李瑛捷 綜述,鄧華聰 審校

(重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科 400016)

血管內(nèi)皮生長因子B與脂代謝相關(guān)性研究進展

李瑛捷 綜述,鄧華聰 審校

(重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科 400016)

血管內(nèi)皮生長因子B；糖尿病,2型；脂類代謝；胰島素抵抗

脂代謝紊亂不僅和糖代謝異常、肥胖、高尿酸血癥發(fā)生相關(guān)，也是心血管疾病重要的危險因素[1]。脂代謝異常表現(xiàn)在循環(huán)血脂水平升高、脂類在非脂肪組織如肝臟、肌肉等過量儲存，與胰島素抵抗密切相關(guān)。脂類在骨骼肌、心肌等非脂肪組織中異常沉積，不僅會干擾胰島素信號通路，間接影響組織糖攝取的關(guān)鍵因子，從而導致機體胰島素抵抗，還直接損害胰島β細胞功能[2]。在糖尿病前期及已確診糖尿病患者中，早期干預脂質(zhì)代謝有助于改善早期胰島素分泌受損[3]。因此抗脂肪異位沉積或許會帶來治療效益，但到目前為止，改善組織中脂肪異位沉積的藥物非常少見。最近Hagberg等[4]證明了血管內(nèi)皮生長因子B(VEGF-B)與脂代謝密切聯(lián)系，以VEGF-B為靶點可以緩解胰島素抵抗和降低高血糖狀態(tài)，對治療糖尿病、預防心血管并發(fā)癥等有重要意義。本文就VEGF-B與脂代謝相關(guān)性研究進展進行綜述。

1 VEGF-B

VEGF-B是血管內(nèi)皮生長因子(VEGFs)家族中較晚發(fā)現(xiàn)的因子，家族成員還包括VEGF(也稱VEGF-A)、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長因子(PLGF)[5]。VEGF-B是大小約40×103的糖蛋白，通過旁分泌的方式與其受體血管內(nèi)皮細胞生長因子受體1(VEGFR-1)及神經(jīng)激肽-1(NRP1)引起一系列反應[6]。VEGF-B主要表達在能量代謝旺盛的組織，包括心臟、骨骼肌、褐色脂肪組織(BAT)[7]。不同于家族成員VEGF-A、PLGF是在血管生成、調(diào)控血管通透性、內(nèi)皮收縮性方面發(fā)揮重要作用，VEGF-B在血管調(diào)控方面的作用還不明確。Bellomo等[8]將健康小鼠進行VEGF-B基因敲除后心臟大小縮減，在實驗性介導心肌梗死及心肌缺氧后，VEGF-B基因敲除組的小鼠血管修復功能障礙；VEGF-B可誘導冠脈內(nèi)皮細胞增殖、參與卵巢、前列腺、結(jié)直腸腫瘤血管的形成[9]。另外VEGF-B有促進神經(jīng)細胞分化、修復的作用[10]。

Karpanen等[11]在轉(zhuǎn)基因小鼠心肌組織特異性的過表達VEGF-B，發(fā)現(xiàn)小鼠心肌細胞肥大及心臟組織神經(jīng)酰胺沉積，且心肌肥大與血管生成無明顯關(guān)聯(lián)，并且發(fā)現(xiàn)脂毒性相關(guān)的線粒體結(jié)構(gòu)改變及溶解，提示VEGF-B可能參與脂代謝。Hagberg等[4]利用定量聚合酶鏈反應發(fā)現(xiàn)VEGF-B基因表達模式與線粒體代表基因——NADH 脫氫酶1 α亞型5(NADH dehydrogenase 1 α subcomplex 5,Nadufa5)，色素細胞C體細胞(cytochrome c somatic,Cycs)相似，并且與其他線粒體基因一起受到過氧化物酶體增值物激活受體γ輔助激活子α(αPPAR-γ co-activator 1 α)調(diào)控。VEGF-B與線粒體基因的共同調(diào)控與線粒體氧化調(diào)控脈管系統(tǒng)的能量攝取建立了信號橋梁，證實了VEGF-B在VEGFs家族中獨特的作用，即能量代謝。

