CTRP9 與2 型糖尿病及血管并發(fā)癥關(guān)系

張然，李勇，王飛，陳樹春

(1.華北理工大學(xué)研究生學(xué)院，河北 唐山 063000；2.河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，河 北石家莊 050000；3.河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，河北 石家莊 050000)

0 引言

糖尿病主要由胰島素分泌不足或作用缺陷引起。隨著T2DM 患病率的不斷增加，其并發(fā)癥尤其血管并發(fā)癥的患病人群也越來越多。2009 年Wong 等人首次發(fā)現(xiàn)CTRP9(免疫補(bǔ)體蛋白Clq 腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白9)是一種新型脂肪因子，主要在脂肪組織表達(dá)[1]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，CTRP9 與T2DM 密切相關(guān)，因此，CRTP9 可能是T2DM 及其并發(fā)癥的預(yù)測(cè)因子。

1 CTRP9 概述

C1q 補(bǔ)體/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白(CTRPs)是一個(gè)廣泛表達(dá)且高度保守的脂聯(lián)素類蛋白家族，有15 個(gè)成員(CTRP1-CTRP15)。CTRP9 是一種分泌性糖蛋白，與脂聯(lián)素氨基酸有高度同源性(51%)，即一個(gè)指導(dǎo)蛋白分泌的氨基末端信號(hào)肽、一個(gè)短的可變區(qū)域、一個(gè)膠原結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C1q 同源的羧基末端球狀結(jié)構(gòu)域，CTRP9 可通過球狀Clq 結(jié)構(gòu)域與脂聯(lián)素形成異源三聚體復(fù)合物。人類和小鼠CTRP9 基因分子量分別為12.6kb、12.7kb，均由4 個(gè)外顯子組成，其基因位于小鼠14 號(hào)染色體和人類13q12.12 染色體上[1]。脂聯(lián)素受體1(AdipoR1)被稱為CTRP9 非選擇性受體。越來越多的證據(jù)表明，CTRP9通過AdipoR1 信號(hào)通路在巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、和心肌細(xì)胞中傳導(dǎo)[2-4]。最近，Yan 等人觀察到CTRP9 在脂肪來源的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中與N-鈣黏蛋白定位相同并直接相互作用。敲除N-鈣黏蛋白完全取消了CTRP9 對(duì)脂肪來源間充質(zhì)干細(xì)胞的作用，表明N-鈣黏蛋白是一種新的特異性CTRP9 受體[5]。

許多研究已經(jīng)表明脂聯(lián)素對(duì)不同類型的細(xì)胞具有多種保護(hù)作用，如增加胰島素敏感性、抗炎癥、抗動(dòng)脈粥樣硬化作用和抑制癌變[6]。由于CTRP9 與脂聯(lián)素的結(jié)構(gòu)具有高度相似性，推測(cè)CTRP9 可能存在相同或相似的生理作用。近年來，越來越多研究證實(shí)CTRP9 有調(diào)節(jié)糖脂代謝、抗動(dòng)脈粥樣硬化等生理作用，提示CTRP9 與糖尿病及其血管并發(fā)癥有密切的關(guān)系。

2 CTRP9 與2 型糖尿病

胰島素抵抗是T2DM 的一個(gè)重要病因。一項(xiàng)對(duì)絕經(jīng)女性群體的臨床試驗(yàn)研究顯示，與健康組相比，2 型糖尿病以及伴有冠心病患者血清CRTP9 水平顯著降低，且CTRP9 與胰島素抵抗指數(shù)呈負(fù)相關(guān)[7]。CTRP9 可能影響T2DM 發(fā)展：(1)研究表明，過表達(dá)CTRP9 可特異性在小鼠C2C12 肌管中磷酸化和激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、蛋白激酶B(Akt)和p44/42MAPK 信號(hào)通路，引起葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4 轉(zhuǎn)位到肌肉細(xì)胞膜上，增加肌肉對(duì)葡萄糖攝取，減低血糖水平[1]。(2)CTRP9 敲除小鼠靶向損傷了肝臟中胰島素-Akt 信號(hào)產(chǎn)生胰島素抵抗，影響肝臟對(duì)葡萄糖的儲(chǔ)備和利用，從而表現(xiàn)出高血糖、高胰島素血癥。(3)敲除CTRP9 可以上調(diào)下丘腦NPY／AgRP 促食神經(jīng)元的表達(dá)誘導(dǎo)攝食，AgRP 表達(dá)通過胰島素和瘦素受體提高食欲導(dǎo)致脂肪堆積誘發(fā)肥胖[8]。下丘腦NPY表達(dá)的增加可通過NPY-Y1 和NPY-Y5 受體分別誘導(dǎo)肝臟和脂肪細(xì)胞的胰島素抵抗[9]。總之，CTRP9 可調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)，該因子可作為T2DM 及相關(guān)代謝異常的一種潛在的治療策略。

