王志清 综述 黄明方 罗助荣 审校

(1.安徽医科大学福州总医院教学医院，福建福州350025;2.南京军区福州总医院心内科，福建福州350025)

血管生成素样蛋白(angiopoietin-like proteins，Angptls)是近年来发现的一组与血管发生相关的分泌型糖蛋白，和血管生成素(angiopoietin，Ang)具有很高的同源性和类似的结构域[1-2]。血管生成素样蛋白目前有8个已知成员，分别为血管生成素样蛋白1～8[1-3]，其中，血管生成素样蛋白2主要由内脏脂肪细胞表达和分泌[1，4]，除了具有调节血管生成[5]、提高造血干细胞的生存和修补能力[6]等作用外，还是联系脂肪组织慢性炎症反应与全身胰岛素抵抗的关键因子[2，4]，与糖尿病[4，7-8]、肿瘤[9-10]、自身免疫性疾病[11]等密切相关。进一步的研究发现，血管生成素样蛋白2在血管内皮细胞炎症反应和动脉粥样硬化性疾病中也起重要作用[12-15]，目前已成为心血管领域的研究热点。现就血管生成素样蛋白2在心血管疾病中的研究进展做一综述。

1 概述

1999年，Kim等[1]对成人心肌cDNA文库测序分析时发现一种新的cDNA，其所编码的蛋白质由493个氨基酸序列组成，并包含Ang特有的结构域:N末端卷曲-卷曲结构域和C末端纤维蛋白原样结构域，另外，在N末端还存在一段由21个氨基酸组成的高度疏水的信号序列，介导蛋白的分泌过程。与Ang不同的是，这种蛋白不与具有免疫球蛋白和表皮生长因子样结构域的跨膜受体酪氨酸激酶(Tie1或Tie2)受体结合，并非真正意义上的Ang家族成员。进一步研发发现，它与早期发现的血管生成素样蛋白1具有相似的氨基酸序列及生理功能，Kim等将其命名为血管生成素样蛋白2或Ang相关蛋白2。血管生成素样蛋白2的mRNA在脂肪组织、骨骼肌、心肌、血管、肾脏、脾脏、小肠、胃、子宫等组织器官中广泛表达，其中，以内脏脂肪组织表达最为丰富，是循环血管生成素样蛋白2 的主要来源[4]。

2 血管生成素样蛋白2的基因表达调控及效应机制

2.1 血管生成素样蛋白2的表达调控

目前已发现，多种因素可以影响血管生成素样蛋白2的表达。FoxO1是叉头框蛋白(forkhead box protein，Fox)家族成员，主要存在于脂肪组织中，属于转录调节因子[16]。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)可以抑制丝苏氨酸蛋白激酶依赖的FoxO1蛋白磷酸化，促进FoxO1核转入，FoxO1与血管生成素样蛋白2基因启动子上的胰岛素应答原件顺式调控增强子(－1457/－1258nt)结合，上调血管生成素样蛋白2 mRNA的表达水平，而胰岛素则通过使FoxO1磷酸化，抑制其与血管生成素样蛋白2基因启动子的结合，产生负性调节作用[17]。缺氧及内质网应激状态下，往往存在钙调磷酸酶/活化T细胞核因子1信号途径的激活[18-19]，现已证实，钙调磷酸酶/活化T细胞核因子1信号通路可以诱导血管生成素样蛋白2在多种细胞中的表达[20]。Lee等[21]研究发现，转化生长因子 β1也可以调控血管生成素样蛋白2的表达，转化生长因子β1通过一系列的信号转导途径，使Smad3，一种转录调节蛋白，结合于血管生成素样蛋白2基因启动子，促进血管生成素样蛋白2在巨噬细胞及分化的3T3-L1脂肪细胞中的转录，使用干扰RNA技术使SMAD3基因沉默，转化生长因子β1的促血管生成素样蛋白2表达效应可以被抑制。血管生成素样蛋白2的表达还受生物钟的调节，在生物节律紊乱过程中，时钟基因产物生物钟循环输出蛋白(CLOCK)、脑和肌肉组织芳香羟受体核转运蛋白样蛋白1(BMAL1)可以与血管生成素样蛋白2基因启动子非经典E-boxes序列结合，明显增加血管生成素样蛋白2基因的转录活性，与生物节律紊乱引起的代谢及心血管疾病有关[22]。最新的研究还发现，随着年龄的增加，血浆血管生成素样蛋白2的水平相应升高，说明年龄可能是影响血管生成素样蛋白2 表达的因素之一[4，12]。

