馬 焱 唐 康 張春梅 張宇絲 張 赟 金伯泉 馬 櫻

(第四軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院四大隊(duì)，西安710032)

肺動(dòng)脈高壓(Pulmonary arterial hypertension，PAH)是一種以肺動(dòng)脈壓力增高為特征的疾病，治療PAH的靶向藥物雖然能改善患者的病情，卻不能延緩疾病的發(fā)展進(jìn)程。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究表明，炎癥在 PAH 疾病進(jìn)展中發(fā)揮著重要的作用，而疾病后期的肺血管重構(gòu)更是PAH不可逆的重要原因。脂聯(lián)素(Adiponectin,APN)是一種在心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用的糖蛋白，近年來(lái)一些研究報(bào)道APN與PAH的發(fā)病有著密切的聯(lián)系，APN含量在PAH患者體內(nèi)明顯增高[1,2]。APN可通過(guò)抑制PAH發(fā)病過(guò)程中的炎癥反應(yīng)和肺血管重構(gòu)來(lái)減緩PAH的疾病發(fā)展，因此，本實(shí)驗(yàn)可為今后更好的認(rèn)識(shí)疾病，尋找新的更有效的治療靶點(diǎn)提供重要基礎(chǔ)。

1 APN及其受體

APN是一種由244個(gè)氨基酸組成的糖蛋白，主要由脂肪細(xì)胞表達(dá)，此外淋巴細(xì)胞、成骨細(xì)胞和上皮細(xì)胞也可表達(dá)APN。小鼠APN與人APN基因在cDNA水平上有85%的同源性[3]。人APN在結(jié)構(gòu)上與補(bǔ)體C1q相似，屬于多聚體蛋白家族，其單體結(jié)構(gòu)包括一個(gè)羧基末端球狀結(jié)構(gòu)域和一個(gè)氨基末端膠原結(jié)構(gòu)域[4]。APN通過(guò)膠原結(jié)構(gòu)域形成不同分子量的多聚體，包括68 kD的低分子量(Low molecular weight,LMW)三聚體、150 kD的中分子量(Middle molecular weight,MMW)六聚體、以及>250 kD的高分子量(High molecular weight,HMW)12～18聚體[5]。人APN以多聚體形式廣泛存在于血漿中，正常人血漿中APN的濃度為1.9～17 μg/ml，約占血漿總蛋白的0.01%。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)4種脂聯(lián)素受體，包括脂聯(lián)素受體1(Adiponectin receptor 1,AdipoR1)、脂聯(lián)素受體2(Adiponectin receptor 2,AdipoR2)、T-鈣黏蛋白(T-cadherin)和鈣網(wǎng)蛋白/CD91共受體(Calreticulin/CD91,CRT/CD91)[5]。AdipoR1和AdipoR2結(jié)構(gòu)高度相似，具有67%的同源性，包含7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。APN與AdipoR1和AdipoR2結(jié)合后，激活下游氧化物酶體增生物激活受體2α(Peroxisome proliferator-activated receptor 2 alpha，PPAR2α)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)和絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)等信號(hào)通路，傳遞活化信號(hào)[6,7]。人體中AdipoR1和AdipoR2分布有顯著的不同：骨骼肌中AdipoR1表達(dá)較AdipoR2更豐富[8,9]；血液中的單核細(xì)胞AdipoR1表達(dá)較AdipoR2豐富，而組織中的巨噬細(xì)胞AdipoR1表達(dá)水平較低[10]；在皮下和網(wǎng)膜組織中，AdipoR1的表達(dá)約為AdipoR2的10倍[11]；而胰腺β細(xì)胞和成骨細(xì)胞中，AdipoR1和AdipoR2均高表達(dá)[12]。APN與AdipoR1結(jié)合后可抑制糖異生作用，與AdipoR2結(jié)合后可增加細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取，促進(jìn)脂肪酸的氧化[13]。HMW APN與心肌細(xì)胞上的T-鈣黏蛋白結(jié)合后可發(fā)揮抗心肌肥厚的作用[14]。

