分泌型卷曲相关蛋白5与肥胖及糖尿病的相关性研究进展

王加峰，张有成

2型糖尿病是一种代谢紊乱性疾病，其主要特点是胰岛素抵抗(IR)、胰岛素缺乏及高血糖。流行病学调查显示，糖尿病患者和糖尿病前期的年龄标准化患病率分别为9.7%(男性10.6%、女性8.8%)和15.5%(男性16.1%、女性14.9%)[1]。糖尿病的发生发展与肥胖、遗传等因素有关[2]。最新研究表明肥胖及糖尿病与Wnt信号通路及分泌型卷曲相关蛋白(SFRP)5有一定关联[2-3]。本文就此作一综述。

1 Wnt信号通路与糖尿病

1.1 Wnt通路组成及功能 Wnt信号通路由胞外配体Wnt蛋白、跨膜受体Frizzled蛋白(Fz蛋白)及低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)，胞内信号分子β-Catenin、散乱蛋白(Dsh)、结肠腺瘤样息肉病蛋白(APC)、糖原合成酶激酶(GSK)-3p、轴蛋白(Axin)及核内转录因子T细胞因子(TCF)/淋巴细胞增强因子(LEF)等构成[4]。其主要通过依赖Wnt/β-catenin经典途径和非依赖Wnt/β-catenin非经典途径。非经典途径包括Wnt/Ca2+通路、Wnt/c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路、Wnt/Ror2通路[5]、Wnt/RYK[6]和Wnt/mTOR[7]等。

1.2 Wnt信号通路在糖尿病中的作用机制 近年研究发现Wnt通路与肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病的发生也密切相关。肥胖是导致2型糖尿病发病的主要促进因素之一,且Wnt信号通路是脂肪细胞分化的主要调节者。因此Wnt信号通路可通过影响脂肪生成而增加糖尿病发生的风险。有研究显示Wnt/β-catenin信号通路及Wnt5a介导的非经典途径均可通过抑制前脂肪细胞中PPARγ和C/EBPα，从而抑制脂肪形成及肥胖的发生[8-9]。但基因研究表明，Wnt5a亦可通过与酪氨酸激酶样孤儿受体2(ROR2)结合，拮抗经典Wnt信号通路而促进脂肪形成[10]。

Wnt信号通路可以调节胰岛β细胞的增殖、活化和凋亡影响胰岛素的代谢，在糖尿病的发病机制和治疗中有重要价值。Rulifson等[11]发现，在体外培养的胰岛细胞或胰岛中加入纯化的Wnt3a蛋白，可以促进cyclin D2和PITX2的表达，最终引起β细胞的增殖；体内β-catenin的活化可以增加胰岛素的分泌和血清水平，加强葡萄糖处理。且非经典通路的Wnt5a/Fz2(或Fz5)信号途径在胰岛素阳性细胞迁移和胰岛形成中发挥作用。最近在STZ诱导的糖尿病大鼠模型中发现，以β-catenin为核心的上游基因APC和下游基因c-Myc在胰岛再生过程中均出现表达并上调，表明Wnt通路在胰岛再生调节过程中并非促进胰岛细胞分化而是维持其增殖状态[12]。研究显示TCF7L2单核苷酸多态性与2型糖尿病的发病风险增加有关。TCF7L2基因编码高迁移率族盒中的一个转录因子，即T细胞转录因子-4(TCF-4)。其能与细胞核内β连环蛋白结合，通过细胞表面的Wnt信号传导通路调节与细胞分裂周期相关基因的表达。可通过Wnt信号途径来维持机体血浆葡萄糖的稳定性。在2型糖尿病患者中TCF7L2蛋白的表达明显高于非糖尿病患者[13]。体外实验证明敲除TCF7L2后可以抑制人胰岛β细胞分化，引起胰岛素分泌减少[14]。Wnt通路可以通过两种途径影响肠-胰岛素轴：(1)影响胰高糖素样肽-1(GLP-1)的表达水平；(2)影响GLP-1对胰岛β细胞的作用。糖尿病患者进餐后GLP-1水平升高幅度较正常人有所减小，且胰岛细胞中GLP-1受体的表达降低[15]。

