呂小群，張偌瑜，繆朝玉

(第二軍醫(yī)大學(xué)藥理學(xué)教研室，上海 200433)

煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的調(diào)控因素及藥物作用

呂小群，張偌瑜，繆朝玉

(第二軍醫(yī)大學(xué)藥理學(xué)教研室，上海 200433)

煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(Nampt)是生命過程中不可或缺的蛋白，具有多種生理功能，對許多疾病如心腦血管疾病、糖尿病、癌癥、自身免疫性疾病等有潛在的作用。闡明各種生理、病理狀態(tài)以及化合物對Nampt表達(dá)水平的改變，可為Nampt的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究起到推動作用。本文就各種因素對Nampt轉(zhuǎn)錄、表達(dá)調(diào)控的研究進(jìn)展進(jìn)行了較為系統(tǒng)的綜述。

Nampt；調(diào)控；生理；病理；化合物

1 Nampt概述

煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase, Nampt)，又名內(nèi)臟脂肪素visfatin，或前B細(xì)胞克隆增強因子PBEF，是哺乳動物生命活動中不可或缺的蛋白，Nampt缺陷的純合子小鼠(Nampt-/-)死于胚胎發(fā)育早期[1,2]。Nampt可將煙酰胺轉(zhuǎn)化為煙酰胺單核苷酸(nicotinamide mononucleotide, NMN)，NMN繼而被煙酰胺單核苷酸腺嘌呤轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase, Nmnat)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)必需的能量物質(zhì)NAD。哺乳動物細(xì)胞中80%的NAD由該生物合成途徑合成，而Nampt又是該途徑的限速酶，因而調(diào)控著細(xì)胞內(nèi)NAD的水平。Nampt具有促血管新生、抗細(xì)胞凋亡、參與機體炎癥應(yīng)答、促進(jìn)多種細(xì)胞增殖分化成熟等生理功能，對許多疾病如心腦血管疾病、糖尿病、癌癥、自身免疫性疾病等有潛在的作用[1～4]。闡明各種生理、病理狀態(tài)下Nampt表達(dá)水平的改變，并尋找有效、特異地調(diào)節(jié)Nampt的化合物，可對Nampt在體內(nèi)生理功能的基礎(chǔ)性研究起到推動作用，也可為Nampt在腦卒中、癌癥等疾病防治的應(yīng)用性研究奠定基礎(chǔ)。

Nampt在組織中普遍分布，主要存在于人的脂肪組織、肝、肌肉和骨髓中。Nampt mRNA在外周血白細(xì)胞中的含量最高，其次是肝、肺，同時也存在細(xì)胞漿和細(xì)胞核中。盡管Nampt缺少蛋白分泌所需要的信號肽，但在3'端的非翻譯區(qū)有多重TATT基序(細(xì)胞因子的特征)，因此能被多種細(xì)胞分泌，如活化的淋巴細(xì)胞、人羊膜上皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、neutrophils粒性白細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等[5]。

Nampt在基因和蛋白水平上與其他任何蛋白均無序列同源性，但蛋白結(jié)構(gòu)與來自嗜酸熱原體的二聚體煙酸磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(NAPRTase)相似[6]。人、大鼠、小鼠Nampt的蛋白序列同源性達(dá)到95%，其晶體結(jié)構(gòu)均是由含有491個氨基酸殘基的亞單位形成的同型二聚體，兩個活性位點位于二聚體的交界處，能與兩分子的催化產(chǎn)物NMN結(jié)合，形成二聚體是Nampt發(fā)揮酶活性的必要條件。此外Nampt二聚體能被ATP磷酸化，從而增強自身的酶活性[7]。

2 Nampt調(diào)節(jié)因素

Nampt的5'端有兩個啟動子和多個順式調(diào)控元件，這提示它可以被相應(yīng)的反式調(diào)控因子激活，其表達(dá)可被調(diào)控。生理狀態(tài)、病理狀態(tài)、化合物等均可不同程度地影響visfatin的表達(dá)。

