血清脂联素在危重病中作用研究现状

龚晓莹，臧 彬

中国医科大学附属盛京医院重症医学科，辽宁沈阳 110004

脂肪组织在过去很长一段时间被认为是单一的储能组织。近年来，研究者已经逐渐认识并开始研究脂肪组织通过合成及分泌脂联素、瘦素、抵抗素等脂肪因子在参与调节机体免疫、代谢调控，尤其是肥胖相关疾病中的重要作用[1]。在危重症领域，研究者也开始逐渐认识到脂肪组织及其分泌的脂肪因子在炎症反应、心血管稳态、免疫调节、脓毒症等方面的作用。脂联素是作用于人体内含量最多的脂肪因子之一，参与人体的胰岛素调节、心血管稳态的维持。近年来，其在危重症中的预警及治疗开始受到重症医学研究者的关注。本文就血清脂联素在危重症中作用的研究现状综述如下。

1 脂联素概述

脂联素是首先从小鼠脂肪细胞中提取出来的与补体因子C1q结构相似的一种蛋白质，其结构域由244个氨基酸组成，有4个结构域:信号序列、非同源序列、胶原样结构域、球状结构域，其活性形式是蛋白酶解后的c端球状结构域。脂联素以三种分子形式存在:低分子量三聚体、中分子量六聚体、高分子量12～18 聚合体[2，3]。脂联素由脂肪细胞分泌为主，在骨骼肌细胞、心肌细胞及血管内皮细胞中均有表达，在血液中浓度较高，占血清总蛋白量的0.01%。人体血液循环中脂联素的浓度在2～30 μg/mL[2-4]，女性较男性稍高[5]。对鼠类研究发现，脂联素经肝脏清除，半衰期为75 min，其中高分子量脂联素血清清除率低，血清浓度保持相对恒定[6]。对动物研究报道，在慢性肾病中血清脂联素清除减少，终末期肾病中血清脂联素水平升高，肾移植后血清脂联素水平上升[7，8]。

已有研究证实，脂联素是代谢综合征的关键物质，在维持心血管系统稳态、保持胰岛素敏感性、免疫调节、肝细胞保护等方面发挥有重要作用，低脂联素主要出现在肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病，动脉粥样硬化、低血压、和冠状动脉心脏病中[9，10];在系统性红斑狼疮、囊性纤维化、炎性肠病、风湿性关节炎等疾病中却升高[11，12]。胰岛素抵抗的相关性研究中，高分子量聚体脂联素的活性最强，占总脂素含量的85%左右[2]。目前研究认为，脂联素可能是一种抗炎因子，在动脉粥样硬化、糖尿病等慢性炎症反应中发挥作用，并在上述疾病中与C反应蛋白(C reactive protein，CRP)水平呈负相关[13-18]。

2 脂联素在危重症治疗中作用

目前，关于脂联素在危重患者中的变化及作用机制尚缺少大规模、高质量的研究，现有研究得出的结论也存在差异。目前研究得到较一致的结论是，危重症患者的脂联素水平较健康人群降低，脂联素水平对预后有提示意义，并与CRP等指标相关[19-22]。Walkey 等[23]在一项对急性呼吸衰竭患者的研究结果提示，诊断呼吸衰竭48 h内的血清脂联素水平与病死率相关。Venkatesh等[21]研究发现脂联素与血清皮质醇水平呈相关性，与血清及脂肪组织CRP均呈负相关，与疾病严重程度呈正相关。一项澳大利亚的研究[24]比较了重症患者(9例脓毒症、7例烧伤、7例严重创伤)入ICU第3天和第7天脂联素水平，发现第3天和第7天测脂联素水平无明显差异，但非重症患者第3天脂联素水平与第7天比较明显降低。另一项在蛛网膜下腔出血的患者分别在入ICU时、发生蛛网膜下腔出血7～8 d及出院时分别测得血清脂联素，发现入ICU时水平较7～8 d及出院时明显下降[25]。