2 PAH其免疫發(fā)病機(jī)制的研究

肺動(dòng)脈高壓(PAH)是臨床上一種常見(jiàn)的心血管系統(tǒng)疾病，其發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，死亡率高，平均存活率為3.6年，且至今尚無(wú)徹底治愈的方法[15]。2013年世界肺動(dòng)脈高壓大會(huì)將PAH分為5類：①動(dòng)脈性PAH；②左心疾病所致PAH；③缺氧和/或肺部疾病引起的PAH；④慢性血栓栓塞性PAH；⑤多種機(jī)制和/或不明機(jī)制引起的PAH。

PAH有兩種主要病理生理學(xué)特征：肺血管的廣泛收縮和肺動(dòng)脈重構(gòu)[15]。免疫應(yīng)答及免疫調(diào)節(jié)作用在PAH發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，例如白細(xì)胞介素(Interleukin，IL)6、IL-17、腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)等細(xì)胞因子以及 B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等均參與了PAH的疾病發(fā)病和進(jìn)展[16]。炎癥在5類PAH中均發(fā)揮著重要作用。PAH發(fā)病早期，肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞，并分泌大量的促炎細(xì)胞因子如IL-1、IL-13、TNF-α等，或產(chǎn)生活性氧刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷和肺血管功能下降[15]。研究表明，這些炎性細(xì)胞在炎癥初期釋放促炎細(xì)胞因子之后，還會(huì)釋放促纖維化的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子，如分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(Transforming growth factor-beta，TGF-β)發(fā)揮抑制炎癥的作用，同時(shí)導(dǎo)致組織的纖維化[17]。PAH病程后期為慢性炎癥過(guò)程，即炎性細(xì)胞分泌趨化因子和生長(zhǎng)因子促進(jìn)平滑肌細(xì)胞遷移和增生，最終導(dǎo)致血管壁纖維化、管壁增粗和壓力增高[18,19]。如輔助性T細(xì)胞(Helper T lymphocytes，Th)活化后分泌干擾素γ(Interferon-gamma，INF-γ)，并上調(diào)血漿TNF-α的水平[20]，Th2細(xì)胞活化分泌的IL-4、IL-5和IL-13等，一方面可直接或間接促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞活化，釋放細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)蛋白和膠原，另一方面可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMP)的表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)降解，促進(jìn)組織纖維化。此外，由血小板、白細(xì)胞、纖維母細(xì)胞分泌的TGF-β同樣也可促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞釋放ECM，從而促進(jìn)肺血管的重構(gòu)[21]。

3 APN及其受體在PAH中的作用

目前認(rèn)為，APN主要通過(guò)兩種途徑來(lái)影響PAH的疾病進(jìn)程，一是在PAH疾病早期，APN可抑制促炎細(xì)胞因子的分泌，二是在PAH病程后期，APN可發(fā)揮抗血管重構(gòu)的作用。正常情況下，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞均會(huì)表達(dá)APN[22,23]。研究發(fā)現(xiàn)，PAH患者血清APN水平顯著高于正常人，提示APN代償性增高可能是機(jī)體的一種自我保護(hù)機(jī)制，而PAH患者中血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)APN的變化未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。在炎癥發(fā)生時(shí)，血清中增高的APN被認(rèn)為其主要來(lái)源為脂肪組織，增高的APN可以抑制炎癥對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷和血管重構(gòu)[1,2,24,25]。APN可通過(guò)調(diào)節(jié)一氧化氮合酶、E-選擇素、炎性細(xì)胞和細(xì)胞因子來(lái)抑制PAH發(fā)病過(guò)程中的炎癥反應(yīng)，也可通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)皮素-1、微囊蛋白、生長(zhǎng)因子等抑制血管平滑肌的增殖，從而參與PAH的發(fā)病機(jī)制與疾病進(jìn)展。

