脂联素与肾脏疾病关系的研究进展
【关键词】 脂联素； 原发性肾小球疾病； 糖尿病肾病； 透析； 文献综述
越来越多的证据表明，脂肪不仅是储能组织，更是一个功能活跃的内分泌器官，通过多种分泌形式释放脂肪因子，如瘦素、抵抗素和脂联素（ADPN）。ADPN是迄今发现的唯一与肥胖呈负相关的脂肪细胞特异性蛋白，体重指数下降21％则ADPN水平上升46％。最近研究还证明，ADPN不仅在脂肪细胞中合成和分泌，也表达于骨髓、股骨和胫骨的成骨细胞、胎儿组织、心肌细胞以及唾液腺上皮细胞。现对ADPN及其在肾脏疾病中作用的研究进展进行综述。
1 理化特性
1.1 基因
ADPN的基因位于染色体3q27上，全长约17 kb，全基因扫描显示该染色体区域是2型糖尿病、代谢综合征的易感位点。目前已发现了10余个ADPN基因常见的单核苷酸多态性（SNPs）及其一些罕见的错义突变。研究认为，启动子区域的SNPs、外显子2上的SNP+45、内含子2上的SNP+276及部分错义突变与2型糖尿病和（或）胰岛素抵抗存在相关关系，这种相关性主要由于突变影响了ADPN的表达水平及其功能。
1.2 结构及其功能
成人体内血浆ADPN水平很高，约3～30 μg·ml-1。ADPN由244个氨基酸组成，在结构上与胶原Ⅷ、Ⅹ、C1q同源，其N末端有1段短信号肽，随后有1段高度变化的区域、1个胶原蛋白样结构，在羧基末端是C1q样球蛋白结构，胶原样序列的功能是建立次级和三级结构，球形区的功能则是实现ADPN的生物学效应。
ADPN的活性形式主要以球形结构域和全长型结构域来区分，在血浆中，几乎全部是全长型结构域，但是近来有报道在血浆中存在少量的球形结构域［1］。球形结构域可通过中性粒细胞弹性蛋白酶和其他蛋白酶降解全长型结构域而得到［2］。ADPN以聚合体形式存在，3个单体通过球形结构域连接成同源三聚体，进一步以二硫键形成低分子质量六聚体，4～6个三聚体可汇聚成高分子质量多聚体。
目前，ADPN的生理作用尚不完全明确，但这方面的研究已较为深入。资料表明，ADPN可能具有抗动脉粥样硬化和抗炎作用，Lam等［3］总结出ADPN通过胰岛素敏感化、抗动脉粥样硬化、抗炎、抗氧化等途径，对内皮具有保护功能,而且可通过促进血浆游离脂肪酸氧化、增加外周组织对胰岛素的敏感性、抑制肝糖输出和葡萄糖再生等调节血糖。由此可见，ADPN在体内起到的可能是较为积极的作用。
1.3 受体
Yamauchi等［4］于2003年首次从人的骨骼肌细胞克隆出Adipo R1 和Adipo R2两类ADPN受体基因，其是由7个跨膜区域组成的膜蛋白。Adipo R1 mRNA在骨骼肌含量最为丰富，Adipo R2 mRNA主要在肝脏表达。同时研究发现，在肾脏和足细胞中表达Adipo R1，数量与肝脏相近；但Adiop R2在肾脏和足细胞的表达水平明显低于在肝脏的表达水平［5］；而且，在近端肾小管HK2细胞上发现ADPN受体，但Adipo R1的mRNA水平比Adipo R2的mRNA水平高20倍［6］。可以看出，ADPN在肾脏疾病的发生发展中发挥一定作用。
2004年，Hug等［7］鉴定出ADPN的第3个受体T钙黏蛋白（Tcad）。它是唯一通过糖基磷脂酰肌醇锚于细胞膜上的钙黏蛋白，缺乏胞浆区域，由于其这一特殊性，目前认为Tcad不发挥细胞与细胞间黏附分子的生理作用。然而研究表明，Tcad直接参与细胞信号级联反应，包括参与细胞周期。Tcad是六聚体型和高分子质量型ADPN的受体，只可以与真核生物表达的ADPN结合，不在细菌中表达，且不与球形区域或者三聚体连接，故不能简单认为是ADPN连接分子或是受体。在受损血管的相同部位可见Tcad和ADPN，提示在脉管系统中Tcad可能是ADPN的重要受体之一。而且，Tcad和ADPN可以保护血管内皮细胞免于凋亡，意味着在受损内皮细胞上Tcad和ADPN有重叠的生物学特性。这些研究表明，Tcad可能是至今未知的ADPN代谢信号感受器的复合受体，尚有未明确的包含胞浆区域的受体［8］。