2.2 血管生成素样蛋白2的效应机制

局部炎症反应过程中，纤维蛋白原主要通过整合素受体途径，促进白细胞黏附与促炎因子的表达[23]，血管生成素样蛋白2的C末端存在一段纤维蛋白原样结构域，研究证明，其发挥生物学效应也主要依赖于整合素受体。Rac1是一种Rho家族小GTP酶，在血管内皮细胞中，血管生成素样蛋白2与整合素α5β1结合后，激活Rac1，进而活化核转录因子核因子-κB(NF-κB)，并抑制 κB 抑制子(IκB)，增加白介素(IL)-1β、IL-6及基质金属蛋白酶-9 的表达[4]。Rac1 的激活还能诱导细胞板状伪足的形成及膜皱褶样运动，促进内皮细胞迁移[4]。血管生成素样蛋白2与整合素α4或β2的结合，可以使单核/巨噬细胞的细胞间黏附分子、整合素等黏附分子的表达上调，诱导细胞的黏附和渗出[4]。另外，单核及内皮细胞表面存在的Toll样受体4(TLR4)能够识别纤维蛋白原样结构域，提示TLR4是血管生成素样蛋白2的潜在受体[24]，TLR4传递的信号主要引起各种细胞因子的合成和分泌、介导炎症细胞浸润，并启动T细胞应答，血管生成素样蛋白2与TLR4结合可能是其参与局部炎症反应的一种重要机制。

3 血管生成素样蛋白2的生物学效应

3.1 血管生成素样蛋白2调节血管生成

血管的形成包括2个过程:血管发生和血管生成。前者与内皮细胞前体的激活有关，在胚胎时期生成初级血管，出生至成年后发育完全，后者指在原有血管的基础上，出芽形成新生血管，主要涉及内皮细胞的迁移、凋亡等过程。Ang经Tie2受体的信号通路是血管发生的重要环节，血管生成素样蛋白2不与Tie2受体结合，但和Ang具有相似的结构域，目前已被证实具有调节血管生成的作用。Kim等[1]发现，在生理状态下，血管生成素样蛋白2不能像血管内皮生长因子一样促进内皮细胞增殖，但与Ang1类似，可以诱导内皮细胞迁移及血管芽的形成，这一过程不依赖于Tie1或Tie2受体。后来，Kubota等[5]在研究血管生成素样蛋白2促血管芽生成的生理机制时发现，血管生成素样蛋白2与血管生成素样蛋白1协同作用，主要通过整合素依赖的磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶信号通路，产生抗内皮细胞凋亡效应，参与血管出芽过程。

血管生成过程可以分为生理性血管生成和病理性血管生成，病理性血管生成具有杂乱无章的特点，主要发生在肿瘤、动脉粥样硬化等多种疾病中，并导致病情恶化。多项研究发现，在这些疾病中，血管生成素样蛋白2的表达明显上调[7-14]，血管生成素样蛋白2介导的血管生成作用可能是这些疾病病情进展的关键环节。

3.2 血管生成素样蛋白2与内皮功能失调

血管内皮细胞为扁平鳞状上皮，细胞之间通过紧密连接随血流呈单层纵向排列，是血液同内皮下基质之间的机械屏障，还可以分泌血管内皮生长因子、内皮素-1、一氧化氮等各种细胞因子，对维持血管的正常功能至关重要。病理生理状态下，血管生成素样蛋白2至少通过下列途径引起内皮细胞损伤:(1)经整合素介导的NF-κB信号级联反应，增加内皮细胞TNF-α、IL-6等促炎因子的表达，诱导白细胞趋化，体外实验证实，血管生成素样蛋白2在10 min左右即可引起内皮细胞 TNF-α mRNA的表达增加，并持续在24 h以上[12];(2)上调动脉内皮细胞表面的P-选择素、细胞间黏附分子-1水平，促进白细胞黏附、渗出[12];(3)增加内皮细胞通透性[4]。通过上述机制，血管生成素样蛋白2可以诱导促炎细胞的募集，启动并加重局部炎症反应。

