分泌型卷曲相关蛋白5与动脉粥样硬化相关性研究进展

李兰芳(综述)，曾姣娥(审校)

(1.长江大学医学院临床医学系，湖北 荆州 434020； 2.荆州市中心医院内分泌科，湖北 荆州 434020)

分泌型卷曲相关蛋白5与动脉粥样硬化相关性研究进展

李兰芳1△(综述)，曾姣娥2※(审校)

(1.长江大学医学院临床医学系，湖北 荆州 434020； 2.荆州市中心医院内分泌科，湖北 荆州 434020)

摘要：分泌型卷曲相关蛋白5(Sfrp5)是Sfrp家族中的一员，是新近发现的一种脂肪因子，其作为Wnt信号通路的抑制剂，可竞争结合Wnt信号胞外配体Wnt5α蛋白，调节脂质代谢，改善胰岛素抵抗，维持炎症的平衡状态，也可参与胚胎发育及肿瘤的发生、发展。Sfrp5通过调节脂肪细胞分化、增强胰岛素敏感性、抵抗炎症反应等起到抗动脉粥样硬化(As)的作用。对Sfrp5与As相关作用机制进行研究，将为As疾病的早期诊断及治疗提供新的思路。

关键词：动脉粥样硬化；脂肪因子；分泌型卷曲相关蛋白5

动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是由胆固醇堆积、细胞代谢异常、钙和其他成分在动脉内壁的集聚而引起的动脉功能紊乱性疾病。肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病及炎症反应等均是As的促发因素。脂肪组织不仅是储存和释放能量的场所，也是一种重要的内分泌组织。当代谢状态发生改变或受外来刺激时，脂肪组织可分泌多种生物活性蛋白(即脂肪因子)，包括瘦素、脂联素、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)α、抵抗素、白细胞介素(interleukin，IL)6、视黄醇结合蛋白、分泌型卷曲相关蛋白(secreted frizzled related protein，Sfrp)等，对维持机体能量代谢平衡发挥着重要作用[1]。Sfrp5是Sfrp家族中的一员，是Ouchi等[2]于2010年发现的一种脂肪因子。Sfrp5可通过一系列机制起到抗As的作用，现就Sfrp5与As相关性的研究进展予以综述。

1Sfrp5的结构

Sfrp5是Sfrp家族中的一员，其基因定位于染色体10q24.1，含有3个外显子，由Sfrp基因编码，其结构中包含一个同源的富含半胱氨酸区域的N2端和一个C2端[3]。Ouchi等[2]研究表明，Sfrp5在视网膜色素上皮细胞及胰腺中均有不同程度的表达。另一项研究表明，Sfrp5在网膜脂肪组织和肌肉组织中均有分泌，而其信使RNA和蛋白水平在网膜脂肪组织中均有更高水平的表达，这说明虽然Sfrp5在体内广泛分布，但该因子在不同部位的表达量是不同的，网膜脂肪组织可能是该因子的主要来源[4]。而Ehrlund等[5]发现，Sfrp5可能由白色脂肪组织的血管壁分泌，在循环血中可检测到Sfrp5。而Sfrp5的表达可能不受性别的影响[6]。

2Sfrp5的生物学作用及机制

Sfrp5的生物学作用主要包括调节胚胎发育过程中胞极性和器官形成[7-8]，其基因甲基化可介导肿瘤的形成与发展[9-10]、参与肥胖及胰岛素抵抗的发生[11]、抑制炎症反应[2]等。Sfrp5的生物学作用主要是通过Wnt信号通路实现的。Wnt信号通路由细胞外蛋白、跨膜受体FZ(Frizzled)蛋白、辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6、胞内信号分子β联蛋白(β-catenin)、散乱蛋白、结肠息肉病蛋白、糖原合成激酶3p、轴蛋白及核内转录因子T细胞因子/淋巴细胞增强因子等构成[12]。Wnt信号通路包括依赖Wnt/β-catenin的经典通路和非依赖Wnt/β-catenin的非经典通路。非经典通路包括Wnt/钙离子通路、Wnt/c-Jun氨基末端激酶(C-jun N-terminal kinase，JNK)通路和Wnt/哺乳动物雷帕酶素耙蛋白通路等[13]。Wnt信号通路与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、炎症反应及肿瘤的发生、发展密切相关。Sfrp5是Wnt信号通路的拮抗剂，Sfrp5富含半胱氨酸区域结构与Wnt FZ蛋白的富含半胱氨酸区域具有高度的同源性，通过与Wnt相互作用或与FZ受体竞争结合Wnt蛋白形成无功能的复合体而抑制Wnt信号通路的活动[3,14]。

