脂联素对缺血性肾脏病保护作用的研究进展

郑晓彤，刘大军

(中国医科大学附属盛京医院肾脏内科，沈阳 110000)

近年来，随着人口老龄化速度的加快，缺血性肾脏病(ischemic renal disease，IRD)所致终末期肾病(end-stage renal disease，ESRD)的发病率逐年上升。动脉粥样硬化是主要的病因之一，我国约90%的肾动脉狭窄由动脉粥样硬化引起[1]。动脉粥样硬化性肾动脉狭窄通过减少肾脏血流灌注激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，进而导致血管收缩和水钠潴留，最终引发继发性高血压。肾动脉重度狭窄则激活压力调节系统，引起恶性高血压、肾小球滤过功能下降，导致IRD的发生。IRD不仅可导致ESRD，还可增加心血管事件的发生风险[2]。目前，对IRD的防治是我国卫生事业面临的重要问题，传统治疗方式(如控制血压、饮食限制、ESRD替代治疗等)已较为成熟，但仍需要寻找更有效的改善患者预后的干预方式，以控制IRD的发生、节约卫生资源。脂联素是血浆含量最丰富的多功能细胞因子，不仅可在代谢过程中发挥作用，还可通过受体依赖机制保护细胞，避免细胞凋亡，并减少各种细胞炎症，进而保护机体器官[3]。现就脂联素的生物学作用及其机制在IRD中的潜在临床应用前景予以综述。

1 脂联素及其受体

脂联素又称脂肪细胞补体相关蛋白30，是一种分子量为30 000的脂肪细胞衍生血管活性肽,其编码基因位于人染色体3q27，称apM 1基因。既往研究认为，脂联素仅由脂肪细胞合成[4]。但另有研究表明，其他类型的细胞，如内皮细胞、炎症细胞和上皮细胞也会产生脂联素[5-6]。脂联素翻译后由分子量为30 000的单体蛋白质修饰成不同的多聚体亚型(低分子量或三聚体、中分子量或六聚体、高分子量)并分泌到循环中[7]。每一种亚型都能激活不同的信号转导通路，调节各种生物功能[8]。血浆中脂联素的含量丰富，其血浆浓度为5～30 μg/mL，约占总血浆蛋白的0.01%[7]。脂联素在细胞葡萄糖和脂肪酸等能量代谢过程中发挥重要的调节作用，还可参与细胞增殖肥大和免疫功能的调控。研究表明，提高血浆脂联素水平可激活细胞内信号，并可减轻代谢功能障碍对肿瘤发展和进展的有害影响[9]。

脂联素通过与脂联素受体(adiponectin receptor，AdipoR)1和AdipoR2结合，启动一系列组织依赖的信号转导通路，包括AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)和p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)等通路。AdipoR1在机体内广泛存在，主要在肝细胞和白色脂肪组织表达[10]。在信号转导通路中，AdipoR1和AdipoR2直接与包含普列克底物蛋白同源结构域、磷酸酪氨酸结合结构域和亮氨酸拉链基序的适配器蛋白结合[6]。亮氨酸拉链基序是脂联素作用于能量稳态的关键调节因子[11]。据报道，脂联素通过刺激AdipoR1和AdipoR2激活丝氨酸/苏氨酸激酶，进而激活蛋白激酶复合物[12]。此外，脂联素还能有效刺激与AdipoR1和AdipoR2相关神经酰胺酶的活性，增强神经酰胺酶分解代谢，并促进抗凋亡代谢产物1-磷酸鞘氨醇的形成[13]。脂联素还可以调节信号转导及转录激活因子3信号。Yang等[14]研究证实，AMPK是脂联素诱导的单核细胞向成纤维细胞转化以及骨髓来源单核细胞基质蛋白表达的主要介质。Song等[15]认为，脂联素AdipoR1通过保护血脑屏障治疗阿尔茨海默病。脂联素可通过AdipoR1和AdipoR2信号机制减少各种细胞的炎症。可见，脂联素是能量代谢和炎症的重要调节因子[16]。

2 IRD的发病机制

IRD是指肾动脉显著狭窄，肾动脉灌注压的下降超过其自动调节代偿能力(低于60～70 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa)而引起的缺血性肾损伤。在大多数情况下，肾小球动脉粥样硬化是IRD发生的根本原因。缺血的严重程度和持续时间的增加可能导致肾小管结构损伤，进一步加重肾功能损害。ATP的耗竭引起肾小管细胞缺血和缺氧损伤，并可激活一系列代谢变化[17]。有研究表明，肾组织缺血过程中产生大量的活性氧类(reactive oxygen species，ROS)极易与各种细胞成分发生反应，引起氧化应激，进一步引发炎症损伤及细胞凋亡等病理过程[18]。