2.1生理狀態(tài) 急性和慢性運動均能改變Nampt的表達(dá)水平。研究表明肥胖和糖尿病患者在慢性運動后，Nampt的血漿濃度下降，可能是體重減輕和機體組成改變引起的。但急性運動可提高人體皮下脂肪組織的Nampt mRNA[8]。人羊膜上皮細(xì)胞(WISH)體外靜態(tài)擴張后，細(xì)胞內(nèi)Nampt mRNA和蛋白量及其分泌量均升高。在分娩過程中和分娩后Nampt的表達(dá)均上調(diào)[9]。

Nampt的表達(dá)具有晝夜節(jié)律性。在正常體重C57BL/6J小鼠的內(nèi)臟脂肪組織中，Nampt的表達(dá)量在白天12點達(dá)到最高，夜間0點最低。而肥胖將減弱小鼠Nampt的晝夜節(jié)律性[10]。

2.2病理狀態(tài) 到目前為止已有不少研究肥胖的文獻(xiàn)報道，但肥胖對Nampt的影響仍存在爭議。Fukuhara等[1]最早提出Nampt隨內(nèi)臟肥胖程度的增加而增加。Haider、Berndt等[11,12]小組的研究結(jié)果均支持該結(jié)論。與之相反，Pagano等[13]發(fā)現(xiàn)肥胖患者的Nampt的血漿濃度下降。San等[14]認(rèn)為肥胖病人體重減輕后Nampt血漿濃度增加。Sun、Smith、Stumvoll等[12,15,16]小組分別證明了Nampt水平與肥胖無顯著相關(guān)性。以上研究結(jié)果不一致，可能是Nampt和體脂肪、體脂肪分布、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)以及其他體系之間存在復(fù)雜關(guān)系導(dǎo)致的。

大量臨床研究表明Nampt血漿濃度和胰島素抵抗、Ⅱ型糖尿病密切相關(guān)，但仍沒有定論。Haider等[11]發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的Nampt血漿濃度高于正常人群，且隨血糖濃度的升高而逐漸升高。Unluturk等[17]研究表明在口服葡萄糖刺激下，肥胖女性的體內(nèi)Nampt水平增高。但Berndt等[15]發(fā)現(xiàn)高加索人的Nampt血漿濃度與空腹血糖、空腹胰島素、胰島素敏感性指標(biāo)均無相關(guān)性。Chen等[9]研究結(jié)果與之一致。以上研究結(jié)果的不一致可能與糖尿病相關(guān)的病理狀態(tài)如肥胖或炎癥、Nampt的旁分泌方式、Nampt酶的作用有關(guān)。

結(jié)腸直腸癌和胃癌患者的Nampt濃度均顯著增高，且隨病情的發(fā)展而繼續(xù)增高[9,21]。在乳腺癌患者中，多柔比星和環(huán)磷酰胺化學(xué)治療抵抗者的Nampt表達(dá)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非抵抗者[9]。Nampt作為缺血性腦卒中相關(guān)的獨立因子，其血漿濃度在缺血性腦卒中患者中增高。動脈粥樣硬化患者的頸動脈斑塊中的Nampt表達(dá)顯著增加[20]。但在肝硬化病人中，Nampt的血漿濃度和肝臟中Nampt mRNA水平、蛋白分泌量均下降，且隨著肝病臨床階段的惡化進(jìn)一步降低。另外急性肺損傷(acute lung injury，ALI)能顯著增加Nampt的mRNA和蛋白水平，Nampt可作為急性肺損傷的潛在生物標(biāo)記[9]。Nampt在哺乳動物的自然免疫中起著高度保守的作用，免疫性疾病如敗血病、全身性牛皮癬、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎均能顯著上調(diào)Nampt的表達(dá)[9]。Segawa等[18]證明缺氧狀態(tài)或缺氧誘導(dǎo)劑(去鐵胺、氯化鈷)均能增加3T3-L1脂肪細(xì)胞內(nèi)Nampt mRNA ，Bae等[19]在MCF7乳腺癌細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。Nampt在羊膜感染導(dǎo)致的早產(chǎn)過程中起一定的作用，早產(chǎn)時母體的Nampt血漿濃度和Nampt mRNA均高于正常妊娠者[24]。

