胰岛素对血管内皮微颗粒的作用研究进展

蔡鹏 综述 王旭开 审校

(第三军医大学大坪医院野战外科研究所心血管内科，重庆 400042)

流行病学调查结果显示，动脉粥样硬化性疾病对人类健康危害日益严重，但其发病机制尚未完全阐明。经过对脂质浸润学说、损伤反应学说、血栓形成学说及平滑肌细胞克隆学说的总结及探索后，Jain等[1]提出的动脉粥样硬化炎性学说逐渐被广泛认同，而“炎性”即包含了对机体损伤与抗损伤两层意义。与动脉粥样硬化密切相关的胰岛素及内皮微颗粒两种物质亦与“炎性”二字密不可分，且胰岛素与内皮微颗粒两者间可能存在内在联系。

1 内皮微颗粒作用及炎性特点

1.1 内皮微颗粒简介

内皮微颗粒在内皮细胞激活或凋亡时从浆膜上脱落并通过旁分泌及自分泌途径释放入血液循环中，其为携带内皮细胞血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、活化蛋白C(APC)及内皮细胞选择素(E-selectin)等大量蛋白质分子的囊泡，直径约0.1～1μm，是胞外囊泡家族中的一种。目前因为CD144检测特异性高，一般将其作为内皮微颗粒标志物进行流式细胞技术检测，必要时联合检测其它分化群以提高灵敏性。自从1999年Combes等[2]使用肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激人脐静脉内皮细胞首次发现内皮微颗粒后，有关其结构特点、产生机制及作用方式的研究从未停歇，最引人注目的就是其对血管功能调控作用的研究。目前已证明炎性因子(如TNF-α、IL-1)、活性氧簇(ROS)、凝血酶、细菌脂多糖、C反应蛋白及尿毒素等物质[3]及动脉切应力[4]均可引起内皮微颗粒生成，但是有关于导致内皮微颗粒产生的具体信号通路及不同类别内皮微颗粒的作用差别尚不能完全阐明[5]。

1.2 内皮微颗粒血管损害作用

目前相关文献表明内皮微颗粒主要通过血栓形成及炎症反应等参与了血管损伤进程[6]。在促进凝血方面，体外内皮细胞培养实验证明随着实验环境中内皮微颗粒的增加血浆凝固时间缩短。内皮微颗粒通过表面的磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine)本身即可结合并活化凝血因子，而且含组织因子的内皮微颗粒通过细胞黏附分子与单核细胞等其它类型细胞结合后可释放有生理活性的组织因子，这种组织因子的传递可以进一步激活血小板促进凝血反应[7]。内皮微颗粒损伤血管的过程中亦与“炎性”二字联系密切，据文献报道，内皮微颗粒含量与IL-6、IL-8等炎性因子分泌量密切相关[8]，即TNF-α、IL-1等炎性因子可诱发内皮微颗粒的产生，内皮微颗粒又可以进一步促进IL-6、IL-8等炎性因子的释放，在此过程中内皮微颗粒作为炎症的原因和结果而存在。

1.3 内皮微颗粒血管保护作用

尽管目前将内皮微颗粒定义为血管内皮功能障碍评价指标的观点逐渐被认可，但是亦有研究报道显示内皮微颗粒在维持内皮细胞功能及抗凋亡方面发挥重要作用。内皮微颗粒自身携带的活化蛋白C(APC)及内皮细胞蛋白C受体起到抗炎和细胞保护的作用[9]，再者随着携带半胱天冬酶3(caspase-3)的内皮微颗粒释放，可降低内皮细胞内半胱天冬酶3含量，从而起到抗凋亡及维持内皮细胞功能的作用[10]。Deregibus等[11]通过研究发现内皮微颗粒与内皮细胞间mRNA水平转移可通过Akt激活及内皮一氧化氮(NO)合成酶表达来促进血管新生，但是血管新生并不一定只是对血管的修复保护作用，亦是动脉粥样硬化发病信号转导通路的组成部分。

2 胰岛素血管作用的炎性特点

动脉粥样硬化、肥胖症、高脂血症等可致血管损伤的疾病患者数量日益增加，胰岛素抵抗已被公认为该类疾病的独立危险因素，但是胰岛素的血管作用一直存在争议。以动脉粥样硬化为例，部分学者认为胰岛素本身即是导致动脉粥样硬化的危险因素[12];部分研究者却持有另一种观点，导致动脉粥样硬化的仅仅是胰岛素抵抗状态而非胰岛素本身，高胰岛素血症在动脉粥样硬化初期甚至可起到保护作用[13]，而后还有部分学者提出了生理浓度胰岛素与高浓度胰岛素对血管(内皮)存在相反功能之类的双相作用假说等。出现该项争议的原因与胰岛素磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI-3K)/蛋白激酶 B(protein kinase B，PKB，Akt)及丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)等信号通路作用复杂性密切相关[14]。胰岛素可通过PI3K-AkteNOS-NO信号通路引起NO释放增加，表现为舒张血管、抗凋亡、抗炎及抗氧化应激的作用[15]，又可通过MAPK信号通路起到促炎、促平滑肌细胞增殖等作用[16]。由此可见胰岛素作用的多面性，并可证实胰岛素确与“炎性”二字联系密切。

