任金锐，刘长征，顾光超，吴建强，李方达，张 慧，吉 磊，陈梦寅，郑月宏
1中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院血管外科，北京 100730 2中国医学科学院 北京协和医学院 基础医学研究所生物化学与分子生物学系，北京 100005 3中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院医学科学研究中心，北京 100730
腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm，AAA)是一种长期慢性动脉扩张性疾病，与动脉粥样硬化、细胞间细胞基质的降解、炎症细胞的浸润、新生血管的形成有关，各种蛋白酶和细胞因子的产生和激活都可导致AAA的发生与进展[1]。在发达国家65～85岁的男性中，AAA导致的死亡占所有死亡人数的1.3%[2]。瘦素是一种内源性蛋白质，含有167个氨基酸，来源于脂肪细胞，可以通过抑制进食达到控制食物摄取的作用。除参与调节肥胖、糖尿病(diabetes mellitus，DM)等疾病的发病外，越来越多的研究发现瘦素可以刺激和调节氧化应激、炎症反应、血栓形成、血管新生及动脉粥样硬化形成等病理机制，参与到心血管疾病(cardiovascular diseases，CVD)的发生与进展过程。McEntegart等[3]在脂联素与冠心病患者心衰、恶病质关系的研究中发现循环中瘦素水平存在组间差异，瘦素可能在冠心病患者心衰的发生及进展中发挥重要作用。另外在外周动脉性疾病(peripheral arterial disease，PAD)研究中发现，PAD合并高血压患者瘦素水平升高，PAD合并DM患者瘦素水平高于无DM患者，而女性PAD患者血清瘦素水平高于男性[4]。一项对男性冠心病患者的研究发现，植物乳酸杆菌299v可以通过减少循环中白细胞介素(interleukin，IL)-12/18和瘦素的含量，增强内皮细胞功能，减轻炎症反应[5]。
瘦素参与体内多种代谢过程，调控多种代谢性疾病，在动脉粥样硬化相关疾病的发生进展过程中发挥重要作用。本文通过KEGG信号通路分析发现瘦素与腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK)、酪氨酸激酶(Janus kinase，JAK)/信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription，STAT)、细胞因子-细胞因子(cytokine-cytokine，CC)受体等多种参与调节AAA发生的信号通路相关，瘦素可能通过调节这些信号通路影响AAA的发生与进展。
瘦素的表达与多种炎症反应和免疫系统密切相关，并在肥胖、DM发生和胰岛素抵抗的病理生理过程中发挥至关重要的作用[6]。一项病例对照研究证实了瘦素受体(leptin receptor，LEPR)基因多态性与2型糖尿病(type 2 DM，T2DM)风险之间的关系，后续荟萃分析表明LEPR基因多态性与T2DM风险之间存在显著相关性[7]。瘦素和胃促生长素是控制能量稳态的神经内分泌关键激素，对它们产生抵抗是肥胖的标志[8]。一项长期随访调查显示，中老年男性中肥胖与较高的AAA发生风险相关，而DM史往往与较低的AAA发生风险相关[9]。
DM对AAA形成的影响作用DM在CVD的发病率和死亡率中有明确的促进作用，但既往研究显示DM在AAA发生和进展过程中起抑制作用。合并分析19项相关研究(包括9 777例AAA患者)的数据显示，DM患者的AAA直径增长速度明显低于非DM患者[10]。一项研究随访了13 736名年龄45～64岁的参与者(在1987～1989年期间没有进行过AAA手术)，发现DM、空腹血糖和血浆瘦素与AAA风险呈负相关[11]。但也有较多研究认为，二甲双胍可能在AAA发生进展中发挥抑制作用，因此DM影响AAA的具体作用仍需进一步研究证明。
