Visfatin与胰岛素抵抗及糖尿病肾病的发病机制

安丽 王秋月

Visfatin与胰岛素抵抗及糖尿病肾病的发病机制

安丽 王秋月

Visfatin是哺乳动物合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的限速酶，同时具有类炎性反应因子样作用，可通过cAMP反应元件结合蛋白/蛋白激酶A途径调控肝脏糖异生及葡萄糖代谢，通过NAD、沉默信息调节因子1参与调节胰岛素敏感性及胰岛β细胞功能。此外，visfatin还可调节肾细胞的胰岛素信号转导及葡萄糖代谢，与炎性因子、肾素-血管紧张素系统相互作用，参与糖尿病肾病的发生、发展，为糖尿病及糖尿病肾病的治疗提供新思路。

Visfatin；糖尿病肾病；胰岛素抵抗

糖尿病肾病（DN）是糖尿病患者最主要的微血管病变之一，是终末期肾脏疾病的主要病因。随着我国糖尿病发病率的逐年增加，DN发病率也随之上升。研究证明DN的发生、发展与炎性反应、糖代谢紊乱及胰岛素抵抗（IR）密切相关。近年来对visfatin的研究显示其可通过多种机制参与调节胰岛素敏感性、IR及糖代谢，并在DN发病机制中起重要作用，现就visfatin在IR及DN发病机制中的研究进展作一综述。

1 Visfatin概述

Visfatin是由473个氨基酸组成的蛋白质，相对分子质量为52 000，广泛表达于肝脏、肌肉、脂肪、肾脏、胰腺等器官和组织中，也可由淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞等合成[1]。Visfatin在哺乳动物体内有细胞内及细胞外两种形式。其细胞内形式即烟酰胺磷酸核糖转移酶（Nampt），可作为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）合成的限速酶，参与NAD的生物合成及调控。烟酰胺在visfatin作用下直接转化为烟酰胺单核苷酸（NMN），随后NMN在烟酰胺单核苷酸腺苷酰转移酶的作用下转化为NAD[2]。沉默信息调节因子1（Sirt1）为NAD依赖性脱乙酰化酶，是重要的转录因子及糖代谢中的辅助因子，在细胞分化、IR及胰岛素敏感性、多种细胞因子的调节等生物学过程中发挥重要作用，其调节依赖于充足的NAD。Visfatin可通过NAD调节Sirt1的活性，由此Sirt1、visfatin与NAD一起构成了一种新的调控系统，命名为“NAD世界”[3]。另外，visfatin还具有类炎性因子样作用,在多种急、慢性炎性反应中均可检测到visfatin水平升高。

2 Visfatin与胰岛素分泌

2.1 Visfatin与胰岛β细胞功能及胰岛素敏感性Sirt1在调节糖代谢及胰岛素敏感性中起重要作用，其通过使β细胞上的叉头转录因子1和核因子-κB的p65亚基脱乙酰基，抵抗代谢紊乱及细胞因子介导的β细胞死亡，在代谢及老化引起的β细胞功能障碍中起保护作用[3-4]。在缺乏Sirt1细胞中，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体2/蛋白激酶B通路受损，进而发生慢性高血糖及IR[5]。此外，Sirt1可以调节β细胞中葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）。β细胞特异性Sirt1过表达的转基因（BESTO）小鼠，其GSIS明显增强，葡萄糖耐量得到改善，且β细胞可更好的适应IR环境[6]。另有实验发现，与人胰高血糖素样肽-1类似，visfatin及NMN可显著促进高糖环境下GSIS[7]。

Revollo等[2]通过Nampt（+/-）小鼠证实，细胞内的visfatin及NMN可增强胰岛β细胞的胰岛素分泌，改善β细胞功能。此后，Caton等[8]提出细胞内Nampt/NMN可对抗长期慢性炎性反应对β细胞的刺激，且充足的组织运输及摄取细胞内Nampt/NMN对于保护IR发生、发展中的β细胞功能至关重要。他们的实验发现富含果糖饮食喂养的小鼠胰岛素分泌受损，胰岛中白细胞介素（IL）-1β表达升高，而加入NMN可下调IL-1β表达并修复被抑制的胰岛素分泌。另外，IL-1β和肿瘤坏死因子（TNF）-α可导致胰岛细胞中葡萄糖和亮氨酸引起的胰岛素分泌受抑制，加入NMN可解除IL-1β和TNF-α的抑制作用，当再加入Sirt1抑制剂时NMN的抗炎作用被阻断。

