孟慶欣
(中南大學(xué)湘雅醫(yī)院內(nèi)分泌科,湖南 長沙 410008)
血管生成素樣蛋白家族(Angptls)于1999年由Kim等[1]根據(jù)Ang1和Ang2的氨基酸同源性,利用同源PCR擴(kuò)增,在尋找Ang新成員時(shí)發(fā)現(xiàn)的。作為一類新的分泌性糖蛋白家族,目前發(fā)現(xiàn)成員有Angptl1~7。它們與Ang在組成上具有同源性和相似的結(jié)構(gòu)域,都包含N端的卷曲-卷曲結(jié)構(gòu)域和C端的纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域,所不同的是不能與Ang受體Tie1或Tie2結(jié)合。許多研究表明,Angptl家族對代謝和血管生成發(fā)揮重要的作用。本文主要介紹Angptls的結(jié)構(gòu)、表達(dá)特點(diǎn)和功能。
Angptls具有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),且Angptl mRNA的表達(dá)均具有特異性。Angptl1主要表達(dá)在一些分泌性臟器以及心臟、腎臟、肝臟、骨骼肌中,在胃腸道也有較弱的表達(dá)。Angptl2由493個(gè)氨基酸組成,在骨骼肌、心臟、腸道、胃、子宮以及脂肪組織中具有較高水平的mRNA。Angptl3由460個(gè)氨基酸組成,研究發(fā)現(xiàn),Angptl3是肝X受體(LXR)的靶基因,在肝臟調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要的作用。Angptl4是Kim等從人和老鼠的胚胎cDNA中克隆出來的,含有406個(gè)氨基酸,主要表達(dá)于肝臟和脂肪組織中,少量存在于腸、胎盤以及垂體。人的Angptl 5至今沒有發(fā)現(xiàn)同源性,在心臟和軟骨細(xì)胞中表達(dá),其作用不明。Angptl6 在肝臟中高表達(dá),也存在于腦、心臟、骨骼肌、腎臟以及造血干細(xì)胞中。Angptl7是新近發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新成員,其mRNA最主要表達(dá)在神經(jīng)系統(tǒng)、角膜和小梁網(wǎng)中[2]。
Angptl3與脂質(zhì)代謝的關(guān)系,首先是Koishi等[3]的研究發(fā)現(xiàn),肥胖小鼠品系KK中出現(xiàn)了一種血脂水平顯著降低,但體質(zhì)量、血糖和胰島素水平和KK小鼠比較無明顯差異的突變小鼠KK/snk,進(jìn)一步研究證實(shí),KK/snk小鼠發(fā)生了Angptl3基因突變,繼而導(dǎo)致血脂水平的下降。而用腺病毒介導(dǎo)Angptl 3過表達(dá)或者靜脈注射純化的Angptl 3則可使KK/snk小鼠血脂水平顯著升高。這些都證明,Angptl3具有升高血脂的作用。同時(shí),Angptl有3抑制內(nèi)皮脂酶(EL)的活性,調(diào)節(jié)血漿HDL膽固醇(HDL-C)的作用。Shimamuna等[4]發(fā)現(xiàn),Angptl3基因缺陷性小鼠顯示出低水平的血漿HDL-C,其含量可通過注射腺病毒介導(dǎo)的Angptl3來提高。
同源性分析顯示,Angptl4與Angptl3具有高度同源性。Yoon等[5]研究發(fā)現(xiàn),Angptl4是過氧化物酶體增殖激活物受體γ(PPAR-γ)的下游靶標(biāo),而PPAR-γ在調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化和胰島素敏感中起著重要作用。Ainin等[6]的研究表明,在過表達(dá)Angptl4的小鼠中,不僅血和肝中三酰甘油水平顯著上升,而且小鼠的肝糖原顯著增加,血糖水平明顯降低。
Inukai等[7]以鏈唑霉素(STZ)處理小鼠(胰島素缺乏)和db/db小鼠(胰島素抵抗),發(fā)現(xiàn)胰島素缺乏小鼠肝臟Angptl3在mRNA和蛋白質(zhì)水平的表達(dá)較對照組升高2.2倍,而db/db小鼠提高超過3倍,并在給予注射胰島素后這種現(xiàn)象逆轉(zhuǎn)。這說明,無論是胰島素缺乏還是胰島素抵抗的小鼠模型中,Angptl3的表達(dá)均增加,并且胰島素可直接抑制Angptl3的表達(dá)。
Oike等[8]在研究Angptl6基因敲除的小鼠中發(fā)現(xiàn),小鼠的血膽固醇和游離脂肪酸濃度明顯升高,且表現(xiàn)為嚴(yán)重的高胰島素血癥和胰島素抵抗。而Angptl6轉(zhuǎn)基因小鼠的情況恰恰相反,靜脈注射Angptl6腺病毒表達(dá)載體可顯著降低肥胖小鼠的體質(zhì)量,降低其血糖,逆轉(zhuǎn)其胰島素抵抗。這說明,Angptl6具有抗肥胖和胰島素抵抗的作用。
血管生成素在血管發(fā)生、重建以及正常結(jié)構(gòu)和功能維護(hù)中的作用已為人們所共識,Angptl具有和Ang一樣的結(jié)構(gòu)域,也具有調(diào)控血管發(fā)生的作用。
