杜昭啟，臧晗偉，楊麗娟，李偉

（1.濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心臟大血管外科，山東濱州 256600；2.濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究中心，山東濱州 256600）

據(jù)報(bào)道，2019 年我國(guó)罹患心血管疾病人數(shù)達(dá)3.3億，其發(fā)病原因與飲食結(jié)構(gòu)改變、吸煙、肥胖及糖尿病等有關(guān)，心血管疾病的發(fā)病率和死亡率居我國(guó)所有疾病之首［1］。動(dòng)脈粥樣硬化是冠狀動(dòng)脈和大血管最常見的病變，也是大部分心血管疾病發(fā)病的重要原因，如心肌梗死、腦梗死、大血管及周圍血管病。內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞功能改變和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)在動(dòng)脈粥樣硬化的形成過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。瘦素（leptin）是脂肪細(xì)胞合成和分泌的激素，除調(diào)節(jié)機(jī)體代謝外，還參與了心血管功能、免疫功能、內(nèi)分泌功能的調(diào)節(jié)以及腫瘤的進(jìn)展［2］。在心血管系統(tǒng)，瘦素通過(guò)調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等的功能參與了動(dòng)脈粥樣硬化的形成?，F(xiàn)就瘦素對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中相關(guān)細(xì)胞的調(diào)控進(jìn)行綜述。

1 瘦素概述

Friedman等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并首次合成了由肥胖（ob）基因編碼的多肽類激素，命名為瘦素。瘦素是由167 個(gè)氨基酸組成的多肽，主要由白色脂肪細(xì)胞合成和分泌，瘦素通過(guò)與下丘腦弓狀核的受體結(jié)合，可以減少飲食并參與能量穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，此外瘦素廣泛參與了心血管、免疫和內(nèi)分泌等多系統(tǒng)的功能活動(dòng)及腫瘤的發(fā)生發(fā)展。瘦素的分泌具有晝夜節(jié)律性，夜間分泌量明顯比日間多，且呈脈沖式分泌［3］。在生理濃度下，瘦素對(duì)心血管系統(tǒng)表現(xiàn)為保護(hù)作用，但濃度超過(guò)生理范圍或處于高瘦素血癥狀態(tài)下，其保護(hù)作用則變成危險(xiǎn)因素。如瘦素在生理水平具有舒張血管作用，對(duì)心肌無(wú)明顯影響；超過(guò)生理范圍的瘦素則促進(jìn)氧自由基生成，導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程。進(jìn)入血液循環(huán)的瘦素以游離或與球蛋白結(jié)合的形式運(yùn)輸，到達(dá)靶細(xì)胞后與瘦素受體（obese receptor，ob?R）結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用。ob?R是由糖尿病基因（diabetes gene，db）編碼的跨膜受體，有胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，根據(jù)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的不同分為6 種異構(gòu)體（ob?Ra～f）［4］。其中，ob?Rb 具有較長(zhǎng)的胞內(nèi)區(qū)，稱為長(zhǎng)型受體；ob?Ra、ob?Rc、ob?Rd、ob?Rf 為短型受體；ob?Re 只含胞外結(jié)構(gòu)域，為可溶性受體。除下丘腦外，ob?R 還廣泛分布于血管、消化道、肺、性腺、胎盤、胸腺等組織器官。ob?R 在正常血管、病變血管和粥樣硬化斑塊中均有表達(dá)［5］。瘦素與其受體結(jié)合通過(guò)調(diào)控下游信號(hào)通路從而影響血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能，參與動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。

