血清類黏蛋白的功能和臨床意義

王志學(xué)，侯曉丹，金新源，宋明明，劉 霞，楊義力

（1. 蘇州市立醫(yī)院北區(qū)燒傷整形科，江蘇 蘇州 215008；2. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究中心蘇州系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215123；3. 第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)教研室，上海 200433）

類黏蛋白（orosomucoid，ORM）是血清中含量較高的糖蛋白，又稱α1-酸性糖蛋白，在人體內(nèi)因糖基化程度不同而有約20種亞型。ORM對參與天然免疫和獲得性免疫的多種細(xì)胞均有調(diào)節(jié)作用。炎癥時ORM的升高伴隨著其糖鏈末端果糖化的增加。在炎癥的起始階段，ORM的功能是促進(jìn)炎癥和免疫反應(yīng)的發(fā)展；而在炎癥的晚期，ORM促使炎癥和免疫反應(yīng)消退。因此，ORM的表達(dá)變化與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。另外，ORM也可調(diào)節(jié)神經(jīng)、肌肉等細(xì)胞的功能，參與能量代謝和肌肉功能的調(diào)節(jié)。文章對近幾年ORM的研究成果進(jìn)行了綜述，評價其作為臨床檢測指標(biāo)的意義和必要性。

1 ORM的結(jié)構(gòu)特征

ORM是一種主要由肝臟合成的糖化蛋白，等電點為2.8～3.8。因糖基化程度的不同，ORM的相對分子質(zhì)量從37 000～54 000不等。正常人血漿ORM水平為0.6～1.2 mg/mL（占血漿蛋白的1%～3%）[1]。人類基因組中相鄰的基因分別編碼ORM1（占正常人血漿總ORM的75%）和ORM2。與ORM2不同，ORM1在人群中存在一定的多態(tài)性，ORM1*S和ORM1*F1基因攜帶者廣泛存在于世界各地，而ORM*F2基因攜帶者在歐洲、北非和西亞較常見[2]。

在肝細(xì)胞內(nèi)，首先合成為包含201個殘基的ORM1前體，在切除含18個氨基酸的信號肽后，成熟的ORM1含183個殘基，并形成分子內(nèi)的2個二硫鍵。ORM2和ORM1僅有22個氨基酸不同。ORM1的多態(tài)性是由第32～46位之間的氨基酸變化導(dǎo)致的。晶體結(jié)構(gòu)分析表明，未糖基化的ORM1含有1個典型的由8個β-折疊組成的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)域，形成開口的疏水性分子結(jié)合區(qū)，可與多種分子結(jié)合；入口處的2個精氨酸殘基和多個糖基化位點對與該區(qū)域結(jié)合的分子有重要的調(diào)節(jié)作用[3]。見圖1。

人血漿分離的ORM1通常含有5個通過天冬酰胺 （Asn-15、Asn-38、Asn-54、Asn-75、Asn-85） 連接的異多糖鏈，組成的單糖包括甘露糖、半乳糖、果糖、葡萄糖等。這些糖鏈的組成及長度各不相同，且有不同分支，末端的單糖往往為唾液酸或神經(jīng)氨酸。值得一提的是，ORM糖基化由多種不同的轉(zhuǎn)移酶催化，人體內(nèi)約有20種不同糖基化的ORM。有研究顯示，炎癥時ORM的升高伴隨有糖鏈末端果糖化的增加[4]，α1-3果糖化增多或許能作為胰腺癌的生物標(biāo)志物[5]。

2 ORM的合成與調(diào)節(jié)

ORM主要在肝臟中合成，隨后被釋放進(jìn)入血液以及關(guān)節(jié)液、黏膜液、胃液和膽汁液等其他體液中。ORM基因在肺、乳腺、腎和脂肪等組織中均持續(xù)表達(dá)，包括乳腺上皮細(xì)胞、肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和多種白細(xì)胞均表達(dá)ORM，但T細(xì)胞和B細(xì)胞似乎是例外。結(jié)直腸腫瘤、睪丸和肌肉組織也可在特定條件下產(chǎn)生ORM。這些肝外來源的ORM是否能影響血中ORM的水平還有待進(jìn)一步研究。脂肪細(xì)胞分泌的ORM可能在局部發(fā)揮作用。另外，神經(jīng)組織也可表達(dá)ORM1和ORM2，這可能是生理和病理情況下腦脊液中ORM水平變化的主要原因[6]。

