陳澄，歐三桃

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院， 四川瀘州 646000)

終末糖基化產物在血管鈣化中的作用機制研究進展

陳澄，歐三桃

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院， 四川瀘州 646000)

終末糖基化產物(AGEs)是一類由體內生成或體外攝入的生物大分子,典型的AGEs包括戊糖素、羥乙基賴氨酸(CEL)、 羧甲基賴氨酸(CML)等。血管鈣化是異位鈣化的一種形式，可導致血管的彈性和順應性下降。AGEs可以促進血管鈣化，其機制可能是AGEs與終末糖基化產物受體(RAGE)等相互作用激活相關信號通路，誘導平滑肌細胞成骨表型轉換，并通過調控細胞凋亡、氧化應激及炎癥反應等促進血管鈣化。

終末糖基化產物；血管鈣化；平滑肌細胞表型轉換；細胞凋亡；氧化應激；炎癥反應

血管鈣化是異位鈣化的一種形式，可導致血管的彈性和順應性下降，與心血管事件的發(fā)生率和死亡率密切相關[7]。終末糖基化產物(AGEs)是一類結構多樣的異質性生物大分子，可由體內生成或體外攝入,典型的AGEs包括戊糖素、羥乙基賴氨酸(CEL)、 羧甲基賴氨酸(CML)等。AGEs可促進血管鈣化，其作用機制可能是AGEs通過與終末糖基化產物受體(RAGE)等相互作用激活相關信號通路，誘導平滑肌細胞成骨表型轉換,并調控細胞凋亡、氧化應激及炎癥反應等促進血管鈣化?，F將相關研究進展綜述如下。

1 AGEs的來源及功能

體內糖類的羰基與蛋白質(脂質或核酸)的氨基發(fā)生非酶促反應生成 Schiff 堿，Schiff 堿不穩(wěn)定，可發(fā)生Amadori重排，形成的產物稱為Amadori產物，Amadori產物發(fā)生交聯，最后形成不可逆的結構各異的AGEs[1]。體外的AGEs主要來自煙草及一些加熱、油炸的食物[2]。在糖尿病患者中，血糖水平增高，而形成Schiff堿的反應是可逆反應，當葡萄糖濃度增高時可加速Schiff堿的形成，且Amadori產物的形成速率與血液中葡萄糖濃度呈正比，因此糖尿病患者中AGEs水平往往明顯增高。。

AGEs特異性受體包括RAGE、巨噬細胞表面清道夫Ⅰ型和Ⅱ型受體、寡糖轉移酶-48(AGE-R1)、80K-H磷蛋白(AGE-R2)、galectin-3(AGE-R3)等[1]。目前，RAGE是研究的最多的受體，它是免疫球蛋白超家族的一個多配體成員,可表達于血管平滑肌細胞、單核細胞、巨噬細胞等多種細胞，不但有清道夫的作用，還可介導細胞內的信號傳導。AGEs-RAGE可激活還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶，導致活性氧族(ROS)反應的產生及炎癥反應的發(fā)生，影響蛋白酶的結構、功能及蛋白質的半衰期，介導細胞內信號傳導等。AGE-R1具有抗氧化應激反應和組織損傷的作用，AGE-R2的作用尚待研究，AGE-R3與AGEs的清除及抗凋亡相關。AGEs可以與單核巨噬細胞上的特異受體結合，經內化被分解或通過細胞外蛋白水解系統分解成為低相對分子質量AGEs，最后經腎臟清除。因此，腎臟是機體清除AGEs的主要器官，腎功能不全時循環(huán)中AGEs增加，AGEs在腎臟沉積增加，進一步加重腎功能損害，形成惡性循環(huán)。

2 AGEs促進血管鈣化的機制

2.1 誘導平滑肌細胞成骨表型轉換 血管平滑肌細胞來源于間充質干細胞，具有多項分化潛能，能夠轉化為骨/軟骨類似細胞[12]。有研究發(fā)現AGEs能明顯刺激大鼠A7r5主動脈平滑肌細胞骨橋蛋白(OPN)、骨鈣素(OC)和 Runx2 mRNA的表達[13]。Wang 等[14]給予雄性糖尿病小鼠高脂飲食及尾靜脈注射CML4個月后，骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)、核心結合因子α1(Cbf-α1)和堿性磷酸酶(ALP)的表達也隨之增加，而平滑肌SM22α蛋白的表達卻有所下降，且ALP在第4月的表達是第2月的2.8倍。表明AGEs能夠誘導血管平滑肌細胞向成骨細胞轉換。

