LRG1 在糖脂代谢疾病中的研究进展

郑书月 夏 玥 贾 珏 邓 霞 王 东

江苏大学附属医院内分泌代谢科，江苏镇江 212001

富含亮氨酸α-2 糖蛋白1（leucine-rich-α-2-glycoprotein 1，LRG1）于1977 年首次从人血清中分离和鉴定，是富亮氨酸蛋白家族高度保守的成员之一[1]。LRG1 基因定位于19p13.3。LRG1 分子量大约为50kD。该基因编码一条含有312 个氨基酸残基的多肽链，氨基酸序列包含8 段富含亮氨酸的亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat，LRR），每个LRR 由20～30 个氨基酸残基组成[2]。具有LRR 结构的蛋白质结构域可形成一种弯曲的螺线管结构[3]。LRR 能与两个或多个配体结合[4]，进而参与蛋白-蛋白相互作用、信号识别和传导、细胞黏附、分化、调节等过程。LRG1 在人体内主要由肝细胞、中性粒细胞合成和分泌[5]，主要通过TGF-β 信号通路促进炎症因子的释放，成纤维细胞增殖，病理性血管生成，成骨细胞合成，癌细胞的转移和侵袭，调节神经的再生等多种病理生理活动[6]。近期研究发现[7]，LRG1 可由白色和棕色脂肪细胞分泌，是一种可以引起肝脂肪变性和胰岛素抵抗的脂肪因子，与糖尿病并发症密切相关。本文就LRG1 与糖脂代谢及其相关疾病的研究作一综述。

1 LRG1 与糖代谢

胰岛素抵抗是2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）、脂肪肝和心血管疾病的主要危险因素。脂肪组织功能障碍在胰岛素抵抗的发展中起着至关重要的作用。除了作为主要的能量储存器官的功能外，脂肪组织被认为是一种内分泌器官，可分泌多种脂肪因子，介导许多生物过程，包括糖代谢、炎症和血管生成[8]。近期研究发现[7]，在人和小鼠体内，与肝脏等其他组织比较，LRG1 在脂肪组织内的含量最高。LRG1 mRNA 水平在成熟脂肪细胞中较未分化脂肪细胞明显升高，同时在脂肪细胞培养液中可检测到LRG1 的存在，因此LRG1 被认为是一种脂肪因子。研究发现，db/db 鼠的血清及脂肪组织中LRG1 的蛋白水平较对照组更高，同时高剂量葡萄糖可刺激白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）和棕色脂肪组织中LRG1的表达与分泌，提示LRG1 可能与糖代谢存在内在联系。二甲双胍作为一线降糖药物，通过减少肝脏葡萄糖输出，改善胰岛β 细胞的信号转导，提升腺苷酸活化蛋白激酶活性，进而改善胰岛素抵抗[9]。使用二甲双胍可以抑制LRG1 的表达及分泌，提示二甲双胍通过调控LRG1 进而发挥其改善胰岛素抵抗的作用。为探究LRG1 对胰岛素抵抗的作用，进一步研究发现，与对照组比较，高脂喂养小鼠敲除LRG1 基因后，小鼠肝脏细胞中胰岛素受体底物1 和胰岛素受体底物2表达上调，糖异生受到抑制，胰岛素敏感性增强，血糖得到改善[7]。但也有不同的发现，Choi 等[10]通过生物正交-非经典氨基酸标记技术，在两种类型的病毒载体和两种不同的肥胖小鼠模型发现，脂肪来源的LRG1可以提升胰岛素的敏感性，抑制炎症，但其中具体的机制尚不清楚，有待进一步在糖尿病模型鼠中探究LRG1 基因对胰岛素抵抗的影响。

