脂肪保护性因子与缺血性脑血管病的研究进展

宋林敬综述，吕晓红审校

缺血性脑血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)具有高致残率及高死亡率特点，其发生与多种危险因素相关，包括高血压、代谢综合征(metabolic syndrome，MS)、感染及高同型半胱氨酸血症等。脑血管疾病的病因及病理机制深入研究，给脑血管病提供了更多的治疗靶点。脂肪因子的发现对缺血性脑血管疾病的病因、病理机制及治疗具有重要意义。研究发现，脂肪组织可分泌多种脂肪因子(adipocytokines)，包括脂联素、瘦素、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)及网膜素等。脂肪因子可调节血管系统，预防或恶化肥胖相关性血管并发症、高血压、动脉硬化等疾病［1］。其中，瘦素、脂联素及内脂素等脂肪保护因子与缺血性脑血管病关系密切，可能参与脑卒中的发生过程，改善卒中引起缺血再灌注损伤，发挥神经保护性作用。目前，网膜素与脑血管病的关系研究较少，而其可能是缺血性脑血管病的保护性因素。脂肪因子将可能成为脑卒中的治疗新靶点。

1 瘦素(Leptin)

Leptin 是一种白色脂肪组织分泌的激素，可以调节能量代谢，与肥胖、胰岛素抵抗、炎症反应及血管再生等多种机制相关;同时参与高血压、动脉粥样硬化发生机制，与脑血管病的发生及治疗均有密切关系。

瘦素与脑卒中早期研究认为，瘦素可能是卒中的高危因素，血清高水平瘦素与缺血性脑血管病的发生相关。瘦素可作为脑卒中的独立预测指标。瘦素导致脑卒中发生的原因可能与瘦素参与脂质代谢，高血压及颈动脉粥样硬化发生机制有关，尤其是颈动脉粥样硬化。瘦素的作用通过瘦素受体(Ob gene-encoded receptor，ObR)调节［2］;研究发现，瘦素受体在颈动脉硬化斑块，特别是有症状及不稳定斑块时表达上调;瘦素受体参与调节免疫炎症反应;高水平瘦素抗体同时可引起血清中炎症因子，如血管内皮生长因子165(vascular endothelial growth factor165，VEGF165)和髓样细胞白血病-1(myeloid cell leukemia-1，mac-1)上调，具有不稳定斑块的患者其高水平的瘦素抗原抗体反应及瘦素受体诱导的炎症反应可引起斑块不稳定［3］。不稳定斑块常导致短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)及脑卒中发生。有趣的是，近年研究发现瘦素对卒中后脑损伤具有神经保护性作用。鼠脑卒中发生后，立即给予瘦素治疗可促进神经及血管再生，恢复血流供应，减少梗死面积，改善远期神经功能恢复。瘦素对卒中的神经保护性作用可能与多种机制有关。张等［4］发现瘦素可能增加降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)基因的表达，加强CGRP 相关作用发挥神经保护功能。CGRP 主要在中枢神经系统表达，是重要的血管舒张剂，对脑血管有较强的扩张作用。研究证明，CGRP 参与早期脑损伤可增加脑血流量，保护缺血神经组织，有效减少神经元损伤及神经系统伤害，促进神经纤维再生。血清瘦素可以通过促进CGRP 表达，改善局部血流供应，减少局部梗死面积，保护神经功能;此外，瘦素可有效减少损伤诱导的神经细胞内bcl-2 和caspase-3 表达，而CGRP8-37 可终止瘦素此作用，恢复神经元细胞bcl-2 和caspase-3 正常水平的表达［4］，这说明瘦素可能通过增强CGRP 的抗细胞凋亡作用，发挥神经保护作用。Avraham［5］等在动物实验中发现，鼠卒中后10 d 给予瘦素治疗，虽对梗死面积和远期功能恢复无明显作用，但能促进神经及血管再生;但对瘦素的神经保护作用途径研究有不同的发现，在急性外伤性脑损伤的研究治疗中发现，立即给予外源性瘦素，可诱导瘦素受体表达和瞬时受体电位香草酸受体1(transient receptor potential vanilloid 1 receptor，TRPV1)以及磷酸化腺苷酸激酶(phosphorylated AMP kinase，pAMPK)途径激活，促进血管生成及神经再生［6］。

瘦素对脑卒中后缺血再灌注损伤保护性作用的研究具有重要的临床意义，通过对瘦素相关作用受体的研究可能提供治疗脑卒中新的药物靶点，对治疗脑卒中具有重要意义。

2 内脂素(Vasfatin)