3Sfrp5与As

3.1Sfrp5与肥胖肥胖是As的独立危险因素。肥胖是一种慢性低度炎症状态，脂肪组织分泌的多种炎性因子(如C反应蛋白、血管内皮生长因子等)通过激活单核细胞黏附血管内皮，促进单核/巨噬细胞在粥样斑块部位的聚集，并产生多种炎性介质，促进泡沫细胞形成，使动脉内膜增厚、内皮功能紊乱，促进血管内皮细胞和平滑肌细胞的增生，从而加快粥样斑块的形成。且肥胖引起的胰岛素抵抗、糖、脂代谢紊乱、血液流变学改变、内皮功能障碍等也能促进As的发生、发展。目前关于Sfrp5与肥胖的关系尚未达成共识。研究显示，Sfrp5信使RNA及蛋白表达水平在肥胖动物模型脂肪组织中减少；在瘦素缺乏的ob/ob小鼠和糖尿病肥胖大鼠中，Sfrp5的表达水平有所下降；予以高糖高脂饮食喂养的野生型大鼠，在第12周炎症尚不严重时Sfrp5的表达水平较前有短暂性提高，但第24周小鼠体质量较12周明显提高(P<0.01)时，Sfrp5表达水平在体内明显下调，表明在肥胖的发生过程中，随着脂肪聚集至某一临界点可引起Sfrp5表达的转换[2]。Schulte等[15]检测到肥胖患者体质量减轻后血清Sfrp5的水平明显升高，并提出小鼠健康脂肪细胞具有分泌抗炎分子Sfrp5、抑制巨噬细胞分泌的促炎分子Wnt5α的作用。但也有一些研究表明，Sfrp5水平在肥胖大鼠脂肪组织中表达增加[16-17]。Lagathu等[16]的动物实验结果表明，Sfrp5的表达水平随着肥胖程度的加重而持续增加。Wnt通路中Wnt/β-catenin信号通路及Wnt5α介导的非经典通路均可通过抑制前脂肪细胞中的过氧化物酶体增殖剂激活受体γ和CCAAT/增强子结合蛋白α抑制脂肪组织形成及肥胖的发生[18-19]。Mori等[20]发现，在前体脂肪细胞和脂肪细胞中Sfrp5的表达增加，并可能通过抑制Wnt信号通路促进脂肪细胞分化。同时亦有研究显示，正常人群的Sfrp5表达水平与肥胖患者并无明显差别[15]。所以，Sfrp5与肥胖的具体关系还有待进一步的研究探讨。