2 瘦素與血管平滑肌細(xì)胞

2.1 瘦素對(duì)血管平滑肌增殖、遷移能力的影響

生理情況下，血管平滑肌細(xì)胞通過(guò)舒縮功能調(diào)節(jié)血管壁的張力，維持管腔的形狀和大小。在各種致病因素刺激下，血管平滑肌細(xì)胞被激活發(fā)生表型轉(zhuǎn)換。血管平滑肌細(xì)胞由收縮表型轉(zhuǎn)換為合成表型，合成和分泌多種基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）和趨化因子，且分泌表型的血管平滑肌細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖和遷移能力。血管平滑肌細(xì)胞的增殖導(dǎo)致血管壁增厚，管腔變小，收縮能力降低。增殖的血管平滑肌細(xì)胞向內(nèi)皮下遷移，吞噬脂肪細(xì)胞成為泡沫細(xì)胞，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生［6?7］。外源性瘦素與小鼠血管平滑肌細(xì)胞上的ob?R 結(jié)合，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，且呈現(xiàn)出明顯的劑量依賴性［8］。瘦素不但促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，還可抑制其凋亡［9］。進(jìn)一步研究提示，瘦素對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的作用是通過(guò)激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和磷脂酰肌醇?3 激酶（PI3K）通路實(shí)現(xiàn)的［6］。Shan等［10］構(gòu)建瘦素基因純和突變（ob/ob）和ob?R 基因純和突變（db/db）小鼠，研究瘦素對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的作用及其作用機(jī)制，證實(shí)瘦素促進(jìn)小鼠血管平滑肌細(xì)胞增殖的作用是通過(guò)磷脂酰肌醇?3 激酶?蛋白激酶B?哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（PI3K?AKT?mTOR）信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。對(duì)人血管平滑肌細(xì)胞的研究也得到了同樣的結(jié)論［11］。此外，多項(xiàng)研究表明瘦素還可通過(guò)酪氨酸激酶2/轉(zhuǎn)錄激活因子3（JAK2/STAT3）和核因子κB（NF?κB）通路調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的肥大、增殖［12］。血小板反應(yīng)蛋白1（thrombospondin?1，TSP?1）是一種重要的細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白，可促進(jìn)血小板聚集和激活、血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移，從而導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展［13］。高濃度的瘦素可上調(diào)人和大鼠血管平滑肌細(xì)胞TSP?1 的表達(dá)，提高血管平滑肌細(xì)胞的增殖能力［14］。以上研究表明高濃度的瘦素通過(guò)多種分子和信號(hào)通路促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖，加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。然而也有不同的研究結(jié)果，Bohlen 等［15］用高濃度的瘦素處理血管平滑肌細(xì)胞，與對(duì)照組相比，ob?R 的表達(dá)下調(diào)，血管平滑肌細(xì)胞的數(shù)量明顯減少。血管緊張素Ⅱ可引起血管平滑肌細(xì)胞的增殖，Rodríguez 等［16］收集Wistar 大鼠、自發(fā)性高血壓大鼠和ob?R 缺陷的胰島素抵抗大鼠（Zucker fa/fa 大鼠）的血液及動(dòng)脈血管，分析瘦素對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的影響，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)瘦素通過(guò)一氧化氮依賴機(jī)制抑制血管緊張素II誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞增殖。出現(xiàn)上述不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是由于瘦素抵抗或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)胰島素抵抗的影響。

2.2 瘦素促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞分泌MMPs

MMPs 是一類可以廣泛降解細(xì)胞外基質(zhì)中各種蛋白的酶，MMPs 參與粥樣硬化血管內(nèi)膜損傷，通過(guò)分解細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞從中膜向內(nèi)膜下的遷移和泡沫細(xì)胞的形成、血管重構(gòu)，與動(dòng)脈粥樣硬化的形成密切相關(guān)。MMP?2、MMP?9 和MMP?3是動(dòng)脈粥樣硬化形成的關(guān)鍵酶［11，17］。瘦素刺激血管平滑肌細(xì)胞分泌MMP?2，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖和從中膜向內(nèi)膜的遷移，且在斑塊破裂中也發(fā)揮著重要作用［18］。liu 等［19］利用ob/ob 小鼠通過(guò)頸動(dòng)脈結(jié)扎法建立頸動(dòng)脈內(nèi)膜損傷斑塊形成動(dòng)物模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與ob/ob 組小鼠相比，給予外源性瘦素處理可明顯提高血管平滑肌細(xì)胞MMP?9 表達(dá)，加速血管重構(gòu)；進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)瘦素通過(guò)ob?R/MAPK/ERK 通路激活轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白1（activating protein?1，AP?1），AP?1 與MMP?9 啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合促進(jìn)MMP?9轉(zhuǎn)錄。