2 LRG1 与脂代谢

WAT 是机体能量储存的主要场所之一。内脏WAT 功能障碍会影响脂质代谢，促进机体炎症反应，加重肥胖[11]。研究发现[7]，肥胖的人群和小鼠体内血清LRG1 水平较正常组更高，人体皮下WAT 中LRG1 mRNA 水平与体重指数（body mass index，BMI）呈正相关。给小鼠静脉注射近红外荧光标记的LRG1 48 h后，仅在肝脏观察到LRG1 的结合，表明肝脏是LRG1作用的主要靶器官。定量聚合酶链式反应分析显示，敲除高脂喂养小鼠LRG1 基因后，小鼠血清甘油三酯及胆固醇水平显著降低，小鼠原代肝细胞中脂肪酸β-氧化相关的基因表达增加，脂质生成基因表达降低，如固醇调节元件结合转录因子1、脂肪酸合成酶、硬脂酰辅酶A 去饱和酶1 的活化形式蛋白水平下降。Schmitz 等[11]用二甲双胍治疗肥胖的怀孕小鼠，发现其可下调脂肪因子LRG1 水平，可能为二甲双胍抑制了LRG1 参与内脏WAT 介导的炎症和氧化应激的过程。以上结果提示，LRG1 可以抑制脂肪酸β 氧化并促进脂肪合成，其可能是研究脂肪肝、高脂血症、心血管疾病发病机制的新靶点。

3 LRG1 与糖脂代谢疾病

3.1 LRG1 与肥胖

肥胖的特征是慢性全身低级别炎症，并伴有循环脂肪因子和炎症标志物水平的失调[12]。Alhammad 等[13]研究发现，在正常体重、超重和肥胖3 个组别中，LRG1 水平在超重和肥胖青少年中升高，大约是正常体重组的2.5 倍，而超重组和肥胖组LRG1 水平比较差异无统计学意义（P＞0.05）。此外，LRG1 水平与肥胖标志物HsCRP、Chemerin 和瘦素呈正相关。因此，LRG1 可作为青少年肥胖的早期生物标志物之一。

临床研究及基础研究发现[7,14-15]，LRG1 蛋白水平与体重、BMI、腰围、超敏反应蛋白、内脏脂肪含量成正相关，与高密度脂蛋白和脂联素、骨骼肌含量呈负相关。对进行减重手术的病理性肥胖人群，测定治疗前后血清LRG1 水平，在校正了年龄、性别、种族和基线BMI 后，发现术前较低的LRG1 水平肥胖患者减重效果较好。但也发现部分肥胖患者减肥手术后[14-15]，LRG1 水平会在早期有一定程度的升高，这可能与术后患者体内脂肪组织含量的减少，脂肪组织结构的重构，机体炎症状态的改变，高血糖的缓解等多种因素有关，未来仍需长期随访及更多动物实验来探究LRG1 在肥胖减重患者中的变化及作用。

3.2 LRG1 与糖尿病血管并发症

3.2.1 LRG1 与糖尿病心血管疾病 糖尿病患者体内糖、脂代谢紊乱，会引起高血糖、高血脂及慢性炎症，进而损伤血管，促进冠状动脉粥样硬化的发生和进展。冠状动脉粥样硬化斑块破裂，继发血栓形成，引起冠状动脉阻塞，造成心肌梗死[16]。Bcl-2 和Bax 是细胞凋亡的重要调控因子。Bcl-2 是重要的抗凋亡基因，Bax 是促细胞凋亡基因，可抑制Bcl-2 活性[17]。在体外建立的缺氧心肌细胞模型中，敲除LRG1 后，发现Bax基因的表达被抑制，而Bcl-2 基因表达增强。研究发现[18]，在体外缺氧心肌细胞中，LRG1 上调显著增加缺氧诱导因子-1 的表达，进一步提示LRG1 在急性心肌梗死中的促心肌细胞凋亡作用。LRG1 可能通过上调缺氧诱导因子-1 促进心肌凋亡，从而成为心血管疾病的危险因素。

糖尿病心血管并发症是导致糖尿病患者死亡的主要原因。在糖尿病患者中，纤维化、新生血管生成和炎症是心力衰竭发生的关键病理生理机制[19]。Liu 等[20]对1 978 例T2DM 患者进行7 年的前瞻性随访研究，发现与最小四分位数参与者比较，LRG1 水平最高四分位数患者的心力衰竭风险升高近6 倍，心力衰竭住院风险升高10 倍。LRG1 的自然对数每增加1 个标准差，心力衰竭风险升高1.78 倍，因心力衰竭住院风险升高1.92 倍。血浆LRG1 与心力衰竭和因心力衰竭住院的发病风险相关，提示LRG1 水平升高可增加糖尿病患者发生心力衰竭的风险。