在非重症患者中，脂联素水平与胰岛素抵抗状态、肥胖呈相关性。严重应激状态、大手术、严重感染等情况均可引起胰岛素抵抗，在危重患者中非常常见[26]。在一项关于严重感染与肥胖患者的对比研究中，发现严重感染患者以及重度肥胖者的脂联素水平较健康人群明显下降，但前二者之间的差异并不明显[27]。Langouche1 等[28]在胰岛素强化治疗的随机对照治疗的亚组分析中发现，危重患者的血清总脂联素水平较正常对照组降低，当病情好转后，脂联素水平恢复正常，通过胰岛素强化治疗组患者血清脂联素水平较传统胰岛素治疗组高。上述研究中患者群体病种包括内科疾病、神经外科、普通外科等多学科、多病种，将危重病患者当做一个群体来处理。

近年来，基于以上研究的脂联素在脓毒症患者表达下调，血中脂联素水平降低，为脓毒症的诊断和治疗提供了新的思路。越来越多的研究开始关注脂联素在脓毒症中的作用，很多研究认为脂联素可作为脓毒症的预警指标[24]。2012年 Shock[29]发表了一篇证实脂联素预警价值的论文，研究检测了104例严重脓毒症的血清脂联素水平，发现脂联素与CPR、体温和pH呈相关性，而与急性生理慢性健康评分(Acute Physiological and Chronic Health Accessment，APACHEⅡ评分)、白细胞总数、年龄和肌酐之间无相关性。

一项对健康志愿者注射内毒素(2 ng/kg)2、4、8、24 h后血清脂联素水平改变的研究发现，实验组内毒素引起肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)以及白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)水平上升，但血清脂联素水平随时间无明显变化，而注射等量生理盐水对照组人群脂联素水平随时间呈下降趋势[30]，该结果可能与脂联素参与脂肪酸清除过程作用有关[31]。

同时，有研究发现，脂联素可能并不是理想的预警指标，而是与预后相关，但实验结果并没有得到临床研究的印证。Koch等[32]研究了170例入住ICU的重症患者(122例脓毒症患者、48例非脓毒症及60例健康志愿者)的3年生存率及血清脂联素水平，发现在健康志愿者和重症患者中无明显差别，并且在重症患者中，脓毒症与非脓毒症之间也无明显差异，炎症因子水平与脂联素也无明显相关性。但入住ICU时血清脂联素水平较高者，其短期和长期生存率均下降。分析结果表明，血清脂联素水平是影响重症患者短期和长期生存率的独立预测指标。该研究提示，虽然脂联素可能不能准确预警脓毒症，但可作为预后指标。

Dimitra A等[33]在2012年发表的研究中却得出了以上完全不同的结果，该研究纳入了41例脓毒症患者，每3 d测定期血清脂联素水平，直至30 d。研究发现，与对照组相比，脓毒症患者入ICU时血清脂联素水平更高，且在 1、7、10、14、18 d有明显差异，及脂联素水平随病程延长而升高。

3 在动物实验及细胞培养研究中脂联素的作用

危重患者常常病情复杂，并存疾病多，病情变化快，治疗干预密度大，生理状态不稳定。因此，关于危重患者的临床研究往往干扰因素较多，操作困难，尤其在危重患者的内分泌免疫调节、脂肪组织及脂肪因子的作用研究较少，得出的结论受患者条件的影响差异也较大。有研究者在动物实验及细胞培养中研究脂联素的作用，以进一步探讨脂联素在危重病，尤其是在炎症反应中的作用。