4 血管生成素样蛋白2与心血管疾病

4.1 血管生成素样蛋白2与动脉粥样硬化

目前的观点认为，动脉粥样硬化的病理生理机制主要为血管组织内持续的慢性炎症反应，涉及内皮细胞失功能，白细胞与平滑肌细胞迁移、增殖、胞外基质降解，血小板活化等过程[25]。血管生成素样蛋白2被证明与其中多个环节有关，和动脉粥样硬化及冠状动脉疾病(coronary artery disease，CAD)的发生、发展密切相关。动物实验发现，高水平的血管生成素样蛋白2明显增加动脉粥样硬化斑块面积[12]，临床研究也证实，与健康受试者相比，CAD患者循环血管生成素样蛋白2明显升高[12-13]，血管生成素样蛋白2升高的水平与冠状动脉病变的严重程度成正相关[13]，并且，在吸烟的CAD患者中，动脉内皮细胞血管生成素样蛋白2的表达显著高于非吸烟患者[13]。吸烟可以导致内皮细胞炎症反应，增加CAD风险，血管生成素样蛋白2可能是介导吸烟引起血管损伤的一种重要介质。Tabata等[4]研究发现，血管生成素样蛋白2与年龄、体质量指数、血清C反应蛋白等也呈正相关，而这些因素已明确可以增加动脉粥样硬化等心血管疾病风险。另外，血管生成素样蛋白2诱导的促炎反应还可以升高血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，加重粥样硬化病变[12]。

近年来发现，血管外周脂肪组织(perivascular adipose tissue，PVAT)与血管病变有关，PVAT来源的各种因子可以通过旁分泌途径影响血管内皮和平滑肌细胞功能，包括炎症因子、活性氧、一氧化氮等[26]。在代谢与心血管疾病中，PVAT的形态学及分泌特征均发生变化，促进血管胰岛素抵抗，其分泌的促炎和抗炎因子的平衡直接影响动脉粥样硬化进程。PVAT属于内脏脂肪，是血管生成素样蛋白2的主要来源之一，实验证明，由PVAT分泌的血管生成素样蛋白2参与了局部血管的重建[14]，而血管生成素样蛋白2基因敲除可以抑制血管损伤诱导的内膜增生[15]，进一步说明血管生成素样蛋白2与心血管疾病之间具有密切关联。

有报道称，使用吡格列酮(一种过氧化物酶增殖物活化受体γ激动剂)治疗的糖尿病患者，心血管事件的发生率明显减低，在这类患者中，还观察到循环血管生成素样蛋白2的水平随着内脏脂肪的减少而下降[27]，其中的确切机制尚不清楚，可能与吡格列酮抑制血管生成素样蛋白2的表达有关，提示针对血管生成素样蛋白2的治疗有可能改善糖尿病及心血管疾病患者的预后。

4.2 血管生成素样蛋白2与动脉瘤

免疫组织化学研究发现[28]，血管生成素样蛋白2在腹主动脉瘤患者血管壁巨噬细胞中大量表达，而在血管生成素样蛋白2基因敲除的氯化钙诱导腹主动脉瘤小鼠中，尽管动脉瘤局部浸润的巨噬细胞计数无明显变化，但动脉瘤的发生率、瘤体大小及血管壁破坏程度显著降低，各种促炎因子、基质金属蛋白酶-9等呈低表达状态。该项研究说明，巨噬细胞也可以表达血管生成素样蛋白2，巨噬细胞源性血管生成素样蛋白2通过炎症反应、胞外基质降解介导血管壁重构，参与动脉瘤的发生。

