非转移性黑色素瘤糖蛋白B与肥胖及相关疾病的研究进展

吴旭楠，赵丽，袁国跃

近30年来，全球肥胖症患病率呈快速上升趋势。2017年流行病学数据表明，全球成年肥胖人数超过6亿，儿童及青少年肥胖人数超过1亿［1］。中国是世界上肥胖人数增长最快的国家之一，最新研究数据表明，中国肥胖人群比例高达12.1%［2］。肥胖已逐渐成为中国乃至全世界最为严重的公共卫生问题之一。非转移性黑色素瘤糖蛋白B（glycoprotein non-metastatic melanoma protein B，Gpnmb）是一种在低转移潜能黑色素瘤细胞系中首次发现的Ⅰ型跨膜糖蛋白［3］，近期研究表明，Gpnmb与体质量、体质指数（body mass index，BMI）密切相关，并可通过增加体质量、加重胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）导致肥胖、2型糖尿病等疾病的发生，有望成为预测和治疗肥胖及相关疾病的新靶点，本文就其与肥胖研究进展进行综述。

1 Gpnmb概述

1.1 Gpnmb的结构与分布 Gpnmb又称造血生长因子诱导的Ⅰ型神经激肽（hematopoietic growth factor inducible neurokinin-1 type，HGFIN）、树突状细胞肝素整合素配体（dendritic cell heparan sulfate proteoglycan integrin-dependent ligand，DC-HIL）和骨激活素（osteoactivin，OA），属于Ⅰ型跨膜糖蛋白家族。人Gpnmb基因定位于7p15，由12个外显子组成，其编码的Gpnmb蛋白存在两个亚型：Gpnmb和Gpnmb-1，分别由560和572个氨基酸组成［4］。

Gpnmb在结构上包含细胞外区（extracellular domain，ECD），跨膜区以及细胞内区（intracellular domain，ICD）。ECD包括N端信号肽、RGD域、NTD域、PKD域、GAP1域、KLD域以及GAP2域；跨膜区包括TM域；ICD则包括免疫受体酪氨酸激活基序（hemITAM-YxxI）和双亮氨酸序列（dileucine motif-ExxxLL）。此外，Gpnmb蛋白具有高度糖基化的特点，在Gpnmb内部存在12个潜在的糖基化位点，其中PKD域和RGD域分别有6个和4个糖基化位点，其余2个分别位于KLD域及GAP2域［5］。

Gpnmb在脂肪、皮肤组织中高表达，其次是肝脏、长骨等其他组织［6］。ROSE等［7］研究发现，跨膜蛋白Gpnmb的ECD在解整合素金属蛋白酶10的水解作用下可进入血液循环发挥作用。另有研究指出，可溶解形式的Gpnmb可由白色脂肪组织、肝脏、成骨细胞等分泌［8］。此外，在3T3-L1脂肪细胞上清液中可检测到Gpnmb的蛋白表达［8-9］。以上均提示Gpnmb是一种分泌蛋白。

1.2 Gpnmb的表达调控 在RAW.264.7巨噬细胞（Macrophage，Mφ）中使用蔗糖、棕榈酸盐、氯喹干预加重溶酶体负荷后，Gpnmb的表达明显上调［10-11］，提示溶酶体功能失调或溶酶体应激状态可诱导Gpnmb的表达。既往研究表明，MiT/TFE转录因子家族主要调控自噬及溶酶体相关蛋白的表达，其家族成员包括MITF、TFEB、TFE3、TFEC［12］。体外实验证实哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂Torin1可增加溶酶体负荷，促进MITF进入细胞核并诱导Gpnmb的合成［10，13］。此外，α-黑素细胞刺激素（α-MSH）［14］，白介素（IL）-10［15］等细胞因子及 miR-150［16］、miR-508-5p［17］等非编码RNA亦能调控Gpnmb的表达。

1.3 Gpnmb的功能 Gpnmb可参与色素沉着、组织损伤修复、骨代谢等多种生理反应。Gpnmb在黑素体成熟的各阶段均有表达，且在黑素体成熟的第Ⅲ阶段和第Ⅳ阶段明显增加［18］，表明Gpnmb在黑素体成熟过程中发挥重要作用并可能与色素沉着密切相关。YU等［19］研究显示，Mφ来源的Gpnmb能够趋化间充质干细胞向皮肤损伤部位募集，继而促进Mφ向M2型极化，加快伤口的愈合；ZHOU等［20］发现Gpnmb可促进急性肾损伤后肾脏受损区域的Mφ向M2型极化从而发挥其保护性作用。提示Gpnmb具有抑制炎症、促进愈合的功能。

2 Gpnmb与肥胖

2.1 Gpnmb与Mφ脂质沉积 近年来，大量研究表明肥胖与脂肪组织的慢性轻度炎症直接相关［21-22］。肥胖时，炎症状态的脂肪组织具备两大特点，一是其具有特征性的冠状结构，该结构中聚集了大量活化的Mφ；此外，Mφ的脂质沉积是其另一大特点［23-24］。