将脂联素基因缺失大鼠及野生型大鼠行回肠结扎或肠穿刺术制造多细菌感染的脓毒症模型后，检测2、4、6、8、12、16 以及 24 h 后的脂联素、内毒素水平，发现血清脂联素在造模后逐渐下降，在24 h下降明显，内毒素、TNF-α、IL-6水平升高，内毒素与脂联素水平呈负相关，脂联素缺失大鼠死亡率较野生型大鼠高[34，35]。Teoh H 等[36]在相似动物模型的研究中发现，脂联素基因缺失大鼠由肠穿刺导致脓毒症后48 h死亡率为野生型的8倍，基因缺失大鼠IL-12p70、TNF、巨噬细胞趋化蛋白-1(macrophage chemoattractant protein-1，MCP-1)以及 IL-6等促炎因子水平上升，主动脉内皮黏附因子VCAM-1和ICAM-1表达上调。但造脓毒症模型前3d给予重组3聚体脂联素预处理，仍观察到上述现象，推测脂联素的保护作用主要由低分子量聚体实现，而重组三聚体不能减少内皮细胞黏附。然而 Pini等[37]用脂多糖或刀豆球蛋白分别诱导脂联素基因敲除大鼠及野生型大鼠炎症反应模型的研究却得到不同的结果:高剂量脂多糖(100 μ g/只)模型中基因敲除大鼠IL-6、TNF-α，干扰素-γ水平较野生型升高，而低剂量脂多糖(100 ng/只 或10 ng/只)、刀豆球蛋白A诱导组肝损伤、细胞因子水平、死亡率无差别，提示脂多糖对于脂联素的影响呈剂量相关，且内源性脂联素在炎症反应中的作用并没有预期的明显。

在细胞培养的研究中，将不同浓度的脂多糖(50、500、5000 pg/mL)与重组人脂联素共同孵育后检测混合物中鲎变形细胞溶解物活性(LAL)，发现脂多糖可以显著抑制脂多糖的LAL活性，且呈剂量依赖性。在体外环境下，脂联素可以与脂多糖结合，提示脂联素可能通过与脂多糖结合，部分抵消脂多糖的活性充当抗炎物质[34，37]。

将TNF与已分化的脂肪细胞前体共同孵育，发现剂量相关性的脂肪细胞脂联素表达减少，向外周组织排泌也减少，肿瘤坏死因子对脂联素的抑制作用减弱。可以推断，脂联素与脂肪组织分泌的其他脂肪因子(包括 TNF)间可能存在经典负反馈机制[38]。

4 脂联素在炎症反应中可能的作用机制

人髓细胞系体外实验提示，脂联素可下调骨髓单核细胞前体生长、抑制成熟巨噬细胞功能，减轻炎症反应[39]。通过脂联素与各种类型的白细胞共同孵育，发现脂联素可以诱导原始白单核细胞、单核细胞衍生巨噬细胞、树突状细胞抗炎介质IL-10及白介素受体拮抗体IL-1RA的表达，此外，脂联素可以减少脂多糖诱导的巨噬细胞产生促炎因子IFN-γ[40]。但也有研究与之结论不完全一致，经脂联素处理的巨噬细胞吞噬能力及协同刺激能力下降，单核细胞及单核细胞衍生的树突细胞功能及构型未见任何改变[41]。Meghan 等[42]应用猪血细胞巨噬细胞检测脂联素对炎症因子的作用，发现脂联素抑制脂多糖激活的巨噬细胞产生TNF-α和IL-6、增加IL-10表达，可能是通过与抑制NK-κB信号通路和ERK1/2活性有关。Folco等[43]发现，脂联素可促进细胞因子信号传导抑制蛋白3(SOCS3)、TNF受体相关因子-1、TNF-αIP3作用蛋白 3(TNIP3)的表达，提示脂联素对多种促炎因子激活的巨噬细胞的作用是多面性的，在不同水平抑制巨噬细胞的活化。将经脂多糖、TNF诱导的巨噬细胞与脂联素共同孵育，IL-10通过中和抗体或siRNA介导的沉默效应产生的拮抗作用不能抵消脂联素的抗炎作用，提示脂联素使人巨噬细胞对多样的促炎细胞因子反应性下降，并不依赖IL-10的调节作用。脂联素还可通过抑制血管内皮系统NK-κB信号通路抑制TNF表达[44，45]。某些促炎因子如IL-6和 TNF-α也可能负向调节脂联素的表达[46]。