4.3 血管生成素样蛋白2与微血管病变

糖尿病患者的微血管病变特征为基膜增厚，可达500～800 nm，伴有基膜中糖化产物的沉积，这种微血管病变由遗传与代谢紊乱决定，常常累及肾脏、视网膜、心肌等。研究发现，糖尿病肾病患者肾小球中血管生成素样蛋白2的表达显著升高，这种可能由足细胞分泌产生的炎症因子参与了肾小球局部炎性浸润，内皮泡沫细胞和微动脉瘤形成[7]。Li等[29]发现，在2型糖尿病患者中，尿蛋白/肌酐与血浆血管生成素样蛋白2水平呈正相关，血管生成素样蛋白2在糖尿病介导的微血管病变过程中具有促进作用。

冠状动脉微血管在心肌血液供应中起重要作用，随着CAD的高发病率及其与代谢综合征的密切关系，冠状动脉微血管病变对CAD的影响越来越受到重视。冠状动脉造影正常的缺血性心脏病往往存在微血管病变，包括X综合征和慢血流现象。慢血流现象与动脉粥样硬化的发病机制不完全相同，它代表冠状动脉粥样硬化的早期阶段[30]，并涉及血管内皮细胞及微血管功能失调。鉴于其在微血管病变中的作用，血管生成素样蛋白2可能与冠状动脉造影正常的缺血性心脏病发生有关。

5 总结

总之，血管生成素样蛋白2可以通过多种机制，引起炎症反应、胰岛素抵抗、内皮功能失调等病理生理改变，促进代谢紊乱及动脉粥样硬化等心血管疾病的发生、发展。进一步开展关于血管生成素样蛋白2的分子机制研究，能够增加对心血管疾病的认识，并有助于进行疾病的危险分层，而血管生成素样蛋白2的可干预性将为心血管疾病的治疗提供新的靶点。

[1]Kim I，Moon SO，Koh KN，et al.Molecular cloning，expression，and characterization of angiopoietin-related protein.angiopoietin-related protein induces endothelial cell sprouting[J].J Biol Chem，1999，274(37):26523-26528.

[2]Hato T，Tabata M，Oike Y.The role of angiopoietin-like proteins in angiogenesis and metabolism[J].Trends Cardiovasc Med，2008，18(1):6-14.

[3]Quagliarini F，Wang Y，Kozlitina J，et al.Atypical angiopoietin-like protein that regulates ANGPTL3[J].Proc Natl Acad Sci USA，2012，109(48):19751-19756.

[4]Tabata M，Kadomatsu T，Fukuhara S，et al.Angiopoietin-like protein 2 promotes chronic adipose tissue inflammation and obesity-related systemic insulin resistance[J].Cell Metab，2009，10(3):178-188.

[5]Kubota Y，Oike Y，Satoh S，et al.Cooperative interaction of angiopoietin-like proteins 1 and 2 in zebrafish vascular development[J].Proc Natl Acad Sci USA，2005，102(38):13502-13507.

[6]Broxmeyer HE，Srour EF，Cooper S，et al.Angiopoietin-like-2 and-3 act through their coiled-coil domains to enhance survival and replating capacity of human cord blood hematopoietic progenitors[J].Blood Cells Mol Dis，2012，48(1):25-29.

[7]Sun H，Zheng JM，Chen S，et al.Enhanced expression of ANGPTL2 in the microvascular lesions of diabetic glomerulopathy[J].Nephron Exp Nephrol，2007，105(4):e117-e123.

[8]Doi Y，Ninomiya T，Hirakawa Y，et al.Angiopoietin-like protein 2 and risk of type 2 diabetes in a general Japanese population:the Hisayama study[J].Diabetes Care，2013，36(1):98-100.

[9]Aoi J，Endo M，Kadomatsu T，et al.Angiopoietin-like protein 2 is an important facilitator of inflammatory carcinogenesis and metastasis[J].Cancer Res，2011，71(24):7502-7512.

[10]Endo M，Nakano M，Kadomatsu T，et al.Tumor cell-derived angiopoietin-like protein ANGPTL2 is a critical driver of metastasis[J].Cancer Res，2012，72(7):1784-1794.

