色素上皮衍生因子与糖尿病大血管病变

范国洽，刘 平(综述)，周亚茹*(审校)

(1.河北医科大学第三医院内分泌科，河北省骨科生物力学重点实验室，河北 石家庄 050051；2.河北省秦皇岛市第三人民医院内分泌科，河北 秦皇岛 066000)

·综述·

色素上皮衍生因子与糖尿病大血管病变

范国洽1，刘 平2(综述)，周亚茹1*(审校)

(1.河北医科大学第三医院内分泌科，河北省骨科生物力学重点实验室，河北 石家庄 050051；2.河北省秦皇岛市第三人民医院内分泌科，河北 秦皇岛 066000)

糖尿病，血管病变；色素上皮衍生因子；综述文献

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.03.042

糖尿病大血管并发症是指主动脉、冠状动脉、脑基底动脉、肾动脉及周围动脉等发生动脉粥样硬化(athemsclerosis,AS)。与单纯AS相比，糖尿病大血管病变范围大、程度重、发生早。约80%2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者死于大血管并发症，是T2DM患者死亡的主要原因。因此，预防和治疗大血管并发症对T2DM患者至关重要。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)是1989年由Tombran-Tink等[1]最早从胎儿视网膜色素上皮细胞培养液中分离出，因其具有营养神经、抑制新生血管生成、抗炎等多种功能而成为研究的热点，目前，PEDF对糖尿病微血管并发症保护作用已得到肯定，但其对糖尿病大血管并发症的作用报道甚少，本文就PEDF与糖尿病大血管并发症的关系及保护作用综述如下。

1 PEDF 概述

PEDF是一种相对分子质量约50 000的分泌性糖蛋白，包含418个氨基酸的多肽，氨基序列显示其属于丝氨酸蛋白酶抑制超家族，但缺乏抑制蛋白酶的活性，蛋白编码基因全长16kb，由8个外显子和7个内含子组成，定位于17号染色体短臂末端[2]，PEDF主要由肝脏、脂肪组织合成，并广泛存在于人体其他器官如肺、心脏、肾脏、胰腺、主动脉以及冠状动脉等[3-4]。

2 PEDF与AS

T2DM患者易发生AS，与单纯的AS相比其病变范围大、程度重、发生早。目前认为，颈动脉内膜中膜厚度(intima-media thickness,IMT)是反应AS的最好指标，氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描能反映AS形态学，颈动脉氟脱氧葡萄糖的平均摄取率(standardized uptake value,SUV)则可反映血管内炎症情况，而血管内炎症在AS的发生发展中起重要作用，且可导致斑块的不稳定性[5]。Tahara等[6]采用氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描显像筛选出317例AS患者，并以颈动脉氟脱氧葡萄糖的SUV反映血管内AS斑块内炎症，结果显示，血清PEDF水平与胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)、心率、血清三酰甘油(triglyceride,TG)水平和颈动脉SUV呈正相关。臂踝脉搏波传导速度(brachial-ankle pulse wave velocity,baPWV)是用来反映外周动脉弹性及可扩张性的非侵入性指标，baPWV值越高表明血管壁越硬，是独立的预测心血管疾病的指标。Choi等[7]对不同糖耐量人群进行研究发现，血浆PEDF水平与臂踝脉搏波传导速度呈显著正相关，因此血清PEDF可以间接反映AS血管形态学及斑块内炎症情况，同时反映外周血管管壁弹性，是反映AS的良好指标。

血管紧张素Ⅱ属于肾素-血管紧张素系统，可在血管壁细胞中调节多种炎症反应。血管紧张素Ⅱ能刺激黏附因子的表达，引起单核细胞趋化因子1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的产生，后者在AS早期发挥重要作用；血管紧张素Ⅱ还能促进血管平滑肌细胞的增殖和迁移，在AS的发生发展中起重要作用[8]。Yamagishi等[9]以100nmol/L血管紧张素Ⅱ培养人脐静脉内皮细胞4h，结果显示，核转录因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)荧光素酶活性、MCP-1mRNA和蛋白表达水平以及尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶水平明显升高，10nmol/L PEDF可阻断血管紧张素Ⅱ的效应，而抗氧化剂N-乙酰半胱胺酸抑制血管紧张素Ⅱ的作用与PEDF相似。以100nmol/L血管紧张素Ⅱ培养人脐静脉内皮细胞，结果发现细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平随培养时间而增高，10nmol/L PEDF、50nmol/L NADPH氧化酶抑制剂二亚苯基碘可抑制细胞内ROS水平的增高。可见血管紧张素Ⅱ能通过NADPH氧化酶引起细胞内ROS产生，而PEDF可通过抑制NADPH氧化酶介导的ROS产生抑制细胞内炎症信号通路，通过抑制NF-κB以及MCP-1的过度表达保护人脐静脉内皮细胞，起到抗AS的作用。