2005 年，Fukuhara 等从内脏脂肪组织分离提取Vasfatin，其后发现内脂素与前B 细胞集落促进因子结构一致，分泌后增效白细胞介素-7(interleukin-7，IL-7)及干细胞因子作用，促进前B 细胞生长［7］。陆续研究发现内脂素参与多种病理生理机制，与肥胖代谢、免疫、炎症反应及长寿相关。内脂素还参与颈动脉硬化及心脑血管疾病并发挥保护性作用。

内脂素与缺血性脑卒中的关系非常复杂、引人争议［8］。在缺血性脑卒中患者中血清内脂素水平明显升高，内脂素可能是缺血性脑血管病的独立危险因素［7，9］。YIN 等［9］研究发现血清高水平内脂素与缺血性脑卒中6 个月后的死亡率及不良的临床预后直接相关，进一步证明高水平内脂素是缺血性脑卒中的危险因素。内脂素作为脑卒中的危险因素，可能参与脑卒中发生发展的多种作用机制。内脂素作为前B 细胞集落促进因子，参与多种炎症反应［7］;而在缺血性脑血管病中发现，血清内脂素与超敏C 反应蛋白水平相关，内脂素可促进缺血性脑卒中的炎症反应。颈动脉粥样硬化是脑血管病的重要危险因素。不稳定斑块的脱落易导致TIA 或急性脑梗死的发生。有学者认为内脂素有可能参与动脉粥样硬化斑块的形成，参与脑卒中的发生。Zhou 等［10］进一步研究发现，内脂素可能通过上调清道夫受体(scavenger receptor-A，SR-A)和 清道夫受体CD36(cluster of differentiation 36)，诱导胆固醇在泡沫细胞积聚，促进动脉硬化的形成。而在内脂素与血管内皮细胞炎症的关系研究中也有类似发现。内脂素参与血管内皮细胞炎症反应，促使颈动脉粥样硬化斑块的形成。近期研究发现，处于炎症反应的内皮细胞可增加合成内脂素。血管局部合成的高水平内脂素，可诱导血管局部内皮炎症反应，促进颈动脉粥样硬化形成［11］。也有研究认为内脂素可能通过其他机制，包括启动丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)及蛋白激酶B(protein kinase B，AKt)途径促进内皮生长因子及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP-9)表达、启动细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1)途径等［7］，促进内皮细胞再生，类毛细血管样管道再生及血管生成，对血管内皮细胞具有一定保护性作用。内脂素对血管内皮细胞矛盾的损害和保护性作用，对颈动脉粥样硬化，或对缺血性脑卒中的作用，需进一步研究。

赵等［12］对缺血性脑卒中的高水平内脂素作用提出的新观点。目前发现内脂素同时存在于细胞内和细胞外。细胞内内脂素具有细胞保护性作用。首先细胞内的内脂素是一种酰胺磷酸核糖转移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT)，它能将烟酰胺合成为烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide，NMN)上，NMN 对脑卒中后的缺血缺氧损伤具有保护性作用［13］。细胞内的内脂素通过合成NMN，对缺血缺氧的脑神经发挥保护性作用;有研究认为细胞内的内脂素与沉默信息调节因子2 相关酶I(the silent information regulator 2 homolog 1，SIRT1)活性相关［14］。SIRT1 被认为是一种长寿蛋白，细胞内的内脂素可能通过活化SIRT1，抑制细胞凋亡及抗衰老，也发挥保护性作用。再进一步的实验研究中，赵等［12］发现，细胞外内脂素也可发挥酰胺磷酸核糖转移酶活性;同时脑的神经胶质细胞也可分泌内脂素。血清内脂素及神经胶质细胞分泌的内脂素在缺氧条件下分泌增加。在脑卒中发生后，血清中升高的内脂素及神经胶质细胞分泌的内脂素同时发挥NAMPT 酶活性，对缺血性脑血管病引起的缺血缺氧损伤发挥保护性作用。

内脂素在缺血性脑卒中的发生发展过程中同时发挥保护性及破坏性作用，进一步明确内脂素对缺血性脑血管的影响，发挥内脂素对缺血性脑卒中的保护性作用可以减少脑卒中发生及致残率、死亡率，可能需要对内脂素作用机制进行更深入的研究。