[11]Okada T，Tsukano H，Endo M，et al.Synoviocyte-derived angiopoietin-like protein 2 contributes to synovial chronic inflammation in rheumatoid arthritis[J].Am J Pathol，2010，176(5):2309-2319.

[12]Nada F，Nathalie NT，Maya M，et al.Angiopoietin-like protein 2 promotes atherogenesis in mice[J].J Am Heart Assoc，2013，2(3):e000201.

[13]Farhat N，Thorin-Trescases N，Voghel G，et al.Stress-induced senescence predominates in endothelial cells isolated from atherosclerotic chronic smokers[J].Can J Physiol Pharmacol，2008，86(11):761-769.

[14]Shimizu I，Walsh K.Vascular remodeling mediated by Angptl2 produced from perivascular adipose tissue[J].J Mol Cell Cardiol，2013，59:176-178.

[15]Tian Z，Miyata K，Tazume H，et al.Perivascular adipose tissue-secreted angiopoietin-like protein 2(Angptl2)accelerates neointimal hyperplasia after endovascular injury[J].J Mol Cell Cardiol，2013，57:1-12.

[16]Arden KC.FOXO animal models reveal a variety of diverse roles for FOXO transcription factors[J].Oncogene，2008，27(16):2345-2350.

[17]Zheng JY，Zou JJ，Wang WZ，et al.Tumor necrosis factor-alpha increases angiopoietin-like protein 2 gene expression by activating Foxo1 in 3T3-L1 adipocytes[J].Mol Cell Endocrinol，2011，339(1-2):120-129.

[18]de Frutos S，Spangler R，Alo D，et al.NFATc3 mediates chronic hypoxia-induced pulmonary arterial remodeling with alpha-actin up-regulation[J].J Biol Chem，2007，282(20):15081-15089.

[19]Singh S，Manda SM，Sikder D，et al.Calcineurin activates cytoglobin transcription in hypoxic myocytes[J].J Biol Chem，2009，284(16):10409-10421.

[20]Ogata A，Endo M，Aoi J，et al.The role of angiopoietin-like protein 2 in pathogenesis of dermatomyositis[J].Biochem Biophys Res Commun，2012，418(3):494-499.

[21]Lee HJ，Kim JH，Martinus RD，et al.Angiopoietin-like protein 2，a chronic inflammatory mediator，is a new target induced by TGF-beta1 through a Smad3-dependent mechanism[J].Biochem Biophys Res Commun，2013，430(3):981-986.

[22]Kadomatsu T，Uragami S，Akashi M，et al.A molecular clock regulates angiopoietin-like protein 2 expression[J].PLoS One，2013，8(2):e57921.

[23]Mosesson MW.Fibrinogen and fibrin structure and functions[J].J Thromb Haemost，2005，3(8):1894-1904.

[24]Smiley ST，King JA，Hancock WW.Fibrinogen stimulates macrophage chemokine secretion through toll-like receptor 4[J].J Immunol，2001，167(5):2887-2894.

[25]Thim T，Hagensen MK，Bentzon JF，et al.From vulnerable plaque to atherothrombosis[J].J Intern Med，2008，263(5):506-516.

[26]Szasz T，Bomfim GF，Webb RC.The influence of perivascular adipose tissue on vascular homeostasis[J].Vasc Health Risk Manag，2013，9:105-116.

[27]Takano H，Komuro I.Peroxisome proliferator-activated receptor gamma and cardiovascular diseases[J].Circ J，2009，73(2):214-220.

[28]Tazume H，Miyata K，Tian Z，et al.Macrophage-derived angiopoietin-like protein 2 accelerates development of abdominal aortic aneurysm[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2012，32(6):1400-1409.

[29]Li Q，Gong W，Yang Z，et al.Serum Angptl2 levels are independently associated with albuminuria in type 2 diabetes[J].Diabetes Res Clin Pract，2013，100(3):385-390.

[30]Camsari A，Ozcan T，Ozer C，et al.Carotid artery intima-media thickness correlates with intravascular ultrasound parameters in patients with slow coronary flow[J].Atherosclerosis，2008，200(2):310-314.