APN受體與PAH發(fā)病的關(guān)系非常密切：APN與單核細(xì)胞上的AdipoR1和AdipoR2結(jié)合，可以抑制單核細(xì)胞的黏附作用[26]，與平滑肌細(xì)胞的AdipoR1結(jié)合，可以減緩平滑肌細(xì)胞的增殖[27]。T-cadherin在肺血管內(nèi)皮上表達(dá)，與HMW APN結(jié)合后可以防止IL-6介導(dǎo)的肺血管內(nèi)皮損傷；還可以減輕氧化應(yīng)激介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷，抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡等[5，28]。APN可以與補(bǔ)體C1q的受體及其銜接蛋白CD91相互作用，通過(guò)吞噬作用清除凋亡細(xì)胞，減輕炎癥對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷[5,29,30]。綜上，APN的4種受體通過(guò)以上作用，減緩了PAH發(fā)病的進(jìn)程。

3.1APN通過(guò)抗炎作用抑制PAH疾病進(jìn)程 黏單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和NK細(xì)胞均可表達(dá)AdipoR1和AdipoR2。APN與單核細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合后，可降低黏附分子，如ICAM-1和E-選擇素的表達(dá)，抑制單核細(xì)胞黏附到內(nèi)皮細(xì)胞上。APN可通過(guò)cAMP通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞釋放抗炎因子IL-10，而抑制IL-6的表達(dá)，抑制內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞內(nèi)NF-κB通路的激活，從而抑制單核細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的活化。此外，APN還可通過(guò)激活磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphoinositide 3-kinase，PI3K)通路，抑制中性粒細(xì)胞的吞噬功能，通過(guò)抑制AMP依賴的蛋白激酶來(lái)抑制活性氧的釋放，發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用，進(jìn)而降低對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，延緩PAH疾病的進(jìn)程[26,31-34]。

葛倩等[35]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)催化持續(xù)產(chǎn)生的少量一氧化氮可以舒張平滑肌，而誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)催化產(chǎn)生的大量一氧化氮會(huì)損傷內(nèi)皮細(xì)胞，APN可以通過(guò)兩種途徑改變eNOS和iNOS的活性，進(jìn)而保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞，一是通過(guò)PI3K途徑抑制iNOS的活性，增強(qiáng)eNOS活性，二是通過(guò)抑制TNF-α途徑來(lái)抑制iNOS的表達(dá)，拮抗TNF-α引起的細(xì)胞損傷。研究證明，APN可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用[29]。Wang等[36]利用載脂蛋白E基因缺陷小鼠發(fā)現(xiàn)，APN可通過(guò)增強(qiáng)抗炎相關(guān)基因表達(dá)從而抑制NF-κB信號(hào)通路，防止小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的形成。此外，PAH還可通過(guò)cAMP通路抑制NF-κB的活性，減弱血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎性反應(yīng)，從而保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，減緩疾病進(jìn)程[29]。

Summer等[22]發(fā)現(xiàn)APN基因敲除小鼠內(nèi)皮細(xì)胞表面E-選擇素表達(dá)上調(diào)，并呈現(xiàn)出年齡依賴性的肺血管內(nèi)皮細(xì)胞周圍炎性滲出和肺血管壓力增高，提示APN可通過(guò)調(diào)節(jié)E-選擇素的表達(dá)降低肺動(dòng)脈壓力。

APN還可通過(guò)減少促炎因子的生成在PAH疾病中發(fā)揮抗炎作用。APN與AdipoR2結(jié)合后可以激活氧化物酶體增殖劑激活受體(Peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR)-α和PPAR-γ通路，抑制巨噬細(xì)胞的活化，下調(diào)IL-1和IL-6的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮抗炎作用[37,38]。研究發(fā)現(xiàn)在高脂飲食誘導(dǎo)的條件下，血漿中APN水平低的小鼠更易發(fā)生PAH，而PPAR-γ通路的激活可減緩PAH的發(fā)病[31,39]。Lee等[40]發(fā)現(xiàn)APN通過(guò)PPAR-α途徑上調(diào)環(huán)氧合酶2的活性，發(fā)揮抗炎的作用。內(nèi)皮細(xì)胞釋放的前列腺素E2(Prostaglandin E2，PGE2)有促細(xì)胞增殖的作用，PPAR-γ可以下調(diào)環(huán)氧合酶2，從而減少PGE2的生成，抑制炎癥反應(yīng)[41]。