3 脂联素

脂联素(Adiponectin，APN)主要由内脏脂肪组织分泌的蛋白质，具有改善胰岛素抵抗，调节能量代谢及抗炎作用，参与能量代谢、动脉粥样硬化、胃肠疾病及癌症等多种疾病［15］。脂联素作为肥胖相关性疾病的临床标志物，具有抗动脉粥样硬化及胰岛素增敏作用，可促进高密度脂蛋白胆固醇形成，减少血清甘油三酯水平。

目前认为，脂联素作为组织分泌的蛋白质，可通过特异性结合蛋白发挥其作用。脂联素相关受体有Adipo Rl 和Adipo R2 两种，AdipoR1 广泛分布于全身各处组织，以骨骼肌中的表达最为丰富，而后者主要在肝脏表达。近年研究发现，AdipoR1 在大鼠全脑组织中分布广泛，Adipo R2 则局限于大脑的某些特定部位，如皮质、下丘脑和海马等［16］。此外，研究认为T-钙黏蛋白(T-cadherin)可能是第3 种APN 受体，主要在血管内皮细胞和平滑肌细胞中表达［17］。

很多研究认为血清脂联素水平与脑卒中有关，但存在较多争议。缺血性脑卒中患者血清脂联素水平低于正常人水平，而脂联素的低水平增加了卒中的风险率及加重卒中的致残率及死亡率，但是其相关性与多种因素相联系。最近STROKE 公布的一项关于缺血性脑血管疾病与血清脂联素关系前瞻性研究及Meta 分析。尽管波茨坦大规模研究(EPIC-potsdam)中显示血清脂联素高水平与缺血性脑卒中相关，但是随即对包括EPIC-Potsdam 研究在内的9 项前瞻性研究的结果进行分析，发现脂联素与缺血性脑卒缺乏相关性，但在控制与脂联素密切相关的代谢因素后，血清脂联素水平与脑卒中发生率直接相关［18］。

脂联素可通过内皮细胞保护性作用发挥神经保护性作用［19］。脂联素通过AdipoR1 和AdipoR2 作用上调内皮型一氧化氮合酶(endothelialnitric oxide synthase，eNOS)表达，促使内皮细胞释放NO，对内皮细胞发挥保护性作用。研究表明，脂联素通过AdipoR1 和AdipoR2 激活磷酸腺苷活化的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)信号通路，AMPK 可通过eNOS 磷酸化及促进其与热休克蛋白之间相互作用及复杂的化学反应，激活eNOS，促进内皮细胞释放NO，促进血管舒张和抑制血小板聚集，单核细胞粘附和平滑肌细胞增殖，增加脑血流量，缩小脑梗死体积，在脑缺血再灌注中发挥着重要的保护作用。

脂联素对缺血性脑卒中的神经保护性作用可能与脂联素的抗炎作用有关。动物实验中发现脂联素可以通过抗炎反应，对缺血性脑卒中的缺血再灌注损伤具有保护性作用。NF-κB 是脂联素发挥抗炎作用的关键位点。脂联素可能通过抑制NF-κB 胞浆到细胞核内的转移，从而抑制MMP-9、内源性IgG 的表达及炎症因子白细胞介素-8(interleukin-8，IL-8)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等的转录及表达，抑制炎症反应，改善缺血再灌注损伤，减少梗死面积，改善神经功能［20］。最新研究认为，脂联素可能与脑卒中后的氧化应激过程有关。球状脂联素在缺血性脑卒中后可通过抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced form of nicotinamide-denine dinucleotid，NADH)氧化酶调节的氧化损伤发挥神经保护性作用［21］。进一步研究脂联素的相关受体，有可能开启脑卒中新的治疗思路，改善目前脑卒中的高致残率及死亡率。

4 网膜素-1

网膜素是一种新型脂肪因子，2003 年Yang 等首次在网膜脂肪组织基因库中发现提取，随后德国雷根堡大学公布了网膜素的基因、启动子及氨基酸序列机构。网膜素主要由内脏脂肪组织分泌，具有313 个氨基酸序列，在体内有两种亚型，包括网膜素-1 及网膜素-2;网膜素-1 主要存在于血液循环中，在代谢综合征、动脉硬化及心血管疾病、克罗恩病等多种疾病发病过程中发挥重要作用，目前对网膜素的研究也越来越多。