2 体外研究
远端肾小管分泌Adipo R1，催化型腺苷磷酸激活蛋白激酶（AMPK）亚单位α1和α2，以及活化的磷酸化形式，和糖原连接AMPK的亚单位β2，未检测出Adipo R2；在链脲佐菌素糖尿病动物模型中，Adipo R1、AMPKα1、AMPKα2以及AMPKβ2水平是上升的，而活化的磷酸化AMPK水平是下降的。体外实验中，AICAR和球型ADPN（10 μg·ml-1）激活正常小鼠远端肾小管的催化型AMPK，但对糖尿病小鼠的激活作用远远弱于前者；糖原合成抑制物AMPK的活化程度在两组动物实验中是不同的：在正常小鼠中活化的糖原合成水平是低下的，而在糖尿病小鼠中其水平是升高的。葡萄糖6磷酸作为糖原合成的异构活化剂在糖尿病小鼠中的水平是升高的。上述结果提示，在远端肾小管细胞，ADPN通过管腔Adipo R1激活AMPK，导致糖原合成的抑制。在高糖环境中，这个调节作用发生改变，至少在一定程度上可以解释大量糖原聚积的原因［9］。
3 动物研究
目前关于ADPN与肾脏损害之间关系的动物实验研究并不多见。Koji 等［10］对ADPN敲除（Ad/）的小鼠和野生型(WT)小鼠进行肾大部分切除术，发现Ad/小鼠的肾脏病变比WT小鼠严重得多，尿蛋白排泄增多，肾小球肥大以及肾小管间质纤维化；肾内巨噬细胞浸润，血管细胞黏附分子（VCAM）1、单核细胞趋化蛋白（MCP）1、肿瘤坏死因子（TNF）α、转化生长因子（TGF）β1水平明显升高；用腺病毒介导的ADPN治疗Ad/小鼠，可以发现上述病变程度明显减轻，且几乎恢复到与WT小鼠病变相近的程度。近来有文献报道，ADPN通过吞噬细胞表面表达的钙网织蛋白介导而清除早期凋亡细胞从而发挥抗炎作用［11］。该研究者推测ADPN可能通过抗氧化和抗炎症效应实现抑制肾脏的纤维化。
Sharma 研究组［5］首次提出足细胞是ADPN的直接靶点。在Ad/小鼠中尿蛋白水平增加，足细胞足突融合。在培养的足细胞中，注射ADPN后AMPK活性增加，ADPN与AMPK相互作用通过闭锁小带1转录至细胞膜改善足细胞的通透性和功能，这些效应可能与减少氧化应激有关。ADPN与AMPK还能够减少足细胞上的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酶Nox4水平。应用ADPN治疗Ad/小鼠，可以发现尿蛋白减少，足突融合消失，肾小球AMPK的活性增加，尿内和肾小球内氧化应激产物减少。这些结果提示，ADPN是尿蛋白的主要调节因子，可能通过AMPK途径调整足细胞的氧化应激。至于人体内ADPN水平发生改变时肾脏病变的情况目前尚不清楚，还需进一步研究。但从目前的动物实验观察到，ADPN可能延缓糖尿病肾病（DN）并发症的发生，为我们积极防治DN提供了新的思路。
4 临床研究
4.1 ADPN与原发性肾小球疾病
Zoccali等［12］通过对16例肾病综合征(NS)患者、25例非NS的慢性肾病患者和31例健康对照的研究发现，NS患者的血浆ADPN浓度显著高于非NS的慢性肾病患者和健康对照组（P＜0.01），证实血浆ADPN水平与其24 h尿蛋白、总胆固醇呈密切正相关（P＜0.001），与血清白蛋白呈负相关（P＝0.002）。Bakkaloglu等［13］报道，激素反应性NS复发患儿的血浆ADPN水平显著高于缓解期患儿和对照组，血ADPN与血胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白及24 h尿蛋白呈较强的正相关，与血白蛋白呈负相关。从ADPN、白蛋白以及血脂三者之间的关系推测，脂肪细胞分泌的ADPN水平的升高在慢性肾病患者中可能是一种代偿性反应，可能延缓因脂质代谢紊乱以及其他危险因素共同作用导致的内皮受损［12］。
