夏霄霄，路秀文，黃楨雅，張燕，何荊貴，胡山

1.中國人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心干部診療科，北京 100853；2.北京清華長庚醫(yī)院整形外科；3.中國人民解放軍61889部隊四大隊衛(wèi)生科

抵抗素樣分子家族(RELMs)是一類富含半胱氨酸的分泌蛋白家族，由5個基因編碼，含有105～114個氨基酸，有3個結構域，分別為n端信號序列、可變的中間部分、高度保守的c端簽名序列。Steppan等[1]在2000年首次發(fā)現(xiàn)噻唑烷二酮類(TZDs)藥物下調了一種與胰島素抵抗有關的脂肪細胞基因，即抵抗素基因，進而利用功能基因組策略發(fā)現(xiàn)了基于小鼠和人類抵抗素獨特的富含半胱氨酸的C末端的抵抗素同源物，發(fā)現(xiàn)了RELMs。RELMs家族由嚙齒類動物的4個亞型成員(RELMα/FIZZ1/HIMF、RELMβ/FIZZ2、resistin/FIZZ3和RELMγ/FIZZ4)和人類的2個亞型[2]成員(RELMβ/FIZZ2和resistin/FIZZ3)組成。本文對該分子家族各成員的結構、功能及其調控機制等作一綜述。

1 RELMα

RELMα又稱FIZZ1(Found in Infammatory Zone 1)或缺氧誘導有絲分裂因子(HIMF)，是RELMs家族的創(chuàng)始成員，2000年作為炎癥相關的HIMF被發(fā)現(xiàn)。RELMα首先發(fā)現(xiàn)于實驗性過敏性肺損傷小鼠的支氣管肺泡灌洗液，分子量和pI分別為9.431 kDa和4.83，富含半胱氨酸的分泌蛋白，編碼111個氨基酸，29%的氨基酸序列與抵抗素相同[3]。RELMα編碼基因位于16號染色體B5位點，其基因組序列的5′、3′側翼區(qū)以及內(nèi)含子中發(fā)現(xiàn)了核因子-κB(NF-κB)、增強子結合蛋白(C/EBP)、信號轉導和轉錄激活因子6(STAT6)等多個炎癥相關轉錄因子的結合位點，提示RELMα表達可能受到這些轉錄因子的調節(jié)[4]。RELMα僅在嚙齒類動物中表達，在正常的小鼠中，主要表達于白色脂肪組織、II型肺泡上皮細胞、肺血管內(nèi)皮細胞以及支氣管周圍神經(jīng)血管束的非神經(jīng)元細胞表面，在心臟、脾臟、舌、結腸上皮細胞也有微量表達[3,5]。

在博萊霉素(BLM)誘導的肺纖維化中，RELMα在肺泡II型上皮細胞(AECs)中被高度誘導，通過原位雜交發(fā)現(xiàn)RELMα主要定位于肺泡上皮細胞[6]，體外試驗發(fā)現(xiàn)RELMα還可誘導肌成纖維細胞分化，表明RELMα在肺纖維化中的起調節(jié)作用。Liu等[7]在BLM誘導的肺纖維化模型中發(fā)現(xiàn)，RELMα基因敲除小鼠表現(xiàn)出肺成纖維細胞活化不足，而RELMα過度表達的小鼠肺纖維化加劇，進一步證實了RELMα與肺纖維化的發(fā)展密切相關。為了證明RELMα在肺氣腫中的作用，Daniel等利用表達RELMα的腺病毒(RELM-α-AAV)將RELMα基因轉移到大鼠的肺中，引起了與慢性缺氧相似的癥狀，實驗大鼠的平均肺動脈壓和肺血管阻力增加，此外還觀察到轉染RELM-α-AAV的大鼠出現(xiàn)右心肥大、肺小動脈新生血管形成與血管增厚[2]。此外，卵清蛋白誘導的小鼠哮喘模型中在哮喘發(fā)作時RELMα顯示出高表達；上調RELMα可顯著升高I型膠原蛋白(collagen Ⅰ)、纖連蛋白-1(fibronectin-1)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素(IL)-1β和IL-6的表達并抑制PTEN信號通路的活化；表明RELMα通過上調PTEN信號通路來促進哮喘模型的氣道重塑，并增加炎癥反應[8]。