3 PEDF抗血栓、抗血小板聚集作用

血小板功能紊乱可导致糖尿病患者血管内微血栓形成，后者参与糖尿病血管并发症的发生发展[10]。Takenaka等[11]结扎SD大鼠左颈总动脉形成血栓，同时静脉注射PEDF蛋白(10μg、30μg)，或PEDF 30μg +抗PEDF抗体77mg/L，12h后取出大鼠左颈总动脉，结果显示，未干预组的血栓面积/管腔面积比(thrombus area to lumen area,T/L)约为90%，PEDF(30μg)注射组T/L降到60%(P<0.05)；与未干预组相比，PEDF(30μg)组血栓中P选择素(血小板活性指标)表达降低近60%(P<0.01)。NADPH介导的ROS在血小板的激活和聚集中起重要作用，进一步测定了血栓中NADPH氧化酶的活性，PEDF可呈剂量依赖性地降低血栓中ROS水平、NADPH氧化酶活性，以上效应可被抗PEDF抗体阻断。为明确PEDF的抗血栓作用是否与血小板有关，以不同浓度的PEDF(1nmol/L、10nmol/L、100nmol/L)及有(无)抗PEDF抗体(5mg/L)预处理富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)60min，之后再以2mg/L胶质刺激7min，PEDF呈浓度依赖性地抑制ROS的生成；与未干预组相比，100nmol/L PEDF使ROS产生降低80%(P<0.01)，此外，PEDF处理组(100nmol/L)P选择素表达水平以及血小板聚集程度也明显下降，这一作用可被PEDF拮抗剂阻断。表明PEDF在体外可通过降低NADPH氧化酶活性、ROS水平等抗氧化作用抑制血小板的活性，从而降低血栓面积。

糖尿病患者在长期高糖刺激下，体内蛋白质和脂质可发生非酶糖基化，导致多种异构体在体内蓄积，即为糖基化终产物(advanced glycation end products,AGE)。这些非酶糖化/蛋白的氧化/脂质在血管壁聚积，是AGE受体(receptor for advanced glycation end products,RAGE)信号转导的配体，可激活RAGE，导致糖尿病大血管并发症的发生，AGE还可通过诱导氧化应激反应，导致血小板功能紊乱。Yamagishi等[12]研究表明，与非糖尿病组相比，链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导的糖尿病大鼠血小板内ROS水平、NADPH氧化酶活性、P选择素的表达水平及血小板的聚集程度明显升高，尾静脉出血时间明显缩短。静脉注射PEDF(10μg，1次/d)或磷酸吡哆醛(AGE生成抑制剂，250μg，1次/d)7d后，与干预前相比，干预治疗后DM组的血小板ROS水平、NADPH氧化酶活性、P选择素的表达水平及血小板聚集程度明显下降，尾静脉出血时间有所延长。为明确PEDF是否可抑制AGE导致的血小板功能紊乱，每日给予正常大鼠静脉注射1mg的AGE或AGE+10μg PEDF 共10d，AGE注射组大鼠ROS水平、NADPH氧化酶活性、P选择素的表达明显升高，尾静脉出血时间缩短，该结果予DM组相似，上述改变均可被PEDF所抑制。此实验中，PEDF与磷酸吡哆醛的作用相似，表明PEDF可能通过抑制AGE引起的血小板功能改变，进而抑制NADPH氧化酶介导的ROS产生，最终起到抑制血小板活性和聚集的作用。

4 PEDF的抗氧化应激及抗炎作用

糖尿病患者由于合并自主神经病变常可发生静息性心率增快，心率增快不仅与AS相关，还可直接影响AS的进展，因此心率增快与心血管疾病的发病率及人群病死率呈正相关。Nakamura等[13]调查了日本402例门诊高血压、高血脂或糖尿病患者，多元逐步回归分析显示，血糖、血清PEDF水平与心率呈正相关。血糖高者心率较快，心率加快能通过依赖及非依赖交感神经途径增加氧化应激，由于PEDF具有抗氧化应激及抗炎能力，因此心率较快的患者血清PEDF水平升高可能是其对抗心率加快所致氧化应激的代偿反应。