肥胖对AAA形成的影响作用尽管既往研究发现肥胖与AAA是相互独立的关系，但越来越多的研究证明肥胖相关循环因子与CVD发生、AAA形成有着密切的联系[12]。作为瘦素抵抗的标志，循环中瘦素增加在肥胖中很常见，并且与人类的胰岛素抵抗和CVD独立相关，肥胖诱导的瘦素抵抗可以损伤大量周围组织，包括肝脏、胰腺、血小板、血管和心肌[13]。在统计8项调查随访AAA的研究中，体重指数(body mass index，BMI)与AAA的存在或腹主动脉直径的增大呈正相关，腰臀比与AAA呈显著正相关；
但在另外两项评估肥胖与AAA增长关系的研究中，均未报道BMI与AAA进展之间存在关联[14]。肥胖与AAA的形成有一定关系，或可通过肥胖相关因子的研究进一步证明肥胖与AAA形成之间的潜在联系。
高脂血症对AAA形成的影响作用一项纳入32项观察性研究涉及150 134名参与者的荟萃分析研究显示，他汀类药物治疗可以降低AAA破裂的风险、术后死亡率、全因死亡率和不良事件，高脂血症与AAA/颅内动脉瘤破裂的低风险相关[15]。在5项全基因组关联研究中纳入4 914病例和48 002例对照组，通过评估了脂类相关SNPs基因风险评分与AAA风险的相关性以及脂类药物靶点(HMGCR、CETP、PCSK9)SNPs与AAA风险的相关性，发现低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平的遗传表达升高与AAA高风险相关，而高密度脂蛋白胆固醇水平与AAA风险降低相关[16]。
根据KEGG信号通路分析发现瘦素、LEPR与AMPK、JAK/STAT、CC受体等多种信号通路相关(图1)。通过STRING蛋白相互作用网络分析发现瘦素-LEPR在AMPK、JAK/STAT、CC受体信号通路中发挥重要作用(图2)。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)与AAA的发病机制有关，其底物包括胶原蛋白、弹性蛋白、糖蛋白和蛋白多糖，同时，主动脉中JAK/STAT、AMPK等信号通路可调控MMP活化[17]。
AMPK：腺苷酸活化蛋白激酶；
JAK/STAT：酪氨酸激酶/信号传导及转录激活蛋白
LEP：瘦素；
LEPR：瘦素受体；
PRKAG：5′-AMP-激活的蛋白激酶亚基γ；
PRKAA1：5′-AMP-激活的蛋白激酶亚基α-1；
PRKAB1：5′-AMP-激活的蛋白激酶亚基β-1；
SOCS：细胞因子信号转导抑制分子；
IRS：胰岛素受体底物；
DGKZ：二酰基甘油激酶 Z；
INSR：胰岛素受体；
JAK2：酪氨酸激酶-2；
PDPK1：磷酸肌苷依赖蛋白激酶1；
PIK3R3：磷脂酰肌醇3-激酶调节γ；
AKT1：丝苏氨酸蛋白激酶 1；
INS：胰岛素；
RIK3CG：磷脂酰肌醇4，5-二磷酸3-激酶催化亚基 γ亚型
JAK/STAT信号通路参与调节AAA的发生JAK/STAT通路是调控基因表达和细胞活性的重要转录信号通路，大多数IL、细胞集落刺激因子和干扰素(interferon，IFN)均需要通过JAK/STAT途径介导其作用。对人类AAA组织的基因表达分析显示，JAK/STAT依赖性细胞因子在从正常主动脉到动脉瘤的过渡区表达最为丰富，该部位炎症和组织破坏最为活跃，JAK/STAT通路在AAA发病机制中发挥重要作用[18]。炎性巨噬细胞中IL-6和粒-巨噬细胞集落刺激因子的表达增加，促进的JAK/STAT3信号通路的激活，刺激巨噬细胞的效应功能，促进Th17淋巴细胞分化，增强MMP表达促进AAA形成[19]。