有学者认为，除了慢性肾功能不全外，NS是唯一与血浆ADPN水平升高有关的原发性肾病。但是，在IgA肾病患者中，ADPN水平与尿白蛋白排泄率呈正相关，与肌酐清除率、BMI以及血清甘油三酯呈负相关；当患者的肾功能在正常范围内时，伴有小动脉硬化患者的血清ADPN水平较无小动脉硬化患者降低，ADPN水平似乎与小动脉硬化之间存在着某种关系，ADPN可能可以防止肾脏小动脉硬化［14］。
4.2 ADPN与2型糖尿病DN
Looker等［15］对1 069名Pima印第安人所作的研究发现，在2型糖尿病患者中，尿蛋白排泄率和血清肌酐水平均与血清ADPN水平呈正相关；大量蛋白尿组的ADPN水平最高，而正常蛋白尿组的水平最低，即使肾功能正常，大量蛋白尿患者血清ADPN水平仍显著升高。最近，Lin等［16］对733例男性糖尿病患者［大部分肾小球滤过率（GFR）＞60 ml·min-1·（1.73 m）-2］的研究显示血清ADPN与肾功能呈负相关关系。但该研究在严格限制GFR＜60 ml·min-1·（1.73 m）-2患者中未发现ADPN与GFR有相关性。至于血清ADPN水平在DN进展期升高的发生机制目前仍是一个谜。目前有学者认为，肾脏是循环ADPN清除的重要脏器，肾功能受损可能促进循环中ADPN聚积［17］，但仍需要进一步研究探讨。
目前研究认为，高分子质量ADPN是影响AMPK活性最大的ADPN亚型，因此，高分子质量ADPN在人类中是最具有生物活性的ADPN亚型，并且与疾病的病理生理有许多相关性。Kato等［18］发现，高分子质量ADPN水平随着DN的进展而升高，且能够反映肾脏疾病的严重程度，与Komaba等［19］的研究结果具有一致性，虽其机制尚未明确，但这种变化趋势可以为DN的早期诊断提供依据。
Koshimura等［20］首次证实ADPN从尿液中排泄，发现在DN大量蛋白尿组，尿ADPN水平较正常及微量蛋白尿组显著升高；在微量及大量蛋白尿组中，尿和血清ADPN水平呈显著正相关。肾脏组织不分泌ADPN，认为尿ADPN排泄的增加可能是因为循环ADPN水平的升高、循环ADPN的滤过加强，以及受损肾脏对ADPN的灭活下降而引起。ADPN在脂肪组织合成和分泌的增加，可能减轻DN进展引起的微血管损伤。Fujita等［21］对DN患者所作的研究再次证实，在DN Ⅳ期，血清和尿液ADPN水平均显著升高。相关分析提示，血ADPN与血清肌酐、尿N乙酰βd氨基葡萄糖苷酶（NAG）以及尿MCP1、尿ADPN呈正相关，同时尿ADPN与血清肌酐、尿NAG和尿MCP1呈正相关。在多变量回归分析中，血清肌酐和尿ADPN与血清ADPN水平独立相关，而血清肌酐、尿NAG、尿MCP1、血清ADPN是尿ADPN独立相关因子。结果，在DN Ⅳ期，肾功能衰竭和肾小管损伤促进血清和尿液ADPN水平的升高，推测DN Ⅳ期高ADPN水平是机体的一种保护性生理应答，其可能与近端肾小管HK2细胞上ADPN受体结合后激活AMPK途径，减少MCP1分泌发挥抗炎作用来缓解DN进程［6］。
4.3 ADPN与1型糖尿病DN
Hadjadj等［22］首次报道了ADPN与1 型糖尿病微血管病变的关系，其对126 例1 型糖尿病患者进行了平均长达6 年之久的随访研究，发现1 型糖尿病患者血清ADPN水平较对照组明显升高，有18 例糖尿病患者在随访期间出现持续微量蛋白尿，且血ADPN水平比未出现蛋白尿的患者高。相关性分析显示，基础尿蛋白量与其后肾病的发生概率独立正相关，高ADPN水平与蛋白尿发生的危险性密切相关。Saraheimo等［23］对1 330名1型糖尿病的芬兰人随访（5.0±2.2）年，在调整年龄、性别以及体重指数后发现，在大量蛋白尿最终发展至终末期肾病的患者中，ADPN水平明显高于其他患者；通过Cox回归分析后亦得出同样的结果，该实验推出血清ADPN水平的升高可以预测1型糖尿病患者从大量蛋白尿发展至终末期肾病。