越来越多的证据表明，CD40配基(CD40 ligand,CD40L)信号通路在AS的发病机制中起重要作用，CD40L水平升高与心血管意外事件增加相关。研究[14]证实，CD40与CD40L结合后，可引起血管内皮细胞的炎症反应，并加强黏附分子、趋化因子的聚集。CD40L在活化的血小板中表达，血液循环中超过95%的可溶性CD40L来源于血小板，因此抑制血小板CD40L的表达可能是预防心血管疾病的新研究方向。Yamagishi等[15]给予 STZ诱导的DM大鼠静脉注射PEDF 10μg共7d，非糖尿病组注射AGE 1mg同时注射PEDF 10μg 10d。结果显示，糖尿病组大鼠血小板CD40L表达较正常对照组增加2倍，PEDF干预组大鼠的血小板CD40L表达明显下降。AGE注射组大鼠血小板CD40L表达较正常对照组升高1.3倍，PEDF可恢复血小板CD40L表达水平。上述结果表明，PEDF对血小板CD40L的作用靶点为AGE路径，PEDF通过抑制AGE对血小板的损害，抑制CD40L在糖尿病大鼠中的过量表达，因此PEDF可能成为预防糖尿病心血管病新的有效策略。

Yamagishi等[16]调查了196例日本志愿者，上述人群的血清平均AGE水平为(4.11± 0.88)U/mL，平均PEDF水平为(14.6± 3.2)μg，多元逐步回归分析结果显示，血清肌酐、体质量指数(body mass index,BMI)、TG、AGE、胰岛素水平与血清PEDF水平呈正相关。体外培养内脏前脂肪细胞及人肝癌HLF细胞发现，1、50、100mg/L的AGE均使PEDF mRNA的表达水平升高，而100mg/L的AGE组加1mmol/L抗氧化剂N-乙酰半胱胺酸或 5mg/L RAGE抗体可恢复PEDF mRNA的表达水平。因此，血浆PEDF水平升高可能是机体对循环中AGE水平升高所致血管损伤的代偿反应。

5 PEDF与胰岛素抵抗

胰岛素抵抗是T2DM发病的重要机制、冠状动脉性心脏病的独立危险因素，也是缺血性心脑血管疾患的重要危险因素。Tahara等[6]已证实，HOMA-IR与血清PEDF水平独立正相关。Jenkins等[17]对96例T2DM和54例非糖尿病者血清PEDF水平进行分析，结果显示，T2DM组血清PEDF水平明显高于非糖尿病组[(5.3±2.8)mg/Lvs(3.2±2.0) mg/L，P<0.05]。Nakamura等[18]调查了97例门诊非糖尿病高血压患者，他们的平均HOMA-IR为1.66±0.9，血清PEDF水平为(15.4 ± 4.6)mg/L，多元线性回归分析显示，BMI、年龄、PEDF水平与HOMA-IR独立相关，在调整了年龄、性别等因素后，血清PEDF水平与HOMA-IR呈线性相关(P=0.027)，证明血清PEDF水平独立影响HOMA-IR。Yoshida等[19]证明，PEDF可通过抑制Ras相关的C3肉毒素底物1激活，降低c-Jun 氨基端激酶、NF-κB抑制蛋白相关的胰岛素受体底物丝氨酸的磷酸化，改善AGE所致的肝脏胰岛素抵抗，在T2DM患者中起保护作用。由此可见，胰岛素抵抗时血清PEDF水平升高是机体的一种代偿性保护机制。T2DM患者易发生大血管病变，后者与血小板功能紊乱、氧化应激反应、炎症、血管新生紊乱、胰岛素抵抗等相关。PEDF通过抗血小板聚集、抗血栓形成、抗氧化应激、抗炎、改善胰岛素抵抗等，发挥糖尿病大血管病变的保护作用，PEDF用于防治糖尿病大血管并发症具有广阔的前景。

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2013-09-24；

2013-11-13

中华医学会临床科研专项资金(09010220177)

范国洽(1985-)，女，河北威县人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事糖尿病及其并发症诊治研究。

*通讯作者。E-mail：lzhouyaru@gmail.com

R587.29

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1007-3205(2014)03-0360-04

赵丽洁)