戈谢病（gaucher disease，GD）是一种因β-葡萄糖脑苷脂酶缺乏引起的溶酶体贮积病，其特点是Mφ脂质异常沉积。KRAMER等［25］研究发现GD患者特征性的Mφ-戈谢细胞中Gpnmb的mRNA及蛋白表达水平明显上调，此外，GD患者及小鼠模型血浆Gpnmb水平升高，表明Mφ脂质的异常沉积可促进Gpnmb的表达与分泌。进一步研究显示，肥胖模型鼠附睾白色脂肪组织Mφ Gpnmb mRNA表达明显上调，且Gpnmb mRNA表达水平与小鼠含生长因子样模体黏液样激素样受体（F4/80）的mRNA表达水平呈正相关［10］，提示肥胖时，脂肪组织Mφ的容积增加与Gpnmb的合成密切相关。因此，Gpnmb作为一种在脂肪组织及Mφ中均有丰富表达的分泌蛋白，有望成为肥胖及相关疾病的新预测指标。

2.2 Gpnmb与肥胖的关系 众所周知，白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）的过度蓄积是肥胖的主要危险因素。此外，WAT作为内分泌器官，可分泌多种脂肪因子，并通过调节糖脂代谢参与肥胖的发生发展。一项高通量测序结果显示，高脂喂养诱导的肥胖小鼠WAT Gpnmb基因表达水平明显升高［26］。近期另有研究表明，饮食诱导肥胖小鼠、ob/ob小鼠的附睾WAT Mφ中Gpnmb mRNA表达水平及血清Gpnmb水平均高于正常对照组［8，10］，提示脂肪因子Gpnmb可能与肥胖存在相关性。

GABRIEL等［10］研究者借助计算机模拟技术（In Silico Analysis）对CTB6F2、BHF2杂交小鼠的脂肪组织Gpnmb mRNA的表达水平与代谢特征进行相关性分析，结果显示杂交小鼠脂肪组织Gpnmb mRNA的表达水平与小鼠体质量呈正相关。GONG等［8］进行的人群研究纳入了144例非肥胖受试者与174例肥胖症患者，采用酶联免疫法测定血清Gpnmb水平后发现，肥胖人群血清Gpnmb水平高于非肥胖人群，且血清Gpnmb水平与BMI呈正相关，进一步验证了Gpnmb与肥胖紧密相关。将Gpnmb水平三分位后则发现体质量、腰围、臀围、BMI、ALT、AST、TG等指标随着Gpnmb水平升高而升高。此外，在校正了性别、年龄、空腹血糖及肝酶等影响因素后，Gpnmb水平第三分位的受试者发生肥胖的风险最高。因此，Gpnmb同时还是肥胖的独立危险因素。

随后，KATAYAMA等［9］分别采用运动、吡格列酮、胰岛素干预OLETF糖尿病大鼠模型后发现，OLETF模型鼠WAT中Gpnmb mRNA的表达水平与WAT的重量密切相关并随着体质量的改变发生变化。为了探究Gpnmb对体质量的影响，在啮齿动物中采用腺相关病毒及转基因的方式特异性过表达肝脏的Gpnmb后发现，Gpnmb过表达模型鼠体质量明显增加［8］，尽管Gpnmb过表达模型鼠的摄食量较对照组无明显变化，但氧耗量明显减少，这可能是Gpnmb过表达模型鼠体质量增加的原因。

目前，有关Gpnmb促进肥胖的具体机制尚不完全清楚，有基础研究表明Gpnmb可通过CD44-AKT-SREBP1c通路促进原代脂肪细胞脂质合成，提示Gpnmb与脂代谢存在紧密联系。动物实验显示，使用腺病毒过表达啮齿动物肝脏Gpnmb后，其WAT重量明显增加，WAT重量与体质量比值增加，脂肪细胞面积明显扩大，脂质合成关键基因固醇调节元件1c（SREBP1c）、乙酰辅酶A合成酶（Acs）、乙酰辅酶A羧化酶（Acc）、脂肪酸合成酶（Fasn）表达亦明显上调［8］。综上所述，Gpnmb可能通过加重WAT的脂质蓄积从而促进肥胖的发生。