3.2Sfrp5与胰岛素抵抗高胰岛素血症及胰岛素抵抗亦是As的独立危险因素。胰岛素对于血管内皮细胞具有双向作用。生理浓度的胰岛素可促进一氧化氮的合成和释放，从而起到抗As的作用，但胰岛素作用的靶组织，主要是骨骼肌、脂肪组织和血管内皮细胞，对胰岛素敏感性下降，产生胰岛素抵抗时可诱发As，其作用机制包括：①损伤内皮细胞依赖性舒血管功能，损伤血管内皮，促进平滑肌细胞DNA合成，导致动脉内皮细胞、血管平滑肌细胞及成纤维细胞增生，使中膜平滑肌细胞向内膜下迁移；②降低体内纤溶酶原激活物，升高纤溶酶原激活物抑制物，促进凝血；③增加炎性因子及黏附分子的表达，促进内皮炎症反应，增加血小板聚集，促进凝血因子产生，从而促进动脉血栓形成；④合成胶原及某些引起细胞分裂的生长激素；⑤引起一系列糖脂代谢紊乱[21-22]。胰岛素抵抗时脂肪组织利用葡萄糖减少、脂肪合成障碍及过度分解，脂蛋白活性下降导致主要以餐后血脂异常的脂代谢紊乱，表现为三酰甘油、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、非酯化脂肪酸升高，高密度脂蛋白下降。血脂异常可通过以下途径促进As的发生、发展：①导致纤溶系统活性降低，使血液处于高凝状态，诱导局部血栓形成；②产生化学修饰蛋白，尤其是氧化性低密度脂蛋白，导致血管内皮源性舒张功能紊乱；③提高氧化应激水平，加重内皮损伤[23]。胰岛素抵抗导致的高糖状态下，线粒体内的脂质、糖及体内糖基化蛋白氧化，胞质内醛糖还原反应、前列腺素合成增加，使一氧化氮的灭活加速，损伤血管内皮功能，从而导致As。长期高血糖还可促进各种蛋白质，包括脂蛋白、载脂蛋白及凝血因子等的糖基化，形成糖基化终末产物。糖基化终末产物通过与其配体结合激活细胞内信号转导通路，诱导多种功能蛋白表达，增加内皮细胞通透性，促进炎性细胞黏附聚集，激发内皮炎症反应，从而导致As[24]。Lv等[11]发现，体外用胰岛素干预后的3T3-L1脂肪细胞中，Sfrp5信使RNA及蛋白表达水平分别下调22%和17%，说明高胰岛素水平能抑制Sfrp5表达；当给予罗格列酮及二甲双胍等胰岛素增敏剂干预后，Sfrp5的表达上调，表明Sfrp5的表达可能与胰岛素抵抗相关。研究发现，在以链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型中，以β-catenin为核心的上游基因腺瘤样结肠息肉易患基因及下游基因c-myc在胰岛细胞再生过程中均出现表达上调，表明Wnt通路能使胰岛再生过程处于增殖状态[25]。Rulifson等[26]发现，当加入Wnt3α蛋白干预后，体外培养的胰岛细胞可通过促进细胞周期蛋白D2和PITX2(paired-like homeodomain transcription 2)的表达，从而引起胰岛β细胞的增殖；体内β-catenin的活化可促进胰岛素的分泌，而非经典通路的Wnt5α/FZ2(或FZ5)信号通路能促进胰岛素阳性细胞的迁移和胰岛细胞的形成。Ouchi等[2]发现，给予相同高糖高脂饮食喂养后，与野生型小鼠相比，Sfrp5基因剔除小鼠空腹血糖及胰岛素水平均较高，其可能作用机制是Sfrp5通过与FZ蛋白受体竞争结合脂肪细胞分泌的Wnt5α，阻止非经典通路Wnt信号通路下游的JNK1的激活，防止胰岛素受体1的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，抑制TNF-α、IL-6等炎性因子释放，减弱了炎症对胰岛素信号通路的抑制作用，从而起到防止胰岛素抵抗发生的作用。但Mori等[20]研究发现，Sfrp5基因的沉默并不影响胰岛素信号通路中胰岛素受体1丝氨酸和JNK1的磷酸化，并且不影响原代或永生化脂肪细胞胰岛刺激性葡萄糖摄取，由此推测Wnt5α或Sfrp5可能与脂肪细胞胰岛素敏感性并无关联。因此,Sfrp5与胰岛素抵抗的相关作用机制并不清楚，还需大量研究证实。

3.3Sfrp5与炎症反应As与炎症反应密切相关。脂肪细胞分泌的多种炎性因子(如TNF-α、IL-6、IL-1、单核细胞趋化因子1等)通过JNK、核因子κB导致胰岛素抵抗，而胰岛素抵抗又可促进炎性因子诱导白细胞聚集、炎症反应、氧化应激、内膜损伤、脂质和血管平滑肌细胞迁移等，导致As[24]。Wnt信号通路中Wnt5α介导的非经典通路参与了多种炎症相关疾病的发病过程[27]。肥胖者脂肪组织中有大量巨噬细胞聚集，巨噬细胞能分泌促炎分子Wnt5α，其能通过自分泌与旁分泌途径刺激巨噬细胞释放TNF-α、IL-6、IL-10、单核细胞趋化因子1等炎性因子导致局部或全身炎症反应[28]。Ouchi等[2]在体外实验中用Wnt5α蛋白刺激巨噬细胞使JNK磷酸化，然后用腺病毒介导的基因转染使脂肪细胞过度表达Sfrp5，用该细胞培养巨噬细胞后发现，含有Sfrp5蛋白的条件培养基阻断了巨噬细胞中Wnt5α诱导的JNK磷酸化及TNF-α、IL-6等炎性因子的表达，说明Sfrp5能通过抑制wnt5α/JNK通路阻断巨噬细胞激活而抑制炎症反应。上述研究侧重于探讨Sfrp5在脂肪组织中的抗炎作用，但关于其在其他组织炎症性疾病中的作用研究较少。研究显示，As患者及As动物模型的血管内皮细胞释放wnt5α增加，可诱导其他炎性因子(如环加氧酶2、核因子κB、IL-8)的表达，促进血管内皮发生炎症反应，从而加速As的发生、发展[29]。Sfrp5作为Wnt信号通路拮抗剂可能具有抗As的作用，但其具体机制还需更进一步实验证实。