2.3 瘦素促進(jìn)血管平滑肌的鈣化

血管鈣化是動(dòng)脈粥樣硬化常見的病理表現(xiàn)，以往的研究認(rèn)為鈣磷代謝紊亂導(dǎo)致鈣鹽沉積于血管壁從而引發(fā)了血管鈣化，但近來(lái)研究認(rèn)為血管鈣化更加類似于一種骨形成的病理過(guò)程［20］。瘦素可誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌?xì)胞表型，瘦素激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)劑激酶1/2（ERK1/2）信號(hào)通路，促進(jìn)成骨細(xì)胞和鈣化特異性蛋白的表達(dá)，如轉(zhuǎn)錄激活因子Runx2、核因子κB受體活化因子配體（RANKL）和骨形成蛋白4（BMP4）等，誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞鈣化［21?22］。Zeadin 等［23］研究 顯示，載脂蛋白E 敲 除（ApoE?/?）小鼠每日腹腔注射瘦素（125 μg/只），8 周后，與對(duì)照組相比，血管粥樣硬化面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但Von Kossa硝酸銀鈣鹽染色結(jié)果顯示主動(dòng)脈根部鈣化程度明顯升高，堿性磷酸酶染色和成骨鈣化特異性標(biāo)志物顯著增加，提示瘦素促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的成骨分化和鈣化從而增加了心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Szulc等［24］收集了社區(qū)548例50～85歲男性血液樣本檢測(cè)瘦素水平，并隨訪了448名男性3～7.5年的胸部正側(cè)位片，通過(guò)Kauppila’s 半定量統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，老年男性瘦素水平與腹主動(dòng)脈鈣化嚴(yán)重程度、快速進(jìn)展的腹主動(dòng)脈鈣化呈正相關(guān)，且此因素是不依賴于吸煙、低密度脂蛋白和三酰甘油的獨(dú)立因素。因此，無(wú)論是細(xì)胞水平、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物水平和人類整體水平的研究均提示瘦素具有促血管平滑肌細(xì)胞鈣化的作用。

3 瘦素與巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞是人體內(nèi)重要的免疫細(xì)胞，根據(jù)活化途徑和功能不同，分為經(jīng)典活化型（M1型）和替代活化型（M2 型）［25?26］。巨噬細(xì)胞吞噬氧化的低密度脂蛋白（oxLDL）形成巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞，從而加速動(dòng)脈粥樣硬化的形成。膽固醇穩(wěn)態(tài)的變化可影響巨噬細(xì)胞炎性狀態(tài)，降低膽固醇可促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡椎腗2 型。?；o酶A?膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（ACAT?1）是一種催化膽固醇合成的酶，可抑制巨噬細(xì)胞中膽固醇酯的外流，促進(jìn)膽固醇酯在巨噬細(xì)胞的累積；瘦素可上調(diào)ACAT?1 合成，加速動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展［27］。Kjerrulf 等［28］利用流式細(xì)胞術(shù)分析小鼠腹腔巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，ob/ob 小鼠巨噬細(xì)胞和巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞明顯減少；高效液相色譜分析膽固醇在巨噬細(xì)胞的累積，顯示ob/ob 小鼠巨噬細(xì)胞攝取乙酰化低密度脂蛋白（Ac?LDL）的能力降低，提示瘦素促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化和炎性反應(yīng)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞形成。另一方面，瘦素通過(guò)ob?R 促進(jìn)巨噬細(xì)胞的自噬，降低動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。瘦素上調(diào)巨噬細(xì)胞自噬相關(guān)基因（如ATG5）表達(dá)，自噬增加，從而使胞內(nèi)膽固醇等脂質(zhì)降解，預(yù)防泡沫細(xì)胞的形成。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞（RAW264.7細(xì)胞）中，瘦素表現(xiàn)出了輕度促自噬作用，在小鼠脂肪細(xì)胞則表現(xiàn)出中度促自噬作用，且其作用可被瘦素受體拮抗劑完全阻斷，說(shuō)明瘦素通過(guò)ob?R 發(fā)揮促自噬作用，但對(duì)不同細(xì)胞表現(xiàn)出不同的自噬動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)［29］。以上研究顯示瘦素對(duì)巨噬細(xì)胞的作用呈現(xiàn)多樣性，可能由于實(shí)驗(yàn)條件的不同，且動(dòng)物水平的實(shí)驗(yàn)不能排除瘦素通過(guò)如下丘腦等非直接機(jī)制影響巨噬細(xì)胞功能。