在促進血管新生方面，Tong等在小鼠氣管內(nèi)灌注重組RELMα蛋白，導致氣道上皮細胞和肺泡Ⅱ型細胞的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)顯著增加，深入研究證實了該過程是通過激活PI-3K/Akt信號通路以及IKK或IκBα的磷酸化誘導NF-κB活化，上調VEGF、VEGFR-2和血管細胞黏附分子1(VCAM-1) 的表達，近而促進血管生長[9]。此外，還有研究表明RELMα可通過上調單核趨化蛋白-1(MCP-1)及基質細胞衍生因子-1(SDF-1)[10]、血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)及內(nèi)皮素[11]促進血管生成；此外，RELMα可直接或間接抑制基質金屬蛋白酶-2(MMP-2)、基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)抑制血管生成[12]。

為探討RELMα與動脈粥樣硬化的關系，有學者分別對離體培養(yǎng)的小鼠主動脈內(nèi)皮細胞(MAEC)和血管平滑肌細胞(MOVAS)利用腺病毒轉染法使細胞干擾或過表達RELMα，發(fā)現(xiàn)過表達RELMα可顯著增強MOVAS細胞的活力和細胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)平均熒光強度，細胞內(nèi)鈣調蛋白(CaM)和肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)蛋白mRNA表達均顯著升高；干擾RELMα的表達，顯著抑制MOVAS細胞的活力，降低細胞內(nèi)Ca2+平均熒光強度，抑制CaM和MLCK的蛋白合成和mRNA表達。提示RELMα可能通過調控細胞內(nèi)Ca2+濃度變化調節(jié)細胞內(nèi)CaM和MLCK的表達，進而促進血管生成[13]。有研究顯示RELMα在動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)有表達，并能促進血管平滑肌細胞(VSMC)的增殖及遷移[14]。

綜上所述，RELMα具有刺激肺動脈平滑肌細胞增殖、收縮血管、促進血管生成等功能；缺氧、炎癥因子、饑餓、高血糖、吸煙等能誘導RELMα的表達，在肺纖維化、哮喘、肺氣腫、硅肺以及動脈粥樣硬化中均能起到重要作用。

2 RELMβ

RELMβ又稱FIZZ2，最早發(fā)現(xiàn)于小鼠結腸上皮細胞，在嚙齒類動物和人類均有發(fā)現(xiàn)，分別稱mRELMβ和hRELMβ。RELMβ通過C端第11個半胱氨酸殘基Cys6來參與分子間二硫鍵的形成，并且可以通過表面暴露的二硫鍵構成結構復雜的非還原性六聚體。

鼠mRELMβ與RELMα位置接近，其編碼基因也位于16號染色體B5位點，正常情況下，mRELMβ由杯狀細胞和上皮細胞特異性表達，多存在于腸上皮隱窩中，在氣道上皮中也有發(fā)現(xiàn)[5,15-17]。hRELMβ位于人第3號染色體的3q13.1位點處，分子量約為9.003 kDa，cDNA全長371 bp，由72個單核苷酸多態(tài)性基因、3 個外顯子和長度約為1 kb的5′和3′的非編碼區(qū)構成。hRELMβ的啟動子區(qū)域-418位點和-588位點分別擁有2個潛在的尾端相關同源異形基因(CDX)結合點，其中來源于CDX家族的CDX-2能夠結合該位點[18]。hRELMβ多存在于結腸和小腸上皮細胞中[5,15-17]，Renigunta等[19]利用RT-PCR技術在mRNA水平對人類組織進行檢測，發(fā)現(xiàn)hRELMβ在肺、心臟、結腸、腎上腺和腎臟等多處器官中均有表達，說明hRELMβ在全身廣泛存在。hRELMβ與mRELMβ(59%)和RELMα(50%)具有顯著的序列同源性[20]。提示hRELMβ可能在慢性阻塞性肺疾病、哮喘等炎癥反應性疾病中具有相應的生物學作用。