不同分子量的脂联素在体内激活不同的信号通路，一项对不同构型的脂联素分子对于中性粒细胞的作用研究[47]表明，低分子量脂联素及高分子量脂联素均可介导未分化的THP-1细胞的凋亡，减少巨噬细胞清道夫受体(macrophage scavenger receptor，MSR)mRNA的表达，并刺激磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)的活化;高分子量脂联素介导人白细胞以及THP-1细胞IL-6的表达，不抑制脂多糖介导的IL-6分泌，相反，低分子量脂联素可减少脂多糖介导的IL-6释放，并可能通过减少核因子NK-κB激酶β抑制因子的量，使得NK-κBp65核转运减少，以增加IL-10分泌。这些结果提示，不同分子量的脂联素对中性粒细胞的作用存在共同通路，但也存在分子构型特异性的作用机制。虽然不同分子量的脂联素均有促凋亡、促AMPK活化、减少MSR表达的作用，但低分子量脂联素的抗炎作用更确切。

5 结语

血清脂联素是一种主要由脂肪细胞分泌的脂肪因子蛋白，在维持心血管稳态、机体免疫调节、代谢调控，尤其是肥胖相关疾病中有重要意义。在危重患者中，部分研究认为，血清脂联素水平较健康人群下降，且下降程度与疾病预后相关，与内毒素导致的炎症反应中的某些炎症因子水平相关，在脓毒症中，脂联素可能左右脓毒症的预警指标或预后指标;在感染性休克动物模型中，脂联素水平在出现脓毒症后呈下降趋势，并与内毒素水平呈负相关。脂联素在炎症反应中的机制可能与通过抑制NK-κB等信号通路抑制巨噬-单核细胞系统活性有关，脂联素对巨噬细胞的作用是多面的，在不同水平抑制巨噬细胞的活化。不同分子量的脂联素在炎症反应中存在共同通路，但也存在分子构型特异性作用的机制，低分子量脂联素的抗炎作用更确切。但现有资料对于脂联素的研究多数为小样本，中低质量的研究，所得出结论差异很多，且临床结果不能为动物实验和细胞实验所证实，相关结果还需要更多大型、高质量的研究来佐证。但是脂联素已经在危重病患者的代谢改变和炎症反应中显示出了重要的作用，可能能够为危重病患者的临床诊治提供新的思路。

[1]Tilg H，Moschen AR.Adipocytokines:Mediators linking adipose tissue，inflammation and immunity[J].Nat Rev Immunol，2006，6(10):772–783.

[2]Arita Y，Kihara S，Matsuzawa Y，et al.Paradoxical decrease of an adipose-specific protein，adiponectin，in obesity[J].Biochem Biophys Res Commun，1999，257(1):79-83.

[3]Whitehead JP，Richards AA，Prins JB，et al.Adiponectin-a key adipokine in the metabolic syndrome[J].Diabetes Obes Metab，2006，8(3):264-280.

[4]Takahashi M，Arita Y，Matsuzawa Y，et al.Genomic structure and mutations in adiposespecific gene，adiponectin[J].Int J Obes Relat Metab Disord，2000，24(7):861-868.

[5]Combs TP，Berg AH，Scherer PE，et al.Sexual differentiation，pregnancy，calorie restriction，and aging affect the adipocyte-specific secretory protein adiponectin[J].Diabetes，2003，52(2):268-276.

[6]Halberg N，Schraw TD，Scherer PE，et al.Systemic fate of the adipocyte-derived factor diponectin[J].Diabetes，2009，58(9):1961-1970.

[7]Komura N，Kihara S，Shimomura I，et al.Increment and impairment of adiponectin in renal failure[J].Cardiovasc Res，2010，86(3):471-477.

[8]Shen YY，Charlesworth JA，Kelly JJ，et al.The effect of renal transplantation on adiponectin and its isoforms and receptors[J].Metabolism，2007，56(9):1201-1208.

[9]Hu E，Liang P，Spiegelman BM.Adiponectin is a novel adiposespecifi c gene dysregulated in obesity[J].J Biol Chem，1996，271(8):10697-10703.

[10]Maeda N，Shimomura I，Kishida K，et al.Diet-induced insulin resistance in mice lacking adiponectin/ACRP30[J].Nat Med，2002，8(7):731-737.

