黃橋 白潔 杜洪泉

·綜述·

一種新的脂肪細(xì)胞因子
——cartonectin

黃橋 白潔 杜洪泉

Cartonectin與脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)相似，但功能卻不盡相同。研究發(fā)現(xiàn)，cartonectin通過抑制小鼠糖異生途徑中的關(guān)鍵酶（葡萄糖6磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶），直接抑制肝糖輸出；通過激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號途徑來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子Foxo1，從而間接抑制肝糖輸出；還可通過抑制炎性反應(yīng)、改善胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來增加小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞胰島素敏感性。另外，cartonectin還可促進(jìn)新生血管形成保護(hù)心??；促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖；促進(jìn)軟骨祖細(xì)胞增殖進(jìn)而促進(jìn)軟骨形成及發(fā)育；還可增加睪酮含量。

Cartonectin；肥胖；2型糖尿??；炎癥

脂肪組織可以分泌多種脂肪因子，如脂聯(lián)素、瘦素、抵抗素等，這些脂肪因子在代謝及免疫方面扮演著重要的角色，脂聯(lián)素作為補(bǔ)體C1q/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白（CTRP）家族成員之一，因其抗炎、增加胰島素敏感性等作用引起人們的廣泛關(guān)注。Maeda等[1]將經(jīng)轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGFβ1）處理的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞C3H10T1/2（多潛能細(xì)胞）表達(dá)的mRNAs與未經(jīng)處理的C3H10T1/2表達(dá)的mRNAs通過抑制性消減雜交技術(shù)克隆出了鼠類cartonectin基因。由此發(fā)現(xiàn)cartonectin與脂聯(lián)素具有高度同源性，但卻可以發(fā)揮許多不同的作用。Cartonectin可能在糖尿病、肥胖、心血管疾病等發(fā)病機(jī)制中扮演重要的角色，本文對其結(jié)構(gòu)、分布及作用作一綜述。

1 Cartonectin的表達(dá)、分布及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

研究人員首先在分化的3T3-L1細(xì)胞系發(fā)現(xiàn)了cartonectin 表達(dá)[2]。后來，在軟骨、腎臟、結(jié)腸、小腸、胎盤、肺、脾、成纖維細(xì)胞、人單核細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)了cartonectinmRNA的表達(dá)。近來研究發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤、成軟骨細(xì)胞瘤和骨巨細(xì)胞瘤中也存在cartonectinmRNA的表達(dá)[3]。

Cartonectin以高相對分子質(zhì)量形式存在于血漿中，而在循環(huán)過程中又變性降解為低相對分子質(zhì)量形式[2]。該基因在人和鼠中均有表達(dá)，人cartonectin基因位于常染色體5p13.2-13.1，基因代碼為C1QTNF3[4-5]。Cartonectin的開放讀碼框由246個氨基酸（N端分泌信號肽、21個Gly-X-Pro重復(fù)序列構(gòu)成的膠原結(jié)構(gòu)域、C端球狀結(jié)構(gòu)域）組成，相對分子質(zhì)量為26 000[2]。脂聯(lián)素由244個氨基酸組成，包含N端的分泌信號肽、相鄰的22個Gly-X-Pro重復(fù)序列構(gòu)成的膠原結(jié)構(gòu)域、C端球狀結(jié)構(gòu)域[6]。由此可見，cartonectin是脂聯(lián)素的同源異構(gòu)物，但兩者功能卻略有不同[7]。Cartonectin的22個氨基酸殘基組成的信號肽在22位半胱氨酸處可斷裂，因此cartonectin也是一種分泌蛋白[8]。