圖1 ORM的結(jié)構(gòu)和糖基化示意圖[3]

許多應(yīng)激性刺激，如創(chuàng)傷、細(xì)菌感染及其他炎癥刺激均可導(dǎo)致血中ORM的水平顯著上升。動物實驗結(jié)果顯示，ORM在應(yīng)激刺激24 h后可升高10～200倍[7]。進(jìn)一步研究證明，糖皮質(zhì)激素及多種核受體激動劑、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1、IL-6、IL-8和IL-11等均能調(diào)節(jié)肝細(xì)胞中ORM基因的表達(dá)，小分子藥物如魯米那、利福平、兒茶酚胺、β阻斷劑等也能使血中ORM水平升高[1]。CAI等[8]分析了ORM基因的調(diào)節(jié)序列，發(fā)現(xiàn)IL-1和IL-6的作用是由啟動子的遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)序列介導(dǎo)的，而糖皮質(zhì)激素的反應(yīng)序列則位于近轉(zhuǎn)錄起始點。有研究結(jié)果顯示，維甲酸能通過維甲酸受體α（retinoic acid receptor alpha，RARα）和維甲酸X受體（retinoid X receptor，RXR）調(diào)節(jié)ORM轉(zhuǎn)錄，維生素D和膽汁酸則通過維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）和法尼酯X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）發(fā)揮調(diào)節(jié)ORM的作用；在ORM基因的上游可發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的核受體的反應(yīng)序列[6，8-9]。在其他參與ORM調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子中，核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）可能是炎性細(xì)胞因子調(diào)節(jié)ORM作用的主要介導(dǎo)者，而CCAAT增強子結(jié)合蛋白β（CCAAT-enhancer-binding protein beta，C/EBPβ）的結(jié)合位點則與糖皮質(zhì)激素的反應(yīng)序列部分重疊。有趣的是，大環(huán)內(nèi)酯類抗菌藥物，尤其是克拉霉素能夠增加肝臟ORM基因轉(zhuǎn)錄，使血中ORM水平升高，但這一作用在很大程度上是由糖皮質(zhì)激素反應(yīng)成分介導(dǎo)的[10]。

3 ORM的生物活性和生理功能

3.1 血中小分子的重要轉(zhuǎn)運蛋白

在人血液中，白蛋白是酸性藥物的主要載體。而由于低等電點和含脂質(zhì)轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)，ORM可和眾多的小分子藥物及內(nèi)源性分子結(jié)合，包括伊馬替尼、氯丙嗪、他莫西芬、心得安等堿性藥物，甾體激素和麻醉藥物等脂溶性分子以及若干蛋白酶抑制劑。與ORM的結(jié)合影響了這些分子的有效血藥濃度，改變了這些藥物的代謝動力學(xué)特征，也影響了藥物通過血腦屏障和腎小球過濾。值得考慮的其他因素還包括：（1）ORM的水平在應(yīng)激情況下可能升高10倍以上；（2）ORM和藥物的結(jié)合不但是可飽和的，而且能被其他藥物置換；（3）和膜的結(jié)合影響了ORM的結(jié)構(gòu)，使其與堿性分子和甾體分子的結(jié)合降低；（4）藥物對ORM1和ORM2有一定的選擇性，如華法令、伊馬替尼等藥物優(yōu)先結(jié)合ORM1，而美沙酮、達(dá)舒平等則對ORM2有選擇性。因血中ORM1的水平至少是ORM2的3倍，所以臨床在使用這些藥物時應(yīng)充分考慮該因素[11]。

3.2 機體炎癥和免疫的自穩(wěn)調(diào)節(jié)

