胎球蛋白A与动脉粥样硬化关系的研究进展

张智慧，李连喜

(上海交通大学附属第六人民医院内分泌代谢科 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病临床医学中心 上海市糖尿病重点实验室,上海 200233)

动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是多种病因所致的慢性炎症性疾病，其发生与吸烟、高血压、肥胖、血脂异常、糖尿病等多种危险因素有关，是多种代谢性疾病的常见并发症。血管内皮细胞功能障碍是As的最初触发因素[1]，As病变首先累及动脉内膜，继而发展为多种病变并存，包括脂质点和条纹、粥样斑块、纤维斑块、斑块破裂及出血等，最后可因斑块脱落引起血管栓塞而出现脑梗死等心脑血管并发症，因此As是多数心血管疾病的潜在病理学基础。尽管目前已在As诊断和治疗等方面取得了显著进展，但As及其并发症仍是导致全球人口死亡的主要原因[2]。

目前研究认为肝脏可分泌肝脏因子调节全身代谢和能量稳态，且多种肝脏因子可影响心血管疾病的发生、发展[3]，胎球蛋白A(fetuin-A，FA)即为其中一种。FA是一种主要由肝脏合成分泌进入血液循环的糖蛋白，FA在As病变中发挥重要作用，FA可以通过多种机制对心血管系统产生不同的影响，各种效应错综复杂，其对心血管系统疾病的发生、发展起到促进作用还是保护作用目前尚未完全明确。现就FA与As的关系予以综述。

1 FA的结构与功能

FA于1944年被发现，研究者从胎牛血清中分离出FA，随后陆续在羊、猪、人以及啮齿类动物体内发现其同源血浆蛋白[4]。FA主要由肝脏合成和分泌，之后进入血液循环发挥作用，是第一个被发现的肝脏因子。FA是第3号染色体上α-2-HS-糖蛋白(alpha-2-HS-glycoprotein，AHSG)基因编码的蛋白产物，分子量为59 000，该蛋白包含321个氨基酸残基的N端重链，且N端重链通过二硫键与127个氨基酸的C端轻链结合[5]，已知其N端附近有1个磷酸钙结合位点和1个转化生长因子-β细胞因子结合模序[6]。此外，FA为3层型分子结构，在2个二硫链环结构的半胱氨酸蛋白酶抑制剂区域有2个N端和1个C端[7]，该蛋白共有3个结构域，包括2个 cystatin样结构域和1个未知结构域[6]。

血清FA水平是评估肝细胞功能的良好指标，在健康个体中为0.45～0.6 g/L[8]，FA的血清水平受血脂、胰岛素、炎症、损伤、感染及恶性肿瘤等多种因素的影响，后者通过影响信使RNA的表达水平调控FA的合成[7]。FA是一种属cystatin超家族的多功能酸性糖蛋白，由肝细胞合成分泌后进入血液循环并作用于靶细胞与靶器官，同时广泛存在于细胞外液，具有调节炎症反应、抑制胰岛素受体的酪氨酸激酶活性、诱导胰岛素抵抗和抑制细胞组织异常钙化等功能[9]。研究发现，FA在人体正常生理和病理生理过程中发挥多种作用，肥胖、2型糖尿病、代谢综合征、心肌梗死等患者的血清FA水平明显升高[10]。

2 FA与As的关系

目前FA与As的关系尚不明确，仍存在争议，不同的临床研究所得出的结论也不同。Fiore等[11]通过分析90例肾功能正常的动脉粥样硬化性血管疾病患者的临床资料，首次证明外周血管As患者的血清FA水平明显高于健康受试者，且FA水平与As的病变严重程度相关。后续的其他研究也证实血清FA水平的增高与As病变密切相关，如Vörös等[12]对171例既往有心肌梗死病史患者的临床资料进行分析发现，FA可能通过增加胰岛素抵抗、脂肪细胞功能障碍等代谢异常的程度促进As的发生、发展。Dogru等[13]在非酒精性脂肪肝的受试者中发现，颈动脉内膜中层厚度与FA水平呈正相关，且独立于高血压、高血脂等传统As危险因素。同样，iraz等[14]研究表明，在1型糖尿病患者中，FA水平较高的患者双侧颈动脉内膜中层厚度较高，动脉内膜中层厚度增加是As早期病变的表现，提示FA可能是As早期病变的生物标志物。

但也有研究得出相反的结果，如Jensen等[15]经长期随访老年人群发现FA与动脉粥样硬化性心血管疾病的关联可能在有或非2型糖尿病的个体之间有所不同，其中在非2型糖尿病老年人中高血浆FA水平可降低动脉粥样硬化性心血管疾病的发生风险。同样，Haddad等[16]的研究结果显示低FA水平与血液透析患者的As、炎症和营养不良的发生密切相关。Sun等[17]研究发现在美国女性人群中，C反应蛋白水平较高时，高FA水平与较低的冠心病患病风险相关。