2 Cartonectin的作用

2.1 Cartonectin與2型糖尿病、肥胖 Choi等[9]研究發(fā)現(xiàn)，與正常糖耐量者相比，糖尿病前期、2型糖尿病患者血清cartonectin水平明顯升高，且與糖尿病前期者相比，2型糖尿病患者血清cartonectin水平較高，代謝綜合征患者血清cartonectin水平較無代謝綜合征者明顯升高。而Tan等[10]發(fā)現(xiàn)多囊卵巢綜合征患者網(wǎng)膜脂肪組織及血清cartonectin水平下降，應(yīng)用二甲雙胍治療后，水平上升。Li等[11]通過高脂飲食誘導(dǎo)胰島素抵抗小鼠，然后注射小劑量鏈脲佐菌素誘導(dǎo)2型糖尿病小鼠，這兩種小鼠附睪脂肪組織中cartonectinmRNA及蛋白表達(dá)均較正常組降低，注射胰高血糖素樣肽-1激動劑后cartonectin表達(dá)均升高。對小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，cartonectin可通過抑制炎性反應(yīng)、改善胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來增加3T3-L1細(xì)胞胰島素敏感性[12]。另外，經(jīng)過不同濃度（0，10，50，250，1 250 μg/L）cartonectin 處理 12 h后，小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞分泌脂聯(lián)素、瘦素最佳濃度為 250 μg/L，而經(jīng)過不同時間（0，6，12，24，48 h），同一濃度（250μg/L）cartonectin處理后，最佳培養(yǎng)時間為24 h。相反，在構(gòu)建的胰島素抵抗小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞中脂聯(lián)素、瘦素分泌明顯下降，提示胰島素抵抗可能抑制了cartonectin的作用[13]。并且，W?lfing等[14]證實(shí)cartonectin可促進(jìn)小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞但不能促進(jìn)人脂肪細(xì)胞中脂聯(lián)素、抵抗素的分泌，而抵抗素與脂聯(lián)素作用相反，因此推測cartonectin對組織胰島素敏感性有重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中cartonectin水平與高瘦素水平成反比，而瘦素缺乏的ob/ob小鼠中cartonectin水平升高，并且正常小鼠及ob/ob小鼠經(jīng)腹腔注射重組cartonectin后血糖均明顯降低，表明cartonectin不依賴胰島素發(fā)揮降糖作用[7，14]。進(jìn)一步研究證實(shí)，cartonectin通過蛋白激酶B（Akt）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制糖異生途徑的關(guān)鍵酶葡萄糖6磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，直接抑制肝糖輸出。Cartonectin還可激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）1/2信號途徑來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子Foxo1（肝臟Akt激活后通過Foxo1抑制肝糖異生），從而間接抑制肝糖輸出。Yoo等[15]以83例代謝綜合征患者及43名非代謝綜合征者為研究對象發(fā)現(xiàn)，cartonectin與心血管危險(xiǎn)因子（腰圍、甘油三酯、總膽固醇、舒張壓、血糖等）呈明顯負(fù)相關(guān)，與年齡、估算的腎小球?yàn)V過率、脂聯(lián)素呈正相關(guān)，與超敏C反應(yīng)蛋白、白細(xì)胞介素-6無明顯相關(guān)性，與代謝綜合征的危險(xiǎn)因素?cái)?shù)目呈負(fù)相關(guān)，而2型糖尿病患者血清cartonectin與腰臀比、血糖、超敏C反應(yīng)蛋白等呈正相關(guān)。對此，研究者假設(shè)，2型糖尿病及肥胖患者普遍存在胰島素、瘦素抵抗，為克服這種代謝應(yīng)激，cartonectin代償性增加；其次，在不同糖耐量狀態(tài)下，cartonectin的生理功能不同，cartonectin可降低非糖尿病者脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞遷移抑制因子的釋放，而對糖尿病患者無此影響；再者，2型糖尿病患者先前服用的各種不同藥物可能對cartonectin濃度造成影響；通過有氧及抗阻運(yùn)動后，心血管危險(xiǎn)因子及cartonectin水平明顯下降[15-16]。

2.2 Cartonectin與心血管疾病 Yi等[17]通過阻塞雄性小鼠左冠狀動脈前降支建立心肌梗死模型后，與正常對照組相比，脂肪組織及血循環(huán)cartonectin水平均降低，通過腹腔內(nèi)滲透泵重新泵入cartonectin后，心肌梗死后小鼠生存率、左室射血分?jǐn)?shù)及左室內(nèi)壓變化速率均增加，左室舒張末期壓力降低，表明cartonectin可恢復(fù)心肌梗死后的心功能并提高生存率；通過解剖心肌梗死模型心肌發(fā)現(xiàn)，與心肌梗死后未泵入cartonectin組相比，泵入組心臟體積明顯減小，心肌缺血區(qū)心肌細(xì)胞/纖維化細(xì)胞比率明顯增加，并且間質(zhì)纖維化減少，TGF-β1的表達(dá)降低，非缺血區(qū)心肌細(xì)胞的體積增加，心臟功能改善和心肌梗死后的纖維變性減少，因此cartonectin在小鼠中可抵抗心肌重構(gòu)。

