胰島素抵抗標(biāo)志物在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病中的研究進(jìn)展

趙茂宇，李佑美，劉煥云，毛 琦*

(1.陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院 心內(nèi)科， 重慶 400037；2.重慶市兩江新區(qū)第一人民醫(yī)院 心內(nèi)科， 重慶 401121)

以胰島素抵抗 (insulin resistance, IR) 為突出特征的代謝性疾病是亟待控制的公共衛(wèi)生難題。IR是代謝紊亂的樞紐環(huán)節(jié)，是啟動(dòng)代謝性疾病和心血管疾病 (cardiovascular diseases, CVD) 的共同病理生理基礎(chǔ)，也是動(dòng)脈粥樣硬化 (atherosclerosis, AS) 的主要病因和獨(dú)立預(yù)后危險(xiǎn)因素，評(píng)估IR水平有利于AS的防治[1]。然而，直接測(cè)定IR的方法，諸如高胰島素血糖鉗夾實(shí)驗(yàn)、胰島素抑制實(shí)驗(yàn)等，均為侵入性檢查，流程繁復(fù)且花費(fèi)不菲，不利于臨床廣泛開展及快速檢測(cè)[2]。因此，篩選并應(yīng)用IR標(biāo)志物有助于流行病學(xué)研究和臨床診療。鑒于近期IR標(biāo)志物的研究進(jìn)展，本文擬就IR標(biāo)志物與AS的關(guān)系做一綜述。

1 IR與AS的關(guān)聯(lián)

IR是代謝性疾病與AS之間的關(guān)鍵中介。在過去30年中，代謝疾病人群發(fā)生AS的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[3]。IR取決于遺傳易感性和環(huán)境因素的共同作用，β細(xì)胞功能和胰島素作用衰退誘導(dǎo)了低敏感反應(yīng)，加劇了脂質(zhì)紊亂、高血糖、高血壓和纖溶異常，表現(xiàn)為以IR為核心的代謝綜合征[4]。

一方面，異常脂肪細(xì)胞和脂肪組織釋放出各種促炎因子，促進(jìn)了炎性反應(yīng)的激活而介導(dǎo)IR；而這種亞臨床的系統(tǒng)性炎性反應(yīng)也參與了AS過程，這一進(jìn)程涉及急性時(shí)相蛋白、炎性分子和黏附分子的低烈度升高，共同參與斑塊破裂并促進(jìn)血栓形成，進(jìn)而引起心肌梗死和卒中[5]。同時(shí)，循環(huán)中增加的三酰甘油、游離脂肪酸和膽固醇所誘發(fā)的持續(xù)性炎性反應(yīng)，引起內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，進(jìn)一步介導(dǎo)肌肉和肝臟組織胰島素信號(hào)通路的改變并破壞葡萄糖穩(wěn)態(tài)[6]。外周葡萄糖利用效率降低導(dǎo)致IR并表現(xiàn)為代償性高胰島素血癥以應(yīng)對(duì)高血糖狀態(tài)。

另一方面，持續(xù)的高胰島素血癥引起循環(huán)游離脂肪酸增加并激活先天免疫系統(tǒng)，釋放腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素1 (interleukin-1, IL-1)、白介素6 (interleukin-6, IL-6)等炎性因子，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素低敏感并干擾葡萄糖穩(wěn)態(tài)[7]。同時(shí)，肝X受體 (liver X receptor, LXR) 的阻滯引起膽固醇累積，刺激肝臟生成包括C-反應(yīng)蛋白 (C reactive protein, CRP)、纖溶酶原抑制劑-1及血清淀粉樣蛋白在內(nèi)的炎性因子，從而促進(jìn)纖維蛋白原的合成并導(dǎo)致血液高凝狀態(tài)[8]。另外，上述這些細(xì)胞因子還可誘導(dǎo)極低密度脂蛋白和游離脂肪酸的生成，進(jìn)一步加重脂質(zhì)紊亂并加劇動(dòng)脈壁脂質(zhì)沉積[8]。