3.2.2 LRG1 与糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR） DR 是糖尿病患者较为严重的微血管并发症，发展到增殖性糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy，PDR）阶段引发的视力损伤往往是不可逆的，严重者甚至会导致失明[21]。在高糖条件下，机体氧化应激增强，导致毛细血管壁和视网膜细胞处于高渗状态，刺激血管内皮细胞增生，基底膜增厚，引起视网膜毛细血管处于相对缺血缺氧的环境，诱导刺激血管内皮生长因子表达，刺激新生血管的形成[22]。Chen 等[23]的横断面研究显示，PDR 患者血浆和玻璃体中LRG1 水平较无DR 的T2DM 和非增殖期DR 患者更高，且LRG1 水平随DR 进展而增高。Zhang 等[24]的前瞻性研究也提示，T2DM 患者较高的血浆LRG1 水平与PDR 显著相关。

除了DR，LRG1 在糖尿病角膜病变中的作用也不可忽视。Li 等[25]发现，与正常对照组比较，糖尿病小鼠角膜上皮损伤后LRG1 水平降低。高血糖可降低角膜上皮细胞LRG1 的表达，外源性应用LRG1 可通过上调基质金属蛋白酶3 和基质金属蛋白酶13 促进糖尿病角膜上皮再生和神经再生。LRG1 可能是一种糖尿病眼病的筛查指标及治疗靶点。

3.2.3 LRG1 与糖尿病肾病 糖尿病肾病是许多国家终末期肾脏病（end stage renal disease，ESRD）的主要原因[26]。糖尿病肾病的病理改变多为肾小球硬化、肾血管病变和肾血管间质纤维化，涉及肾小球疾病及肾小管病变。慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）是一种进展性疾病，CKD 的早期临床表现为微量白蛋白尿，随后进展为大量白蛋白尿，最后致肾功能进一步恶化。但部分糖尿病患者进展到肾功能损害阶段，可以不出现蛋白尿[27]。LRG1 是一种分泌蛋白，能促进血管生成及加重肾脏纤维化。Hong 等[28]对糖尿病小鼠肾小球内皮细胞的转录组分析发现，敲除LRG1 基因，糖尿病小鼠肾小球中ALK1-Smad1/5/8 通路的激活水平显著降低，减轻了糖尿病诱导的肾小球血管生成、足细胞丢失和糖尿病性肾小球病变的发展。除了新生血管的生成，肾纤维化也是慢性肾脏病进展过程中的重要路径。研究发现[29]，除了肾小球内皮细胞，在肾小管间质细胞内，也能检测到LRG1 的表达。在慢性肾脏病肾纤维化小鼠模型中，LRG1 通过增强TGF-β/Smad3 信号传导，在肾小管间质细胞中表达水平显著增加。敲除小鼠LRG1 基因可使CKD 小鼠模型的肾小管纤维化程度显著减弱。

Liu 等[30]的研究发现在T2DM 患者中，LRG1 水平最高三分位者与最低三分位者比相较，进展为ESRD的风险增加了1.91 倍，同时尿LRG1 水平每增加1 标准差，ESRD 的风险增加1.53 倍。尿LRG1 与ESRD的关系与血浆LRG1 无关。尿液中LRG1 水平有望预测糖尿病肾病进展为ESRD 的风险。

4 小结与展望

糖脂代谢紊乱伴随着机体长期的慢性低度炎症和氧化应激反应，会诱发和加重胰岛素抵抗、血脂代谢异常、肥胖以及导致各种不良并发症，严重威胁人类身体健康。但在糖尿病模型鼠中有关LRG1 与糖脂代谢紊乱及其机制的研究有限。LRG1 与糖尿病，脂肪肝等疾病临床研究也尚且不足。未来需要更深入的研究，为糖脂代谢紊乱及相关并发症的诊治提供新的方向和治疗靶点。