赵亚苹，王寒敏，张危，赵睿，熊蓉，陈卫文

(曲靖市第一人民医院内分泌代谢科，云南 曲靖 655000)

糖尿病患病率日趋增长，据最新流行病学调查数据显示，我国成年人糖尿病的标化患病率为12.8%，约为1.3亿[1]。糖尿病所致的疾病负担日益加重，糖尿病慢性并发症将显著增加患者的经济负担。糖尿病慢性并发症的发病机制较为复杂，至今尚未完全清楚，但异常的血管再生、氧化和高渗应激、晚期糖基化终末产物的产生以及炎症通路的激活被认为在糖尿病慢性并发症中起关键作用[2]。目前针对糖尿病慢性并发症的治疗手段有限，且并非对每例患者均有效，因此积极寻找更多的治疗途径或方法是糖尿病慢性并发症研究的主要目的之一。过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)α属于核激素受体超家族成员，主要在肝脏、心脏、肌肉、肾脏、棕色脂肪组织和血管壁细胞(包括内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞)等高度活跃的代谢器官、组织及细胞中表达。研究发现，PPARα除了调节脂代谢外，还具有抗炎、抗氧化应激、保护血管内皮功能、调控细胞凋亡等作用，并展现出减缓糖尿病慢性并发症的治疗潜力[3-9]。现就PPARα对糖尿病慢性并发症的作用及其机制的研究进展进行综述。

1 PPARα的概述

1.1PPARα的结构 PPARα位于人的第22号和小鼠的第15号染色体上，编码468个基因，其编码的基因在人和小鼠间具有91%的同源性[10]。其具有N端的DNA结合域和C端的配体结合域，整体结构高度保守，由A～F 6个功能域组成。N端由A/B结构区形成，含负责转录激活的活化功能区(activation-function,AF)1，可提供独立于配体结合的激活功能。AF1之后是结构域C，包含2个参与DNA识别和蛋白质相互作用的锌指基序。最后，一个灵活的铰链结构域(结构域D)被C端配体结合结构域、结构域E/F所取代，该区域不仅包含配体结合囊，还包含二聚化的重要区域以及AF2。当配体结合后，AF2的结构发生变化，聚集具有转录激活作用的共激活蛋白，激活PPAR。随后，PPAR蛋白与另一种核受体类视黄醇X受体α形成异二聚体复合物，该过程通常发生在PPAR反应元件区域，该区域包含保守的DNA序列AGGTCANAGGTCA。不与配体结合的异二聚体通过与共阻遏物复合物(如核受体共阻遏物、类视黄醇和甲状腺激素受体的沉默介体)结合发挥阻遏转录作用。而与配体结合介导包含p300、环腺苷酸反应元件结合蛋白或类固醇受体辅激活物1的共激活复合物募集到异二聚体，导致其靶基因的转录激活[11]。见图1。

1.2PPARα的配体 PPARα的配体包括内源性配体和合成配体。其中内源性配体是识别PPARα生物学行为的关键，主要包括各种脂肪酸和脂肪酸衍生物、烯酸类、磷酯类、多酚类、前列腺素等。合成配体以贝特类药物较为常见，如非诺贝特、苯扎贝特。而近年具有更高PPARα选择性和结合力的合成

注：Co-activator为共激活因子，CBP为环腺苷酸反应元件结合蛋白，SRC为类固醇激素受体辅激活因子，Agonist为诱导剂，PPAR为过氧化物酶体增殖物激活受体，Co-repressor为协阻抑物，SMRT为类视黄醇和甲状腺激素受体的沉默介体，NCoR为核受体共阻遏物，Antagonist为拮抗剂，LBD为配体结合域，AF为活化功能区，DBD为DNA结合域，RXRα为类视黄醇X受体α，PPRE为过氧化物酶体增殖物反应元件

配体Pemafibrate(K-877)成为最新的研究热点。一方面，学者正积极探索Pemafibrate的安全性和有效性[12-13]；另一方面，将试图通过Pemafibrate进一步分析PPARα对机体代谢、氧化应激、炎症等作用的具体调控机制[5-6,14-16]。此外，贝特类药物主要经肾脏代谢，所以限制了其在肾功能不全患者中的应用。新合成的Pemafibrate经肝脏代谢，其对肾功能不全患者是否会带来新的心血管等方面的获益也成为当前的一个研究热点[17]。总之，期待Pemafibrate能在未来的PPARα领域，如调脂、改善糖尿病并发症等发挥更好的效益风险比。