胰岛素的靶细胞中JNK的活化会引起胰岛素受体-1(IRS-1)的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，导致胰岛素信号传导障碍，进而加重胰岛素抵抗。由于脂毒性应激，JNK1 在肥胖和2型糖尿病中长时间被激活。给予JNK基因敲除大鼠高脂饮食后仍可保持胰岛素敏感性，而正常大鼠则表现出胰岛素抵抗，该研究证明JNK是肥胖诱导的胰岛素抵抗和炎症所必需的[16]。Ouchi等[3]报道在高脂饮食诱导肥胖小鼠模型脂肪组织中Wnt5a的表达增加；脂肪细胞中Wnt5a激活JNK，通过IRS-1的丝氨酸-307磷酸化，导致胰岛素信号传导障碍，进而加重胰岛素抵抗。通过JNK靶基因的破坏或者使用药物干预，均会抵制肥胖引起的胰岛素抵抗。因此JNK1可以作为预防和治疗糖尿病以及肥胖导致的胰岛素抵抗的靶点[17]。

2 SFRP5与糖尿病

2.1 SFRP5结构 SFRP5是一种新鉴定的抗炎脂肪因子，是SFRP家族中的一员，由SFRP基因编码。SFRP约有300个氨基酸残基,包括1个同源的N2末端富含半胱氨酸的区域(cysteine-rich domain，CRD)和一个C2末端[18]。SFRP CRD结构上与Wnt Frizzled 蛋白的CRD 具有高度同源性,其通过与Fz受体竞争性结合Wnt蛋白而抑制Wnt信号通路的活动。

2.2 SFRP5在糖尿病中的作用机制

2.2.1 SFRP5与肥胖 Ouchi等[3]研究表明，在各肥胖动物模型中肥胖引起了Wnt5a水平的升高及SFRP5水平的降低；且与无炎症迹象的肥胖个体相比，伴有炎症的肥胖者内脏脂肪活检标本中SFRP5的表达水平降低[19]。在瘦素缺乏的ob/ob小鼠及zucker糖尿病肥胖大鼠中SFRP5的表达是减少的，这种现象同样发生于高脂高糖饲养24周的野生大鼠中。但当饲养至12周大鼠炎症尚不严重时SFRP5的表达是升高的。与12周相比，24周大鼠体质量明显增加(P<0.01)，表明在肥胖发生过程中，随着体内脂肪增多，在某一时刻引起了SFRP5表达的转换；研究进一步显示SFRP5在脂肪分化过程中表达减少，但在肥胖过程中表达增加，这表明SFRP5与脂肪细胞体积有关[3]。在Lxrβ-/-小鼠的脂肪组织中SFRP5 的表达减少，与此同时给予高脂饮食亦不会增加其脂肪体积。说明SFRP5是脂肪肥大过程所必需的，但不是脂肪增生所需要的。关于SFRP5与肥胖的关系，目前尚存有争议。一些研究表明，在肥胖患者的脂肪组织中SFRP5 mRNA和蛋白表达水平减少[3]，但在肥胖大鼠的脂肪组织中SFRP5 mRNA表达水平增加[20-21]。另一项研究显示，肥胖患者与正常人SFRP5的蛋白表达水平间无明显差别[22]。Lagathu等[20]在啮齿类动物的研究证明，禁食再给予喂食后，脂肪组织SFRP5的mRNA表达水平有升高的趋势。因此SFRP5与脂肪细胞分化和肥胖有一定相关，但其具体机制仍不明确。

