途徑誘導C反應蛋白(CRP)的 mRNA轉錄，使內(nèi)皮細胞CRP表達增多。提示瘦素在炎癥發(fā)生過程中可能作為CRP的直接刺激來源[25]。

6 瘦素改變動脈內(nèi)皮細胞分泌功能

瘦素通過誘導血管內(nèi)皮細胞分泌的改變，釋放不同的因子發(fā)生一系列反應，主要涉及以下幾個方面。

6.1 血管舒縮功能因子 如前所述，瘦素可引起AEC分泌血管舒縮物質(zhì)如NO、ET-1等，引起血管張力改變。陳岳林等[26]的研究結果顯示，經(jīng)瘦素注射使大鼠主動脈環(huán)血管張力發(fā)生改變，提高AEC依賴的舒張效應，源于瘦素增加內(nèi)皮細胞NO表達及體質(zhì)指數(shù)降低改善血管功能。就短時間瘦素作用于單純內(nèi)皮細胞而言，產(chǎn)物(主要是NO)的綜合效應是促進血管舒張。但長時間高瘦素水平，對機體整體的影響，仍然是促進血壓升高為主。

6.2 炎癥相關因子 瘦素可以誘導氧化應激，使不同的炎癥因子表達增加，導致內(nèi)皮細胞損傷，發(fā)生炎癥。根據(jù)研究，高濃度瘦素可誘導HUVEC表達腫瘤壞死因子受體(CD40)和NF-κB，同時,上調(diào)TNF-α、白細胞介素(IL)-6、8、1β等趨化因子的表達，中性粒細胞被激活,進而變形、趨化、脫顆粒等。而這些炎癥因子參與了高瘦素血癥引發(fā)的動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[27-30]。與此同時，瘦素促進內(nèi)皮細胞單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、細胞間黏附分子-1(ICAM-1)、氧化低密度脂蛋白的內(nèi)皮受體(LOX-1)表達增加，促進單核細胞黏附，增加氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)促進了巨噬細胞向泡沫細胞轉化[31]。

6.3 血管內(nèi)皮細胞生長因子 瘦素的血管生成作用主要與VEGF有關。VEGF在創(chuàng)傷愈合、組織器官修復、胚胎發(fā)育、啟動血管形成等方面發(fā)揮重要作用。其僅在特定病理條件下表達增多，例如炎癥、缺血、腫瘤等。Garonna等[32]研究發(fā)現(xiàn)，瘦素通過促分裂素原活化蛋白激酶/蛋白激酶B/環(huán)氧化酶-2(p38MAPK/Akt/COX-2)信號軸，受上游血管內(nèi)皮生長因子受體2型(VEGFR2)的活化調(diào)節(jié)，聯(lián)合體現(xiàn)促血管生成作用。該效應是瘦素促進動脈壁炎癥加速動脈粥樣硬化的表現(xiàn)之一。

7 瘦素與動脈內(nèi)皮細胞的關系研究進展

筆者結合上述瘦素對動脈內(nèi)皮細胞結構功能的影響，及不同生物學效應產(chǎn)生的途徑，以簡易圖示進行概括，見圖1。

注：AMPK:AMP依賴的蛋白激酶；eNOS:內(nèi)皮型一氧化氮合成酶；NO:一氧化氮；MDA:丙二醛；LDH:乳酸脫氫酶；SOD:超氧化物歧化酶；avb5、a4:整合素；EPCs:內(nèi)皮祖細胞；p38MAPK:38 kD的促分裂素原活化蛋白激酶；AKT:蛋白激酶B；COX-2:環(huán)氧化酶-2；VEGF:血管內(nèi)皮生長因子；JAK2:蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸激酶；STAT3:轉錄激活因子3；nNOS:神經(jīng)行一氧化氮合成酶；JNK:c-Jun氨基末端激酶；ET-1:內(nèi)皮素-1；Gsk3β:糖原合成酶激酶-3b；sVCAM-1:可溶性血管黏附分子1；sICAM-1:血清可溶性細胞間黏附分子-1； CD31:內(nèi)皮細胞標志物；vWFV:血管性血友病因子；AEC:血管內(nèi)皮細胞；AVSMC:血管平滑肌細胞；PKC:蛋白激酶C；RhoA:小分子G蛋白；CRP:C反應蛋白；MCP-1:核細胞趨蛋白-1；LOX-1;氧化低密度脂蛋白的內(nèi)皮受體；ox-LDL;氧化型低密度脂蛋白；ICAM-1;胞間黏附分子-1；NF-κB:核因子κB；TNF-α:腫瘤壞死因子-α；IL:白細胞介素

圖1瘦素與動脈內(nèi)皮細胞的關系研究進展

8 小結與展望

動脈內(nèi)皮細胞損傷、功能障礙等與多種疾病特別是肥胖相關性疾病例如冠心病、高血壓密切相關。瘦素與動脈內(nèi)皮細胞炎癥損傷、功能障礙等的關系在其促進動脈粥樣硬化及高血壓中起著重要作用，例如瘦素促進動脈內(nèi)皮細胞氧化應激、造成活性氧增加、損害內(nèi)皮細胞；也有報道瘦素抗氧化、抗自由基、保護內(nèi)皮細胞；這些體現(xiàn)了瘦素作用的復雜性。而單純研究內(nèi)皮細胞不一定反映其總體效應。雖然目前在瘦素對動脈內(nèi)皮細胞影響的研究有一些進展，但仍需要深入廣泛的研究，并注重機體的整體效應，這將為動脈粥樣硬化及高血壓等瘦素相關性心血管疾病的防治提供新思路與新靶點。