2.2 Visfatin与IR及糖异生 对visfatin与IR关系的研究存在很多争议，针对visfatin与IR关系的荟萃分析显示，visfatin与IR呈正相关，并由此提出visfatin可作为代谢综合征的检测指标[9]。此后Goktas等[10]研究发现，肝脏、大网膜中visfatin水平均与IR呈正相关。最新研究显示，伴有IR的肥胖儿童visfatin水平明显高于无IR的肥胖儿童，且与脂联素相比，visfatin与IR的相关性更高[11]。

TNF-α可显著抑制胰岛素刺激引起的胰岛素受体及胰岛素受体底物-1酪氨酸磷酸化，诱导并激活蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP1B）。Gouranton等[12]发现TNF-α可下调3T3-L1脂肪细胞中visfatin的基因表达及其在细胞内的水平，继而使Sirt1活性下降；相反，visfatin抑制剂可增强TNF-α介导的IR，Sirt1活性增加导致PTP1B表达下调。在敲除Sirt1基因的脂肪细胞中，葡萄糖转运受抑制，且胰岛素信号转导明显受抑制。与之相似，Sun等[13]发现在C2C12细胞中Sirt1可抑制PTP1B基因转录，继而增加胰岛素敏感性。

在肝脏糖异生过程中，cAMP反应元件结合蛋白（CREB）及蛋白激酶A（PKA）在上调细胞葡萄糖合成及磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）基因表达中起至关重要的作用。Choi等[14]提出visfatin通过CREB/PKA途径调控肝脏糖异生，并参与IR发生、发展。Visfatin可显著提高HepG2细胞中CREB和PKA的磷酸化水平，并以时间和浓度依赖性方式提高HepG2细胞中PEPCK和G6Pase的基因表达和蛋白质水平。敲除CREB和PKA基因的HepG2细胞中，visfatin介导的糖异生受抑制。

3 Visfatin在DN发病机制中的作用

3.1 Visfatin与胰岛素信号转导及糖代谢 血糖过高主要通过肾脏血流动力学改变以及代谢异常引起肾脏损害。肾细胞内高糖诱导各种损伤介质如转化生长因子-β1（TGF-β1）、血小板衍生生长因子、血管紧张素（Ang）Ⅱ、糖皮质激素及低氧等，这些因素反过来又可促进葡萄糖转运蛋白-1（GLUT-1）的表达并提高其活性，促进更多的葡萄糖进入细胞内，形成恶性循环。肾小球系膜细胞过度摄取葡萄糖，诱导细胞外基质沉积是DN的病理特征。有实验发现，外源性visfatin可促进肾小球系膜细胞上GLUT-1的mRNA表达及肾小球系膜细胞对葡萄糖的摄取[15]。Kang等[16]提出visfatin可通过促进肾细胞对葡萄糖的摄取，加速OLETF大鼠（一种由遗传因素导致糖尿病的大鼠模型，以IR及肥胖为特征）肾脏代谢紊乱，参与DN的发生、发展。在高糖刺激下，大鼠足细胞和肾小管细胞中visfatin基因及蛋白的合成明显增加，而visfatin可以上调大鼠足细胞及肾小管细胞中GLUT-1及其mRNA的表达，并促进胰岛素刺激下GLUT-1向细胞膜的转移，增强足细胞及肾小管细胞对葡萄糖的摄取。Visfatin可诱导大鼠足细胞及肾小管细胞上胰岛素受体底物-1酪氨酸磷酸化及p85与胰岛素受体底物-1结合，上调蛋白激酶B、细胞外信号调节激酶-1/2、p38丝裂原活化蛋白激酶等胰岛素转导通路下游信号分子的活性。进一步实验证实外源性visfatin可通过促进肾细胞摄取葡萄糖，显著提高大鼠足细胞及肾小管TGF-β1、纤溶酶原激活物抑制剂-1、单核细胞趋化蛋白-1、Ⅰ型胶原等促炎性因子和促纤维化因子的分泌及基因表达，从而参与DN的发生和发展。