网膜素与代谢综合征关系密切。胰岛素抵抗是代谢综合征的中心环节。许多研究证实肥胖、糖尿病患者血清网膜素水平、网膜素mRNA 表达与胰岛素抗性指标(HOMA-IR)具有相关性［22］;而肥胖者、糖尿病患者的血清网膜素水平及基因表达减少;因此，血清网膜素可能通过对胰岛素抵抗发挥作用，进而降低血压、血糖及血脂水平，保持内环境稳态，减少相关并发症发生。缺血性脑血管疾病是糖尿病的慢性并发症，高水平网膜素可能通过改善胰岛素抵抗，而减少缺血性脑血管疾病的发生。网膜素改善胰岛素抵抗的机制尚不完全明确，但有研究发现，网膜素-1 可以增强腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK)磷酸化，启动AMP 关联的蛋白酶，可以抑制胆固醇及脂类分解的限速酶、HMG-CoA 还原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase，HMGR)等，抑制脂解作用，直接参与能量代谢过程［23］。

此外，研究发现网膜素可明显改善颈动脉硬化。具有高水平的血清网膜素-1 的患者动脉硬化1 y 后可明显改善［24］;而在代谢综合征合并颈动脉硬化患者血清网膜素素水平可明显降低，且网膜素水平与颈动脉内中膜厚度、动脉僵硬度呈正相关，因此网膜素可能延缓动脉硬化进程［25］。网膜素改善动脉硬化可能与多种机制有关。血管内皮细胞炎症是动脉粥样硬化形成的重要机制。研究中发现，在人脐静脉内皮细胞中，网膜素可抑制NF-κB 抑制蛋白衰亡及ERK 磷酸化，阻止TNF-α 通过ERK/NF-κB 途径诱导细胞间粘附因子-1(intercellular adhersion molecule-1，ICAM-1)及血管细胞粘附因子-1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)的表达，抑制单核细胞对内皮细胞的粘附作用，从而抑制内皮细胞炎症反应［26，27］。国内有研究发现合并颈动脉硬化的缺血性脑血管病患者的网膜素水平明显低于无颈动脉硬化的缺血性脑血管病患者［24］。有研究报道急性脑梗死患者血管僵硬度比非急性脑梗死患者更高，血管僵硬可能导致微血管病变，并最终引起卒中发生。网膜素在合并颈动脉硬化的脑卒中患者中血清水平减低，可能因为网膜素对血管内皮的抗炎作用减轻了血管僵硬度，网膜素对缺血性脑血管具有保护性作用［28］。

网膜素与代谢综合征、动脉硬化关系的相关研究较多，但对网膜素作用机制的研究却较少，且与脑血管疾病相关性研究也较少。研究发现，网膜素改善胰岛素抵抗及动脉粥样硬化作用，均与脂联素具有相似性。脂联素能通过改善胰岛素抵抗及抗炎作用，改善代谢综合征及动脉粥样硬化，与缺血性脑血管疾病密切相关。而网膜素是否具有相同作用需进一步研究。

综上，脂肪因子与缺血性脑血管病关系密切。瘦素、脂联素及内脂素是缺血性脑血管病的保护性因子，可通过改善胰岛素抵抗、炎症反应等途径参与缺血性脑血管病的发生及发展过程，发挥保护性作用。网膜素也具有改善胰岛素抵抗、抗炎等作用，是否参与卒中过程发挥保护性作用仍需进一步研究。脂肪保护性因子可能提供脑卒中治疗的新靶点，开拓新的治疗前景。

［1］Yamawaki H.Vascular effects of novel adipocytokines:focus on vascular contractility and inflammatory responses［J］.Biol Pharm Bull，2011，34(3):307-310.

［2］Leggio A，Catalano S，De Marco R，et al.Therapeutic potential of leptin receptor modulators［J］.European J Medicinal Chemistry，2014，78:97-105.

［3］Schneiderman J，Simon AJ，Schroeter MR，et al.Leptin receptor is elevated in carotid plaques from neurologically symptomatic patients and positively correlated with augmented macrophage density［J］.J Vasc Surg，2008，48(5):1146-1155.

［4］Zhang J，Yan G，Liao J，et al.Leptin attenuates cerebral ischemia/reperfusion injury partially by CGRP expression［J］.European J Pharmacology，2011，671(1):61-69.

［5］Avraham Y，Dayan M，Lassri V，et al.Delayed leptin administration after stroke induces neurogenesis and angiogenesis［J］.J Neuroscience Research，2013，91(2):187-195.

［6］Avraham Y，Davidi N，Porat M，et al.Leptin reduces infarct size in association with enhanced expression of CB2，TRPV1，SIRT-1 and leptin receptor［J］.Curr Neurovasc Res，2010，7(2):136-143.

［7］Lu LF，Yang SS，Wang CP，et al.Elevated visfatin/pre-Bcell colonyenhancing factor plasma concentration in ischemic stroke［J］.Stroke Cerebrovasc Dis，2009，18:354-359.

