组织因子旁路抑制剂与2型糖尿病相关关系的研究进展＊

赵 映，史茂伟

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种严重威胁人类健康的常见病、多发病，它是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病［1］，其中以 2型 DM（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）更为多见，可发生于任何年龄段，但更多见于40岁以上的成人［2］。糖尿病的病因和发病机制复杂，目前认为组织因子旁路抑制剂（tissue factor pathway inhibitor，TFPI）在其中发挥重要作用。

1　2型糖尿病与血管内皮损伤

内皮损伤是T2DM发生发展的重要危险因素之一，血管内皮作为血管壁与血液之间的天然屏障，具有维持血管壁弹性和通透性，平衡凝血和纤溶系统，调节炎性反应的重要功能［3］，当内皮受损时会致血管收缩；凝血反应和炎性反应的启动，导致血栓形成［4］。 此外内皮还可影响血小板的功能［5］，生理情况下，内皮释放的NO、前列环素可抑制血小板活性，而内皮受损时，NO、前列环素表达减少，抑制血小板活性下降，因此内皮功能不全伴血小板活性增高无疑在T2DM，特别是疾病的早期起重要作用。研究认为，内皮损伤主要通过以下机制在T2DM中发挥作用：（1）细胞信号通路改变。激活的胰岛素介导NO合酶通路自身在DM和胰岛素抵抗内皮受损中发挥重要作用，此外该激活的信号通路与内皮素-1的表达相关，而内皮素-1是一种促血管收缩的前炎性因子。（2）激活氧化应激反应。氧化应激产物在DM、胰岛素抵抗、肥胖人群中表达增多。（3）内皮前炎性因子激活，炎性相关因子如C反应蛋白（CRP）、肿瘤坏死因子 α（TNF-α）、白介素 6（IL-6）、细胞间黏附分子1（ICAM-1）等表达增多。（4）激活蛋白激酶C可促使糖尿病炎性反应、内皮损伤进程。（5）线粒体功能异常致内皮功能受损［6-9］。因此反映内皮细胞功能的生物学指标有助于T2DM的早期预测、诊断和干预。目前能反映T2DM内皮功能的生物学指标主要有组织因子旁路抑制剂（TFPI）、ICAM-1、血管细胞间黏附分子-1（VCAM-1）、血管内皮生长因子（VEGF）等［10］。

2　TFPI结构与功能

TFPI是丝氨酸蛋白酶抑制物家族成员之一，它是由276个氨基酸残基组成的耐热单链糖蛋白，相对分子量为 42 000～48 000［11］，包含 K1、K2 和 K3 三个Kunitz型结构域。TFPI基因全长约86 kb，位于2q31～2q32.1区域，由9个外显子和8个内含子组成［12-14］。其中外显子1和2编码TFPI mRNA的5′端非翻译区，外显子3编码信号肽及N末端，外显子 4、6、8分别编码 TFPI的 K1、K2和 K3结构域，外显子5和7编码K1、K2和K3之间的两段连接区， 外显子 9 编码 C 末端和 3′端 非翻译区［15，16］。TFPI 有 两 种 剪 切 形 式 TFPIα和 TFPIβ，TFPIα包 括K1、K2、K3三种结构域，K1结构域能结合TF/FⅦa复合体，K2结构域能与Ⅹa因子结合形成TF/FⅦa/FⅩa/TFPI复合体，K3结构域能结合蛋白S从而增强抑制Ⅹa因子活性，此外TFPIα的C末端能促使TFPI与内皮表面的黏多糖结合，但它可被肝素抑制，从而使血中TFPI表达提高2～4倍。TFPIβ虽然仅包括K1、K2两种结构域，但却在C末端有一8-12个氨基酸序列，可通过糖磷脂酰肌醇（GPI）锚定抑制内皮FⅩa和TF/FⅦa发挥抗凝作用［17］。因此无论是TFPIα还是TFPIβ都可通过抑制FⅩa和FⅩa依赖的TF/FⅦa发挥抗凝作用。此外TFPIα亦可通过其C末端结合Ⅴ因子B区域来抑制凝血酶原发挥抗凝作用。TFPI通过与GPI锚定的相关受体结合形成GPI锚定的TFPI在内皮细胞上表达，而内毒素、白介素-1、TNF-α、血小板来源的生长因子、肝素、纤维生长因子等均可生理性上调TFPI的表达。

3　TFPI与糖尿病发病

3.1抑制炎症反应 体外研究显示，持续高血糖状态下，晚期糖化终产物与其特定受体的结合可诱导血管内氧化应激反应，并导致TF表达增加。TF被认为是与糖尿病微血管并发症（微量蛋白尿、视网膜病变）和神经病变的独立危险因素［18］。与此同时亦有研究显示在合并微量蛋白尿的糖尿病患者中，TFPI表达明显增加，由于TFPI主要由血管内皮细胞产生，TFPI表达增加说明内皮功能受损，或TFPI通过黏多糖与内皮结合的能力被削弱。其原因为由于糖基化作用增强，内皮抗栓能力下降导致［19，20］。糖尿病患者TFPI表达增加被认为是机体的一种保护性代偿反应，用以抵消TF依赖途径诱导的血液高凝状态［21］。