3.2 Visfatin与炎性因子 炎性因子在DN的发病机制中起重要作用，DN时可检测到多种炎性因子的表达上调，如 IL-1、IL-6、TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1等。在慢性肾脏疾病中visfatin与细胞间黏附分子-1、IL-6呈正相关，与肾小球滤过率呈负相关[17]。肾损伤时，肾小管细胞的visfatin水平升高，此外，肾细胞也可能受循环中由肝脏、脂肪组织及肾脏巨噬细胞产生的visfatin的影响[18]。细胞实验证实，在高糖刺激下，肾细胞中visfatin合成增加，而加入外源性visfatin后，肾细胞TGF-β1、纤溶酶原激活物抑制剂-1、单核细胞趋化蛋白-1、Ⅰ型胶原表达升高，核因子-κB转录活性显著增加，促炎性反应因子和促纤维化分子的合成增加[16，19]。另有实验发现核因子-κB及其下游炎性因子可能在系膜细胞中visfatin介导肾素-血管紧张素系统（RAS）活化中起关键作用[20]。以上均提示visfatin可通过上调细胞因子水平参与DN的发生、发展。

值得注意的是，Benito-Martin等[18]提出在肾小管细胞中，炎性介质可上调visfatin表达，内源性visfatin在细胞凋亡及长期炎性反应等炎性环境中对肾小管细胞起关键的保护作用。在TNF-α的干预下，体外培养的肾小管上皮细胞中visfatin的mRNA及蛋白质表达上调。而加入FK866（visfatin抑制剂）可增强由TNF-α诱导的单核细胞趋化蛋白-1的表达和正常T细胞分泌的趋化因子mRNA。此外，在TNF-α/干扰素γ的炎性反应环境下，加入FK866后，肾小管上皮细胞表达的凋亡诱导配体水平升高，肾小管细胞凋亡加速。由此提出与外源性visfatin不同，内源性visfatin在炎性反应中有保护作用，并可阻断肾小管细胞死亡及趋化因子的表达。但该实验无法区分内源性visfatin是细胞内visfatin还是由肾小管合成分泌到细胞外的。

3.3 Visfatin与RAS 近来研究显示，visfatin可通过RAS参与DN的发生、发展。DN时，肾脏局部RAS处在兴奋状态。AngⅡ可促进肾小球系膜细胞内RAS成分过度表达，从而导致细胞增生、肥大、凋亡及促进趋炎性因子形成。过度兴奋的RAS可通过AngⅡ受体活化G蛋白、磷脂酶C以及三磷酸肌醇酯等，调控肾脏炎性反应及纤维化过程。高糖环境下，AngⅡ可促进脂肪细胞visfatin的合成[19]。Visfatin以剂量依赖性方式刺激体外培养肾小球系膜细胞肾素mRNA和血管紧张素原mRNA及蛋白的表达，通过上调血管紧张素原及肾素水平促进 AngⅠ生成，并以时间剂量依赖性方式上调AngⅡ[21]。另有临床试验证实，在给予DN患者雷米普利（血管紧张素转换酶抑制剂）5mg/d治疗8周后，血浆visfatin水平显著降低，蛋白尿、炎性反应及血管内皮功能亦得到改善[22]。该结果与visfatin可通过RAS参与肾损伤发生的推测一致。

综上所述，visfatin可通过抑制炎性因子的表达，保护IR发生、发展中的β细胞功能，通过NAD/Sirt1/PTP1B途径参与TNF-α介导的IR。此外，visfatin还可通过CREB/PKA途径调控肝脏糖异生，故visfatin可通过多种途径调节胰岛素分泌及糖代谢，影响全身的血糖水平，继而影响DN的发生、发展。

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Visfatin in the pathogenesis of insulin resistance and diabetic nephropathy

An Li，Wang Qiuyue.Department of Endocrinology and Metabolism，The First Affiliated Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China

Wang Qiuyue，Email：wqycmu@163.com

Visfatin is the rate-limiting enzyme in the synthesis of nicotinamide adenine dinucleotide(NAD)inmammalian cell，and italso has effects of simulating inflammatory cytokines.Visfatin is involved in the control of liver gluconeogenesis and glucose metabolism through cAMP-responsive element binding protein/protein kinase A pathway.Moreover，visfatin regulates insulin sensitivity and islet beta cell function by modulation NAD and silent information regulator 1.In addition，visfatin is involved in the regulation of insulin signal transduction and glucosemetabolism of renal cells.Itmay also play roles in diabetic nephropathy by interacting with inflammatory factors and renin-angiotensin system，which shed light on the therapy of diabetesand diabetic nephropathy.

Visfatin；Diabetic nephropathy；Insulin resistance

（Int JEndocrinolMetab，2015，35：248-251）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.04.009

辽宁省特聘教授科研基金（2015年）；辽宁省科技攻关计划项目（2011225017）；沈阳市科技攻关计划项目（F11-262-9-06）

110001 沈阳，中国医科大学附属第一医院内分泌与代谢病科

王秋月，Email：wqycmu@163.com

2015-02-07）