对于FA与As病变间的关系，不同的研究得出相互矛盾结论的原因有以下几种：①可能与研究对象临床特征的异质性有关，研究人群伴发的其他基础疾病如代谢性疾病、肾脏疾病等也会影响As的发生发展，而且FA可能通过影响其他疾病而对As产生间接影响。②FA与As的关联可能取决于As发生的位置，Nascimbeni等[18]的研究也证明了这一点。此外，Mori等[19]认为在As开始阶段，FA水平有升高趋势，而在晚期则有降低趋势，提示研究FA在As中发挥的作用时应考虑到在As病变发展的不同阶段FA的作用可能存在一定差异。

3 FA在As中的作用及机制

FA在As病变过程中可能具有双向作用。一方面，FA可以抑制胰岛素信号转导，并且作为Toll样受体4(Toll-like receptor 4，TLR4)内源性配体参与非酯化脂肪酸(nonesterified fatty acids，NEFA)诱导的胰岛素抵抗，而胰岛素抵抗是导致As发生的高危因素，所以FA增加了As病变的风险；同时，FA还可以通过促进血管内皮细胞的炎症反应、下调脂联素表达等途径促进As的发生、发展。但另一方面，FA作为钙磷酸盐沉淀的有效抑制剂，可以抑制血管病理性钙化，从而减轻As病变发展的风险。FA在As中的作用及机制包括以下几个方面。

3.1FA与胰岛素抵抗 胰岛素抵抗是指胰岛素与其受体结合后的生物效应低于正常水平，致使外周组织对葡萄糖摄取利用减少。胰岛素抵抗不仅是导致 2型糖尿病发生的病理生理机制，也是包括As在内等多种代谢紊乱疾病的始发因素[20]。目前已知FA可以抑制胰岛素信号转导且参与NEFA诱导的胰岛素抵抗，表明FA可能促进As的发生。

FA是胰岛素受体酪氨酸激酶内源性抑制剂[18]，可以与胰岛素受体的β亚基相结合，结合后能够抑制胰岛素受体及相关底物蛋白的磷酸化，因此FA可以抑制胰岛素信号转导并抑制胰岛素刺激的下游信号转导。一项动物实验结果显示，与野生型小鼠相比，AHSG基因敲除的小鼠具有更高的胰岛素敏感性，且在高脂喂养条件下体重增加相对较少，表明FA可增强小鼠的胰岛素抵抗[21]。一些临床研究结果也提示FA参与胰岛素抵抗的发生，如Stefan等[22]通过收集分析无2型糖尿病人群的临床资料，得出血液中FA水平与胰岛素敏感性呈负相关而与肝脏脂肪堆积呈正相关的结论。Shim等[23]以青春期前儿童作为研究对象，采用酶联免疫吸附测定法检测血清FA水平，以胰岛素抵抗的稳态模型评估胰岛素抵抗程度，结果显示FA与胰岛素抵抗水平呈正相关，表明FA是胰岛素抵抗的阳性预测因子。

此外，Pal等[24]研究发现，FA是TLR4的内源性配体，NEFA并不能直接与TLR4结合，而是先与FA结合形成复合物，然后再通过TLR4途径诱导脂肪细胞中促炎症细胞因子的表达，从而引起胰岛素抵抗，脂肪细胞中NEFA诱导的促炎症细胞因子表达仅在FA和TLR4共存时发生，去除其中任何一个都可以阻断NEFA诱导的胰岛素抵抗。

以往研究提示NEFA和高血糖可以增加FA的表达从而诱导胰岛素抵抗[25-26]。其中，NEFA可以通过促进核因子κB与其启动子结合显著增加人肝细胞系HepG2中FA的表达[25]，而血液中高浓度的葡萄糖则可以通过胞外信号调节激酶1/2信号转导途径增加AHSG基因启动子活性从而提高FA的表达[26]。

3.2FA与血管钙化 血管钙化是高血压、As、糖尿病、慢性肾病等普遍存在的病理改变，是导致心血管疾病发病率和死亡率增加的重要因素之一，亦是动脉粥样硬化性心血管事件、外周血管疾病发生的重要危险因素[4]。内皮细胞功能障碍是As发病的最初表现，而血管钙化与内皮损伤及功能障碍之间有密切联系[27]，因为血管磷酸钙晶体沉积物与内皮细胞炎症及动脉粥样硬化斑块去稳定化有关[28]。另一方面，血管钙化常见于As病变晚期，提示血管钙化与As密切相关。体内、体外和临床研究已经认识到FA在预防异位磷酸钙矿化中的重要性[29]。目前已经明确FA是磷酸钙盐沉淀的全身有效抑制剂，可以抑制血管钙化，表明FA可能抑制As病变的发生及发展。

动物实验研究发现，低蛋白饮食诱导的FA减少增强了高磷血症尿毒症大鼠的血管钙化[30]。一些临床研究也显示低FA水平与血管钙化密切相关，如Moe等[31]证实血清FA水平与冠状动脉钙化之间呈负相关，提示FA在As病变过程中起重要作用。Emoto等[32]对大量无肾功能不全的2型糖尿病患者进行颈总动脉和股动脉超声检查，结果发现血清FA水平与As钙化斑块的存在呈独立负相关。此外，Eleftheriadou等[33]研究发现，在2型糖尿病患者中下肢动脉钙化较严重的受试者血清FA水平较低。