［8］Wang P，Vanhoutte PM，Miao CY.Visfatin and cardio-cerebro-vascular disease［J］.J Cardiovasc Pharmacol，2012，59(1):1-9.

［9］Yin C，Jiang L，Tang B，et al.Prognostic significance of plasma visfatin levels in patients with ischemic stroke［J］.Peptides，2013，42:101-104.

［10］Zhou F，Pan Y，Huang Z，et al.Visfatin induces cholesterol accumulation in macrophages through up-regulation of scavenger receptor-A and CD36［J］.Cell Stress and Chaperones，2013，18(5):643-652.

［11］Romacho T，Villalobos LA，Cercas E，et al.Visfatin as a novel medi-ator released by inflamed human endothelial cells［J］.PLoS One，2013，8(10):e78283.

［12］Zhao Y，Liu X，Tian W，et al.Extracellular visfatin has nicotinamide phosphoribosyl transferase enzymatic activity and is neuroprotective against ischemic injury［J］.CNS Neuroscience ＆ Therapeutics，2014，20(6):539-547.

［13］Guo JM，Dong WZ，Liu AJ，et al.Nicotinamide postpones stroke in stroke-prone spontaneously hypertensive rats［J］.CNS Neurosci Ther，2012，18(3):267-268.

［14］Wang P，Xu TY，Guan YF，et al.Nicotinamide phosphoribosyltransferase protects against ischemic stroke through SIRT1-dependent adenosine monophosphate-activated kinase pathway［J］.Ann Neurol，2010，10.1002/ana.22236.

［15］Kishida K，Funahashi T，Shimomura I.Adiponectin as a routine clinical biomarker［J］.Best Practice ＆ Research Clinical Endocrinology ＆ Metabolism，2014，28(1):119-130.

［16］Thundyil J，Pavlovski D，Sobey CG，et al.Adiponectin receptor signalling in the brain［J］.Br J Pharmacol，2012，165(2):313-327.

［17］Parker-Duffen JL，Nakamura K，Silver M，et al.T-cadherin is essential for adiponectin-mediated revascularization［J］.J Biol Chem，2013，288(34):24886-24897.

［18］Arregui M，Buijsse B，Fritsche A，et al.Adiponectin and risk of stroke:prospective study and meta-analysis［J］.Stroke，2013，45(1):10-17.

［19］Vaiopoulos AG，Marinou K，Christodoulides C，et al.The role of adiponectin in human vascular physiology［J］.Int J Cardiol，2012，155(2):188-193.

［20］Chen B，Liao W，Xu N，et al.Adiponectin protects against cerebral ischemia-reperfusion injury through anti-inflammatory action［J］.Brain Research，2009，1273:129-137.

［21］Song W，Huo T，Guo F，et al.Globular adiponectin elicits neuroprotection by inhibiting NADPH oxidase-mediated oxidative damage in ischemic stroke［J］.Neuroscience，2013，248:136-144.

［22］Derosa G，Ragonesi PD，Carbone A，et al.Evaluation of the positive effects on insulin-resistance and beta-cell measurements of vildagliptin in addition to metformin in type 2 diabetic patients［J］.Pharmacol Res，2013，73:20-26.

［23］Yu D.Omentin activates AMP-activated protein kinase and plays a role in energy metabolism and immune response［J］.American J Physiology-Endocrinology and Metabolism，2011，405(1):18-23.

［24］Liu R，Wang X，Bu P.Omentin-1 is associated with carotid atherosclerosis in patients with metabolic syndrome［J］.Diabetes Res and Clinical Practice，2011，93(1):21-25.

［25］Yoo HJ，Hwang SY，Hong HC，et al.Implication of circulating omentin-1 level on the arterial stiffening in type 2 diabetes mellitus［J］.Endocrine，2013，44(3):680-687.

［26］Zhong X，Li X，Liu F，et al.Omentin inhibits TNF-α-induced expression of adhesion molecules in endothelial cells via ERK/NF-κB pathway［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2012，425(2):401-406.

［27］Yamawaki H，Kuramoto J，Kameshima S，et al.Omentin，a novel adipocytokine inhibits TNF-induced vascular inflammation in human endothelial cells［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2011，408(2):339-343.

［28］Tuttolomondo A，Di Sciacca R，Di Raimondo D，et al.Arterial stiffness indexes in acute ischemic stroke:relationship with stroke subtype［J］.Atherosclerosis，2010，211(1):187-194.