ORM對參與天然免疫和獲得性免疫的多種細(xì)胞均有調(diào)節(jié)作用。ORM對炎癥和免疫細(xì)胞有抑制作用，表現(xiàn)為：抑制中性粒細(xì)胞的吞噬能力、遷移、趨化和對血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，并減少超氧歧化物的產(chǎn)生；抑制單核細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥因子TNF-α和IL-6；抑制T淋巴細(xì)胞的增殖和IL-2產(chǎn)生；誘導(dǎo)白細(xì)胞產(chǎn)生IL-1受體拮抗分子。但在不同的實驗條件下，ORM也可以產(chǎn)生促進(jìn)炎癥的作用，表現(xiàn)為促進(jìn)白細(xì)胞釋放TNF-α、IL-1、IL-6及IL-12[6，12]；并且IL-1和TNF-α又能增加ORM的產(chǎn)生，因而可能形成一個正反饋的環(huán)路[13]。雖然這些不同活性的分子機制尚不清楚，但很可能是ORM在維持機體自穩(wěn)中作用的體現(xiàn)。在炎癥的起始階段，ORM的功能是促進(jìn)炎癥和免疫反應(yīng)的發(fā)展，而在炎癥的晚期，ORM可促使炎癥和免疫反應(yīng)消退。與此一致的是，高表達(dá)ORM的轉(zhuǎn)基因小鼠對急性結(jié)腸炎高度敏感，與正常小鼠相比，局部髓過氧化酶、炎癥評分和細(xì)菌濃度均顯著升高，血清IL-6和淀粉樣P成分水平亦升高[14]。此外，ORM的雙重作用也與其主要調(diào)節(jié)物質(zhì)——糖皮質(zhì)激素對炎癥和免疫反應(yīng)的效應(yīng)類似，因此ORM在糖皮質(zhì)激素效應(yīng)中的作用值得進(jìn)一步探討。

ORM對維持腸系膜、肌肉、腦和腎小球等許多組織和器官毛細(xì)血管的通透性有重要作用[15]。在藥物誘導(dǎo)的腎小球受損模型中，ORM能恢復(fù)足細(xì)胞的形態(tài)，增加腎小球濾過率，減少蛋白尿。動物實驗結(jié)果顯示，外源性的ORM可以增強腦血管內(nèi)皮和血腦屏障的完整性[15]。這些作用的機制尚不清楚，很可能與ORM對內(nèi)皮細(xì)胞的直接相互作用、對毛細(xì)血管表面電荷的改變以及拮抗炎性介質(zhì)的作用有關(guān)。由此可以推測，以上效應(yīng)也是ORM抗炎和自穩(wěn)作用的重要機制之一。

3.3 與細(xì)胞受體的相互作用

ORM糖基化的多糖中含有唾液酸化的路易斯抗原，能與中性粒細(xì)胞表面的選擇蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的Ca2+增加。這一效應(yīng)能被特異性抗多糖或選擇蛋白抗體阻斷，用神經(jīng)氨酸酶改變多糖則可大大降低ORM的效應(yīng)作用，說明這種選擇蛋白是ORM的受體。此外，選擇蛋白也是巨噬細(xì)胞表面介導(dǎo)ORM抑制作用的受體[16]。參與肝臟清除ORM的受體包括肝細(xì)胞膜上的血紅蛋白β鏈和無唾液酸糖蛋白受體，分別能識別ORM的蛋白和多糖成分[2，17]。

有研究結(jié)果顯示，細(xì)胞因子受體——CC趨化因子受體5（C-C chemokine receptor type 5，CCR5）介導(dǎo)了ORM對單核/巨噬細(xì)胞、肌肉細(xì)胞的作用，ORM的蛋白和多糖部分均參與了和CCR5的相互作用[17]。ORM與肌肉細(xì)胞的CCR5結(jié)合后，通過一磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）激活的蛋白激酶增強糖原儲存和肌肉耐力[18]。此外，低水平ORM能刺激促甲狀腺素受體，增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP），釋放甲狀腺素，但高水平ORM可抑制促甲狀腺激素的信號傳導(dǎo)[19]。雖然這種差異的分子機制尚不清楚，但與ORM參與機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的功能相一致。

ORM的多樣性功能還表現(xiàn)在對脂質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)質(zhì)量控制和能量平衡調(diào)節(jié)方面。ORM能和鞘脂類合成限速酶——絲氨酸軟脂酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，從而減少鞘磷脂的合成[20]。ORM缺少會導(dǎo)致細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，誘導(dǎo)細(xì)胞的未折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)。ORM的這些功能與其磷酸化密切相關(guān)。ORM與下丘腦的瘦素受體結(jié)合，可激活酪氨酸激酶（Janus kinase，JAK）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）通路，進(jìn)而調(diào)節(jié)機體的能量平衡。而ORM缺失則會導(dǎo)致動物體重和脂肪增加[21]。