2 PPARα与糖尿病慢性并发症

2.1PPARα与糖尿病微血管病变 内皮功能障碍是糖尿病微血管并发症发病的关键步骤，主要特征是内皮依赖性的血管收缩和舒张功能的失衡[2]。PPARα可以调节这一失衡状态。Xu等[18]通过研究肠系膜动脉、肾小球入球小动脉等微血管动脉，发现PPARα可能通过PPARα/肝激酶B1/AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)通路增加一氧化氮的产生，调节血管的舒张功能，还可通过核因子κB/环加氧酶2通路减少血管收缩剂前列腺素，调节血管收缩功能。内质网应激可能是导致糖尿病内皮功能障碍的重要原因[19-20]。内质网参与合成、折叠、修饰、降解和分泌细胞中1/3以上的蛋白质，当蛋白质的分泌超过内质网蛋白质的折叠能力，导致内质网中错误折叠的蛋白质堆积，即为内质网应激。PPARα已被用于通过抑制内质网应激来治疗糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)[21]。研究发现，PPARα可通过PPARα/沉默信息调节因子1/AMPK/eNOS通路抑制内质网应激，使糖尿病大鼠及高糖诱导的人脐静脉内皮功能障碍正常化[8]。此外，PPARα可能还参与调节血管再生损伤。PPARα的合成配体Pemafibrate可通过抑制内皮细胞周期蛋白D1的表达和缩短细胞周期来减少糖尿病小鼠血管损伤后的新生内膜形成及血管平滑肌细胞的增殖，这可能成为减少糖尿病心血管并发症冠状动脉成形术后再狭窄风险的潜在治疗途径[16]。

2.2PPARα与糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR) DR是糖尿病常见的微血管并发症，也是致盲的主要原因。目前治疗DR的常用方法有抗血管内皮生长因子治疗和激光光凝治疗，但这些治疗并非对所有患者都有效，而且还伴随显著的不良反应。Keech等[22]研究发现，非诺贝特单一疗法可将DR的激光治疗需求显著减少，这引起人们对PPARα与DR相关关系的探索。研究证实，内源性PPARα对视网膜神经元的维持和成活必不可少，PPARα-/-小鼠在8周龄时首次发生视网膜变性，结合细胞外通量分析，发现PPARα介导了视网膜的脂肪能量代谢，且消融PPARα最终导致视网膜生物能量缺乏和神经元变性[23]。Pearsall等[24]发现，PPARα可通过改善线粒体功能障碍，减少线粒体活性氧的产生，改善1型糖尿病患者的视网膜病变。另有研究发现，PPARα对视网膜内皮祖细胞也有作用，包括内皮集落形成细胞、循环血管形成细胞，PPARα是视网膜内皮祖细胞的细胞代谢和细胞凋亡的监管系统[25]。DR的病理特点是血管通透性增加和进行性血管闭塞。研究者通过对选择性PPARα调节剂Pemafibrate处理的血管内皮细胞的基因表达和PPARα结合位点进行全基因组分析，确定了PPARα的221个靶基因，发现PPARα通过与启动子结合直接调节血栓调节蛋白的表达，抑制糖尿病视网膜的炎症和血管通透性反应[7]。然而，有研究质疑非诺贝特对DR的保护作用不依赖于视网膜或米勒胶质细胞的PPARα上调，而主要通过肝脏组织[26]。PPARα对DR的视神经保护作用是肯定的，但具体机制仍需进一步探索。此外，一些微RNA(microRNA，miRNA/miR)，如miR-378a、miR-21、miR-409-5p[27-29]，也可通过PPARα通路调控糖尿病代谢炎症、内质网应激、胰岛素抵抗、细胞凋亡、血管生成等，未来也能成为治疗DR及其他糖尿病并发症的一种选择。