2 VEGF-B與脂代謝

能量代謝活躍的外周組織，如心臟、骨骼肌及BAT，依靠脂肪酸作為主要的能量來源，具有一套能夠攝取脂肪酸的供能系統(tǒng)。絕大多數(shù)食物源性脂類由長鏈脂肪酸(long-chain fatty acids，LCFAs)構(gòu)成，在血液循環(huán)中以三酰甘油-脂蛋白形式轉(zhuǎn)運，而中短鏈脂肪酸在食物中并不常見且不需要主動運輸來透過生物膜[12]。三酰甘油在外周組織被其內(nèi)皮腔面的脂肪酶水解而形成游離脂肪酸。LCFAs轉(zhuǎn)運至組織是基于內(nèi)皮的飽和性、底物選擇性的主動運輸機制[13]。那么這些組織的內(nèi)皮則可以看成一個緊密的生理屏障來控制組織對于LCFA的攝取。已知的促進LCFAs轉(zhuǎn)運入組織細胞的蛋白質(zhì)包括：脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白(fatty acid transport proteins，F(xiàn)ATP)1～6,清道夫受體CD36，細胞內(nèi)脂肪酸結(jié)合蛋白(intracellular fatty acid binding protein,FABPs)[13]。

VEGF-B最近被發(fā)現(xiàn)具有介導組織內(nèi)皮細胞攝取LCFAs的特殊作用,下游信號即FATP3和FATP4[4]。在細胞實驗中，內(nèi)皮細胞VEGF-B的表達可增加FATPs的mRNA及蛋白表達。為了證實這一點，分別從正常小鼠及VEGF-B基因敲除的小鼠中分離出心臟和BAT中的內(nèi)皮細胞，發(fā)現(xiàn)FATP3和FATP4的表達出現(xiàn)顯著差異。另外，缺少VEGFR1和Nrp1的小鼠心肌細胞減少表達FATP3、FATP4，說明兩者對于VEGF-B信號傳導的重要性[14]；且VEGF-B-FATP信號通路依賴磷脂酰肌醇-3-羥激酶通路(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)。隨即通過熒光標記追蹤LCFAs及核磁顯示影等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)VEGF-B基因敲除的小鼠心臟、骨骼肌和BAT對脂類的攝取相比較于正常小鼠顯著減少，而白色脂肪組織(WAT)中脂類增多。WAT是生理性儲存大量脂類的器官，脂類在非脂肪組織沉積會對機體帶來不良影響(第3部分討論)。實驗者認為這一現(xiàn)象更好地解釋了 VEGF-B調(diào)控脂類分布的能力。Karpanen等[11]的研究中也意外發(fā)現(xiàn)高表達VEGF-B的轉(zhuǎn)基因大鼠中心臟組織神經(jīng)酰胺沉積及外周三酰甘油水平下降、心肌線粒體功能障礙及死亡。以上研究都證實了VEGF-B調(diào)控外周組織器官對與脂類的攝取，進而改善脂質(zhì)的分布。

