肌聯(lián)素在冠心病及其相關(guān)的代謝性疾病中作用的研究進(jìn)展

馮景焜，梁龍威，陳建英，劉珍君

（1.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，廣東湛江 524000；2.東莞市松山湖中心醫(yī)院，廣東東莞 523326）

提要：肌聯(lián)素是骨骼肌分泌的一種細(xì)胞因子，通過(guò)多種信號(hào)途徑參與和調(diào)控冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。?、糖尿病、肥胖等多種疾病的葡萄糖和脂質(zhì)代謝。本文就肌聯(lián)素在冠心病、糖尿病、肥胖中發(fā)揮的作用和可能的機(jī)制作一綜述，并探討肌聯(lián)素未來(lái)可能的研究方向。

隨著生活水平提高，冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┘跋嚓P(guān)代謝疾病，包括糖尿病、肥胖的發(fā)病率不斷升高，增加了國(guó)家的醫(yī)療支出負(fù)擔(dān)［1-2］。這兩大類疾病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，且葡萄糖-脂質(zhì)代謝紊亂也參與到冠心病的發(fā)生、發(fā)展。因此，研究這兩大類疾病的預(yù)防和治療顯得尤為重要。近年研究發(fā)現(xiàn)，肌聯(lián)素能夠通過(guò)多種信號(hào)途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝，參與到冠心病的發(fā)生、發(fā)展［3-4］和機(jī)體葡萄糖-脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)［5］。這為冠心病及其相關(guān)代謝性疾病的機(jī)制研究帶來(lái)了新的方向?，F(xiàn)就肌聯(lián)素在冠心病、糖尿病、肥胖中的作用及未來(lái)可能的研究方向作一綜述。

1 肌聯(lián)素的生物學(xué)特性

肌聯(lián)素是Seldin 等［6］在2012 年發(fā)現(xiàn)的一種由骨骼肌分泌的肌肉因子，其編碼基因位于人2q37.3 染色體，全長(zhǎng)9 883 bp，有8 個(gè)外顯子和7 個(gè)內(nèi)含子［7］。肌聯(lián)素由340 個(gè)氨基酸、5 種結(jié)構(gòu)域組成，用于指導(dǎo)分泌的信號(hào)肽、一小段由氮末端和6 個(gè)Gly-x-Y 重復(fù)膠原蛋白組成的結(jié)構(gòu)域-1（NTD1）、氮末端結(jié)構(gòu)域-2（NTD2）、C1q/TNF 樣碳末端結(jié)構(gòu)域和4 個(gè)Cys 殘基與4 個(gè)氮末端糖基化位點(diǎn)構(gòu)成的NX-（Ser/Thr）序列［6］。肌聯(lián)素的氨基酸序列與C1q 腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白（C1q/tumor necrosis factor-related proteins，CTRPs）家族的其他14 名成員的結(jié)構(gòu)具有高度相似性［8］，并通過(guò)CTRPs 特有的C1q/TNF 樣結(jié)構(gòu)域參與到多種信號(hào)途徑，在細(xì)胞葡萄糖-脂質(zhì)代謝調(diào)控中發(fā)揮作用［6］，并在骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肝細(xì)胞之間起交叉串?dāng)_（crosstalk）［9］。因此，肌聯(lián)素被認(rèn)為是CTRPs 的第15 名成員［6］，并在早期的研究中，CTRP15 曾用于指代肌聯(lián)素。由于其獨(dú)特的生物學(xué)特性，肌聯(lián)素在細(xì)胞能量代謝的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

2 肌聯(lián)素在冠心病中的作用

2.1 肌聯(lián)素對(duì)心肌缺血再灌注的保護(hù)作用

由于目前經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入（percutaneous coronary intervention，PCI）治療的快速發(fā)展，閉塞血管開通的成功率有了很大提升。隨之而來(lái)的血運(yùn)重建后引起的心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）受到了學(xué)者的關(guān)注。有研究表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練誘導(dǎo)的肌聯(lián)素可能在MIRI 中起到保護(hù)作用［3］。Seldin 等［10］證實(shí)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練上調(diào)的肌聯(lián)素能夠激活磷脂酰肌醇3 激酶-蛋白酶B-雷帕霉素靶蛋白途徑［phosphatidylinositol 3 kinase-pro?tein kinase B（Akt）-mammalian target of rapamycin，PI3KAkt-mTOR］抑制細(xì)胞自噬。目前研究表明，PI3K-AktmTOR 途徑是調(diào)控細(xì)胞自噬的重要途徑［11］。而心肌細(xì)胞自噬是指心肌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)通過(guò)形成自噬體限制錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累、線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激，減少慢性缺血性重構(gòu)，并調(diào)節(jié)心臟對(duì)缺血的適應(yīng)，從而保持心臟結(jié)構(gòu)和功能。但是這一機(jī)制在心肌再灌注時(shí)期會(huì)大量激活，使正常的心肌細(xì)胞凋亡而造成心臟的損害［12］。國(guó)內(nèi)研究人員分別檢測(cè)運(yùn)動(dòng)后和靜息狀態(tài)下建立的MIRI 大鼠模型發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組的MIRI 大鼠PI3K-Akt-mTOR 途徑相關(guān)蛋白明顯增加，心肌細(xì)胞自噬體數(shù)量較少，線粒體結(jié)構(gòu)較完整，大鼠心臟的梗死面積減?。?3］。