RELMβ與多種肺疾病密切相關。首先，在肺纖維化方面，Liu等[21]發(fā)現(xiàn)RELMβ在BLM誘導的鼠肺纖維化和特發(fā)性肺纖維化患者的肺中高表達。Th2細胞因子通過STAT6信號傳導，在嚙齒類動物和人類肺上皮細胞誘導RELMβ表達；體外研究顯示，RELMβ可以刺激肺成纖維細胞中collagen Ⅰ和α-平滑肌肌動蛋白的表達。這些發(fā)現(xiàn)均表明，RELMβ是一種與Th2細胞因子相關的多功能介質，在肺纖維化的發(fā)病機制中具有重要作用。其次，RELMβ通過多種途徑參與肺部炎癥反應、血管重塑與氣道重塑。Renigunta等[19]在原代培養(yǎng)的人肺動脈外膜成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)hRELMβ表達上調；Roger等[22]在人類原發(fā)性肺纖維母細胞中發(fā)現(xiàn)hRELMβ通過NF-κB介導增加HIF-1α和IL-6的表達，還可能通過度激活局部成纖維細胞，在肺組織和血管重塑過程中發(fā)揮作用。吳迎[23]等的研究表明，缺氧情況下RELMβ可能通過下游信號通路PLC-IP3/Ca2+促進人肺動脈血管平滑肌細胞增殖；Fang等[24]還發(fā)現(xiàn)在原代培養(yǎng)的人氣道上皮細胞中加入重組RELMβ能夠通過上調轉化生長因子(TGF-β)而激活促有絲分裂信號分子ERK1/2使得該通路的下游分子p42/44位點磷酸化，促進氣道上皮細胞分化與增殖，導致氣道重塑。RELMβ還參與了哮喘的發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，在用煙曲霉菌(Af)致敏和激發(fā)的小鼠哮喘模型中，除上皮細胞外，mRELM-β大多表達于黏膜下層的巨噬細胞、成纖維細胞和血管內(nèi)皮細胞，mRELM-β分泌的時間過程與氣道中的前膠原一致，且RELMβ-/-小鼠與野生型小鼠相比層粘連蛋白-α1和蛋白多糖連接蛋白1(Hapl1)mRNA表達顯著減少；在體外，暴露于RELM-β可增加人肺成纖維細胞TGF-β1、TGF-β2、collagen Ⅰ、纖維連接蛋白、平滑肌α-肌動蛋白、層粘蛋白α1、透明質酸和Hapl1的產(chǎn)生以及增殖，表明哮喘氣道中RELMβ表達升高與成纖維細胞增殖和分化以及細胞外基質蛋白沉積有關[24]。綜上，RELMβ在血管重塑、氣道重塑、缺氧或炎癥反應等過程中起著重要作用，表明其與肺纖維化、肺氣腫、睡眠呼吸暫停、哮喘等多種肺疾病密切相關。

此外，RELMβ還在代謝及胃腸道疾病等多種肺外疾病中發(fā)揮作用。研究表明RELMβ還參與胰島素抵抗模型中葡萄糖耐量和高脂血癥的發(fā)病過程，如肥胖和脂肪肝等[25-26]；RELMβ在維持胃腸道屏障功能方面也同樣發(fā)揮作用，并可促進對胃腸道線蟲感染的抵抗[16,27]；對結腸癌組織進行免疫組織化學分析發(fā)現(xiàn)，在結腸癌組織中RELMβ高度表達，且腫瘤分化越低其表達越強[28]，該結果或與RELMβ的結合位點CDX-2密切相關[29]。