4小结

Sfrp5是继脂联素后被发现的又一重要的具有抗炎作用的脂肪因子，其生物学作用与肥胖、糖脂代谢、胰岛素抵抗、炎症反应等大血管病变的促发因素相关，因此推测其与As有密切关联，但其具体机制尚未完全阐明。Sfrp5有望成为解决动脉粥样硬化性心脑血管疾病的切入点之一。因此,对两者的关系进行深入研究探讨，将为动脉粥样硬化性疾病的诊断及治疗提供新的思路，但应用于临床还有待进一步研究。

参考文献

[1]Cao H.Adipocytokines in obesity and metabolic disease[J].J Endocrinol，2014,220(2):T47-59.

[2]Ouchi N,Higuchi A,Ohashi K,etal.Sfrp5 is an anti-inflammatory adipokine that modulates metabolic dysfunction in obesity[J].Science,2010,329(5990):454-457.

[3]Kawano Y,Kypta R.Secreted antagonists of the Wnt signalling pathway[J].J Cell Sci,2003,116(Pt 13):2627-2634.

[4]曾令海,胡文静,杨刚毅,等.SFRP5在T2DM患者脂肪、肌肉中的表达及其与胰岛素抵抗的关系[J].中华内分泌外科杂志,2014,8(3):185-188.

[5]Ehrlund A,Mejhert N,Lorente-Cebrián S,etal.Characterization of the Wnt inhibitors secreted frizzled-related proteins (SFRPs) in human adipose tissue[J].J Clin Endocrinol Metab,2013,98(3):E503-508.

[6]瞿华摇,刘强摇,胡振平,等.脂肪因子分泌型卷曲相关蛋白5与肥胖及2型糖尿病的关系[J].中华内分泌代谢杂志,2014,30(8):678-681.

[7]Li Y,Rankin SA,Sinner D,etal.Sfrp5 coordinates foregut specification and morphogenesis by antagonizing both canonical and noncanonical Wnt11 signaling[J].Genes Dev,2008,22(21):3050-3063.

[8]Satoh W,Matsuyama M,Takemura H,etal.Sfrp1,Sfrp2,and Sfrp5 regulate the Wnt/beta-catenin and the planar cell polarity pathways during early trunk formation in mouse[J].Genesis,2008,46(2):92-103.

[9]李海英,张力,潘欢乐,等.wnt信号通路在食管癌细胞放射抗拒性形成中的作用[J].中国病理生理杂志,2012,28(9):1623-1626.

[10]Catcliffe TA,Monk BJ,Planutis K,etal.Wnt signaling in ovarian tumorigenesis[J].Int J Gynecol Cancer,2008,18(5):954-962.

[11]Lv C,Jiang Y,Wang H,etal.Sfrp5 expression and secretion in adipocytes are up-regulated during the differentiation and are negatively correlated with insulin resistance[J].Cell Biol Int,2012,36(9):851-855.

[12]Schinner S.Wnt-signalling and the metabolic syndrome[J].Horm Metab Res,2009,41(2):159-163.

[13]Pandurangan AK.Potential targets for prevention of colorectal cancer：a focus on PI3K/Akt/mTOR and Wnt pathways[J].Asian Pac J Cancer Prev,2013,14(4)：2201-2205.