3 VEGF-B與胰島素抵抗

高脂飲食誘發(fā)的肥胖小鼠及糖尿病模型小鼠骨骼肌、心肌組織表達VEGF-B較健康小鼠顯著增多，提示以VEGF-B介導脂肪酸轉(zhuǎn)運機制作為新的靶點在干預異位脂肪沉積、糖尿病病理過程有積極的前景[4]。將肥胖及糖尿病模型小鼠中的一部分進行VEGF-B基因敲除，VEGF-B敲除組小鼠表現(xiàn)出空腹及餐后血糖降低，且外周胰島素定量并無明顯差異；油紅O細胞染色、計數(shù)顯示VEGF-B敲除組小鼠骨骼肌及心肌中脂類沉積降低，肝臟中脂類無差異；給予小鼠體內(nèi)注射同位素標記的脫氧葡萄糖(18F-labelled deoxyglucose，18FFDG)，以正電子成像技術(shù)(PET)顯示出基因敲除組小鼠骨骼及心肌對于18FFDG的攝取顯著提高[15]。另外，VEGF-B基因敲除的小鼠表現(xiàn)出葡萄糖轉(zhuǎn)運體4(glucose transporter,GLUT4)表達增多。糖類攝取增多及水平脂質(zhì)下降可能是一種能量代謝轉(zhuǎn)換機制，因此VEGF-B對脂類、糖類分布的作用可能基于上述能量轉(zhuǎn)換機制[16]。目前沒有足夠證據(jù)直接說明VEGF-B是否影響糖代謝。

VEGF-B與胰島素抵抗聯(lián)系的機制可能正是基于脂肪酸異位沉積產(chǎn)生的系列影響：(1)抑制葡糖糖入胞：下調(diào)肌細胞內(nèi)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G6P)水平，從而抑制葡萄糖磷酸化[16]；葡糖糖進入細胞內(nèi)要借助GLUT，也是葡萄糖攝取的限速步驟，F(xiàn)FA則抑制胰島素介導的GLUT活動[17]。在肌肉與脂肪組織上葡萄糖入胞是由GLUT4完成，而2型糖尿病患者胰島素介導的GLUT4遷移受損;(2)干擾胰島信號：Dresner等[17]證實高脂灌注會抑制胰島素受體底物1(IRS1)磷酸化和PI3K活性。在對20位糖尿病患者胞內(nèi)脂質(zhì)含量(IMCL)與胰島素作用的關(guān)系研究中發(fā)現(xiàn)，骨骼肌細胞內(nèi)高脂質(zhì)含量的個體其PI3K活性減低、胰島素信號轉(zhuǎn)導缺陷，因此肌內(nèi)脂肪堆積可能是引起骨骼肌胰島素抵抗的一個重要的病理機制[18]；(3)誘導胰島β細胞凋亡：高脂肪酸水平刺激神經(jīng)酰胺分泌誘導一氧化氮合酶(iNOS)產(chǎn)生，從而使DNA受損引起細胞凋亡[17]；VEGF-B敲除組的小鼠的胰島大體學表明胰島細胞死亡減少，修復了胰島素和胰高血糖素儲存[15]；(4)脂類毒性中間產(chǎn)物(神經(jīng)酰胺、甘油二酯等)在骨骼肌、肝臟等器官中沉積與胰島素抵抗發(fā)生密切關(guān)聯(lián)。

4 VEGF-B與2型糖尿病

病理性脂肪堆積損傷胰島素信號通路，引起胰島素抵抗，從而最終發(fā)展為2型糖尿病。胰島素抵抗是2型糖尿病發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，與一系列病理過程相關(guān)，包括血脂紊亂、高血壓、動脈粥樣硬化、認知功能障礙等。Hagberg等[15]給予糖尿病模型小鼠特異性結(jié)合VEGF-B的中和抗體從而藥理性抑制VEGF-B，發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠骨骼肌脂類沉積緩解，同時也減輕了胰島素抵抗及高血糖狀態(tài)。藥理性抑制VEGF-B延緩了糖尿病前期小鼠向糖尿病發(fā)展。田景倫等[3]臨床研究表明調(diào)脂藥物可以糾正新診斷糖尿病患者的糖脂代謝，特別表現(xiàn)在治療6周后患者早期胰島素分泌功能得到不完全恢復。因此VEGF-B可能是一個治療糖尿病的新的靶點。