研究证实，炎症和免疫反应在胰岛素抵抗、动脉粥样硬化等血管性疾病的发病中起关键作用。动脉粥样硬化（AS）是一种免疫介导的炎症性病变，而作为AS等危症的T2DM在发生发展过程中也伴随着一定程度的炎性反应，目前认为免疫相关的炎症是胰岛素抵抗、T2DM进展的主要因素之一［22-24］。大量脂肪组织被巨噬细胞、T细胞浸润，持续释放出促炎因子（IL-1β、TNF、IL-17、IL-6 等），同时抗炎因子IL-10、IL-5、干扰素-γ等也被释放调控平衡。当病理条件下胰岛细胞衰竭导致胰岛的肥大细胞和胰岛β细胞的增殖，同时持续的炎性免疫细胞刺激（如单核细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、淋巴细胞），脂肪细胞及其他浸润细胞释放前炎性细胞因子增多，最终导致细胞凋亡，胰岛纤维化。近年有人提出在胰岛素抵抗、T2DM中发挥炎性作用源于代谢（营养敏感途径）和固有免疫（病原敏感途径）有共同作用的受体或细胞信号通路［25］。临床研究也证实外周血炎性标志物是T2DM发生的独立危险因素，抗炎药物如阿司匹林、IL-1受体拮抗药可不同程度降低血糖水平，降低T2DM的发病风险。故认为炎症参与T2DM的发生发展，而抗炎治疗可改善糖代谢紊乱，其机制为内皮受损导致炎性因子释放增多，再者巨噬细胞等参与调节免疫炎性反应的全过程。TFPI在炎性反应方面也发挥重要的调节作用。糖尿病患者高血糖状态诱导的氧化应激反应和炎症反应可使内皮细胞产生细胞外基质成分，如胶原、纤维连接蛋白和血凝蛋白（vWF和TF）的增加，但由于TFPI分泌水平的改变导致TF表达量与其活性程度并不一致［26］。研究表明炎性反应也可以诱导凝血反应，炎性因子（如白介素-1β、白介素-6、肿瘤坏死因子α）可直接或间接上调TF从而诱导凝血反应发生［27］。最新研究还发现在革兰阴性菌败血症鼠模型中TF、凝血酶、FⅩa也可诱导炎性反应，而TFPI则可抑制TF诱导的炎性反应进展［28］。

3.2调节微血管生成 除炎症反应外，TFPI在调控微血管生成方面也发挥重要作用，这与T2DM的发生发展亦密切相关。胰岛β细胞可分泌血管内皮生长因子A （VEGF-A），VEGF-A与微血管内皮细胞上特异性受体结合后，可发挥新生血管生成的作用。TF-FⅦa可通过调控PAR-2信号通路促进细胞增生和血管生成。利用腺病毒转染的内皮细胞实验表明，外源性TFPI可通过抑制TF/PAR-2信号通路来减少内皮细胞增殖和血管生成［29］。同时TFPI发挥作用具有浓度依赖性，抑制TF/PAR-2依赖的血管生成通路的TFPI浓度要明显高于抑制TF/Ⅶa依赖的凝血通路中TFPI的浓度。血浆中TFPI的生理浓度在2.5~5 nM之间，研究表明，当外源性TFPI浓度达20 nM时，可明显抑制内皮细胞迁移和微血管形成，但对细胞增殖和凋亡无明显影响。在黑色素瘤的研究中发现，注射TFPI可明显抑制瘤体生长，其作用机制与抑制瘤体中的内皮细胞增殖有关。另一方面，糖尿病状态下可产生过量活性氧簇（ROS），诱导VEGF的表达，在促进血管生长和维持内皮完整性方面发挥重要病理生理作用。而TFPI可通过调控多种炎性因子表达 （TNF-α、IL-1、IL-6等）影响体内氧化应激状态，改变VEGF表达，从而减少糖尿病患者微血管形成。

3.3影响脂质代谢 糖尿病患者常合并脂类代谢异常，功能障碍的内皮细胞吸收氧化脂质可刺激炎症细胞和细胞因子产生动脉粥样硬化斑块，斑块内微血管形成可导致斑块不稳定、破裂和血栓的发生。TFPI最初被发现可与脂蛋白结合，因此曾命名为脂蛋白相关的凝血抑制剂 （lipoprotein associated coagulation inhibitor，LACI）。近年来的研究发现，TFPI在脂蛋白和脂质代谢方面有许多新的作用角色。血浆中的游离TFPIα主要与脂蛋白结合，通过硫酸肝素蛋白聚糖（HSPGs）和低密度脂蛋白受体相关蛋白质（LRP）被清除，TFPI羧基端可以结合脂蛋白受体相关蛋白，血管损伤后血管内皮TFPI过表达可以减少急性血栓发生和新生内膜形成，相反，TFPI表达不足可增加动脉粥样硬化ApoE缺陷小鼠血栓形成的倾向。TFPI可明显加快VLDL的摄取、内化和降解过程。过表达TFPI的动脉粥样硬化模型小鼠，不但显示出动脉斑块的减少，而且降低血浆总胆固醇水平，其作用效应呈HSPGs依赖性，在VLDL受体基因表达沉默的小鼠模型中，尽管VLDL受体表达明显下调，但并没有明显减弱TFPI诱导的VLDL的结合和摄取［30］。同时研究发现同游离TFPI相比，脂蛋白结合的TFPI抗FXa和TFFVIIa复合体活性减弱，提示脂蛋白结合的TFPI抗凝活性下降［31］。

综上所述，2型糖尿病的发病机制复杂，TFPI除发挥经典的抗凝作用外，在高糖环境诱导的炎症反应、血管生成、脂质代谢等方面亦起到重要作用，但具体调控和分子机制需要今后开展更深入的研究以阐明，深入发掘TFPI的机制，有望为2型糖尿病的治疗提供新的高效靶点。

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