[14]Bovolenta P,Esteve P,Ruiz JM,etal.Beyond Wnt inhibition:new functions of secreted Frizzled-related proteins in development and disease[J].J Cell Sci,2008,121(6):737-746.

[15]Schulte DM,Müller N,Neumann K,etal.Pro-inflammatory wnt5a and anti-inflammatory Sfrp5 are differentially regulated by nutritional factors in obese human subjects[J].PLoS One,2012,7(2):e32437.

[16]Lagathu C，Christodoulides C，Virtue S，etal.Dact1，a nutritionally regulated preadipocyte gene，controls adipogenesis by coordinating the Wnt/beta-catenin signaling network[J].Diabetes,2009,58 (3)：609-619.

[17]Koza RA，Nikonova L，Hogan J，etal.Changes in gene expression foreshadow diet-induced obesity in genetically identical mice[J].PLoS Genet,2006,2(5):e81.

[18]Tang QQ，Lane MD.Adipogenesis：from stem cell to adipocyte[J].Annu Rev Biochem,2012,81:715-736.

[19]Takada I，Mihara M，Suzawa M,etal.A histone lysine methyltransferase activated by non-canonical Wnt signalling suppresses PPAR-γ transactivation[J].Nat Cell Biol,2007,9(11):1273-1285.

[20]Mori H,Prestwich TC,Reid MA,etal.Secreted frizzled-related protein 5 suppresses adipocyte mitochondrial metabolism through WNT inhibition[J].J Clin Invest,2012,122(7):2405-2416.

[21]闫冰，臧贺川，李世英.胰岛素抵抗、亚临床炎症与动脉硬化性脑梗死[J].中国煤炭工业医学杂志，2005，8(12)：1265-1267.

[22]邓宜鹂，于长青，王旭开.高胰岛素血症的损伤作用[J].现代医药卫生，2012,28(10)：1530-1532.

[23]杨振华，王瑞英.2型糖尿病餐后脂代谢紊乱与大血管病变[J].临床荟萃,2006,21(7)：522-524.

[24]付四海,黄久仪.糖基化终末产物与血管疾病[J].国外医学：生理、病理科学与临床分册，2004,24(4)：360-362.

[25]杨开明,胡晓松,羊惠君,等.糖尿病大鼠胰腺Wnt/β-catenin信号通路的变化及其调节胰岛干细胞分化与增生的意义[J].中国糖尿病杂志,2011,19(2)：149-151.

[26]Rulifson IC,Karnik SK,Heiser PW,etal.Wnt signaling regulates pancreatic beta cell proliferation [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2007,104 (15)：6247-6252.

[27]George SJ.Wnt pathway:a new role in regulation of inflamma-tion[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2008,28(3):400-402.

[28]Pereira C,Schaer DJ,Bachli EB,etal.Wnt5A/CaMKⅡsignaling contributes to the inflammatory response of macrophages and is a target for the anti-inflammatory action of activated protein C and interleukin-10[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2008,28(3):504-510.

[29]Kim J,Kim J,Kim DW,etal.Wnt5a induces endothelial inflammation via beta-catenin-independent signaling[J].J Immunol,2010,185(2):1274-1282.

Research Progress of the Relationship between Sfrp5 and AtherosclerosisLILan-fang1,ZENGJiao-e2.(1.MedicalCollege，YangtzeUniversity,Jingzhou434020，China； 2.DepartmentofEndocrinology，JingzhouCentralHospital,Jingzhou434020，China)

Abstract：Secreted frizzled related protein 5(Sfrp5)，a member of the Sfrps family，is a newly discovered adipokine.As an inhibitor of the Wnt signal pathway,it can regulate lipid metabolism,reduce insulin resistance,keep inflammation balance by competitively binding Wnt5α protein which is one of Wnt signaling pathway extracellular ligands.Sfrp5 can confrontate atherosclerosis by relulating adipocyte differentiation,strengthening insulin sensibility,and resisting inflammation.The exploration of the relationship between Sfrp5 and atherosclerosis can help to provide new ideas for prophylaxis and treatment of atherosclerosis.

Key words：Atherosclerosis； Adipokine； Secreted frizzled related protein 5

收稿日期：2015-05-06修回日期：2015-07-05编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.24.016

中图分类号：R54; R58

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)24-4464-03