FA是不溶性钙的载体，能与钙及磷酸盐形成可溶性复合物，这种稳定的胶体矿物-蛋白质复合物称为钙蛋白颗粒[34]。存在FA的情况下，磷酸钙颗粒诱导的细胞损伤被抑制，磷酸钙与质膜的相互作用和颗粒摄取被延迟，有助于保护血管平滑肌细胞[28]。有研究表明，FA以浓度依赖性方式抑制由升高的细胞外矿物离子浓度诱导的体外血管平滑肌细胞钙化[35]。因此，FA在体内无定形矿物的稳定和清除过程中起重要作用，可以抑制血管的病理性钙化，同时允许人体的生理性骨化。FA除防止血清中钙和磷酸盐沉淀外，还可以通过抑制血管平滑肌细胞凋亡和防止细胞外基质中的碱性钙颗粒成核抑制动脉介质的钙化[36]。

3.3FA与脂质代谢 血脂异常是As重要的促发因素，较高的低密度脂蛋白和三酰甘油以及较低的高密度脂蛋白水平都是As发生的危险因素。低密度脂蛋白负责大多数胆固醇的转运，并且已知氧化修饰的低密度脂蛋白将加重内皮细胞损伤且增加单核细胞表面黏附分子的表达，此后单核细胞从内皮细胞间移入内膜下变为巨噬细胞，巨噬细胞持续吞噬氧化型低密度脂蛋白后转化为泡沫细胞，引发一系列促As反应[37]。研究发现FA对人体脂质代谢可能产生一定影响，Ix等[38]对711例冠心病的非糖尿病门诊患者开展了前瞻性队列研究，结果显示较高的FA水平与代谢综合征的发生及高水平的致As脂质谱相关。

脂联素是脂肪细胞分泌的一种蛋白质，具有抗炎、增强NEFA氧化、保护血管及抗As等作用[39]。Hennige等[40]使用FA处理C57BL/6小鼠以及人体外分化的脂肪细胞，结果显示FA可抑制小鼠体内及人脂肪细胞中脂联素的产生。Vörös等[12]研究发现FA水平是血清脂联素水平的独立决定因素，FA可抑制脂肪细胞中NEFA的摄取和储存，并降低脂联素的表达，而NEFA水平升高又间接增加了AHSG基因的表达，从而使FA水平升高，进一步加重As病变的发展。在机制方面，Agarwal等[41]推测FA可能通过Wnt3a-过氧化物酶体增殖物激活受体γ途径介导其对脂肪细胞脂联素表达的抑制作用。总之，FA致机体脂质代谢紊乱及下调脂联素的表达作用也是促进As发展的重要因素。

3.4FA作用于血管相关细胞 As发病机制涉及内皮细胞炎症反应致功能障碍、巨噬细胞转化为泡沫细胞和平滑肌细胞迁移增殖等过程，FA可能作用于其中一些过程进而影响As的发生、发展。Siegel-Axel等[42]的研究数据表明，FA可以通过不同的信号转导途径影响血管内皮细胞的生长和血管周围脂肪细胞促炎因子及血管生成因子的分泌，而且FA可以抑制血管内皮细胞、血管周围脂肪细胞和血管平滑肌细胞的有丝分裂，这些过程均涉及As病变。Naito等[43]的体外实验显示，FA对人脐静脉内皮细胞的炎症反应、泡沫细胞的形成以及人主动脉平滑肌细胞的增殖和胶原蛋白生成具有刺激作用，从而导致As的发展。目前认为As是一种慢性炎症性疾病，内皮细胞的炎症反应是As发生的始动因素，而Hennige等[40]发现高度纯化的FA可以诱导人单核细胞强烈表达细胞因子，从而加重小鼠的亚临床炎症状态。此外，FA是巨噬细胞迁移和极化的有效趋化因子[44]，较早的研究显示FA可以增强巨噬细胞的吞噬能力[45]，若巨噬细胞迁移及吞噬氧化型低密度脂蛋白的能力增强，则会促进As的发生、发展。

4 结 语

FA与As的紧密联系基本明确，但FA在As病变过程中的作用较为复杂，FA是促进还是抑制As仍存在争议。综合目前的研究，初步提示FA对As的发生发展可能具有双向作用，在早期阶段，它可以通过诱导胰岛素抵抗等机制成为致As因子，而在As的后期，可以通过抑制血管钙化而起到保护作用[33]。因为FA对心血管系统存在多种生物学效应，这些效应的平衡又受其他相关因素影响，而患者若同时伴有糖尿病或非酒精性脂肪肝等代谢性疾病时情况更为特殊，因此FA在As发病中的作用较为复杂。今后仍需进一步明确FA在As中的作用及其可能的机制，控制影响FA水平的众多混杂因素，在As的不同病变位置及病变阶段探究FA的作用。FA能否作为As诊断的标志物、潜在的治疗靶点或预后检测指标是以后研究的焦点，这对As的防治具有重要意义。