3 CTRP9 與糖尿病大血管并發(fā)癥

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈疾病、缺血性卒中和外周動(dòng)脈疾病的共同原因。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成主要與血管內(nèi)脂質(zhì)積累、局部炎癥反應(yīng)、平滑肌細(xì)胞增殖、血小板活化黏附、纖維化有關(guān)，內(nèi)皮細(xì)胞損傷后引發(fā)的一系列慢性炎癥反應(yīng)是動(dòng)脈硬化性狹窄的主要原因。

心腦血管疾病是T2DM 患者的主要死亡原因。研究發(fā)現(xiàn)，CTRP9 對(duì)心腦血管起保護(hù)作用：(1)CTRP9 保護(hù)血管內(nèi)皮功能：CTRP9 可以通過促進(jìn)AMPK、Akt 和一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化引起肥胖小鼠主動(dòng)脈呈內(nèi)皮依賴性顯著舒張[10]。AMPK是血管反應(yīng)性調(diào)節(jié)因子，eNOS 是負(fù)責(zé)血管中NO 生成的酶，AMPK 通過Akt 的激活導(dǎo)致eNOS 磷酸化，促進(jìn)NO 的生成[11]。故CTRP9 通過AdipoR1-AMPK-Akt-eNOS 信號(hào)通路增加內(nèi)皮NO 生成，調(diào)節(jié)血管緊張性、血小板和單核細(xì)胞黏附，抑制血管平滑肌的異常增殖，發(fā)揮保護(hù)性作用。此外，體內(nèi)及體外研究均發(fā)現(xiàn)，CTRP9 可抑制高糖干預(yù)的內(nèi)皮細(xì)胞中ROS 生成，并誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體共激活物1α(PGC-1α)和沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)表達(dá)。因此，CTRP9 能夠通過AdipoR1/SIRT1/PGC-1α 信號(hào)通路誘導(dǎo)線粒體生物生成并減輕ROS 的產(chǎn)生，抑制內(nèi)皮功能損傷[3]。(2)CTRP9 抗炎癥反應(yīng)：冠心病患者血清CTRP9 水平較健康人群顯著降低[12]。CTRP9 通過激活A(yù)MPK 抑制腫瘤壞死因子(TNF-α)、白介素6(IL-6)、細(xì)胞內(nèi)黏附分子-1(ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)等促炎介質(zhì)誘導(dǎo)的血管炎癥[13]。此外，CTRP9 可下調(diào)NLRP3 炎性小體活性，從而抑制巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子IL-1β 和IL-18 的成熟，減輕炎癥刺激的動(dòng)脈粥樣硬化[14]。(3)CTRP9 抑制血小板(Plt)激活：CTRP9 預(yù)處理顯著降低了二磷酸腺苷(ADP)誘導(dǎo)的血小板活化，抑制血小板激活引起的IL-1β 的釋放和CD-40L 表達(dá)所誘發(fā)的IL-6、IL-8、ROS 和白細(xì)胞黏附因子的產(chǎn)生，改善AS。因此，過表達(dá)CTRP9 可通過抑制異常血小板活性保護(hù)糖尿病血管損傷[15]。

上述研究結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)CTRP9 的活性或表達(dá)可能成為預(yù)防和改善糖尿病血管損傷的新途徑，具有重要的臨床意義。

4 CTRP9 與糖尿病微血管并發(fā)癥

4.1 CTRP9 與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)作為臨床上常見的致盲性眼病，是糖尿病最常見的微血管并發(fā)癥。DR 的基本病理變化是內(nèi)皮功能障礙、微血管通透性的增加、血-視網(wǎng)膜屏障破壞和視網(wǎng)膜新生血管的形成，最終導(dǎo)致視網(wǎng)膜出血、滲出和脫離。臨床研究顯示，與單純糖尿病組相比，DR 患者血清CTRP9水平明顯降低，提示CTRP9 可能對(duì)DR 有保護(hù)作用。(1)CTRP9 抑制炎癥反應(yīng)：CTRP9 通過下調(diào)糖尿病視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮TNF-α、核因子-kB(NF-kB)的生成，抑制白細(xì)胞粘附及炎癥刺激，從而改善視網(wǎng)膜血管滲透性及內(nèi)皮細(xì)胞功能，延緩DR 發(fā)展[16]。(2)CTRP9 抑制視網(wǎng)膜新生血管生成：2019 年一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究首次表明CTRP9 可以上調(diào)糖尿病小鼠的色素上皮衍生因子(PEDF)并下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)，平衡VEGF 和PEDF 的表達(dá)，從而抑制視網(wǎng)膜新生血管生成。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)CTRP9 過表達(dá)還可以促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞中緊密連接相關(guān)蛋白ZO-1、Claudin-5 和Occludin 的表達(dá)發(fā)揮保護(hù)視網(wǎng)膜血-視網(wǎng)膜屏障(BRB)完整性的作用[16]。(3)CTRP9 抑制視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(ARPE-19)凋亡：Cheng 等人發(fā)現(xiàn)[17]，在高糖誘導(dǎo)的ARPE-19 中，CTRP9 抑制ROS 與(丙二醛)MDA 的產(chǎn)生、降低Bax 表達(dá)和caspase-3 活性，發(fā)揮抗氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡作用。探討作用通路發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)CTRP9 可以活化AMPK 并進(jìn)一步促進(jìn)Nrf2 激活，其下游基因HO-1mRNA 水平也隨之上調(diào)。既往研究證實(shí)AMPK/Nrf2/HO-1 通路在抗氧化應(yīng)激和凋亡過程中發(fā)揮了重要作用[18,19]。因此，CTRP9 可能通過AMPK/Nrf2 通路改善DR 的發(fā)生與發(fā)展。CTRP9 可作為治療和預(yù)防DR 的功能靶點(diǎn)。