在人主动脉组织中，AAA组织中JAK2/STAT3、IL-17A和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达水平高于对照组，WP1066(选择性JAK2/STAT3通路抑制剂)阻断JAK2/STAT3通路可减弱IL-17A和VEGF相关的炎症反应，从而抑制AAA的进展[20]。S1(抑制JAK/STAT调节的合成细胞渗透肽)通过促进M2巨噬细胞和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)表型转换、抑制主动脉STAT1/3的激活和MMP的表达抑制AAA形成[21]。肽基-丙基异构酶(peptidyl-propyl isomerase，Pin1)与内皮功能障碍有关，在人类AAA组织中发现Pin1表达水平升高，STAT1/3的激活导致Pin1表达增加促进AAA形成[22]。安贝林(embelin)是一种抗肿瘤剂，可通过降低IL-6诱导的STAT3失活抑制AAA的发生[23]。因此，JAK/STAT通路的激活和相关细胞因子过表达可能促进AAA形成。
AMPK信号通路参与调节AAA的发生AMPK即AMP依赖的蛋白激酶，是生物能量代谢调节的关键分子，也是研究DM及其他代谢相关疾病的核心。VSMC表型转变为促炎状态和VSMC凋亡可能是AAA形成的靶机制，黄嘌呤衍生物可能通过调节AMPK信号通路抑制VSMC表型转换和凋亡来抑制AAA[24]。人AAA主动脉内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERS)水平升高伴有严重的VSMC凋亡，体内应用生物活性肽中介素-53可明显降低血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)诱导小鼠的AAA形成并抑制ERS的激活，IMD灌注促进ApoE-/-小鼠主动脉AMPK磷酸化，AMPK抑制剂化合物C可阻断IMD对AngⅡ诱导的VSMC中ERS和细胞凋亡的保护作用，IMD可能通过激活AMPK磷酸化来抑制ERS，从而对AAA的形成具有保护作用[25]。在Ang Ⅱ灌注诱导AAA模型中，AAA组织磷酸化AMPK水平明显低于对照组，AMPK磷酸化激活剂(AMPK phosphorylation activator，AICAR)显著降低了动脉瘤的发生率，AICAR减轻了Ang Ⅱ输注模型的巨噬细胞浸润和新生血管，AICAR还能降低AAA诱导过程中促炎症因子、血管生成因子的表达和MMP的活性；
AMPK激活可抑制核因子κB和信号转导与转录激活因子3的激活[26]。DM治疗药物二甲双胍可以激活AMPK信号通路，延缓AngⅡ注射模型的AAA进展[26]。有研究者发现，在AAA患者或服用普伐他汀的人类受试者中AMPKα2磷酸化均升高，普伐他汀通过激活AMPKα2依赖的AP-2α促进AAA的形成[27]。脂联素可通过AMPK磷酸化途径直接刺激内皮细胞产生NO参与AAA形成[28]。吸烟(尼古丁)通过诱导血管平滑肌细胞中AMPKα2介导的2α-甲氧基嘌呤依赖性MMP2表达促进AAA发生[29]。