3 脂联素的生物学效应对IRD的保护作用

脂联素具有多种有益的生物学效应，对心肌缺血再灌注损伤和脑缺血损伤具有保护作用。研究发现，脂联素敲除(ko)小鼠模型的心肌细胞凋亡及梗死面积均明显增加，给予球形脂联素后可明显降低上述影响[19]。脂联素的生物学效应也对IRD具有保护作用。

3.1脂联素的抗动脉粥样硬化作用 IRD主要由肾动脉粥样硬化引起。巨噬细胞、平滑肌细胞和内皮细胞的迁移和增殖是动脉粥样硬化发生的主要因素。巨噬细胞源性泡沫细胞由单核细胞附壁、分化形成。脂联素通过抑制单核细胞的增殖分化减少巨噬细胞对胆固醇酯的摄取利用，使A类清道夫受体基因的表达下降，进而减弱炎症反应，并减少巨噬细胞的泡沫化，从而阻止动脉粥样硬化的发生发展[20]。此外，动脉粥样硬化还与脂蛋白代谢有关。低密度脂蛋白和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)是具有不同致动脉粥样硬化或保护动脉粥样硬化颗粒的异质性蛋白。脂蛋白质量较其循环水平更易引起心血管疾病的发生。氧化型低密度脂蛋白是动脉粥样硬化发生发展的触发因子，ESRD患者氧化型低密度脂蛋白增加[21]。据报道，脂联素与大HDL呈显著正相关，与中、小HDL呈显著负相关。脂联素增强可以诱导具有保护作用的HDL增加，即大HDL增加，中、小HDL减少[22]。

脂联素可能在改善透析患者的氧化应激中发挥作用。Wang等[23]通过建立动脉粥样硬化小鼠模型，用表达脂联素DNA腺病毒干预发现，脂联素通过抑制核因子κB核p65蛋白的表达可有效抑制核因子κB通路的激活，减少动脉粥样硬化发生。另有研究称，较低脂联素水平与透析前慢性肾脏病患者动脉粥样硬化的风险增加有关，而且脂联素还可作为早期肾功能不全动脉粥样硬化状态的潜在替代标志物[24]。此外，血清总脂联素水平也是IgA肾病患者动脉硬化的独立决定因素。高分子量脂联素水平与动脉硬化程度的相关性更强，故认为，脂联素可以预防肾动脉硬化[25]。由此可见，脂联素在IRD中可能具有明显的抗动脉粥样硬化作用。

3.2脂联素的抗炎作用 脂联素还具有较强的抑制炎症因子的作用。多项研究表明，脂联素可抑制促炎因子、下调黏附分子的表达、拮抗Toll样受体及其配体等作用[26-28]。巨噬细胞由循环髓样来源的血液单核细胞产生，具有吞噬细胞异质性，进入靶组织后可获得所在组织的表型和功能属性[29]。巨噬细胞在炎症和心血管疾病的发展过程中发挥主要作用。有报道称，脂联素通过抑制单核/巨噬细胞的迁移、巨噬细胞的泡沫化、巨噬细胞内的脂质积累来抑制炎症过程和动脉粥样硬化的形成[30]。但也有报道称，巨噬泡沫细胞中脂联素的表达可通过降低细胞对氧化型低密度脂蛋白的吸收，增强HDL介导的胆固醇排泄或降低细胞中三酰甘油和胆固醇的累积来实现保护作用[31]。重组脂联素蛋白可减少ROS产生，进而减轻氧化应激，从而起到抗炎作用[32]。

肾功能障碍会导致脂联素/AdipoR1/AMPK信号下调，心肌的氧化和氮化应激水平增加[33]。Ohashi等[34]的研究表明，脂联素通过抑制炎症和氧化应激反应阻止肾小球和肾小管间质的损伤。Zha等[35]发现，肾功能不全和肾小管损伤可能通过增加肾脏脂联素的生物降解、消除以及脂肪组织中脂联素的产生，对糖尿病肾病患者血清和尿脂联素水平的升高发挥作用。脂联素水平的升高可改善蛋白尿、肾小球肥厚和肾脏组织炎症反应。有研究发现，脂联素的肾脏保护作用还与肾小球足细胞特异性蛋白Nephrin的表达、血管内皮功能及抑制氧化应激和炎症反应有关[36]。脂联素水平与慢性肾衰竭存在复杂关联。对于慢性肾衰竭患者，尤其ESRD患者的脂联素循环水平较高，且ESRD患者脂联素水平的升高与全身炎症标志物的水平呈正相关，并与较高的死亡风险有关[37]。由此可见，脂联素在肾脏组织中具有抗炎作用，故可推测，脂联素在IRD的发生发展过程中具有抗炎作用。