新生血管生成是心肌梗死后心肌恢復(fù)的關(guān)鍵步驟，經(jīng)過cartonectin處理的心肌梗死小鼠體內(nèi)AMP活化蛋白激酶磷酸化無顯著變化，但Akt激活的蛋白激酶磷酸化顯著提高，缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達(dá)增加。但將cartonectin直接作用于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）并沒有促進(jìn)后者形成管腔樣結(jié)構(gòu)及一氧化氮的產(chǎn)生，也沒有刺激Akt、HIF-1α、VEGF的表達(dá)，表明cartonectin并非直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞來促進(jìn)血管生成；而向HUVEC的培養(yǎng)基中加入經(jīng)cartonectin處理的心肌細(xì)胞后，明顯促進(jìn)了HUVEC成管及一氧化氮的產(chǎn)生，并且Akt、HIF-1α、VEGF呈時間及劑量依賴性增加，向HUVEC培養(yǎng)基中加入磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）抑制劑及VEGF受體拮抗劑CBO-P11，血管形成明顯減少，表明cartonectin通過心肌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間Akt-HIF-1α-VEGF信號途徑促進(jìn)新血管形成，從而保護(hù)心肌[17-18]。

經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)血管成形術(shù)后血管再狹窄成為冠狀動脈介入治療的一大限制，血管狹窄主要是由于細(xì)胞外基質(zhì)的大量合成導(dǎo)致新生內(nèi)膜增生及血管重構(gòu)，血管平滑肌是再狹窄病變的主要成分。最近一項(xiàng)研究證實(shí)，補(bǔ)體C1q和cartducin基因在球囊損傷的小鼠頸動脈中顯著增多，而同一小鼠的對側(cè)正常頸動脈中沒有變化。研究者利用TGF-β1刺激小鼠體外培養(yǎng)的血管平滑肌細(xì)胞p53LMAC01后，分別于不同時刻測定cartonectin濃度，發(fā)現(xiàn)TGF-β1以時間依賴性方式刺激了cartonectin的表達(dá)，并于24 h達(dá)高峰，同時證實(shí)了cartonectin通過激活ERK1/2及p38絲裂原活化蛋白激酶C（MAPK）途徑，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞p53LMAC01的增殖[19]。

由此可見，心肌梗死后補(bǔ)充cartonectin或預(yù)防心肌梗死后cartonectin抑制可能成為一個潛在的治療心肌梗死的途徑。

2.3 Cartonectin與軟骨形成和軟骨發(fā)育 Maeda等[3]發(fā)現(xiàn)cartonectin首先在小鼠胚胎生骨節(jié)中表達(dá)，并在軟骨骺生長板的軟骨細(xì)胞中高度表達(dá)，而生長板可根據(jù)軟骨細(xì)胞分化程度分為3區(qū)：增殖區(qū)、肥大前區(qū)、肥大區(qū)，只于增殖區(qū)發(fā)現(xiàn)cartonectin表達(dá)，骨組織、成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞、成骨細(xì)胞樣細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)cartonectin表達(dá)。經(jīng)重組cartonectin處理后，通過檢測細(xì)胞增殖標(biāo)記物5-溴脫氧尿嘧啶核苷，發(fā)現(xiàn)間葉軟骨組細(xì)胞系N1511及軟骨細(xì)胞系HCS-2/8的DNA合成水平呈劑量依賴性升高，且軟骨祖細(xì)胞N1511數(shù)目增多。軟骨祖細(xì)胞需通過高度有絲分裂形成軟骨細(xì)胞，而PI3K/Akt及MAPK（下游主要成分ERK、c-Jun氨基末端激酶、p38MAPK）是主要的促有絲分裂途徑。用cartonectin處理N1511后，發(fā)現(xiàn)ERK1/2、PI3K/Akt磷酸化增強(qiáng)，而對c-Jun氨基末端激酶、p38MAPK的磷酸化無影響，用U0126（ERK1/2通路阻滯劑）、LY294002（PI3K/Akt信號途徑阻斷劑）處理后，N1511的DNA合成水平明顯下降，表明cartonectin活化了ERK1/2、PI3K/Akt信號途徑，誘導(dǎo)細(xì)胞 N1511 增殖[3，18]。綜上，cartonectin經(jīng)ERK1/2、PI3K/Akt信號途徑刺激軟骨祖細(xì)胞增殖進(jìn)而促進(jìn)軟骨形成及發(fā)育。