CC 受体相互作用通路参与调节AAA的发生细胞因子是可溶性的细胞外蛋白或糖蛋白，它们是细胞间重要的调节因子和动员因子，参与先天和适应性炎症宿主防御，细胞生长、分化，细胞死亡，血管生成以及旨在恢复内稳态的发育和修复过程。细胞因子是由体内各种细胞释放出来的，通常是为了响应一个激活的刺激，它们通过与靶细胞表面的特定受体结合来诱导反应，细胞因子可以按结构分组到不同的家族，它们的受体也可以按结构分组，如CC、CXC、IL1/4/6/10/12/17/28-like、IFN、肿瘤坏死因子、转化生长因子-β等细胞因子家族。利用微阵列技术研究因AngⅡ注射而发生动脉瘤的小鼠与未发生动脉瘤小鼠主动脉中表达差异的基因，结果发现炎症和细胞外基质重构途径在AAA小鼠的主动脉内上调，包括CC受体相互作用、白细胞跨内皮迁移、自然杀伤细胞介导的细胞毒性和造血细胞谱系，与细胞外基质重构相关的基因，如一系列MMP的表达也与AAA形成有关[30]。通过对20例小AAA(≤55 mm)患者、29例AAA(>55 mm)患者、9例主动脉闭塞疾病患者和10例来自器官捐赠者的对照主动脉标本进行了微阵列研究，结果在小AAA和大AAA中分别鉴定了840和1 014个差异表达基因，其中CC受体相互作用在AAA中被上调[31]。通过对14例AAA患者的瘤颈标本和8例器官供体的对照主动脉标本进行微阵列研究，在AAA颈部鉴定出1 047个差异表达基因并进行KEGG分析，发现CC受体相互作用、趋化因子信号通路和抗原处理呈递相关基因明显上调[32]。有研究采用小鼠模型，使用含有200种细胞因子、细胞因子受体和相关蛋白的抗体阵列测量了生理盐水对照或AngⅡ诱导的ApoE-/-小鼠AAA组组织中的细胞因子，并分析了AAA组细胞因子的分布情况，KEGG富集分析显示CC受体的相互作用在AAA发生中发挥重要作用[33]。
瘦素作为一种重要的脂肪因子，参与体内多种代谢过程，而AAA作为一种与机体代谢及炎症反应相关的疾病，两者之间可能存在潜在联系。一项研究纳入12 203名65～83岁男性，采用超声检查腹主动脉，结果发现875名男性腹主动脉直径大于3 cm，其血清中瘦素水平没有明显变化[12]。但另一项研究发现瘦素及其受体在AAA动脉壁中合成增加，对C57小鼠腹主动脉局部覆盖带有瘦素的缓释薄膜后发现，其腹主动脉直径增加明显且MMP-9合成增多促进AAA形成[34]。而一项研究通过向AngⅡ诱导AAA小鼠腹腔内注射瘦素可以减少MMP-2/9的生成，促进TGF-b1产生从而抑制AAA的发生进展[35]。在人类AAA血管壁中发现了瘦素的从头合成，在AAA来源的平滑肌细胞中，通过AngⅡ的刺激，瘦素的合成因Ⅰ型血管紧张素受体阻断而减弱。病变脂肪细胞和血管周围脂肪组织通过释放瘦素诱导IL-18、IL-18r和NCC表达，增强IL-18作用，促进AAA的形成，该研究证实了AAA病变或血管周围脂肪组织中的脂肪细胞通过释放瘦素促进IL-18的作用诱导IL-18受体表达，IL-18激活动脉壁巨噬细胞、T细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，促进AAA的形成[36]。瘦素在AAA循环中的表达无明显差异，但在AAA动脉壁组织的局部瘦素表达则变化明显，因此，瘦素可能通过旁分泌或自分泌的方式在AAA形成中发挥重要作用。
瘦素在肥胖、DM等代谢性相关疾病的发生与进展中发挥着重要调节作用，DM在越来越多的研究中被证明是AAA形成的保护性因素，但其与AAA的具体影响机制仍未揭晓。目前肥胖与AAA的关系尚不明确，肥胖相关的瘦素抵抗与AAA的关系值得进一步研究。高脂血症的有效管理在AAA患者中一直备受重视，具体原因多与动脉粥样硬化相关，其与AAA之间的联系还未能明确。
瘦素参与并调节AMPK、JAK/STAT、CC受体等多种信号通路的表达，多项研究证明AMPK的激活抑制AAA形成，JAK/STAT信号通路的激活可能促进AAA的发生，多种CC受体的相互作用与AAA的形成有着密不可分关系，但局部组织瘦素和循环中瘦素的表达水平变化趋势在AAA中并不一致，仍需进一步研究证明瘦素对AAA的影响作用。
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