2.3化合物

2.3.1炎性介質(zhì) 在嗜中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、人肺上皮細(xì)胞、人胰腺癌細(xì)胞系Colo357及WISH(人羊膜上皮細(xì)胞)中，IL-1β和TNF-α均能上調(diào)Nampt的表達(dá)[9,23,25]。但TNF-α下調(diào)3T3-L1脂肪細(xì)胞的Nampt的表達(dá)[26]。LPS作用于WISH后Nampt mRNA及蛋白分泌量均增加[24,27]；其作用于人肺上皮細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)Nampt蛋白表達(dá)量顯著增加[23]。IL-6在WISH中顯著增加Nampt的表達(dá)，而在3T3-L1中時間、劑量依賴性地下調(diào)Nampt，該作用部分由p44/42絲裂原激活的蛋白激酶介導(dǎo)。此外，給人體內(nèi)注射重組的人IL-6，并不影響脂肪組織中Nampt mRNA的表達(dá)[24]。Nampt基因的近端和遠(yuǎn)端啟動子區(qū)均存在IL-6應(yīng)答元件。在不同的細(xì)胞類型中，炎性介質(zhì)對Nampt的調(diào)控作用存在一定的差異，可能是Nampt基因中的兩個啟動子和若干調(diào)控元件引起的。

此外炎性介質(zhì)IFNγ(γ干擾素)、TALL-1(腫瘤壞死因子家族配體)和NO均能上調(diào)細(xì)胞內(nèi)Nampt的表達(dá)[9]。

2.3.2激素 在前脂肪細(xì)胞中，胰島素、孕酮和睪酮均下調(diào)Nampt的表達(dá)。在3T3-L1脂肪細(xì)胞中，胰島素、生長激素(GH)和β-腎上腺素能激動劑異丙腎上腺素下調(diào)Nampt，但性激素并不影響Nampt的表達(dá)[26]。地塞米松在3T3-L1脂肪細(xì)胞和前脂肪細(xì)胞中均上調(diào)Nampt mRNA。以上結(jié)果提示在不同的細(xì)胞中激素對Nampt的調(diào)控作用也有所不同。

2.3.3脂類 在前脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中，不飽和的FFA(游離脂肪酸)油酸(C18:1)和飽和的FFA棕櫚酸酯(C16:0)均能劑量依賴性地降低Nampt mRNA。Nampt血漿濃度和低密度脂蛋白膽固醇呈負(fù)相關(guān)[20]。調(diào)查研究40個高加索人得Nampt和HDL膽固醇正相關(guān)，和甘油三酯負(fù)相關(guān)，提示體循環(huán)中的Nampt是非糖尿病高加索人的有益脂代謝的指示劑，可能和NAD代謝有關(guān)。

2.3.4小分子化合物 研究表明FK866(APO866)和CHS-828(GMX1778)均能抑制Nampt酶活性，使細(xì)胞內(nèi)NAD衰竭，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。這兩個Nampt酶抑制劑目前都已進(jìn)入癌癥治療的臨床前研究。FK866是高度特異性的Nampt酶的抑制劑，在腎細(xì)胞癌、乳腺癌的小鼠模型上具有抗癌活性。CHS-828對更多的癌細(xì)胞系具有細(xì)胞生長抑制作用[23]。

羅格列酮( rosiglitazone , PPAR-γ激動劑) 和非諾貝特(fenofibrate , PPAR-α激動劑)均可上調(diào)OLETF大鼠(肥胖大鼠模型)內(nèi)臟脂肪的Nampt mRNA。與之一致，非諾貝特能促進(jìn)3T3-L1脂肪細(xì)胞中Nampt的表達(dá)，可能是其改善胰島素抵抗的機制之一。但羅格列酮下調(diào)前脂肪細(xì)胞中Nampt的表達(dá)[28]。此外PPAR-δ激動劑L-165041能提高大鼠內(nèi)臟脂肪和3T3-L1脂肪細(xì)胞中的Nampt mRNA水平。以上結(jié)果均表明PPARs參與了Nampt mRNA的表達(dá)。