[11]Rovin BH，Song H，Nagaraja HN，et al.Plasma，urine，and renal expression of adiponectin in human systemic lupus erythematosus[J].Kidney Int，2005，68(5):1825-1833.

[12]Moriconi N，Kraenzlin M，Puder JJ，et al.Body composition and adiponectin serum concentrations in adult patients with cystic fi brosis[J].J Clin Endocrinol Metab，2006，91(4):1586-1590.

[13]Hillenbrand A，Weiss M，Knippschild U，et al.Association of adiponectin levels and insulin demand in critically ill patientsDiabetes，Metabolic Syndrome and Obesity[J].Targets and Therapy，2011，4(1):45-51.

[14]OuchiN，Kihara S，Funahashi T，et al.Obesity adiponectin and vascular inflammatory disease[J].Curr Opin Lipidol，2003，14(6):561-566.

[15]Ouchi N，Kihara S，Funahashi T，et al.Reciprocal association of Creactive protein with adiponectin in blood stream and adipose tissue[J].Circulation ，2003，107(2):671-674.

[16]Shetty GK，Economides PA，Horton ES，et al.Circulating adiponectin and resistin levels in relation to metabolic factors，inflammatory markers，and vascular reactivity in diabetic patients and subjects at risk for diabetes[J].Diabetes Care，2004，27(10):2450-2457.

[17]Krakoff J，Funahashi T，Stehouwer CD，et al.Inflammatory markers，adiponectin，and risk of type 2 diabetes in the Pima Indian[J].Diabetes Care，2003，26(6):1745-1751.

[18]Von Eynatten M，Hamann A，Twardella D，et al.Relationship of adiponectin with markers of systemic inflammation，atherogenic dyslipidemia，and heart failure in patients with coronary heart disease[J].Clin Chem，2006，52(5):853-859.

[19]Hillenbrand A，Knippschild U，Wolf AM，et al.Sepsis induced changes of adipokines and cytokines-septic patients compared to morbidly obese patients[J].BMC Surg，2010，10:26.

[20]Jernas M，Olsson B，Sjostrom CD，et al.Changes in adipose tissuegene expression and plasma levels of adipokines and acute-phase proteins in patients with critical illness[J].Metabolism，2009，58(1):102-108.

[21]Venkatesh B，Hickman I，Nisbet J，et al.Prins J:Changes in serum adiponectin concentrations in critical illness:a preliminary investigation[J].Crit Care，2009，13(4):R105.

[22]Langouche L，Vander Perre S，Van den Robinson，et al.Adiponectin biology and its role in inflammation and critical illness[J].Critical Care，2011，15(2):221.

[23]Walkey AJ，Rice TW，Konter J，et al.Plasma adiponectin and mortality in critically ill subjects with acute respiratory failure[J].Crit Care Med，2010，38(12):2329-2334.

[24]Bala Venkatesh，Ingrid Hickman，John Prins，et al.Changes in serum adiponectin concentrations in critical illness.[J].Critical Care，2009，13(4):R105.

[25]Margareta Jernåsa，Bob Olsson，David Sjöströmb，et al.Changes in adipose tissue gene expression and plasma levels of adipokines and acute-phase proteins in patients with critical illness[J].Metabolism Clinical and Experimental，2009，58(1):102-108.

[26]燕晓雯，李维勤，黎介寿，等.外科感染病人胰岛素抵抗及其相关因析[J].外科理论与实践，2006，11(1):14-17.

[27]Hillenbrand A，Knippschild U，Wolf MA，et al.Sepsis induced changes of adipokines and cytokines-septic patients compared to morbidly obese patients[J].BMC Surgery，2010，10:26.

[28]Langouche L，Vander Perre S，Frystyk J，et al.Adiponectin，retinol-binding protein 4 and leptin in protracted critical illness of pulmonary origin[J].Crit Care，2009，13(4):R112.

[29]Behnes M，Brueckmann M，Lang S，et al.Alterations of adiponectin in the course of inflammation and severe sepsis[J].Shock，2012，38(3):243-248.