綜上，APN可能通過(guò)抑制炎性細(xì)胞，影響NOS、E-選擇素、PPARs等，在PAH發(fā)病中抑制炎癥反應(yīng)從而減緩PAH的疾病進(jìn)展。

3.2APN通過(guò)抑制動(dòng)脈平滑肌增殖和遷移參與PAH疾病病程 肺血管平滑肌細(xì)胞(Vascular smooth muscle cells，VSMCs)的增殖在肺動(dòng)脈高壓后期的肺血管重構(gòu)中起著重要作用，平滑肌細(xì)胞的不斷增殖導(dǎo)致血管壁變厚及肺血管壓力增高。參與VSMCs增殖的信號(hào)通路主要有MAPK以及下游細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases1/2，ERK1/2)通路、PI3K通路、Janus 蛋白酪氨酸激酶(Janus kinase,JAK)/信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(Signal transduction and activator of transcri-ption，STAT)通路以及黏著斑激酶(Focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)通路等，共同調(diào)控平滑肌細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等過(guò)程，促進(jìn)PAH的發(fā)生[27,42]。

3.2.1APN通過(guò)Ang-Ⅱ抑制平滑肌細(xì)胞增殖減緩 PAH疾病進(jìn)程 胡耀東等[43]發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ，Ang-Ⅱ)可誘導(dǎo)動(dòng)脈平滑肌的增殖，同時(shí)可上調(diào)動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞內(nèi)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(alpha-smooth muscle actin，α-SMA)表達(dá)，提示Ang-Ⅱ可以誘導(dǎo)平滑肌的增殖，而加入APN后則可抑制平滑肌細(xì)胞的增殖并抑制α-SMA蛋白及其mRNA的表達(dá)。Arita等[44]發(fā)現(xiàn)APN與血小板衍生生長(zhǎng)因子BB(Platelet derived growth factor-BB，PDGF-BB)特異性結(jié)合后，可抑制PDGF-BB與平滑肌細(xì)胞的結(jié)合，進(jìn)而抑制平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移。Kubota等[45]發(fā)現(xiàn)APN缺陷小鼠外周血管損傷后平滑肌細(xì)胞增殖水平較野生型小鼠更高，提示APN可抑制平滑肌細(xì)胞增殖。Qi等[46]發(fā)現(xiàn)APN可激活巨噬細(xì)胞的自噬作用，從而拮抗Ang-Ⅱ介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)。以上研究結(jié)果均提示APN可能通過(guò)抑制Ang-Ⅱ誘導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞增殖作用減緩PAH的疾病進(jìn)展。

3.2.2APN通過(guò)ET-1抑制平滑肌細(xì)胞增殖減緩PAH疾病進(jìn)程 內(nèi)皮素-1(Endothelin1，ET-1)主要表達(dá)于近端肺動(dòng)脈的中層平滑肌細(xì)胞中[15,47]。在PAH患者的肺組織內(nèi)，ET-1含量升高，通過(guò)與相應(yīng)的受體結(jié)合，ET-1一方面可促進(jìn)血管持續(xù)收縮，另一方面可促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖，與PAH發(fā)病有著密切的聯(lián)系[15]。研究發(fā)現(xiàn)，APN可能通過(guò)抑制ET-1表達(dá)，下調(diào)平滑肌細(xì)胞增殖能力，從而減緩PAH的疾病進(jìn)展[35]。

3.2.3APN通過(guò)生長(zhǎng)因子調(diào)節(jié)PAH中平滑肌細(xì)胞增殖減緩PAH疾病進(jìn)程 已知血小板源性的生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子可能通過(guò)AKT/蛋白激酶B通路或者哺乳動(dòng)物類雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，m-TOR)通路來(lái)調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖[48]。Ding等[49]證明APN可通過(guò)激活5′-AMP蛋白激酶抑制生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的m-TOR通路和核糖體S6蛋白激酶1 (ribosome protein subunit 6 kinase 1，S6K1)，活化AKT-2通路，進(jìn)而抑制叉頭蛋白O4(FoxO4)的表達(dá)，減少收縮蛋白的產(chǎn)生，因此可在一定程度上抑制肺動(dòng)脈平滑肌的增生與肺動(dòng)脈的壓力增高，減緩肺血管的重構(gòu)。