Otaka 等［14］發(fā)現(xiàn)，跑步機(jī)訓(xùn)練后的野生型小鼠的骨骼肌和血液中肌聯(lián)素表達(dá)水平是增加的。他們讓這批小鼠和未經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的小鼠同時(shí)應(yīng)對(duì)缺氧/復(fù)氧環(huán)境，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后的小鼠MIRI 面積比未經(jīng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的小鼠更小。為了驗(yàn)證肌聯(lián)素和MIRI 面積的相關(guān)性，他們建立敲除小鼠的肌聯(lián)素基因的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)這批小鼠在接受缺氧/復(fù)氧處理后，比正常小鼠表現(xiàn)出明顯更大的MIRI 面積，更明顯的心臟功能障礙和更高的炎癥基因表達(dá)。而在缺氧/復(fù)氧之前用肌聯(lián)素體外預(yù)處理心肌細(xì)胞的細(xì)胞模型上，1-磷酸鞘氨醇-環(huán)磷酸腺苷-蛋白酶B 通路［sphingosine 1-cyclic adenosine monophosphate-protein kinase B（Akt），S1PcAMP-Akt］相關(guān)的凋亡減少。研究表明，S1P 激活可顯著減少心肌梗死面積和細(xì)胞凋亡，并增強(qiáng)Akt 和糖原合成酶激酶-3（Gsk3β）磷酸化，減弱含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3 裂解和細(xì)胞色素c 易位，并抑制1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tet?rahydropyridine，MPTP）生成。電子顯微鏡下還證實(shí)了S1P 有助于維持心肌線粒體的完整性［15］。肌聯(lián)素可能通過(guò)激活這一機(jī)制減少心肌細(xì)胞的凋亡。

在MIRI 的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，肌聯(lián)素還可能通過(guò)多種信號(hào)途徑對(duì)心肌起保護(hù)作用。一方面，肌聯(lián)素可能通過(guò)激活PI3K-Akt-mTOR 途徑，減少缺血再灌注時(shí)期心肌細(xì)胞自噬體的形成，減少心肌細(xì)胞凋亡。另一方面，肌聯(lián)素可能通過(guò)抑制S1P-cAMP-Akt 途徑，減少巨噬細(xì)胞活化和炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，改善心肌細(xì)胞的線粒體代謝，增加心肌細(xì)胞應(yīng)對(duì)缺血再灌注條件下的存活能力。

2.2 肌聯(lián)素對(duì)冠心病嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)作用

隨著對(duì)肌聯(lián)素的研究逐漸深入，國(guó)內(nèi)外的研究者發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素除了對(duì)心肌缺血再灌注起保護(hù)作用，還發(fā)現(xiàn)血漿肌聯(lián)素的水平還和冠狀動(dòng)脈（冠脈）病變的程度存在相關(guān)性，推測(cè)肌聯(lián)素可能對(duì)冠心病的嚴(yán)重程度有預(yù)測(cè)作用。鄭融融［16］等通過(guò)對(duì)比急性心肌梗死患者和冠脈正常人群入院當(dāng)天采集靜脈血漿的肌聯(lián)素濃度，發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死患者血漿肌聯(lián)素濃度較正常對(duì)照組低，而且發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死患者的血漿肌聯(lián)素濃度與Gensini 積分（r=-0.790，P<0.01）、肌鈣蛋白T（cTnT）濃度（r=-0.580，P<0.01）呈負(fù)相關(guān)，而且病變血管支數(shù)越多，肌聯(lián)素濃度越低。他們推測(cè)，血漿肌聯(lián)素濃度與病變的冠脈支數(shù)、冠脈病變程度及心肌損傷嚴(yán)重程度存在負(fù)相關(guān)。國(guó)外有研究者通過(guò)對(duì)比冠心病患者和無(wú)冠脈狹窄人群在冠脈造影前動(dòng)脈血漿的肌聯(lián)素濃度發(fā)現(xiàn)，冠心病患者血漿肌聯(lián)素濃度低于正常人群，而且病變冠脈支數(shù)越多，血清肌聯(lián)素濃度越低（受試者工作特征曲線的曲線下面積=0.665，P<0.001）［17］。但伊朗的Abolfazl 等［4］對(duì)比穩(wěn)定型心絞痛患者和冠脈狹窄小于30%的人群靜脈血漿中肌聯(lián)素的濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素在慢性心肌缺血綜合征患者中是高表達(dá)的。由于冠脈狹窄小于30%的冠脈粥樣硬化癥患者也作為對(duì)照人群入組，這可能導(dǎo)致該研究的結(jié)果與上述兩個(gè)研究有差異。Abolfazl 也推測(cè)稱，肌聯(lián)素在慢性心肌缺血綜合征患者血漿中可能是代償性升高。

