中华急诊医学杂志  2019, Vol. 28 Issue (5): 659-662   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2019.05.030
新型脂联素受体T-钙黏蛋白与心血管疾病研究进展
王娟娟 , 陈凤英     
内蒙古医科大学,呼和浩特 010059

近年来,我国心血管病患病率及死亡率仍处于持续上升阶段,心血管病死亡率居于首位,已成为重大公共卫生问题,因此防治心血管疾病刻不容缓[1]。关于新型脂联素受体T-钙黏蛋白研究表明,其与脂联素结合可以介导心血管保护作用,并且可以作为心血管疾病早期阶段的诊断标志物。

1 脂联素

脂肪组织不仅是能量储存器官,而且也是个重要的内分泌器官。脂肪组织可分泌多种蛋白质因子。到目前为止,研究人员已经在脂肪组织的分泌组中鉴定出约600种可能由脂肪组织分泌的蛋白质[2]。脂联素(adiponectin,APN)是脂肪细胞分泌的一类具有生物活性的激素,是脂肪组织基因表达最丰富的蛋白质产物之一[3]。人类血清中脂联素水平为3~30 μg/ mL[4],参与体内各种生理过程,包括能量代谢、炎症和血管生理,其中脂联素是最好的抗炎脂肪因子[5]。脂联素基因位于染色体3(3q27)的长臂上,包含2型糖尿病(T2DM)和代谢综合征(MS)的易感性位点。编码的蛋白质为28 000~30 000,由244个氨基酸组成; 以三种主要形式存在于细胞和血浆中:低相对分子质量三聚体(LMW,约为67 000),中相对分子质量六聚体(MMW,约为136 000)和高相对分子质量(HMW,> 300 000)多聚体[6]。脂联素三种不同蛋白质形式作为不同受体的配体:三聚体与脂联素受体1(AdipoR1)结合,六聚体与脂联素受体2(AdipoR2)结合,六聚体和多聚HMW充当T-钙黏蛋白的配体[7]

脂联素有抗炎、抗动脉粥样硬化,增加胰岛素敏感性等功能,在代谢调节,促血管生成,抗炎,心脏保护和抗缺血中发挥重要作用[8]。APN通过磷酸化AMPK-α(Thr172)介导心肌葡萄糖摄取和脂肪酸氧化以及通过增加AMPK活性提供心脏保护作用[9]。APN血浆浓度在肥胖症、代谢综合征、2型糖尿病、高血压、冠状动脉疾病(CAD)和急性冠状动脉综合征(ACS)中降低[10],因此脂联素是一种具有疾病预警、发展及预后评估的重要分子标志物。

2 T-钙黏蛋白 2.1 T-钙黏蛋白概况

T-钙黏蛋白(T-钙黏蛋白,cadherin 13,H-cadherin,T-cad,CDH13)是钙黏蛋白家族的成员之一,由CDH13基因编码。它存在于细胞表面,没有跨膜和细胞质内结构域,是一种独特的糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定的嗜同性黏附分子[11],通过EC1-EC2钙结合位点附近的链交换界面形成二聚体从而促进细胞与细胞之间的黏附[12]。T-钙黏蛋白主要在脉管系统中表达,在心肌细胞、骨骼肌、内皮细胞(EC)、血管平滑肌细胞(SMC)和周细胞中表达[13]。研究发现,T-钙黏蛋白在人类心肌中检测到不等强度的表达,其中62%表现为中等-高强度的表达,在心肌中观察到脂联素和CDH13的协同表达[14]。除了其细胞定位外,T-钙黏蛋白也作为微粒(MPs)的一部分存在于循环中。体外和体内实验研究表明,T-钙黏蛋白由应激/凋亡EC脱落,并且反映了EC激活和损伤的程度[15]。目前T-钙黏蛋白还没有被充分研究,但迄今为止进行的研究已经探索了T-钙黏蛋白影响多种心脑血管代谢性疾病,包括血压[16]、血脂水平、动脉粥样硬化[17]、胰岛素抵抗、缺血性脑卒中、代谢综合征等。T-钙黏蛋白的研究已经表明它可能作为心血管疾病早期阶段的诊断标志物。