吡格列酮對Nampt的調(diào)控作用還存在一定爭議。吡格列酮能增高小鼠脂肪組織中Nampt mRNA水平，但在糖尿病患者和正常人體中，吡格列酮不能改變脂肪組織的Nampt mRNA及Nampt血漿濃度[9]。另有研究結(jié)果表明初診的Ⅱ型糖尿病肥胖患者用吡格列酮治療后，Nampt血清濃度顯著降低，提示吡咯列酮通過下調(diào)Nampt而在Ⅱ型糖尿病的發(fā)病機理中發(fā)揮抗炎作用。以上研究結(jié)果的不一致性可能源于處理時間及物種間的差異。

薤白甙甲是一種劍麻皂素甾體皂苷，能顯著增加3T3-L1脂肪細(xì)胞中Nampt的合成和分泌，且時間、劑量依賴性地提高Nampt mRNA。該上調(diào)作用在轉(zhuǎn)錄水平實現(xiàn)，與p38MAPK信號通路的激活有關(guān)，而與PPAR-γ無關(guān)[29]。

最近研究表明紅酒、白酒及其中成分對Nampt均有作用。SD大鼠分別用紅酒、白酒、白藜蘆醇、酪醇和羥基酪醇飼養(yǎng)后，檢測結(jié)果顯示心臟中Nampt蛋白的表達(dá)量在紅酒飼養(yǎng)組無顯著改變，其它組均有升高，其中白酒和白藜蘆醇組最高，酪醇和羥基酪醇組次之[30]。

2.4其他 肌細(xì)胞去神經(jīng)后Nampt的基因表達(dá)下調(diào)，20 d后恢復(fù)到原水平，提示早期的肌細(xì)胞發(fā)育和Nampt的低表達(dá)有關(guān)[9]。在3T3-L1前脂肪細(xì)胞分化過程中Nampt表達(dá)增加[28]。cAMP是影響Nampt mRNA表達(dá)的信號分子，細(xì)胞內(nèi)積聚的cAMP足以下調(diào)Nampt mRNA。霍亂毒素通過二磷酸腺苷(ADP)核糖基化而活化Gs蛋白( stimulatory GTP-binding p rotein，刺激性G蛋白)，進(jìn)而抑制Nampt的表達(dá)。血小板凝集抑制劑福斯高林直接激動腺苷酸環(huán)化酶，能降低3T3-L1細(xì)胞中的Nampt mRNA[26]。

綜上所述, Nampt是生命活動中至關(guān)重要的蛋白。基于其基因上的調(diào)控元件，Nampt的表達(dá)受生理狀態(tài)、病理狀態(tài)、化合物等多種因素的調(diào)節(jié)。有些調(diào)節(jié)因素仍存在爭議，有待進(jìn)一步探討和研究。隨著研究的深入，有望在將來闡明Nampt與肥胖、心血管疾病、糖尿病之間的確定關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)有效的Nampt調(diào)控劑，應(yīng)用于這些疾病的臨床治療。

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2010-04-20

[修回日期] 2010-05-10

Theregulatoryfactorsanddrugeffectsofnicotinamidephosphoribosyltransferase

LV Xiao-Qun, ZHANG Ruo-Yu, MIAO Chao-Yu

(Department of Pharmacology, School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433 , China)

nicotinamide phosphoribosyl transferase (Nampt) is an essential protein with a variety of physiological functions and performs potential functions on many diseases such as cardiovascular diseases, diabetes, cancer and autoimmune diseases. It is of great significance to clarify the effect of physiological and pathological statuses as well as compounds on the expression level of Nampt, as it will promote the basic and applied researches. A systematic review about various factors regulating the transcription and expression of Nampt were carried out in this paper.

Nampt；regulation；physiology；pathology；compounds

國家973計劃課題(2009CB521902);國家“重大新藥創(chuàng)制”科技專項(2009ZX09303-002) ；上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計劃(10XD1405300)；上海市血管生物學(xué)重點實驗室開放課題基金(GXY2009001001).

呂小群(1985-)，女，碩士研究生.

繆朝玉. Tel: (021)81871271，E-mail:chaoyumiao@yahoo.com.cn.

R965

A

1006-0111(2011)01-0011-04