4 瘦素與內(nèi)皮細(xì)胞

4.1 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙

內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是指內(nèi)皮細(xì)胞功能的非適應(yīng)性改變，是動(dòng)脈粥樣硬化的早期病變，主要體現(xiàn)在血管局部張力改變，炎癥反應(yīng)和氧化還原失衡等［30］。大量臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)高瘦素血癥是導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的重要危險(xiǎn)因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，高濃度瘦素處理人或動(dòng)物內(nèi)皮細(xì)胞，將提高多種炎性因子的表達(dá)，如C 反應(yīng)蛋白（CRP），腫瘤壞死因子α（TNF?α），白細(xì)胞介素6（IL?6）和單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP?1）等［31?33］。瘦素與內(nèi)皮細(xì)胞膜受體結(jié)合影響內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管修復(fù)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。研究發(fā)現(xiàn)JAK2/STAT3，PI3K/AKT，NF?κB等信號(hào)通路在其中具有關(guān)鍵作用，且處理因素不同、瘦素劑量不同內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)瘦素的反應(yīng)不同［32，34］。Wang 等［35］以隔日給藥的方式腹腔注射重組瘦素1 周，通過(guò)腸系膜小動(dòng)脈造影術(shù)發(fā)現(xiàn)瘦素處理的腹腔神經(jīng)節(jié)切除組小鼠血管內(nèi)皮依賴性血管舒張功能嚴(yán)重受損，去除腸系膜交感神經(jīng)可逆轉(zhuǎn)瘦素的作用，這一結(jié)果提示瘦素可能與交感神經(jīng)共同作用導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。

4.2 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是體內(nèi)氧化?抗氧化作用失衡，大多表現(xiàn)為氧化增強(qiáng)、大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生的一種狀態(tài)。早在1999 年就有研究人員發(fā)現(xiàn)100 ng/mL 濃度下，瘦素與內(nèi)皮細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞ROS 生成和氧化應(yīng)激損傷［36］。瘦素通過(guò)調(diào)控ROS 的生成觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞舒張功能障礙，加速動(dòng)脈粥樣硬化形成［33］。Teixeira等［34］發(fā)現(xiàn)1，25?二羥膽鈣化醇可通過(guò)核因子?紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（Nrf2）信號(hào)通路減少高濃度瘦素引起的超氧陰離子生成和內(nèi)皮細(xì)胞炎癥損傷，提示瘦素可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷和炎癥反應(yīng)。然而，瘦素濃度、處理時(shí)間和內(nèi)皮細(xì)胞處理?xiàng)l件的不同，可能出現(xiàn)不同的研究結(jié)果。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瘦素通過(guò)AMPK/AKT 途徑促進(jìn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）增加，一氧化氮（NO）產(chǎn)生增加而舒張血管。長(zhǎng)時(shí)間給予瘦素導(dǎo)致瘦素抵抗此作用消失，出現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞舒張功能障礙［37］。楊濤等［38］對(duì)人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞（EVC?304 細(xì)胞）進(jìn)行缺氧?復(fù)氧處理，測(cè)定乳酸脫氫酶（LDH）、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）的釋放量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同濃度瘦素預(yù)處理均可降低缺氧、缺氧?復(fù)氧所導(dǎo)致的內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，瘦素作為脂肪細(xì)胞分泌的激素，除影響能量代謝外，對(duì)心血管系統(tǒng)也有重要的作用，瘦素通過(guò)不同的信號(hào)通路影響血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等的表型和功能，進(jìn)而影響動(dòng)脈粥樣硬化的形成，這些研究為動(dòng)脈粥樣硬化和相關(guān)疾病的防治提供了新思路。但瘦素在心血管尤其是動(dòng)脈血管的研究尚不完善，在不同的實(shí)驗(yàn)條件下瘦素呈現(xiàn)不同的作用，這可能是由于瘦素濃度和處理時(shí)間不同、實(shí)驗(yàn)對(duì)象不同，且在體條件下，不能排除瘦素通過(guò)下丘腦間接發(fā)揮作用及瘦素抵抗的存在。隨著高通量測(cè)序和生物信息學(xué)等技術(shù)的迅速發(fā)展，建立瘦素調(diào)控動(dòng)脈粥樣硬化形成的網(wǎng)絡(luò)，以全面系統(tǒng)了解瘦素在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病進(jìn)程中的作用將成為可能。不僅僅局限于動(dòng)脈粥樣硬化，瘦素調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等的功能也可為其他血管性疾病，如動(dòng)脈夾層、動(dòng)脈瘤和動(dòng)脈炎等的預(yù)防、診斷和治療拓展新思路。