研究者將cartonectin AS-ODN（抑制cartonectin）加入軟骨培養(yǎng)基中，與正常對照組比較，AS-ODN組軟骨膜消失，消失處新的軟骨形成，且Ⅰ型膠原蛋白、細(xì)胞黏合素C呈網(wǎng)狀樣堆積于成纖維樣細(xì)胞周圍，此結(jié)果預(yù)示cartonectin可能通過延緩軟骨細(xì)胞的成熟肥大保護(hù)軟骨膜功能[20]。

2.4 Cartonectin與生殖系統(tǒng)疾病 Cartonectin在TM3雄性小鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞中特異性表達(dá)，重組cartonectin并沒有刺激睪丸間質(zhì)細(xì)胞增殖，但劑量依賴性的增加了睪酮含量，并且增加了P450細(xì)胞色素氧化酶mRNA（啟動睪酮合成的關(guān)鍵酶）、StAR mRNA（介導(dǎo)睪酮合成速度）的轉(zhuǎn)錄及蛋白含量。伴隨著睪酮的增加，TM3間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)cAMP及cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的磷酸化增強(qiáng)，給予蛋白激酶A抑制劑H89抑制后，阻斷了睪酮生成，說明cartonectin通過刺激cAMP/蛋白激酶A途徑激活類固醇基因（StAR，P450細(xì)胞色素氧化酶）來增加睪酮含量[21]。

性激素對骨的生長必不可少，絕經(jīng)后婦女因性腺功能障礙引發(fā)骨質(zhì)流失而易患骨質(zhì)疏松。雄激素如睪酮，對成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞的影響至關(guān)重要，睪酮缺乏也是男性罹患骨質(zhì)疏松的主要原因之一。雄激素參與關(guān)節(jié)炎軟骨組織再生的病理生理過程，結(jié)合前述cartonectin對軟骨形成、發(fā)育及關(guān)節(jié)炎的作用，推測cartonectin可能在生殖系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)之間發(fā)揮調(diào)節(jié)器的作用。

綜上所述，cartonectin作為一種新型的脂肪細(xì)胞因子，在糖尿病，肥胖，炎性反應(yīng)及心血管疾病、軟骨形成發(fā)育、生殖系統(tǒng)疾病等方面發(fā)揮了重要的作用，為糖尿病、心血管疾病等的發(fā)病機(jī)制和治療提供了一個新的突破點(diǎn)，但cartonectin的具體臨床作用還不清楚，有待將來進(jìn)一步研究和探討。

［1］Maeda T，Abe M，Kurisu K，et al.Molecular cloning and characterization ofa novelgene，CORS26，encoding a putative secretory protein and its possible involvement in skeletal development[J].JBiol Chem，2001，276（5）：3628-3634.

［2］Sch?ffler A，Weigert J，Neumeier M，etal.Regulation and function of collagenous repeat containing sequence of 26-kDa protein gene product"cartonectin"[J].Obesity（Silver Spring），2007，15（2）：303-313.

［3］Maeda T，Jikko A，Abe M，et al.Cartducin，a paralog of Acrp30/adiponectin，is induced during chondrogenic differentiation and promotes proliferation of chondrogenic precursors and chondrocytes[J].JCell Physiol，2006，206（2）：537-544.

［4］Sch?ffler A，Ehling A，Neumann E，et al.Role of specificity protein-1，PPARgamma，and pituitary protein transcription factor-1 in transcriptional regulation of the murine CORS-26 promoter[J].Biochim Biophys Acta，2004，1678（2-3）：150-156.

［5］Svestak M，Sporova L，Hejduk P，et al.Collagenous repeatcontaining sequence of 26 kDa protein-a newly discovered adipokine-sensu lato-A minireview[J].Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub，2010，154（3）：199-202.

［6］TakahashiM，Arita Y，Yamagata K，et al.Genomic structure and mutations in adipose-specific gene，adiponectin[J].Int J Obes RelatMetab Disord ，2000，24（7）：861-868.

［7］Peterson JM，Wei Z，Wong GW.C1q/TNF-related protein-3（CTRP3），a novel adipokine that regulates hepatic glucose output[J].JBiol Chem，2010，285（51）：39691-39701.

［8］Sch?ffler A，Ehling A，Neumann E，et al.Genomic organization，chromosomal localization and adipocytic expression of the murine gene for CORS-26 （collagenous repeat-containing sequence of 26 kDa protein）[J].Biochim Biophys Acta，2003，1628（1）：64-70.

［9］Choi KM，Hwang SY，Hong HC，et al.C1q/TNF-related protein-3（CTRP-3） and pigment epithelium-derived factor（PEDF）concentrations in patients with type 2 diabetes and metabolic syndrome[J].Diabetes，2012，61（11）：2932-2936.