以VEGF-B為靶點治療糖尿病也存在一些問題。研究中不管是VEGF-B基因敲除還是藥理性抑制其水平的小鼠雖然血脂紊亂及高血糖狀態(tài)得到改善，但小鼠的體質(zhì)量和WAT質(zhì)量增加。一種解釋是脂肪分流效應，即被抑制轉(zhuǎn)運到骨骼肌、心臟組織及BAT的脂肪酸進入WAT。體質(zhì)量增加與脂肪組織含量增多是與胰島素抵抗密切關(guān)聯(lián)的。這與抗糖尿病藥物噻唑烷二酮類(TZDs)看上去有類似作用：增強胰島素敏感性，但增加體質(zhì)量和脂肪組織質(zhì)量。這種看似矛盾的藥理作用，其實其通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)改善了脂肪細胞的質(zhì)量——降低脂肪組織炎性反應、上調(diào)胰島素增敏因子脂聯(lián)素[19]。因為脂肪細胞生理功能包含上調(diào)控糖攝取基因和促脂類合成，VEGF-B與FATP的信號傳導的上游即PPAR-γ，因此以VEGF-B為靶點產(chǎn)生的脂質(zhì)分流效應是否與脂肪細胞功能改變相關(guān)還需要進一步研究。已有研究顯示，人體質(zhì)量增加與WAT中VEGF-B水平負相關(guān)[20]。Lu等[21]研究中表明抑制VEGF-A表達的小鼠保護了高脂飲食帶來的肥胖，與上調(diào)WAT中VEGF-B的水平相關(guān)。并且，Kubota等[22]研究指出血管內(nèi)皮似乎有通過調(diào)節(jié)血管炎癥、轉(zhuǎn)移外周胰島素至組織液來控制機體胰島素抵抗。但抑制VEGF-B是否會影響內(nèi)皮系統(tǒng)這一功能尚不清楚。

5 VEGF-B臨床應用及展望

VEGF-B臨床相關(guān)研究的直接證據(jù)較為缺乏。VEGF-B在糖尿病或者血脂代謝紊亂疾病中否是一個危險因子還需要流行病學的統(tǒng)計調(diào)查。將VEGF-B作為靶點抗血脂紊亂或糖尿病是否會加重糖尿病并發(fā)癥周圍神經(jīng)病變有待深入研究。Sun等[23]一項包含240人的橫斷面對照研究中，發(fā)現(xiàn)外周VEGF-B水平在糖尿病同健康人群中無明顯差異，血清VEGF-B水平與胰島素抵抗、胰島儲備、高/低密度脂蛋白無顯著關(guān)聯(lián)。但在2型糖尿病患者群中，VEGF-B水平與C反應蛋白、總膽固醇以及三酰甘油有關(guān)聯(lián)?；貧w分析說明VEGF-B水平與糖尿病視網(wǎng)膜病變、外周神經(jīng)病變顯著相關(guān)，與大血管病變無關(guān)。研究強調(diào)了高VEGF-B水平與高脂狀態(tài)及靶器官受損關(guān)聯(lián)。

VEGF-B是一個內(nèi)皮特異性上調(diào)脂肪轉(zhuǎn)運蛋白從而調(diào)節(jié)組織器官對于脂肪酸攝取、參與能量代謝的關(guān)鍵因子。關(guān)于VEGF-B與脂代謝關(guān)系的研究，表明VEGF-B作為靶點開展治療具有潛在價值，或許對脂代謝紊亂、糖尿病、肥胖等疾病會帶來受益。但目前，相關(guān)研究多處于分子細胞、動物的局限性機制研究，多方面作用的機制研究，以及臨床相關(guān)性研究尚需開展。

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述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.23.043

國家自然科學基金資助項目(81270911；81070639)；國家臨床重點?？平ㄔO項目(財社〔2011〕170號)。

李瑛捷(1989-)，在讀碩士，從事脂代謝與糖尿病相關(guān)研究。

△通訊作者，E-mail:huacong_deng@163.com。

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1671-8348(2015)23-3280-04

2015-02-08

2015-07-16)