3.3脂联素的抗纤维化作用 纤维化是炎症损伤后细胞外基质过度积累的常见过程。脂联素通过AMPK穿过肾小球滤过屏障，抑制肾脏炎症、纤维化和氧化应激[38]。Tian等[39]对转基因诱导的脂联素过表达小鼠模型的研究证实，脂联素过表达小鼠通过限制肾素-血管紧张素系统激活的氧化应激、炎症和纤维化通路降低蛋白尿、肾小球硬化和肾小管间质纤维化的进展。研究表明，罗格列酮可通过提高脂联素水平抑制炎症因子白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-β1等的释放，从而下调肾脏肿瘤坏死因子-β1的水平，在一定程度上减轻慢性肾脏病的进展和肾小管的间质纤维化[40]。对不同心脏疾病动物的研究发现，脂联素可减轻心脏细胞外基质重构所致的不良反应[41]。与野生型小鼠相比，脂联素敲除小鼠的心肌纤维化、心肌肥厚更明显，死亡率更高[42]。故推测，脂联素对肾脏纤维化可能具有类似的作用。

骨髓来源的成纤维细胞可能通过细胞外基质的过度产生和堆积在肾纤维化发病机制中发挥重要作用。对肾小管间质纤维化小鼠模型的研究发现，脂联素是单核细胞向成纤维细胞转化和肾纤维化过程的关键调控因子，提示脂联素/AMPK信号通路可能是纤维化肾病的新的治疗靶点[14,43]。在长期血液供应不足及缺氧情况下，IRD的肾脏纤维化进一步加重。由此可见，脂联素在抗纤维化治疗过程中具有重要作用。

3.4脂联素的抗细胞凋亡作用 凋亡与正常生理活动、各种组织系统结构发育以及疾病恶变等密切相关。在IRD中，长期缺血缺氧导致大量肾细胞凋亡，在细胞凋亡的调节中，内质网参与蛋白质的合成、折叠和转运。内质网应激是一种对过度刺激引起的蛋白质未折叠和错误折叠的保护反应。细胞凋亡由内质网过度应激引起，内质网和线粒体的相互作用在氧化应激和代谢稳态中非常重要[44]。同时，线粒体在细胞的存活和死亡中也发挥重要作用。抗氧化防御物质与自由基平衡失调极易导致氧化应激的发生，这是许多慢性疾病的病理基础。ROS是一些生物反应(如增殖和凋亡)的预激活介质，可通过线粒体氧化磷酸化产生。低水平ROS可作为第二信使参与细胞的信号传递过程，但过量的ROS可对细胞成分(如核酸、蛋白质和脂质)造成破坏性和不可逆性的损害，因此，降低ROS所引起的氧化应激可减少细胞凋亡。

脂联素不仅是一种具有体内保护作用的脂肪因子，还可与肾小管远端脂质受体结合激活AMPK并抑制糖原合成。脂联素也是尿蛋白的主要调节因子，可作用于肾小球，激活AMPK通路，减少足细胞内的NADPH氧化酶4，调节氧化应激。Ding等[45]对慢性间歇性低氧的肾脏损伤的研究发现，ROS可能是诱导内质网应激的重要调节因子，补充脂联素后ROS产生减少，表明脂联素可通过抑制ROS产生和内质网应激抑制肾细胞凋亡。Cheng等[46]也报道，脂联素可以保护肾脏免受缺血再灌注损伤，首次证明，脂联素通过过氧化物酶体增殖物激活受体α/血红素加氧酶-1依赖通路直接作用于肾小管发挥抗凋亡作用，保护肾脏免受缺血再灌注损伤。总之，脂联素可通过抗氧化应激减少细胞凋亡，进而对IRD起到保护作用。

4 小 结

脂联素作为一种多功能的细胞因子，通过抗动脉粥样硬化、抗炎症因子、抗纤维化以及抗凋亡等作用对多器官系统起到保护作用。脂联素可通过抑制肾小管上皮细胞的凋亡及抗氧化应激机制改善IRD的发生发展。脂联素对肾脏具有明显的保护作用，可作为治疗IRD的新靶点，对脂联素作用信号通路的深入研究将为肾脏疾病的临床治疗提供新的思路。