Kim等首先報(bào)道,Angptl1、Angptl2具有較弱的內(nèi)皮細(xì)胞出芽功能。但是進(jìn)一步體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),Angptl2基因轉(zhuǎn)染的小鼠皮膚血管的數(shù)目明顯增多,而Angptl1轉(zhuǎn)染的小鼠的血管數(shù)目則無明顯變化。Dhanabal等進(jìn)一步證實(shí)[9],Angptl1重組蛋白可抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移以及管狀物的形成,這說明Angptl1具有抑制血管發(fā)生的作用。但是Angptl1和Angptl2具有高度的同源性,推測兩者可能以某一種相互作用的方式作用于內(nèi)皮細(xì)胞的未知受體,共同調(diào)節(jié)血管發(fā)生,以維持正常的生理功能。這種假說被Kubota等證實(shí)[10],他發(fā)現(xiàn)單獨(dú)敲除Angptl1基因或者Angptl2基因,斑馬魚血管發(fā)育正常,而同時(shí)敲除后,則會導(dǎo)致嚴(yán)重的血管缺陷,這說明,Angptl1和Angptl2是血管發(fā)生必不可少的條件。Angptl3也具有誘導(dǎo)血管生成的作用。Camenisch等[11]對人的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞研究中也發(fā)現(xiàn),Angptl3可通過整合素αvβ3受體結(jié)合誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和遷移作用,而αvβ3中和抗體可阻斷該作用。進(jìn)一步試驗(yàn)證實(shí),Angptl3可與肝臟內(nèi)皮細(xì)胞上的αvβ3受體結(jié)合,誘導(dǎo)新生血管形成。
與Angptl1的作用類似,Angptl4抑制血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)誘導(dǎo)的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的增殖和遷移,抑制HUVEC體外管狀物的形成[12]。在Angptl4轉(zhuǎn)基因小鼠腫瘤移植試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),Angptl4轉(zhuǎn)基因小鼠的腫瘤明減小,而且腫瘤中的血管數(shù)量減少、官腔變小,這些都說明Angptl4具有抑制血管發(fā)生的作用。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[13],Angptl4基因缺陷的小鼠中淋巴管增加,但Angptl4在淋巴管的形成過程中是否發(fā)揮作用,還有待進(jìn)一步研究。
Angptl6也具有誘導(dǎo)血管發(fā)生的作用。Olike等[14]研究發(fā)現(xiàn),表皮角化細(xì)特異表達(dá)Angptl6的轉(zhuǎn)基因小鼠與非轉(zhuǎn)基因小鼠相比,轉(zhuǎn)基因小鼠出血管過度增生現(xiàn)象。體外研究中發(fā)現(xiàn),Angptl6可增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的趨化性、血管的通透性,對內(nèi)皮細(xì)胞的遷移有促進(jìn)作用。
簡而言之,Angptl1和Angptl4抑制血管發(fā)生,Angptl2、3、6誘導(dǎo)血管形成,但是Angptl5、7與血管發(fā)生的關(guān)系,目前尚未見報(bào)道,還需要做大量的研究。
Angptl具有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),與代謝紊亂和血管生成有著密切的關(guān)系。作為一種對代謝具有調(diào)節(jié)作用的蛋白,Angptl的研究對各種代謝性疾病的機(jī)制研究和防治提供新的科學(xué)依據(jù),而Angptl與血管發(fā)生的關(guān)系,對于探討血管發(fā)生的機(jī)制、心血管疾病、惡性腫瘤等疾病的防治有著重大的意義。但是,目前對angptls的研究處于起步階段,還有很多問題尚不清楚,如Angptl受體究竟是什么;Angptl的表達(dá)是由什么樣的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的,特別是對Angptl5和Angptl7這兩個(gè)成員,還都需要做大量的研究。
[1]Kim I,Kwak HJ,Ahn JE,et al.Molecular cloning and characterization of a novel angiopoietin family protein,angiopoietin 1999(3)[J].FEBS Lett,1999,443(3):353-356.