3.2.4APN通過(guò)微囊蛋白抑制PAH中平滑肌細(xì)胞增殖減緩PAH疾病進(jìn)程 已知微囊蛋白1(Caveolin 1，Cav1)可抑制平滑肌細(xì)胞的增殖，因此在PAH中發(fā)揮重要作用[50]。另外，Du等[27]發(fā)現(xiàn)APN可以增強(qiáng)AdipoR1/Cav1信號(hào)通路，起到抗平滑肌增殖的作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)APN可直接發(fā)揮舒張血管的作用。以上說(shuō)明APN可以通過(guò)增強(qiáng)Cav1的生物學(xué)作用，抑制平滑肌細(xì)胞增殖，起到減緩PAH發(fā)病的作用。

3.2.5APN通過(guò)抑制缺氧條件下平滑肌細(xì)胞的增殖減緩PAH疾病進(jìn)程 Nakagawa等[51]將野生型小鼠和APN基因敲除小鼠同時(shí)暴露在低氧環(huán)境下3周，建立PAH模型，發(fā)現(xiàn)野生型小鼠APN水平顯著下降，通過(guò)檢測(cè)肺血管重構(gòu)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境下，基因敲除組小鼠的肺小動(dòng)脈血管壁厚度與血管外徑比顯著高于野生組小鼠，提示APN可發(fā)揮抑制肺血管重構(gòu)的作用，從而減緩PAH的進(jìn)展。Weng等[24]發(fā)現(xiàn)APN可抑制體外培養(yǎng)的肺動(dòng)脈血管平滑肌增殖，且呈濃度依賴性。此外，在低氧誘導(dǎo)的PAH小鼠模型體內(nèi)注射APN，可有效減緩肺血管壁的擴(kuò)張，抑制肺血管重構(gòu)。值得注意的是，APN在炎癥中的作用仍存在爭(zhēng)議，一方面，APN被認(rèn)為具有抗炎的作用，另一方面，在自身免疫性疾病及炎性關(guān)節(jié)病中，APN則被認(rèn)為發(fā)揮促炎的作用，從而與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[52]。APN在PAH發(fā)病過(guò)程中的作用也存在分歧，主流觀點(diǎn)認(rèn)為APN可通過(guò)抗炎作用抑制PAH的發(fā)生發(fā)展，但也有少數(shù)學(xué)者如Kochetkova等[53,54]認(rèn)為，在特發(fā)性PAH中，血清中APN水平的增高可能是導(dǎo)致肺血管壓力的增高和血管重構(gòu)的因素，從而促進(jìn)PAH發(fā)病。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， APN作為一種與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的脂肪因子，在PAH的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用，與PAH發(fā)病的關(guān)系尚不完全清楚，還存在著巨大的研究及應(yīng)用前景。APN可通過(guò)調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞及細(xì)胞因子發(fā)揮抗炎作用，也可通過(guò)抑制平滑肌增殖減輕肺血管重構(gòu)，從而減緩PAH的疾病進(jìn)展。但APN可參與減緩PAH的發(fā)病的機(jī)制還不完全清楚，尚待進(jìn)一步深入研究，并且，APN作為一種可以影響參與糖類和脂肪代謝的重要糖蛋白，其通過(guò)代謝方面通路影響PAH疾病進(jìn)展的機(jī)制還有待發(fā)掘，這些問(wèn)題的解決都可以為今后更加全面地理解PAH的發(fā)病機(jī)制和提出新的PAH臨床診療方法提供重要幫助。因此，深入研究APN在PAH疾病中所發(fā)揮的作用及其機(jī)制具有廣闊的應(yīng)用前景，可為將來(lái)尋找新的PAH治療靶點(diǎn)提供基礎(chǔ)和依據(jù)。