2.2 CDH13基因多态性

T-钙黏蛋白是介导钙依赖性细胞间黏附的跨膜蛋白,是钙黏蛋白超家族成员。编码T-钙黏蛋白的CDH13基因位于染色体16q23.3,跨越1.2Mb,并含有14个外显子。全基因组(GWAS)相关研究已经鉴定了CDH13中的几种单核苷酸多态性(SNP),编码T-钙黏蛋白的人类基因,影响循环脂联素水平。特别是CDH13的SNP(rs4783244)与代谢综合征、糖尿病、动脉粥样硬化显著相关[18]

Teng等[19]研究发现,CDH13基因型与炎症标志物水平相关。血清脂联素水平与可溶性血管细胞黏附分子-1(sVCAM1)水平呈正相关,与肥胖状态和C-反应蛋白(CRP),可溶性E-选择素(sE-选择素)水平呈负相关; CDH13 rs12051272基因型与CRP,sE-选择素,可溶性细胞间黏附分子1(sICAM1)和sVCAM1水平以及BMI和腰围呈正相关。这些结果证明,在炎症中T-钙黏蛋白是脂联素靶标受体,并且脂联素水平和CDH13基因变体在免疫介导的疾病中和炎性疾病中至关重要。

Teng等[20]分析了4个CDH13 SNPs,CDH13基因多态性与脂联素水平,代谢综合征相关,特别是SNP(rs12051272)基因多态性与代谢综合征显著相关。此外,脂联素水平对CDH13基因座与各种代谢表型之间的关联起到抑制作用,为CDH13与代谢综合征之间关联的提供了进一步证据。

因此,CDH13基因多态性与炎症、代谢综合征、糖尿病、动脉粥样硬化显著相关。

3 T-钙黏蛋白与血管生理 3.1 T-钙黏蛋白与血管内皮功能

研究表明,T-钙黏蛋白在动脉粥样硬化区域的内皮细胞中的表达比正常动脉内皮细胞更高,在动脉粥样硬化血管新生内皮细胞和平滑肌中高表达。体外培养内皮细胞表明T-钙黏蛋白是脂联素促进内皮细胞迁移和增殖能力所必需的受体蛋白[21]。慢性缺血中血管再生、内皮细胞迁移和增殖来完成血运重建[22]。研究发现,T-钙黏蛋白保护血管内皮细胞免受氧化应激诱导的细胞凋亡并促进血管重塑,T-钙黏蛋白在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中的过表达,通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路同时抑制p38MAPK促凋亡信号通路从而保护应激诱导的细胞凋亡[23]。因此T-钙黏蛋白通过改善内皮功能起到血管保护,抗动脉粥样硬化作用。

3.2 T-钙黏蛋白与促血管生成作用

Rubina等[24]研究表明,T-钙黏蛋白从胚胎E8.75期开始出现mRNA水平的表达,从E9.5期开始,在胚胎中检测到T-钙黏蛋白蛋白质表达,在小鼠胚胎心脏中,T-钙黏蛋白从E11.5期开始表达。这些数据表明T-钙黏蛋白可能参与胚胎发生过程中血管的形成。

Parker-Duffen等[21]研究了T-钙黏蛋白在慢性缺血的模型中对血管再生的作用,T-钙黏蛋白和脂联素共定位于血管内皮细胞、骨骼肌组织中。在APN-KO小鼠或T-cad-KO小鼠的骨骼肌中未检测到脂联素的表达,这表明T-钙黏蛋白是脂联素定位于骨骼肌所必需的受体蛋白。T-cad-KO小鼠循环中未结合的血清脂联素水平明显升高,升高的血清脂联素是由组织中释放出来的而不是其合成增加所致。另外,从APN-KO小鼠分离的腓肠肌中T-钙黏蛋白表达显著降低,表明脂联素与T-钙黏蛋白之间存在反馈调节环路。总之,T-钙黏蛋白对于脂联素的组织定位是非常关键的。Parker-Duffen等[21]在APN-KO小鼠、T-cad-KO小鼠和WT小鼠建立后肢缺血模型,使用LDPI监测肢体不同时间点血流灌注情况,APN-KO小鼠、T-cad-KO小鼠相对于WT小鼠的血流恢复受损。为避免T-cad-KO小鼠高血清脂联素水平的影响,制备了TA-dKO小鼠,通过在APN-KO小鼠和TA-dKO小鼠尾静脉注射表达鼠脂联素的质粒载体和对照质粒载体,APN-KO小鼠注射脂联素质粒载体后可改善后肢缺血模型中血流恢复,而脂联素递送不能改善TA-dKO小鼠的血流恢复。这表明T-钙黏蛋白是脂联素在后肢缺血模型中的对血运重建作用所必需的受体蛋白,T-钙黏蛋白对介导脂联素的促血管生成活性是必不可少的。