4.2 CTRP9 與糖尿病腎病

糖尿病腎病(DN)是終末期腎臟疾病的主要病因。DN 主要的病理特征是腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化。糖尿病小鼠血清及腎臟組織中的CTRP9 表達(dá)減少，CTRP9 治療可以縮小腎臟體積、改善蛋白尿[20]。CTRP9 可延緩DN 發(fā)展：(1)在一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，給予糖尿病小鼠CTRP9 治療后顯著抑制ROS、MDA 水平、增加SOD 活性，改善ROS 產(chǎn)生增多造成的細(xì)胞DNA 損傷和腎小球?yàn)V過膜完整性。(2)CTRP9 顯著抑制糖尿病小鼠腎皮質(zhì)MAPKs 信號(hào)(p38MAPK、JNK、和ERK1/2)的磷酸化，并抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF-β1) 的表達(dá)。TGF-β通過刺激成纖維細(xì)胞、系膜細(xì)胞增殖，分泌大量的Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型膠原及纖連蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)(ECM) 蛋白成分，CTRP9可能通過抑制TGF-β1/MAPK 信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)纖維形成過程。CTRP9 也可直接降低ECM 蛋白的沉積，降低腎小管上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變程度。糖尿病患者血漿CTRP9 可作為糖尿病腎血管損傷的生物標(biāo)志物[21]。上述數(shù)據(jù)表明，CTRP9 是DN 進(jìn)展的保護(hù)性因子，具有延緩DN 的巨大潛力。

4.3 CTRP9 與糖尿病周圍神經(jīng)病變

糖尿病周圍神經(jīng)病變(DPN)也是糖尿病的慢性并發(fā)癥之一，該病變?？衫奂斑\(yùn)動(dòng)神經(jīng)、感覺神經(jīng)和自主神經(jīng)。上述研究提示，CTRP9 具有降低血糖、抗氧化應(yīng)激及炎癥等保護(hù)性作用，由于DPN 的發(fā)生與高糖刺激下的氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，故推測(cè)CTRP9 可能抑制DPN 的發(fā)展，但目前無相關(guān)研究證實(shí)CTRP9 與DPN 有關(guān)。近年來有研究報(bào)道CTRP9可通過AdipoR1 介導(dǎo)的信號(hào)通路減弱神經(jīng)細(xì)胞凋亡及神經(jīng)炎癥來改善腦出血后的短期和長(zhǎng)期神經(jīng)功能[22,23]。提示CTRP9在抑制神經(jīng)損傷中發(fā)揮重要作用，未來需進(jìn)一步研究探索CTRP9 與DPN 的關(guān)系。

5 小結(jié)

綜上所述，CTRP9 可通過改善胰島素抵抗、抗炎、抑制氧化應(yīng)激、新生血管生成、細(xì)胞凋亡及纖維化等過程來參與糖尿病血管病變發(fā)生與發(fā)展。在多個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明外源性給予CTRP9 對(duì)T2DM 及其并發(fā)癥有益，因此CTRP9 可能會(huì)成為預(yù)測(cè)和治療DN、DR 新方式?，F(xiàn)有的人體研究主要為測(cè)定人血清或血漿CTRP9 濃度，在CTRP9 治療作用的研究中，主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠注射重組CTRP9，由于物種的差異性，長(zhǎng)期注射CTRP9，改善胰島素抵抗及預(yù)防延緩糖尿病血管并發(fā)癥對(duì)于人類是否同樣有效，還應(yīng)進(jìn)行臨床研究加以驗(yàn)證。