2 IR促AS的內(nèi)皮損傷機(jī)制

內(nèi)皮位于血管和淋巴管的內(nèi)表面，由薄層的內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，既充當(dāng)簡單的機(jī)械屏障，又具有重要的生理學(xué)功能。它可感知血管內(nèi)壓力和管壁剪應(yīng)力的機(jī)械性刺激，也可感知血液中活性因子和細(xì)胞因子的化學(xué)刺激，內(nèi)皮在調(diào)節(jié)血管舒縮、炎性反應(yīng)和凝血活化等方面起著至關(guān)重要的作用，內(nèi)皮功能受損是AS的直接啟動(dòng)因素[9]。持續(xù)的高胰島素血癥可引起內(nèi)皮功能障礙，當(dāng)IR發(fā)生時(shí)，信號(hào)通路下游能激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶 (endothelial nitric oxide synthase, eNOS) 的磷酸化途徑水平 (磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B, PI3K/AKT)急劇降低，內(nèi)皮細(xì)胞由于缺乏eNOS而引起功能障礙，繼而促進(jìn)粥樣硬化的發(fā)生；但下游促進(jìn)有絲分裂的另一信號(hào)途徑-絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK)卻不受影響[10]。eNOS下調(diào)引起一氧化氮 (nitric oxide, NO) 生物活性的降低，其發(fā)揮的抗感染、抗氧化應(yīng)激、抑制平滑肌增殖遷移等生物學(xué)效應(yīng)相應(yīng)減弱；NO生物利用度降低的同時(shí)伴隨著血管緊張素II和游離脂肪酸的升高，加劇了氧化應(yīng)激水平，可使內(nèi)皮功能進(jìn)一步惡化；同時(shí)，脂質(zhì)過氧化所生成的大量活性氧和自由基反過來又能抑制NO的生物利用，促進(jìn)炎性因子和黏附分子的釋放[11]。IR介導(dǎo)的炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激共同促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，這是啟動(dòng)AS的重要病理生理基礎(chǔ)。

3 IR標(biāo)志物在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病中的作用

3.1 可溶性CD36

CD36亦稱脂肪酸轉(zhuǎn)位酶 (fatty acid translocase,FAT)，是一種復(fù)雜的多功能蛋白，表達(dá)于單核巨噬細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞膜表面，作為清道夫受體內(nèi)化致AS因子-氧化低密度脂蛋白[12]。在生理?xiàng)l件下，CD36參與長鏈脂肪酸、晚期糖基化產(chǎn)物、氧化磷脂膽堿以及膠原蛋白的代謝及轉(zhuǎn)運(yùn)[12]。既往研究認(rèn)為CD36可作為巨噬細(xì)胞活化和炎性反應(yīng)激活的重要標(biāo)志物；而近期的發(fā)現(xiàn)顯示，88 KU跨膜糖蛋白CD36的表達(dá)與AS、血管生成、血小板活化、脂質(zhì)異常和糖耐量受損相關(guān)，血漿中可溶性CD36亦可作為反映IR的潛在標(biāo)志物[13]。氧化低密度脂蛋白可刺激單核巨噬細(xì)胞膜表面CD36的表達(dá)，使侵入血管壁的單核巨噬細(xì)胞大量吞噬脂質(zhì)，介導(dǎo)脂質(zhì)在血管壁的沉積；CD36還能通過結(jié)合和修飾血管壁內(nèi)的低密度脂蛋白，使巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞并誘導(dǎo)脂紋形成[13]。此外，肝臟中累積的脂質(zhì)通過脂解反應(yīng)產(chǎn)生游離脂肪酸，單核巨噬細(xì)胞內(nèi)增多的游離脂肪酸通過PPAR-γ信號(hào)通路進(jìn)一步刺激CD36的表達(dá)，上調(diào)的CD36可介導(dǎo)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)障礙，這也是引起IR的另一重要機(jī)制[13]。既往臨床研究顯示，血清中增加的CD36與IR高度相關(guān)，且這種相關(guān)性并不限于確診糖尿病患者，亦見于糖耐量受損、多囊卵巢綜合征的患者[14]。