RAGE在血管平滑肌細胞表型轉換中同樣扮演著重要的作用。AGEs能夠時間和劑量依賴性地增加血管平滑肌細胞中RAGE、OPN及ALP的表達以及鈣的沉積，而上述變化能夠被抗RAGE抗體所抑制[15]。此外RAGE能夠通過激活ERK、P38、Notch、Wnt等信號通路誘導血管平滑肌細胞向成骨細胞轉換，從而參與血管鈣化。有研究表明，將大鼠血管平滑肌細胞與N-甲基吡啶(RAGE的配體)共培養(yǎng)，pERK/ERK 比值有所增加，但是在含N-甲基吡啶培養(yǎng)液中加入抗RAGE抗體后，pERK/ERK 比值明顯下降[16]，這提示RAGE信號通路能夠通過激活ERK從而誘導平滑肌細胞成骨表型轉換。Tanikawa 等[17]發(fā)現，AGEs能夠劑量依賴性地增加人主動脈血管平滑肌細胞鈣的沉積、ALP及Runx2 mRNA的表達。同時使血管平滑肌細胞中p38發(fā)生磷酸化，使用SB202190(p38抑制劑)和抗RAGE抗體均能夠抑制AGEs引起的ALP的增加[17]，這提示AGEs通過RAGE/p38信號通路介導血管鈣化。Suga 等[18]發(fā)現RAGE能夠誘導主動脈平滑肌細胞中ALP、Msx2的表達，但是這種作用會被DAPT(Notch通路抑制劑)所抑制，表明Notch信號通路也參與了RAGE誘導的血管平滑肌表型轉換。此外，向鈣化條件下的平滑肌細胞培養(yǎng)液中加入AGEs后，RAGE及β-catenin的表達會明顯增強，而鈣黏蛋白卻與之相反，提示AGEs還能夠激活Wnt/β-catenin信號通路[19]。此外，AGEs還能夠通過激活NF-κB、下調IGF1R基因的表達誘導血管平滑肌細胞表型轉換[20]。

2.2 誘導血管平滑肌細胞和巨噬細胞凋亡 血管平滑肌細胞及巨噬細胞的凋亡是導致血管鈣化的機制之一，可通過釋放凋亡小體、壞死碎片及激活RAGE信號通路引起血管鈣化。凋亡小體類似于成骨過程中的基質小泡，能夠攝入鈣，為鈣鹽的沉積提供一個微環(huán)境；細胞碎片富含鈣和磷，也參與了血管鈣化[21，22]。有研究證實CML能在氧化低密度脂蛋白環(huán)境下劑量依賴性地促進巨噬細胞的凋亡。這提示CML能夠通過RAGE信號通路誘導巨噬細胞凋亡[14]。

2.3 參與氧化應激反應 AGEs能夠通過氧化應激反應導致血管鈣化的發(fā)生。在透析患者中，冠狀動脈鈣化程度與戊糖素的沉積、氧化應激的水平呈正相關[23]。有研究表明AGEs能夠誘導血管平滑肌細胞超氧陰離子及ALP表達，使用二聯苯碘(DPI)抑制氧化應激反應和超氧陰離子表達，并降低血管鈣化程度[13]。AGEs可增加血管平滑肌細胞8-OHdG的產生，8-OHdG 是體內ROS的標記物，由DNA損傷后產生。此外，AGEs還能增加NADPH 的組成部分Nox-1、Nox-4、和p22phox mRNA的表達，進而減少鈣沉積及OPN、OC、Runx2 mRNA表達，提示抑制氧化應激反應能夠減輕血管鈣化[24]。AGEs通過與血管平滑肌細胞和內皮細胞中RAGE相互作用，激活NF-κB，誘導在不同類型細胞中的氧化應激反應，導致動脈粥樣硬化相關基因的表達，比如血管細胞黏附分子-1(VCAM-1) 、細胞間黏附分子-1(ICAM-1) 、纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)，從而導致血管內膜鈣化[25]。氧化應激還可以通過誘導成骨轉錄因子Runx2，導致血管平滑肌細胞從收縮型向成骨型的表型轉換[25]。同時，ERK1/2、p38 和JAK2是ROS的目標靶點，而且與血管平滑肌細胞表型轉化相關，NADPH氧化酶激活所產生的ROS能夠激活這些基因，然后導致血管鈣化[16]。AGEs能夠增加細胞表面RAGE的表達。S100A12是一個熟知的RAGE的配體，它能夠通過氧化應激促進血管鈣化[26]。體外研究發(fā)現，抗氧化劑四甲基哌啶、硫辛酸、夾竹桃麻素均能夠減輕RAGE激動劑所致的血管鈣化[16]。

2.4 誘導局部炎癥反應 炎癥反應同樣也是AGEs誘導血管鈣化的原因之一。炎癥因子與1型糖尿病患者冠狀動脈鈣化相關，尤其是IL-1及TNF-α[27]。AGEs和RAGE的相互作用不僅可以引起不同類型細胞氧化應激反應，而且可以產生各種炎癥因子，如IL-1、IL-6、IL-8等。其中，TNF-α 和IL-6是導致鈣化的重要炎癥因子。TNF-α被單核巨噬細胞激活后，能夠通過NF-κB途徑激活Msx-2和Wnt信號途徑導致血管鈣化。IL-6能夠促進STAT3的磷酸化和ALP的活動，誘導平滑肌細胞成骨表型轉換，此外其還能增加熱休克蛋白的表達，促進 BMP2/4的活動，導致血管平滑肌細胞成骨表型轉換[8]。

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歐三桃(E-mail: ousantao@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.47.034

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2016-07-30)