就近年的研究而言，血漿肌聯(lián)素濃度與冠心病的嚴(yán)重程度存在負(fù)相關(guān)，在未來(lái)有可能成為預(yù)測(cè)冠心病嚴(yán)重程度的新型標(biāo)志物。但由于目前研究的樣本量尚較少，入組人群各異，如何在不同類型的冠心病人群中確定參考值仍需進(jìn)一步探究。另一方面，血漿肌聯(lián)素濃度和冠心病嚴(yán)重程度的負(fù)相關(guān)性的出現(xiàn)機(jī)制也需要進(jìn)一步探究。

3 肌聯(lián)素在冠心病相關(guān)的代謝性疾病中的作用

3.1 肌聯(lián)素對(duì)肥胖的調(diào)控作用

肥胖是機(jī)體脂質(zhì)代謝紊亂最直接的表現(xiàn)，也是冠心病重要的危險(xiǎn)因素之一。Seldin 等［18］通過(guò)肥胖小鼠模型發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)10 周的小鼠肌聯(lián)素的mRNA 和血漿表達(dá)水平降低，這批小鼠注射重組的肌聯(lián)素后，循環(huán)游離脂肪酸的濃度是降低的，且并不能使脂肪組織脂解；在細(xì)胞水平上發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素可以通過(guò)上調(diào)促進(jìn)脂質(zhì)攝取的基因（CD36，F(xiàn)ATP1，F(xiàn)abp1和Fabp4）的表達(dá)來(lái)促進(jìn)培養(yǎng)的脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞中脂肪酸的攝取，從而降低血脂水平。首次將肌聯(lián)素和骨骼肌與肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來(lái)。國(guó)內(nèi)研究人員在SD 大鼠高脂飲食喂養(yǎng)10 周，采用實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（real-time polymerase chain reaction，RTPCR）方法測(cè)定的比目魚肌、腓腸肌肌聯(lián)素mRNA 表達(dá)和比目魚肌脂肪酸轉(zhuǎn)位酶（fatty acid translocase，F(xiàn)AT/CD36）的mRNA 表達(dá)，發(fā)現(xiàn)大鼠比目魚肌和腓腸肌肌聯(lián)素mRNA表達(dá)水平顯著升高（P<0.05），比目魚肌的CD36 表達(dá)顯著上調(diào)（P<0.05）；研究人員隨后將這批大鼠分為10 周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)組和靜息組，運(yùn)動(dòng)組大鼠的比目魚肌和腓腸肌肌聯(lián)素mRNA 表達(dá)顯著下調(diào)（P<0.05），比目魚肌CD36 表達(dá)顯著降低（P<0.05），血脂水平明顯降低（P<0.01）［19］。

這種差別可能是骨骼肌中的肌聯(lián)素釋放進(jìn)血液，導(dǎo)致血漿中的肌聯(lián)素濃度升高，而骨骼肌的肌聯(lián)素濃度降低。國(guó)外有另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，脂肪和肌肉存在交叉串?dāng)_現(xiàn)象［20］。肥胖導(dǎo)致血漿脂肪因子脂聯(lián)素濃度升高，脂聯(lián)素通過(guò)內(nèi)分泌作用于骨骼肌，促進(jìn)骨骼肌分泌如肌聯(lián)素等肌肉因子而導(dǎo)致肌肉中肌聯(lián)素濃度降低、血漿中肌聯(lián)素濃度升高。但就目前研究而言，肌聯(lián)素能夠促進(jìn)脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞攝取脂肪酸，且不會(huì)促進(jìn)脂肪細(xì)胞脂解。未來(lái)研究的問(wèn)題應(yīng)該是運(yùn)動(dòng)對(duì)肌聯(lián)素骨骼肌濃度和血漿濃度的確切影響和機(jī)制。