3.2 YKL-40

YKL-40又稱為BPR-39或人軟骨糖蛋白39，是一種不具有幾丁質(zhì)酶活性的肝素/幾丁質(zhì)結(jié)合凝集素，也是幾丁質(zhì)酶樣蛋白簇的成員。YKL-40基于三亞胺基的氨基末端和富含酪氨酸 (Y)、賴氨酸 (K)、亮氨酸 (L)的基序構(gòu)成，其分子質(zhì)量為40 ku，編碼基因位于1號(hào)染色體長臂并由10個(gè)外顯子組成[15]。YKL-40常在炎性反應(yīng)部位產(chǎn)生，活化的巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞均可合成分泌[15]。YKL-40是細(xì)胞外基質(zhì)重塑的重要因子，并可通過MAPK和PI3K信號(hào)通路控制成纖維細(xì)胞的有絲分裂[15]。血清YKL-40增加常見于感染及慢性炎性疾病；近期研究發(fā)現(xiàn)，血漿YKL-40水平的升高與HOMA-IR (homeostasis model assessment-insulin resistance) 增加相關(guān)，而研究人群既往并無明確糖尿病和CVD史；另有研究報(bào)道，YKL-40的水平與血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和平滑肌細(xì)胞的遷移能力相關(guān)；這提示YKL-40或可作為聯(lián)系內(nèi)皮損傷、IR和AS的潛在生物標(biāo)志物[16]。

3.3 抵抗素(resistin)

Resistin又稱抵抗素，發(fā)現(xiàn)于噻唑烷二酮類增敏劑處理脂肪細(xì)胞時(shí)，于分解代謝過程中所產(chǎn)生的富含半胱氨酸的分泌蛋白[17]。Resistin通過調(diào)節(jié)肝臟胰島素敏感性，在調(diào)控能量代謝、葡萄糖穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)分解方面發(fā)揮重要作用[17]。Resistin是一含有108個(gè)氨基酸，分子質(zhì)量為12.5 ku的信號(hào)多肽；生理情況下，其循環(huán)水平很低，但在糖尿病和CVD患者中，其血清水平明顯升高[17]。與源于脂肪細(xì)胞的分解代謝相比，resistin主要表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞中；resistin可通過調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞的adiponectin (脂聯(lián)素)分泌而影響胰島素敏感性，并可通過激活肝臟細(xì)胞的AMPK信號(hào)通路促進(jìn)糖異生[17]。早期AS患者的血漿resistin水平即明顯升高，且resistin水平與胰島素敏感性和代謝綜合征密切相關(guān)。這提示resistin作為IR的潛在生物標(biāo)志物可能參與了AS的發(fā)病過程。

3.4 趨化素(chemerin)

Chemerin又稱為趨化素，由他扎羅汀應(yīng)答基因-2編碼，是一種18 ku大小、肝臟合成的、起趨化作用的分泌蛋白[18]。在先天性免疫反應(yīng)中，由漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞受應(yīng)激原刺激產(chǎn)生。Chemerin是趨化素受體ChemR23的天然配體，還參與胞內(nèi)鈣離子釋放和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2 (ERK1/2) 磷酸化等機(jī)制[19]。Chemerin以非活性前體釋放，其前體生物活性低，需要通過絲氨酸蛋白酶的切割才能激活；chemerin結(jié)構(gòu)C端有多個(gè)裂解位點(diǎn)，其生物活性依賴于在C端區(qū)域不同位點(diǎn)的蛋白水解作用[18]。在糖尿病和肥胖患者血漿中，凝血活性增強(qiáng)而纖溶反應(yīng)降低，且二者水平變化與chemerin含量高度相關(guān)；研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，參與凝血過程的絲氨酸蛋白酶活性越高，受其激活而產(chǎn)生的chemerin越多[19]。人群研究也發(fā)現(xiàn)，循環(huán)高水平chemerin是代謝綜合征的獨(dú)立危險(xiǎn)因素；糖尿病患者中的chemerin水平與體質(zhì)量指數(shù)和腰圍顯著相關(guān)，但卻與脂質(zhì)異常無明顯關(guān)聯(lián)；同時(shí)，在超重人群和AS患者中，chemerin與C反應(yīng)蛋白水平顯著正相關(guān)[20]。