3 抵抗素

抵抗素，又稱FIZZ3或脂肪組織特異性分泌因子(ADSF)。抵抗素是目前RELMs家族中研究最多的因子，在嚙齒類動物和人類均有發(fā)現(xiàn)，分別稱m/rResistin和hResistin。m/rResistin編碼基因位于第8號染色體，具體位點暫不明確，相對分子質量為1.1 kDa，由114個氨基酸組成；hResistin與mResistin具有59%的相似性，編碼基因位于人第19號染色體的p13.3位點處，相對分子質量為1.25 kDa，由108個氨基酸組成，其mRNA含476個堿基對，編碼108個氨基酸，cDNA全長374 bp，含有3個可轉錄區(qū)域和72個單核苷酸多態(tài)性，與hRELMβ類似[15,30]。hResistin存在多種單核苷酸多態(tài)性現(xiàn)象，如-420C/G、+299G/A和-638G/A等，有研究認為-420C/G是影響抵抗素基因表達的重要多態(tài)性位點[31]。在氨基酸和mRNA水平上，mResistin和hRELMβ的相似性分別為59%和64.4%，在基因組水平上，mResistin基因組序列與hRELMβ的同源性僅為46.7%。抵抗素和RELM-β具有相同的三級構象—非還原性C2221晶體，即富含半胱氨酸的C端形成 “β-夾心”型頭區(qū)，N端有典型的 “α-螺旋”。在“頭區(qū)”，三條一組且反向平行的六股β-折疊片段形成“果凍卷(jelly-roll)”樣拓撲構象，該結構為RELM家族所特有。在健康人中，hResistin主要在骨髓、單核細胞和白細胞中表達，多在結腸和小腸中發(fā)現(xiàn)，在睪丸和脾臟中的表達較少[32-33]。mResistin多在嚙齒類動物的白色脂肪組織中表達[1,3]。

抵抗素根據(jù)靶組織的不同，通過不同的信號通路啟動促炎反應，目前的研究較多關注hResistin受體。Tarkowski等[34]在人類白細胞、單核細胞和上皮細胞中發(fā)現(xiàn)Resistin通過其自身球狀結構域中的aa43-64肽位點與TLR-4(Toll-like receptors 4)相似的肽序列結合并激活TLR-4信號通路，證實TLR-4是抵抗素的受體之一。Benomar等進一步研究表明正常大鼠側腦室予以抵抗素緩慢輸注可顯著影響下丘腦和外周胰島素反應性，抑制胰島素受體(IR)表達，并通過TLR-4信號通路降低細胞因子信號-3和磷酸酪氨酸磷酸酶1B的表達，證實了此通路在慢性炎癥和胰島素抵抗中起到關鍵作用。腺苷酸環(huán)化酶相關蛋白1(CAP-1)被認為主要與人單核細胞的質膜有關，并參與許多細胞功能，如結合肌動蛋白、腺苷酸環(huán)化酶活性的激活、細胞骨架組織和生物發(fā)生、信號轉導、以及細胞極性的建立和(或)維持[35]。hResistin在單核細胞中直接與CAP1結合，并上調炎癥細胞因子的環(huán)磷酰胺(cAMP)濃度、蛋白激酶A (PKA)活性和NF-κb相關轉錄(圖1)。此外，CAP1過表達的單核細胞加重了轉基因小鼠的脂肪組織炎癥，這些炎癥細胞又表達了抵抗素。相反，抑制CAP1的表達可使抵抗素介導的炎癥活性消失。因此，CAP1是抵抗素介導炎癥反應的受體。Bostr?m等[36]研究類風濕關節(jié)炎(RA)中抵抗素和胰島素樣生長因子1受體(IGF-1)信號通路之間關系，發(fā)現(xiàn)，低水平IGF-1和高水平Resistin是RA患者滑膜的特征。在沒有外源性IGF-1的情況下，抵抗素刺激人滑膜成纖維細胞增加了IGF-1受體(IGF1-R)的磷酸化，進而激活下游通路，包括Akt的磷酸化。因此，抵抗素通過IGF1-R通路參與RA滑膜的形成。此外，嚙齒類動物中還存在2個mResistin受體：酪氨酸激酶樣孤兒受體1(ROR1)和核心蛋白聚糖(DCN)。mResistin負向調節(jié)ROR1受體酪氨酸磷酸化，促進前脂肪細胞葡萄糖攝取和脂肪分化；與mResistin相互作用后，DCN觸發(fā)脂肪細胞的增殖和遷移，并影響細胞內(nèi)的脂質代謝[37]。