3 Gpnmb与肥胖相关疾病

3.1 Gpnmb与糖尿病 肥胖时，脂肪组织的慢性轻度炎症可引起免疫应答（IR），而IR则是2型糖尿病发病的中心环节。近期一项临床研究结果指出，2型糖尿病患者血清Gpnmb水平较糖耐量正常者明显升高［9］。此外，动物实验则显示肥胖模型鼠脂肪组织Gpnmb的mRNA表达水平与胰岛素敏感性呈负相关［10］，表明Gpnmb可能是2型糖尿病的标志物并与胰岛素抵抗相关。为了探究Gpnmb对糖代谢的作用，GONG等［8］构建了肝脏特异性过表达Gpnmb小鼠模型，结果发现Gpnmb过表达模型鼠血糖水平明显高于对照组，葡萄糖耐量试验（GTT）及胰岛素耐量试验（ITT）结果则提示过表达Gpnmb可加重IR。随后将C57BL/6J小鼠分为两组，高脂喂养3周诱导肥胖，此后每隔3 d分别腹腔注射3 mg/kg的Gpnmb抗体及IgG对照干预共18 d，结果显示Gpnmb抗体中和可降低血糖及胰岛素水平，并改善胰岛素敏感性。进一步研究验证了Gpnmb抗体中和可通过促进肾脏、肝脏，尤其是棕色脂肪组织对葡萄糖的摄取调控糖代谢。然而目前Gpnmb调控糖代谢的具体机制尚不清楚，有待未来进一步研究加以阐述。

3.2 Gpnmb与脂肪肝 流行病学研究表明，肥胖症患者同时罹患非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）的风险明显增加，且肥胖是NAFLD的危险因素［27］。基础研究显示，低密度脂蛋白（LDL）受体基因敲除鼠在高胆固醇饮食18周后，其肝脏Gpnmb的mRNA表达较正常饮食鼠上调300倍［28］。进一步人群研究纳入了49例正常受试者、44例非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）患者及16例单纯肝脏脂肪变性（hepatic simple steatosis，SS）患者，结果发现NASH患者血清Gpnmb水平高于SS患者，且两者均高于正常对照组；相关性分析显示血清Gpnmb水平与ALT、AST、γ-谷氨酰转肽酶（γ-GTP）、BMI等指标呈正相关［9］，提示Gpnmb与NAFLD密切相关。此外，将NAFLD患者根据肝纤维化程度分为四组后发现，随着肝纤维化程度的加重，血清Gpnmb水平呈上升趋势；多元Logistic回归分析显示Gpnmb是肝纤维化的独立危险因素［9］。综上所述，Gpnmb可能是NAFLD的预测指标并且能够评估肝纤维化的严重程度。

3.3 Gpnmb与肿瘤 超重/肥胖是肿瘤的重要危险因素。研究表明，BMI每增加5 kg/m2，发生胆道系统肿瘤风险增加56%，体质量每增加5 kg，未使用激素替代治疗的女性绝经后发生乳腺癌风险增加11%［29］。目前肥胖导致肿瘤的机制尚不完全清楚，既往研究指出脂联素、Chemerin等脂肪因子与肿瘤的发生紧密相关［30-31］。近期研究表明，Gpnmb作为一种新型脂肪因子，可通过促进肿瘤细胞的增殖、黏附，促进肿瘤新生血管形成等生物学行为加快乳腺癌［32］、胰腺癌［33］、颈部鳞状细胞癌［34］等恶性肿瘤的生长和转移，此外，骨髓来源抑制性细胞可通过其表面Gpnmb的脑外伤综合征（ECD）与T淋巴细胞表面的跨膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖-4（syndecan-4）结合，从而抑制T淋巴细胞的活化与功能，最终导致肿瘤的免疫逃逸［35］。

3.4 Gpnmb与骨代谢 肥胖与骨代谢关系密切，研究表明，肥胖时瘦素等脂肪因子在骨代谢的动态平衡中发挥重要作用［36］。FRARA等［37］发现，啮齿动物过表达Gpnmb后成骨细胞数量增加，成骨细胞生物活性明显提升，提示Gpnmb可促进成骨细胞分化及骨基质矿化。然而，Gpnmb对破骨细胞的作用存在争议。ABDELMAGID等［38］研究者发现，Gpnmb无义突变模型DBA/2J鼠表现为破骨细胞分化程度增加，骨吸收减少，提示Gpnmb抑制破骨细胞分化，但能促进破骨细胞功能。该课题组进一步研究表明，Gpnmb通过激活CD44/ERK通路抑制核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）介导的破骨细胞分化［39］。但有研究表明Gpnmb能够促进破骨细胞的分化与功能［40］。因此，Gpnmb与骨代谢的关系有待今后进一步研究验证。

4 结论与展望

综上所述，Gpnmb是一种在脂肪、肝脏等组织高表达的分泌蛋白，近期研究表明，Gpnmb可增加小鼠体质量，加剧肥胖引起的IR，人群研究则显示Gpnmb与体质量、BMI、稳态模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）等呈正相关，Gpnmb是发生肥胖的独立危险因素，但目前有关Gpnmb与肥胖及相关疾病的临床研究数据仍十分有限，且缺少Gpnmb影响体质量、摄食、能量代谢、胰岛素敏感性的具体机制研究。今后可进行大样本的前瞻性临床研究验证Gpnmb对肥胖及相关疾病的预测价值，并进一步探究Gpnmb参与肥胖及相关疾病发生发展的机制。

作者贡献：吴旭楠进行文章的构思与设计，文献/资料收集、整理，撰写论文；赵丽进行文章的修改；袁国跃负责文章的质量控制及审核，对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。