3.2 肌聯(lián)素對(duì)2 型糖尿病的調(diào)控作用

由于2 型糖尿?。╠iabetes mellitus type 2，T2DM）患者10 年內(nèi)發(fā)生主要冠脈事件的危險(xiǎn)與已患冠心病者同等，所以T2DM 被認(rèn)為是冠心病的等危癥［21］，其主要的病理生理機(jī)制是胰島素抵抗伴有胰島β 細(xì)胞功能不全所致胰島素分泌不足［1］。肥胖和胰島素抵抗一般是伴隨出現(xiàn)的。體脂比的降低，即機(jī)體骨骼肌的增多伴隨胰島素的敏感性升高［22］，這提示肌聯(lián)素和胰島素抵抗相關(guān)。Yang 等［23］發(fā)現(xiàn)，在棕櫚酸酯處理C2C12 肌管的胰島素抵抗細(xì)胞模型上，肌聯(lián)素的表達(dá)是明顯降低的。他們通過(guò)蛋白質(zhì)印跡法測(cè)定后推測(cè)，細(xì)胞出現(xiàn)胰島素抵抗后可能會(huì)導(dǎo)致PI3K活性下調(diào)，促使分子量為38 kD 的促分裂素原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38-MAPK）表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致肌聯(lián)素的轉(zhuǎn)錄水平降低。他推測(cè)肌聯(lián)素通過(guò)上調(diào)骨骼肌PI3K 活性，增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-4 信使RNA（Glut4）受體，增加葡萄糖攝取，減輕胰島素抵抗。但這一研究無(wú)法辨別是棕櫚酸脂直接下調(diào)肌聯(lián)素表達(dá)，還是因?yàn)榧?xì)胞的胰島素敏感性降低而使肌聯(lián)素表達(dá)降低。另外，有報(bào)道稱［24］，臨床糖尿病條件下，p38-MAPK 在心血管系統(tǒng)，尤其在心臟中異常表達(dá)。在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型中抑制p38-MAPK 活化或在糖尿病動(dòng)物模型中注射p38-MAPK抑制劑均能夠顯著阻止糖尿病心肌病的發(fā)展。結(jié)合Yang的研究，肌聯(lián)素有望成為糖尿病心肌病的新型診斷指標(biāo)和治療靶點(diǎn)。

基于現(xiàn)有的研究，有部分研究者嘗試觀察人群中的血漿肌聯(lián)素濃度和胰島素的關(guān)系。韓國(guó)有兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，女性人群在接受10 周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，血漿肌聯(lián)素濃度升高，胰島素抵抗顯著減少，推測(cè)血漿肌聯(lián)素濃度與胰島素抵抗指數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)［25-26］。類似的，Li［27］通過(guò)對(duì)比T2DM患者和正常人群的血漿肌聯(lián)素濃度，發(fā)現(xiàn)T2DM 患者的血漿肌聯(lián)素濃度是較低的。但國(guó)內(nèi)研究另有研究表明，T2DM 人群中的血漿肌聯(lián)素濃度是升高的［28-29］。更有趣的是，對(duì)比正常人群、葡萄糖耐量試驗(yàn)異?；颊摺2DM 患者的血漿肌聯(lián)素濃度似乎與胰島素抵抗的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Mi 等［30］甚至認(rèn)為，血漿肌聯(lián)素濃度為64.0 μg/L 是胰島素抵抗的臨界值。

肌聯(lián)素在T2DM 的發(fā)生、發(fā)展中的機(jī)制尚不明確。但據(jù)目前的研究推測(cè)，肌聯(lián)素可能參與到胰島素抵抗和糖尿病心肌病的形成。目前已知的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果和國(guó)內(nèi)的臨床研究結(jié)果是一致的，但可能入組的人種比較單一，且缺乏多中心的研究。韓國(guó)的研究結(jié)果出現(xiàn)差異可能是尚未校正運(yùn)動(dòng)后受試者的飲食、體脂率改變、運(yùn)動(dòng)促進(jìn)骨骼肌分泌肌聯(lián)素等影響因素。未來(lái)應(yīng)該繼續(xù)探索肌聯(lián)素在調(diào)節(jié)葡萄糖代謝的確切機(jī)制以及開展更大規(guī)模的多中心臨床研究。

綜上所述，肌聯(lián)素在MIRI 中起到保護(hù)作用，有望成為冠脈血運(yùn)重建后預(yù)防MIRI 的新治療靶點(diǎn)；它在冠心病患者的血漿濃度變化也有望成為預(yù)測(cè)冠心病嚴(yán)重程度的新指標(biāo)。肌聯(lián)素和冠心病相關(guān)的代謝疾病，如2 型糖尿病、肥胖等也關(guān)系密切，有望成為這些代謝性疾病診治的一個(gè)新的切入點(diǎn)。此外，由于冠心病發(fā)病機(jī)制涉及動(dòng)脈粥樣硬化、葡萄糖-脂質(zhì)代謝紊亂和動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系密切［31］，肌聯(lián)素可為動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制研究提供新思路。