圖1 炎癥調節(jié)中的抵抗素信號通路

抵抗素首先被Holcomb等發(fā)現(xiàn)并鑒定為與肺部炎癥有關的FIZZ3。然后Steppane等報道了抵抗素的表達可以受到胰島素增敏劑噻唑烷二酮類的抑制，相較于瘦鼠，肥胖小鼠分泌更多的抵抗素；予以抵抗素干預的小鼠增加了胰島素抵抗[1]。與野生型小鼠相比，Resistin-/-小鼠空腹血糖水平降低，當喂食高脂肪食物時，Resistin-/-小鼠表現(xiàn)出明顯更好的葡萄糖耐受性；部分原因是AMP激酶的激活和肝臟中糖異生酶的減少[39]，還與脂肪細胞中促炎細胞因子TNF-α的低表達、c-Jun N-terminal kinase的低磷酸化水平以及受體介導的炎性通路密切相關[40]。抵抗素通過多種途徑參與胰島素抵抗；在血管內(nèi)膜中，通過增加ROS的產(chǎn)生和LDL的積累、單核細胞在血管中的募集和巨噬細胞中的脂質積累，導致泡沫細胞的形成，表明抵抗素與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展有相關性。抵抗素還增加內(nèi)皮素-1(ET-1)的分泌以及VCAM1和MCP-1，另一方面可降低一氧化氮合酶，促進內(nèi)皮功能障礙，導致血管收縮功能缺陷[41]。Kim等[42]在心力衰竭小鼠模型中，循環(huán)中抵抗素降低可減少心肌纖維化和細胞凋亡，改善心

功能，通過減弱miR148b-3p和DNA損傷反應來實現(xiàn)的；在體外培養(yǎng)的大鼠心室肌細胞中過表達的抵抗素可誘導細胞肥大，并改變心肌細胞力學和鈣離子轉運。研究表明，癌癥患者的抵抗素血漿水平較高，抵抗素可通過激活PI3K/Akt信號通路促進癌細胞的生長和腫瘤細胞的存活[43]；通過TLR-4/Src/EGFR/PI3K/Nf-kb信號通路的激活誘導肺腺癌細胞的侵襲和轉移[44]；通過Src/PP2A/PKCa途徑激活乳腺癌細胞的遷移和侵襲[45]；通過CAP1和TLR-4促進胰腺癌的進展[46]。抵抗素基因-420C/G位點多態(tài)性與肥胖、2 型糖尿病、腦梗死、炎癥等的發(fā)生存在相關性[47-50]。

4 RELMγ

RELMγ，又稱FIZZ4是RELMs家族的最新成員，其編碼序列在核苷酸水平上，在大鼠和小鼠中分別與RELMα具有84.4%和84.1%的同源性；在大鼠的蛋白水平上與RELMα具有69.4%的同源性；而在大鼠的尿液中RELMγ和RELMα的同源性為72.1%。大鼠rRELMγ編碼基因位于第11號染色體上；小鼠mRELMγ編碼基因位于第16號染色體上。RELM-γ主要位于鼠類的白色脂肪組織、骨髓、脾臟、胸腺及白細胞，在人鼻黏膜上皮和結腸中也有少量表達[15,32]。

RELMγ與α-防御素(一種富含3-4-kDa半胱氨酸的抗菌肽)結合，存儲在中性粒細胞、巨噬細胞和腸道Paneth細胞的胞漿顆粒中[32]，這種異構體(可能形成具有二硫化物鍵的聚合物)可參與調節(jié)防御素的抗菌作用。以早幼粒細胞系HL60為模型，發(fā)現(xiàn)在視黃酸誘導下，RELMγ轉染后單核細胞數(shù)目顯著增加，RELMγ促進細胞增殖，并調節(jié)終末分化，確切機制尚有待進一步研究[51]。暴露于香煙煙霧3 h的大鼠肺部可以觀察到RELMγ基因的輕微高表達；在飲食誘導的肥胖小鼠模型中，RELMγ mRNA水平升高；其在禁食小鼠模型中被抑制。高脂喂養(yǎng)小鼠和db/db小鼠血清中RELMβ和RELMγ水平均明顯升高，提示RELMγ濃度增加也是這些糖尿病小鼠胰島素抵抗的分子機制之一[52]。目前暫未發(fā)現(xiàn)RELMγ在人體中存在，且其在大鼠或小鼠體內(nèi)存在與疾病暫無明確相關證據(jù)，對RELMγ的研究并不多。