2.2.2 SFRP5与胰岛素抵抗 肥胖动物模型的脂肪组织中有大量的巨噬细胞浸润。Wnt5a是一个主要来源于巨噬细胞的效应分子，通过自分泌或旁分泌发挥作用，并可刺激巨噬细胞释放其他炎性因子如IL-8、IL-10等介导局部或全身炎性反应。Wnt5a可以被SFRP5拮抗，但在肥胖的啮齿动物脂肪组织中Wnt5a表达上调，SFRP5表达降低[3]。SFRP5缺乏引起的代谢紊乱加重，与脂肪组织中前炎性因子(如TNF、IL-6)的表达增加和巨噬细胞的不断累积有关。重要的是，SFRP5敲除的大鼠给予高能量饮食后，脂肪组织中非经典Wnt信号通路的下游靶基因JNK-1被激活；当给予正常饮食后糖耐量虽然正常，但其胰岛素敏感性已经出现损害[3]。一系列的体外研究表明，脂肪组织SFRP5的过度表达会抑制Wnt5a所引起的JNK-1的磷酸化，同样阻止了Wnt5a诱导的JNK-1的活化及前炎性因子在巨噬细胞中的产生。此外，在SFRP5缺陷的大鼠中删除JNK-1可以修复受损的胰岛素敏感性，亦可加重脂肪组织的炎症。因此，SFRP5缺乏可以通过激活脂肪组织中的JNK-1加重肥胖引起的脂肪炎症以及代谢紊乱，这与之前对JNK-1在胰岛素抵抗和炎症的研究一致。Lv等[23]研究发现，分化成熟的脂肪细胞分别行地塞米松、胰岛素、TNF-α干预后，其SFRP5表达和分泌水平较前均有不同程度的下降，而予以罗格列酮和二甲双胍等胰岛素增敏剂干预后，SFRP5的表达和分泌水平上升，表明SFRP5的表达和分泌可能与胰岛素抵抗相关。综上所述，SFRP5和Wnt5a之间的平衡可以调节脂肪细胞和脂肪组织巨噬细胞中JNK1的活性，进而调节炎症和代谢功能。因此，在肥胖相关的葡萄糖稳态异常的治疗中，脂肪组织中的SFRP5是一个潜在的控制目标。但其具体作用机制仍需进一步研究。

部分研究显示，在2型糖尿病患者中血清SFRP5水平显著升高，且与空腹血糖成正相关[24-25]，Wnt5a水平与2型糖尿病无明显关联。Lu等[24]研究显示，与不服用口服降糖药物患者相比，口服二甲双胍和罗格列酮的患者血清SFRP5水平升高，与此同时，Wnt5a和胰岛素抵抗指数(HMOA-IR)均降低。Flehmig等[25]研究显示在饮食/运动相关的体质量减轻和肥胖外科手术后导致的体质量显著减少的2型糖尿病患者中，血浆中SFRP5并没有显著改变。但是Schulte等[22]研究则表明，控制饮食热量后体质量减轻的同时，SFRP5水平增加。另有一些研究表明，在2型糖尿病与糖耐量异常的患者血浆中SFRP5的水平低于正常组，肥胖患者血浆SFRP5水平低于非肥胖者，且SFRP5与apn水平成正相关，与HMOA-IR、空腹血糖成负相关[26-28]。且伴有肥胖的2型糖尿病患者降低最为显著，提示肥胖和糖代谢紊乱对血清SFRP5有累加效应。糖耐量异常的早期阶段SFRP5水平已经降低，这预示着SFRP5是2型糖尿病中代谢异常以及IR的一个相关因素。在正常人和胰岛素敏感的人中，口服葡萄糖可以对SFRP5起到一个快速且明显的抑制作用[28]。故SFRP5与糖尿病有关，但其与糖尿病的具体关系尚不明确。随着肥胖和糖尿病的发生、发展，SFRP5水平是一直呈上升趋势还是在某个临界点由上升转为下降进而影响机体代谢，需要进一步研究明确。

3 展望

SFRP5在脂肪组织中高度表达，且与肥胖有关。目前其与肥胖相关性代谢疾病如糖尿病的关系尚不明确。在糖尿病的发生发展过程中，SFRP5是作为糖尿病的一种发病标志，还是影响着糖尿病的进程，仍需进一步研究。且糖尿病发展过程中，骨骼肌与肝脏对血糖代谢也起着重要作用。最新研究表明，SFRP5的表达下降可以促进胰岛β细胞的分化[29]； SFRP5不会对骨骼肌细胞的胰岛素信号通路产生影响[30]。但尚未有SFRP5在肝脏表达情况的研究。因此，SFRP5对肥胖及2型糖尿病的发病起着一定作用，进一步研究SFRP5的生物学功能，可作为新的切入点为今后对肥胖、糖尿病及其相关疾病的治疗提供新思路。

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