［10］Tan BK，Chen J，Hu J，et al.Metformin increases the novel adipokine cartonectin/CTRP3 in women with polycystic ovary syndrome[J].JClin EndocrinolMetab.2013，98（12）：E1891-E1900.

［11］Li X，Jiang L，Yang M，et al.Expression of CTRP3，a novel adipokine，in ratsatdifferentpathogenic stagesof type 2 diabetes mellitus and the impacts of GLP-1 receptor agonist on it[J].J Diabetes Res，2014，2014：398518.

［12］Li X，Jiang L，Yang M，et al.CTRP3 improves the insulin sensitivity of 3T3-L1 adipocytes by inhibiting inflammation and ameliorating insulin signalling transduction[J].Endokrynol Pol，2014，65（4）：252-258.

［13］Li X，Jiang L，Yang M，et al.CTRP3 modulates the expression and secretion of adipokines in 3T3-L1 adipocytes[J].Endocr J，2014，61（12）：1153-1162.

［14］W?lfing B，Buechler C，Weigert J，et al.Effects of the new C1q/TNF-related protein （CTRP-3）"cartonectin"on the adipocytic secretion of adipokines[J].Obesity（Silver Spring），2008，16（7）：1481-1486.

［15］Yoo HJ，Hwang SY，Hong HC，et al.Implication of progranulin and C1q/TNF-related protein-3（CTRP3） on inflammation and atherosclerosis in subjects with or withoutmetabolic syndrome[J].PLoSOne，2013，8（2）：e55744.

［16］Choi HY，Park JW，Lee N，et al.Effects of a combined aerobic and resistance exercise program on C1q/TNF-related protein-3（CTRP-3）and CTRP-5 levels[J].Diabetes Care，2013，36（10）：3321-3327.

［17］Yi W，Sun Y，Yuan Y，et al.C1q/tumor necrosis factor-related protein-3，a newly identified adipokine，is a novel antiapoptotic，proangiogenic，and cardioprotective molecule in the ischemic mouse heart[J].Circulation，2012，125（25）：3159-3169.

［18］Akiyama H，F(xiàn)urukawa S，Wakisaka S，et al.Cartducin stimulates mesenchymal chondroprogenitor cell proliferation through both extracellular signal-regulated kinase and phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathways[J].FEBS J，2006，273（10）：2257-2263.

［19］Maeda T，Wakisaka S.CTRP3/cartducin is induced by transforminggrowth factor-beta1 and promotes vascular smoothmuscle cell proliferation[J].Cell Biol Int，2010，34（3）：261-266.

［20］Yokohama-Tamaki T，Maeda T，Tanaka TS，et al.Functional analysisofCTRP3/cartducin in Meckel's cartilageand developing condylar cartilage in the fetalmousemandible[J].JAnat，2011，218（5）：517-533.

［21］Otani M，Kogo M，F(xiàn)urukawa S，et al.The adiponectin paralog C1q/TNF-related protein 3（CTRP3）stimulates testosterone production through the cAMP/PKA signaling pathway[J].Cytokine，2012，58（2）：238-244.

A novel adipokine--cartonectin

Huang Qiao*，Bai Jie，Du Hongquan.*Liaocheng Clinical School of Taishan Medical University，Liaocheng 252000，China

Bai Jie，Email：baijiebnm@163.com

Cartonectin and adiponectin are similar in structure but different in function.Cartonectin reduces directly glucose output in rathepatocytes by suppressing the expression ofglucose-6-phosphatase and phosphoenolpyruvate carboxykinase and reduces indirectly glucose output by activating the extracellular signal-regulated kinase1/2 signaling pathway which has been shown to regulate transcription factors Foxo1 in the liverofmouse.Cartonectin improves insulin sensitivity of3T3-L1 adipocytesby inhibiting inflammation and ameliorating insulin signalling transduction.On the other hand，cartonectin can protect heart by promoting angiogenesisand proliferation ofvascularsmoothmuscle cell，promote cartilage progenitor cellproliferation and cartilage formation and development,increase testosterone levels.

Cartonectin；Obesity；Type 2 diabetesmellitus；Inflammation

（Int JEndocrinolMetab，2015，35：264-267）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.04.014

252000 聊城，泰山醫(yī)學(xué)院聊城臨床學(xué)院（黃橋）；252000 聊城市人民醫(yī)院（白潔，杜洪泉）

白潔，Email：baijiebnm@163.com

2015-01-21）