2013年，Tsiotra等[17]利用人类单核细胞体外培养方法进行的一项实验结果显示在高浓度胰岛素、高浓度瘦素伴有或不伴有高血糖的处理条件下，TNF-α，IL-6和IL-1β分泌量明显增加，而在仅有高血糖的条件下，只发现TNF-α分泌量增加，却未发现IL-6和IL-1β分泌量的显著变化。同年Kruse等[18]亦通过实验研究证明了胰岛素能在成人脂肪细胞中促进IL-6和IL-1β的基因表达。而胰岛素与“炎性”的关联不只体现在炎性因子表达上，相关文献表明胰岛素可通过MAPK通路、PI-3K-ERK1/2通路、氧化应激及microRNA调节等途径诱导血管平滑肌细胞增殖，而后可能发生合成分泌表型的转化[19-20]。部分学者亦提出了在胰岛素致动脉粥样硬化进程中可能有NLRP3炎性体参与等其它与“炎性”相关的观点[21]

3 动脉粥样硬化时血管壁的炎性特点

3.1 内皮细胞损伤

内皮细胞损伤发生在动脉粥样硬化进程的起始阶段，也是整个进程的关键步骤。伴随着内皮细胞抗凝、抗黏附及抗氧化功能的降低，黏附在内皮细胞上的单核细胞数目不断增加并移行为内膜下巨噬细胞，继而血液中TNF-α、IL-1等炎性因子及氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)增加，而这使得单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)表达上调，巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor，M-CSF)引起单核巨噬细胞不断募集并分化为泡沫细胞。

3.2 血管平滑肌细胞增殖

血管平滑肌细胞增殖是动脉粥样硬化产生的重要环节。随着血小板衍生因子(PDGF)、IL-8基因表达和分泌的增加，血管平滑肌细胞增殖移行并发生表型转化成为具有一定的的合成分泌功能的类巨噬细胞[22]，而其分泌的 IL-1、TNF-α、IGF、VFGF 等又可引起血管平滑肌细胞的增殖趋化，形成恶性循环促进了疾病发展。

3.3 免疫系统的参与

在动脉粥样硬化进程中不仅有单核巨噬细胞的参加，大量的T淋巴细胞亦参与其中，并分泌γ-干扰素(IFN-γ)与TNF-α等细胞因子。这些细胞因子进一步引起了内皮细胞功能改变、血管平滑肌细胞增殖及单核巨噬细胞聚集分化而推动了动脉粥样硬化进程[23]。

4 胰岛素与内皮微颗粒的关系

胰岛素及内皮微颗粒两者与动脉粥样硬化联系密切，且动脉粥样硬化、胰岛素及内皮微颗粒均具有“炎性”的特点。在针对血管作用方面，胰岛素与内皮微颗粒亦存在相似及相悖的功能。以胰岛素对血管内皮微颗粒的作用为例，曾有文献报道在高胰岛素、高血糖、高三酰甘油的2型糖尿病患者体内观测到内皮微颗粒(CD144型)的增高[24]，而 MAPK信号途径是胰岛素针对血管作用的一条传统信号通路，有趣的是多项研究表明P38 MAPK正是致炎EMP产生的重要通路[25]，可以联想到胰岛素可能通过该通路诱导内皮微颗粒的产生。胰岛素具有诱发IL-6和 IL-1β等炎性因子产生的作用已经多项实验研究证实，胰岛素可能通过其诱导产生的炎性因子促使内皮微颗粒的分泌进一步推进动脉粥样硬化进程，甚至在胰岛素诱发炎性因子分泌的进程中有通过P38 MAPK产生的内皮微颗粒的参与。胰岛素与内皮微颗粒均具有诱导血管新生的作用，有研究报道表明内皮微颗粒与内皮细胞间mRNA水平转移可通过Akt激活及内皮NO合成酶表达来促进血管新生[26]，胰岛素亦可通过Akt-eNOS信号通路起到类似的作用[27]，而在胰岛素引起血管新生的进程中是否存在内皮微颗粒的参与目前尚在研究探索中。

胰岛素对血管内皮微颗粒的作用方面不仅表现在正向调控方面。Wang等[28]一项利用人类脐静脉内皮细胞体外培养的研究证明C反应蛋白可通过降低内源性NO释放量来促进内皮微颗粒分泌。而生理浓度的胰岛素可通过PI3K-Akt-eNOS-NO信号通路增加NO释放量的观点已经多项实验证明[29]，换言之，亦可因此降低内皮微颗粒释放量。据此推测，胰岛素对内皮微颗粒的表达具有调控作用，在胰岛素致动脉粥样硬化的进程中有内皮微颗粒的参与，而生理浓度胰岛素的血管保护作用亦与内皮微颗粒相关。

5 问题及展望

胰岛素和内皮微颗粒的作用机制及动脉粥样硬化的发病机制均具有“炎性”的特点，而且根据目前相关文献提示，胰岛素可能具有调控内皮微颗粒表达的作用，胰岛素针对血管的多方面作用亦可能与内皮微颗粒相关。但是目前直接研究胰岛素对血管内皮微颗粒作用的研究相对缺乏，不同浓度胰岛素对内皮微颗粒的作用差别及经胰岛素作用产生的内皮微颗粒结构和功能特点等相关问题需进一步研究。目前可以通过 lepr－/－、apo E－/－双基因敲除小鼠与体外内皮细胞培养的方法构建多浓度胰岛素水平的体内体外模型，进一步探索并阐明胰岛素对血管内皮微颗粒的作用机制。这不仅有助于进一步了解动脉粥样硬化的发病机制，亦对糖尿病等疾病的临床预防及治疗具有重要参考价值。

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