Hebbard等[25]在小鼠乳房肿瘤模型中观察到,T-钙黏蛋白发挥促血管生成功能,而其缺陷限制了肿瘤新血管形成,显著减少肿瘤生长。

上述研究表明,T-钙黏蛋白对于脂联素介导的血管保护作用是必不可少的。

4 T-钙黏蛋白与心血管疾病

Fujishima等[26]研究发现,在动脉粥样硬化病变血管中,检测到脂联素与T-钙黏蛋白共定位于主动脉血管内皮和内皮下层(动脉粥样硬化斑块和波形蛋白阳性的SMC层),脂联素结合于血管上完全依赖于EC和SMC中T-钙黏蛋白蛋白的表达。脂联素与T-钙黏蛋白结合抑制颈动脉结扎诱导的新内膜增殖,T-钙黏蛋白基因敲除后,在血管中完全检测不到脂联素表达,血浆脂联素水平增加4~5倍,并导致与脂联素缺陷类似的严重血管损伤,加剧了新内膜的增殖,并在培养的SMC中显著减弱了脂联素的抗炎作用。上述研究表明脂联素与T-钙黏蛋白的结合防止新生内膜增生和动脉粥样硬化斑块形成,防止血管损伤从而起到血管保护作用。

Pfaff等[27]研究表明,血浆T-钙黏蛋白水平与冠状动脉病变严重程度和急性冠脉综合征呈负相关。血浆T-钙黏蛋白水平与心血管高危因素、高血压、收缩压、体质量指数和糖尿病呈负相关。T-钙黏蛋白水平与斑块体积呈负相关,随着血管造影显示的冠状动脉狭窄程度增加,T-钙黏蛋白呈现明显的进行性下降。因此,T-钙黏蛋白血浆浓度可用于评估CAD严重程度及ACS风险的潜在分子标志物。

Denzel等[28]研究发现,在动物模型中T-钙黏蛋白通过与APN结合的起到心脏保护作用。与对照组小鼠相比,缺乏APN或CDH13表达的小鼠经腹主动脉缩窄诱导的压力超负荷模型中,加速了心脏失代偿期,出现明显的心肌肥大。心肌AMPK是APN的主要下游保护性信号传导通路。在心肌肥大和缺血-再灌注损伤模型中,T-钙黏蛋白是APN依赖的AMPK磷酸化所必需的脂联素受体。因此,脂联素及T-钙黏蛋白可能延缓心脏后负荷加重所致的心室重构。

Wang等[29]研究表明,通过腹主动脉-下腔静脉瘘手术诱导大鼠容量超负荷模型,APN及其受体(AdipoR1/R2和T-钙黏蛋白)在心肌细胞中的表达量均下调,并通过减少AMPK磷酸化导致心肌细胞收缩功能障碍。在急性心肌缺血模型中,T-钙黏蛋白缺陷型小鼠中缺血-再灌注后的心肌梗塞面积明显增大。虽然外源性脂联素能够改善脂联素缺陷型小鼠应激诱导的心脏损伤,但并不能改善T-钙黏蛋白缺陷型小鼠的心脏损伤[30]。这些数据说明,T-钙黏蛋白通过与其配体APN结合,激活其心脏保护作用,改善病理性心室重构,进一步说明T-钙黏蛋白对脂联素的心脏保护作用至关重要。

综上所述,T-钙黏蛋白在介导脂联素心血管事件中的保护作用是非常关键的。因此,脂联素和T-钙黏蛋白序列性变化可作为心血管疾病的早期识别、评估预后的生物标志物。

5 结语

T-钙黏蛋白与脂联素结合具有抗凋亡,抗氧化,抗动脉粥样硬化,促血管生成,改善病理性心肌重塑等作用,从而发挥心血管保护作用。T-钙黏蛋白与临床多种疾病如炎症、代谢综合征、糖尿病、动脉粥样硬化等关系紧密,是极具临床应用价值的风险评估和监测预后的新型分子标志物。虽然目前研究表明T-钙黏蛋白与脂联素结合具有心脏保护作用,但对其介导的心血管组织中信号传导通路研究较少,其具体分子机制等问题都有待进一步的研究。随着对T-钙黏蛋白与心血管疾病关系研究的不断深入, 必将为人类认识心血管疾病的发生、发展机制和心血管疾病的临床诊治开辟新的思路。

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