[30]Keller P，Moller K，Krabbe KS，et al.Circulating adiponectin levels during human endotoxaemia[J].Clin Exp Immunol，2003，134(4):107-110.

[31]Fruebis J，Tsao S，Javorschi S，et al.Proteolytic cleavage product of 30-kDa adipocyte complement-related protein increases fatty acid oxidation in muscle and causes weight loss in mice[J].Proc Natl Acad Sci USA，2001，98(4):2005-2010.

[32]Koch A，Sanson E，Voigt S，et al.Serum adiponectin upon admission to the intensive care unit may predict mortality in critically ill patients[J].Journal of Critical Care，2011，26(2):166-174.

[33]Vassiliadi DA，Tzanela M，Kotanidou A，et al.Serial changes in adiponectin and resistin in critically ill patients with sepsis:associations with sepsis phase，severity，and circulating cytokine levels[J].Journal of Critical Care，2012，27(4):400-409.

[34]Uji Y，Yamamoto H，Tsuchihashi H，et al.Adiponectin deficiency is associated with severe polymicrobial sepsis，high inflammatory cytokine levels，and high mortality[J].Surgery，2009，145(5):550-557.

[35]suchihashi H，Yamamo H，Tani T，et al.Circulating Concentrations of Adiponectin，an Endogenous Lipopolysaccharide Neutralizing Protein，Decrease in Rats with Polymicrobial Sepsis[J].Journal of Surgical Research，2006，134(2)，348-353.

[36]Teoh H，Quan A，Bang KW，et al.Adiponectin deficiency promotes endothelial activation and profoundly exacerbates sepsis-related mortality[J].Am J Physiol Endocrinol Metab，2008，295(3):E658-664.

[37]Pini M，Sennello JA，Chan L，et al.Adiponectin Deficiency Does Not Affect the Inflammatory Response to Endotoxin or Concanavalin A in Mice[J].Endocrinology，2006，147(11):5019-5022.

[38]Kappes A，Loffler G.Influences of ionomycin，dibutyryl-cycloAMP and tumour necrosis factor-alpha on intracellular amount and secretion of apM1 in differentiating primary human preadipocytes[J].Horm Metab Res，2000，32(1):548-554.

[39]Yokota T，Oritani K，Matsuzawa Y，et al.Adiponectin，a new member of the family of soluble defense collagens，negatively regulates the growth of myelomonocytic progenitors and the functions of macrophages[J].Blood，2000，96(5):1723-1732.

[40]Wolf AM，Wolf D，Rumpold，et al.Adiponectin induces the antiinflammatory cytokines IL-10 and IL-1RA in human leukocytes[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2004，323(2):630-635.

[41]Masaki T，Chiba S，Yoshimatsu H.Adiponectin Protects LPS-Induced Liver Injury Through Modulation of TNF-in KK-Ay Obese Mice[J].Hepalogy，2004，40(1):178-184.

[42]Wulster-Radcliffe MC，Ajuwon M，Wang JZ，et al.Adiponectin differentially regulates cytokines in porcine macrophages[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2004，316(3):924-929.

[43]Folco EJ，Rocha VZ，López-llasaca M，et al.Adiponectin Inhibits Pro-inflammatory Signaling in human macrophages independent of interleukin-10[J].Journal of Biolocal Chemistry，2009，284(38):25565-25575.

[44]Ouchi N，Kihara S，Arita Y，et al.Adiponectin，an adipocytederived plasma protein，inhibits endothelial NF-kappaB signaling through a cAMP-dependent pathway[J].Circulation，2000，102(11):1296-1301.

[45]Ouchi N，Kihara S，Arita Y，et al.Novel modulator for endothelial adhesion molecules:adipocyte-derived plasma protein adiponectin[J].Circulation，1999，100(25):2473-2376.

[46]Ouchi N，Walsh K.Adiponectin as an anti-inflammatory Factor[J].Clinica Chimica Acta，2007，380(5):24-30.

[47]Neumeier M，Weigert J，Buechler C，et al.Different effects of adiponectin isoforms in human monocytic cells[J].Journal of Leukocyte Biology，2006，79(4):803-806.