3.5 IL-18

白介素-18(IL-18)，其編碼基因定位于11號(hào)染色體長臂，因其在共刺激因子IL-12作用下能夠強(qiáng)烈刺激γ干擾素的釋放，是γ干擾素的誘導(dǎo)因子[21]。研究表明，IL-18可作為宿主免疫的重要因素介導(dǎo)凋亡效應(yīng)和組織重塑，常表達(dá)于脂肪營養(yǎng)不良的組織中，可作為冠心病患者心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)因子[21]。單核巨噬細(xì)胞的炎性活動(dòng)刺激IL-18前體的合成，并通過caspase-1酶解方式或Fas配體切割實(shí)現(xiàn)其生物活性的轉(zhuǎn)化[22]。IL-18分泌后可結(jié)合于相應(yīng)受體，也可與血漿中的結(jié)合蛋白結(jié)合；IL-18受體由α鏈和β鏈構(gòu)成，前者構(gòu)成了受體的胞外部分以結(jié)合配體IL-18，后者形成胞內(nèi)部分以實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳導(dǎo)[22]。在炎性反應(yīng)中，過量分泌的IL-18可與其結(jié)合蛋白充分結(jié)合，從而起到緩沖炎性反應(yīng)風(fēng)暴的作用。IL-18無需TNF-α的參與而抑制胰島素信號(hào)通路的傳導(dǎo)，繼而介導(dǎo)IR效應(yīng)。既往研究報(bào)道，糖尿病患者循環(huán)IL-18水平與高血糖狀態(tài)相關(guān)；而肥胖人群中IL-18的升高常伴隨高胰島素血癥；IL-18升高不僅影響空腹血糖調(diào)節(jié)，也與糖耐量受損密切相關(guān)[23]。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-18與1型糖尿病之間并無明顯相關(guān)性，其水平與胰島β細(xì)胞功能也無顯著關(guān)聯(lián)，但在2型糖尿病人群中卻顯示出強(qiáng)相關(guān)性，這表明IL-18作為IR的潛在標(biāo)志物，或可有效反映外周組織的IR程度[24]。

4 問題與展望

IR在AS的啟動(dòng)和進(jìn)展中發(fā)揮了重要作用，其機(jī)制涉及內(nèi)皮損傷、炎性反應(yīng)激活、氧化應(yīng)激等復(fù)雜病理生理過程?？扇苄訡D36、YKL-40、resistin、chemerin及IL-18是近年來發(fā)現(xiàn)的IR標(biāo)志物，盡管部分研究提示了它們?cè)诖x風(fēng)險(xiǎn)和AS之間的中介作用；然而，目前仍然缺乏基于大樣本的流行病學(xué)研究來評(píng)估標(biāo)志物對(duì)IR的診斷效能；并且由于不同標(biāo)志物涉及機(jī)制及作用靶點(diǎn)的差異，單個(gè)標(biāo)志物只能反映IR的某個(gè)方面，在綜合評(píng)價(jià)IR水平時(shí)需聯(lián)合多種指標(biāo)。檢測(cè)IR標(biāo)志物有利于心血管疾病的管理，但它與AS人群風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性及其潛在的生物學(xué)機(jī)制仍有待后續(xù)研究加以評(píng)估。