5 小結

目前發(fā)現(xiàn)，RELMs家族包括4個嚙齒類動物成員(RELMα、RELMβ、resistin和RELMγ)和2個人類亞型成員(RELMβ和resistin)。RELMs家族家族的大多研究與肺部疾病相關。RELMα與RELMγ同源性較高，均只在鼠中被發(fā)現(xiàn)。RELMα作為RELMs家族的創(chuàng)始成員，主要通過誘導肺成纖維細胞分化、肺動脈平滑肌細胞增殖、以及血管重塑參與肺纖維化、哮喘等肺部疾病的發(fā)生發(fā)展，也可研究表明與動脈粥樣硬化等疾病相關；RELMγ作為家族的最新成員，其相關研究較少，目前研究結果也顯示其與炎癥反應關系密切，此外還與肥胖或代謝疾病相關。RELMβ與抵抗素在鼠跟人中均有發(fā)現(xiàn)，目前的諸多研究中人源與鼠源的RELM分子表現(xiàn)出相對一致的作用。與RELMα作用相似，人源或鼠源的RELMβ均可通過各種途徑參與到肺部炎癥反應、血管重塑與氣道重塑中，同時也表現(xiàn)出與機體代謝的密切關系。RELMs家族成員多在肺部疾病發(fā)揮重要作用。有趣的是，抵抗素卻表現(xiàn)出豐富的肺外作用機制。作為RELMs家族人類亞型之一，抵抗素近年來備受關注，諸多研究證實其在2型糖尿病、肥胖癥和高膽固醇血癥等代謝紊亂中發(fā)揮關鍵作用，在胰島素抵抗、肥胖相關性心房顫動、心力衰竭等發(fā)面發(fā)揮重要作用，也有少量實驗顯示抵抗素與骨關節(jié)炎、硬皮病等免疫相關疾病以及腫瘤等均相關。

在臨床工作中，抵抗素和RELMβ這2種RELMs家族人類亞型別具深遠意義。綜合以上研究，值得展望的是，鑒于抵抗素與胰島素抵抗、肥胖的相互作用關系，找到人抵抗素的特異性作用靶點或可成為解決糖尿病與肥胖的臨床問題的又一新型路徑，為該類疾病的治療提供一種新的思路。目前已在人體中發(fā)現(xiàn)TLR4和CAP1這2種抵抗素受體，是否可作為糖尿病與肥胖癥等代謝性疾病的新型靶點尚需進一步研究。此外，在呼吸系統(tǒng)疾病方面，RELMβ通過調節(jié)炎癥反應、血管再生、氣管重塑等，表現(xiàn)出與哮喘、支氣管擴張、慢性阻塞性肺疾病等疾病密切相關。目前臨床應用的藥物中，糖皮質激素、白三烯調節(jié)劑、抗膽堿能藥物、磷酸二酯酶抑制劑等可通過抑制炎癥反應、抗氣管重塑、調節(jié)血管平滑肌等，參與到哮喘、支氣管擴張、慢性阻塞性肺疾病的治療中，因此猜想，是否可找到RELMβ抑制劑作為治療肺部疾病的新手段，對呼吸系統(tǒng)疾病的臨床治療及康復預后意義重大。

RELMs家族參與調節(jié)了血管重塑、氣道重塑、缺氧或炎癥反應，與肺部疾病、心血管疾病、代謝性疾病、免疫相關性疾病以及腫瘤的病理生理過程密切相關，其機制以及影響途徑的多樣性可為多病共患問題做出解釋。該分子家族各成員獨特的亞型特異性、調節(jié)能力與生理功能在不同疾病中均有不同表現(xiàn)，根據(jù)其作用方式、導致的疾病不同，不僅為多疾病提供病理生理解釋，更為相關疾病的治療、預后預測提供可能的思路，期待更深入全面的研究揭示RELMs家族與疾病的關系，并將其轉化應用于相關疾病的臨床治療中，為疾病治療提供新的方法與策略。