總之，ORM不但能調(diào)節(jié)機體的炎癥和免疫反應(yīng)，也可與多種不同的細(xì)胞表面受體以及細(xì)胞內(nèi)的蛋白結(jié)合，影響多種細(xì)胞的糖、脂肪和蛋白質(zhì)的合成、代謝和質(zhì)量控制，調(diào)節(jié)機體的能量和物質(zhì)平衡，進(jìn)而在多個層次上參與維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[22]。

4 檢測ORM的臨床意義

作為機體主要的急性時相反應(yīng)蛋白之一，各種組織損傷均可導(dǎo)致細(xì)胞及血中ORM顯著升高。懷孕、藥物和感染，尤其是人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染可以使ORM水平升高[23]。因此，許多研究探討了測定組織、體液，尤其是血液中的ORM水平與疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。目前，大部分研究采用酶聯(lián)免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）檢測ORM水平。不同的研究結(jié)果顯示，ORM可作為阻塞性睡眠呼吸暫停的診斷標(biāo)志物[24]，是炎性腸病診斷和治療的生物標(biāo)志物[25]，能夠幫助發(fā)現(xiàn)亞臨床的炎癥和維生素及微量元素缺乏[26]。還有研究結(jié)果顯示，雖然在腸癌發(fā)生的過程中ORM的變化不明顯，但一旦發(fā)生肝轉(zhuǎn)移，血中ORM水平就會顯著升高[27]。值得關(guān)注的是，血中ORM、白蛋白、檸檬酸鹽水平以及極低密度脂蛋白顆粒大小是預(yù)測心血管疾病、癌癥和非血管性疾病人群5年生存率的有效指標(biāo)[28]。由此推測，ORM的有效性與其受炎性細(xì)胞因子、應(yīng)激激素的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。

人體的急性時相反應(yīng)蛋白還包括C反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）、補體、纖維蛋白原、淀粉樣蛋白A等，這些蛋白與機體的炎癥及免疫反應(yīng)、凝血功能等密切相關(guān)，是機體防御反應(yīng)的組成部分，見圖2。在臨床上，作為急性時相反應(yīng)的一個極靈敏的指標(biāo)，CRP水平在急性心肌梗死、創(chuàng)傷、感染、炎癥、外科手術(shù)、腫瘤浸潤時迅速升高，24～48 h達(dá)到高峰。結(jié)合臨床病史，CRP也有助于風(fēng)濕病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、白血病等的隨訪。值得注意的是，由于CRP在血中的半衰期僅為5～7 h，因此CRP水平往往不能反映炎癥和疾病，尤其是慢性炎性疾病的持續(xù)、進(jìn)展和消退情況[29]。目前，臨床一般采用紅細(xì)胞沉降率監(jiān)測炎癥和疾病的進(jìn)程，但其敏感性和便捷性遠(yuǎn)不如免疫測定。由圖3可見，在炎癥的進(jìn)程中，ORM水平升高較慢，但在炎癥的多個階段均持續(xù)增高。因此，同時檢測CRP和ORM能更好地監(jiān)測病情，了解疾病的發(fā)生、發(fā)展階段，指導(dǎo)治療。降鈣素原（procalcitonin，PCT）是用于診斷和監(jiān)測細(xì)菌感染的項目，適用于檢出早期炎癥，既可定性也可定量，具有快速、敏感的特點。ORM作為炎癥持續(xù)和發(fā)展的指標(biāo)，能監(jiān)控炎癥的發(fā)展進(jìn)程，適用于長期監(jiān)測。有研究結(jié)果顯示，測定血中ORM水平能鑒別診斷系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)和敗血癥，也能夠了解敗血癥的嚴(yán)重及預(yù)后[30]。

越來越多的研究表明，無癥狀的炎癥也存在于其他疾病過程中，在糖尿病、肥胖和微量元素缺乏等情況下，ORM水平均可明顯升高。動物實驗結(jié)果顯示，ORM有抗疲勞作用[18]。在慢性疲勞綜合征患者中，雖然血中糖皮質(zhì)激素、IL-1和IL-6無明顯變化，但ORM水平明顯升高[18]。因此，測定ORM可能為發(fā)現(xiàn)、治療相關(guān)疾病提供新的線索。新的更敏感、更精確的ORM檢測方法也將為更大規(guī)模的臨床研究和驗證奠定基礎(chǔ)。

圖2 血中急性時相反應(yīng)蛋白水平的變化[23]

圖3 感染或創(chuàng)傷過程中CRP和ORM的變化示意圖