Schalkwijk等［24］对1型糖尿病DN研究发现，ADPN水平与尿蛋白及GFR呈显著独立正相关，首次表明血清ADPN水平与可溶性血管细胞黏附分子1 (sVCAM1)正相关，后者通常被认为是血管损伤的危险因子。这是否说明ADPN水平的升高参与肾功能损伤? 目前尚无确切证据。赞同此推论的是，肾衰患者血清ADPN与一种血管内皮细胞损伤标记物CD146 平行升高。体外实验研究报道，ADPN能够诱导内皮细胞一氧化氮的合成，一氧化氮可导致肾小球的高滤过。肾小球毛细血管压增高、滤过率增加等肾内血流动力学的改变，直接参与了DN的发生、发展。肾小球毛细血管压增高还能引起内皮细胞表达细胞外黏附因子增加，且呈时间强度依赖关系。但有学者提出不同意见，Saraheimo等［25］在研究中证实，1型糖尿病DN患者血清ADPN浓度升高，而且与肾功能不全程度相关，但未找到ADPN与炎性标记物C反应蛋白之间的联系，认为1型糖尿病DN血清ADPN水平升高是因为肾功能不全自身促进了ADPN的产生增加或存在ADPN的清除缺陷。高ADPN水平是机体特殊状态下的一种保护性生理机制，还是其自身参与糖尿病微血管病变的发生、发展，目前尚无定论，还需进一步研究。
4.4 ADPN与腹膜透析
腹膜透析是尿毒症患者维持生命的重要治疗方式之一，选取较佳的腹膜透析液对延长患者寿命、提高患者生活质量具有重要意义。艾考糊精腹膜透析液使腹膜透析患者的ADPN水平上升50％（从11.6 μg·ml-1至17.6 μg·ml-1，P＝0.002），可能与胰岛素水平下降有关，胰岛素水平能够时间依赖性和剂量依赖性地调节ADPN mRNA水平，该透析液增加ADPN水平。减少瘦素水平从而改善胰岛素抵抗和调节血脂紊乱，可能阻止腹膜透析患者的动脉粥样硬化［26］。Takeguchi等［27］研究亦发现，艾考糊精腹膜透析液能够改善胰岛素抵抗指数（HOMAIR）≥2.0的腹膜透析患者的胰岛素抵抗（HOMAIR从5.9±2.2降到3.2±0.6，P＜0.01），可能与葡萄糖负荷减少和血浆ADPN水平的升高而导致胰岛素水平下降有关。
另外，Bakkaloglu等［28］对18例慢性腹透的儿童研究发现，患者的血清ADPN水平较健康对照组升高3倍。儿童慢性腹透患者ADPN水平与透析模式无关，与GFR水平弱负相关，logADPN同肌酐水平、低密度脂蛋白呈负相关，而与慢性腹透的持续时间无关，ADPN水平可能是维持性腹膜透析患儿判断预后的重要指标。
4.5 ADPN与血液透析
Ignacy等［29］对血透患者的研究发现，炎症过程同血清ADPN的下降有显著关系，而低ADPN水平可以作为血透患者预后不良的信号。Zoccali等［30］研究发现，ESRD病人的血ADPN水平与透析充分性指标尿素清除指数（Kt/V）呈正相关，证实透析充分的ESRD患者的营养状况、炎症反应、脂代谢紊乱均有明显改善，而血浆中ADPN的主体多聚体的分子质量远大于透析膜的孔径，ESRD患者中血ADPN不能通过透析被清除。血ADPN浓度每上升1 μg·ml-1，心血管事件的危险性则下降3％，故推测，充分透析的ESRD患者高ADPN水平和上述因素密切相关，充分透析可以提高ESRD病人的生存质量，减少相关并发症。
然而，Ohashi等［31］在一项前瞻性研究中发现，血透患者中ADPN每升高1 μg·ml-1,死亡危险性增加10.3％。AaplanMeier分析表明，高水平（≥15 μg·ml-1）ADPN患者的生存率明显低于低水平(＜15 μg·ml-1)ADPN的患者（76% vs 92％，P<0.05）。其结论是高水平的ADPN是维持性血液透析患者死亡的独立危险因素。有学者推测ADPN可能保护代谢性和血管疾病，但是当患者已患有心血管疾病时，ADPN代偿性增加反而预测其高死亡率［32］。
5 问题与展望
ADPN作为一种新型的脂肪细胞因子，可能参与了肾脏疾病的发生发展，不过到目前为止，关于其与肾脏关系的研究还较少，虽然已逐渐引起了人们的重视，但大多数都停留在有关疾病的表象上，其在肾脏疾病中的作用还有待进一步阐明，而研究的重点应深入到ADPN在具体发病机制和进展环节的作用中去。
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