[2]Kuchtey J,Kallberg ME,Gelatt KN,et al.Angiopoietin-like 7 secretion is induced by glaucoma stimuli and its concentration is elevated in glaucomatous aqueous humor.[J].Invest Ophthal Vis Sci 2008.49(8):3438-3448.
[3]Koishi R,Ando Y,Yasunaqu K,et al.Angptl3 regulates lipid metabolism in mice[J].Nat Genet,2002,30(2):151-157.
[4]Shimizugawa T,Ono M,Shimamura M,et al.Angptl3 decrease very low density lipoprotein triglyceride clearance by inhibition of lipoprotein lipase[J].J Bio Chem,2002,277(37):33742-3374.
[5]Yoon jc,Chiekering TW,Rosen ED,et a1.Peroxisome proliferator activated receptor.y target gene encoding a novel angiopoietin—related protein associated with adipose differentiation[J].Mol Cell Bio1,2000,20(14):5343-5349.
[6]Aimin X,Michael CL,Kok W C,et al.Angiopoietin-like protein4 is a potent hyperlipidemia-inducing facor in mice and inhibitor of lipoprotein lipase[J].J Lipid Res,2002,43(11):1770-1772.
[7]Inukai K,Nakashima Y,Watanabe M,et al.ANGPTL3 is increase in both insulin-deficient and resistant diabetic states [J].Biochem Biopkys Res Commun,2004,317(4);1075-1079.
[8]Oike Y,Yasunaga K,Ho Y,et a1.Angiopoietin-related growth factor(AGF)promotes epidermal proliferation,remodeling,and regeneration[J]Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(16):9494-9499.
[9]Dhanabal M,LaRochelle WJ,Jeffers M,et al.Angioarrestin: an antiangiogenic protein with tumor-inhibiting properties.[J]Cancer Res,2002,62(13):3834–3841.
[10]Kubota Y,Oike Y,Satoh S,et al.Cooperative interaction of angiopoietinlike proteins 1 and 2 in zebra fi sh vascular development[J].Proc Natl Acad Sci USA,2005,102(38):13502–13507.
[11]Camenisch G ,Pisabarro M,Sherman D,et al.Protein region important for regulation of Lipid metabolism in angpiopoietinlike3(ANGPTL3):angptl3 is cleaved and activated in vivo[J].Biol Chem,2002,277(19):17281-17290.
[12]張曉燕,管又飛.血管生成素樣蛋白3的研究進(jìn)展[J].生理科學(xué)進(jìn)展,2006,37(2):159-161.
[13]Ito Y,Oike Y,Yasunaga K,et al.Inhibition of angiogenesis and vascular leakiness by angiopoietin related protein 4[J].Cancer Res 2003,63(20):6651–6657.
[14]Oike Y,Ito Y,Maekawa H,et al.Angiopoietin-related growth factor(AGF)promotes angiogenesis[J].Blood,2004a,103(10):3760-3766.