2.3PPARα与DN DN是终末期肾病的主要病因。单纯控制危险因素不足以预防DN的进展，因此寻找新的治疗方法至关重要。研究表明，PPARα与DN有关，激活PPARα可以通过抑制氧化应激、减轻炎症、抑制细胞凋亡、抗纤维化等途径改善DN患者的肾脏损害[3,30-33]。Yaribeygi等[31]研究发现，PPARα可显著提高DN大鼠体内抗氧化酶(如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶-4)的活性和表达，减少丙二醛生成，抑制细胞凋亡基因(如p53)及炎症细胞因子(如白细胞介素-18)，通过抗氧化应激，抑制细胞凋亡，减轻炎症反应，显著改善DN大鼠的肾功能。而Maki等[33]进一步证实，PPARα抑制肾脏氧化应激和脂肪含量改善肾功可能是通过调节肾脏AMPK/乙酰辅酶A羧化酶通路，加速脂肪酸β氧化和抑制脂肪酸合成，从而抑制二酰甘油/蛋白激酶C/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶通路，以及改善血脂和血糖控制等全身性作用介导。PPARα还具有显著抗DN肾脏纤维化的作用。研究发现，PPARα的抗氧化活性可破坏Wnt配体受体复合物中的低密度脂蛋白受体相关蛋白6的稳定性，阻断经典Wnt通路，改善DN肾脏的纤维化[3]。另外，研究发现，糖尿病患者肾脏的纤维化和炎症反应与淋巴管增生有关，脂肪毒性可加速淋巴管增殖，而PPARα可通过AMPK/乙酰辅酶A羧化酶通路改善肾脏的脂肪毒性，减少淋巴管的增生，减轻肾脏纤维化[30]。此外，一些药物或生物因子，如新型的脂联素受体激动剂AdipoRon，新型PPARα/δ激动剂GFT505、中草药鸢尾苷、膜联蛋白A1等亦可通过PPARα通路减轻 DN的肾脏损害[34-37]，这可能成为DN的一种治疗方式。

2.4PPARα与糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM) DCM被定义为糖尿病患者中独立于高血压、冠心病或其他潜在的先天性心脏病而发生的一种独特的心室结构和功能异常，其在糖尿病患者临床前和临床阶段的患病率为30%～60%[38]。DCM的临床特点是心肌肥大和舒张功能不全，导致心力衰竭，特别是射血分数保留的心力衰竭。尽管DCM涉及多种机制，但心脏代谢紊乱在其发生和发展中起着核心作用已被广泛接受[39-41]。生理上，脂肪酸供应了心脏约70%的能量，而剩余的能量来源主要依赖于葡萄糖。然而，胰岛素抵抗和高脂血症导致葡萄糖的利用显著降低，因此心肌细胞几乎完全依赖于脂肪酸来源的能量[42]。这种底物转换伴随着更高的氧消耗速率和受损的氧化磷酸化，从而导致活性氧的过量产生。同时，多余的脂肪酸被转移到细胞中性脂质池或转化为有毒中间体[43]。线粒体和其他细胞成分的后续损伤被确定为心肌细胞凋亡、死亡和随之而来的收缩功能障碍的主要触发因素[44]。DCM的代谢异常涉及多种机制，其中PPAR通路被认为是一个重要的机制[39]。研究证实，PPARα过表达的小鼠可表现出与DCM相似的心脏代谢表型[45]。而敲除/沉默PPARα可缓解DCM小鼠的心肌损伤和氧化应激[46]。因此，调节心脏PPARα以防止代谢改变可能是治疗DCM的一种潜在治疗策略。目前熟知的相关信号通路包括：①PPARγ辅刺激因子(PPARγ-coactivator，PGC)1β/PPARα通路，PGC是调节脂肪氧化、线粒体功能的主要调节器，包括PGC-1α和PGC-1β，两者具有显著的序列同源性，通过PGC-1β调节PPARα活性有望成为减轻DCM线粒体功能障碍的有效途径[44,47]。②PPARα/脂肪酸转位酶CD36通路是心脏脂肪酸代谢的主要途径，脂肪酸转位酶CD36负责超过60%的心脏脂肪酸摄取，抑制该通路的异常激活可防止心肌脂质积聚。研究发现，胰高血糖素样肽1保护DCM心脏功能减轻心脏脂毒性，可能通过激活蛋白激酶A抑制Rho相关蛋白激酶通路，进而抑制PPARα/脂肪酸转位酶CD36通路的异常激活实现[48]。③其他包括抑制PPARα下游靶点如沉默信息调节因子3等改善DCM的心功能[49]。Pemafibrate、二甲双胍和胰高血糖素-1激动剂等是与PPARα相关的药物，均具有改善DCM的潜力[44]。

2.5PPARα与糖尿病神经病变 糖尿病神经病变是糖尿病最常见的慢性并发症之一，包括糖尿病中枢神经病变和糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy,DPN)，以后者为多见。近年来，DN领域的研究主要集中在与神经元代谢和氧化还原状态有关的途径。PPARα作为代谢调节的关键转录因子，在促进DN的神经修复、改善神经微循环的缺血方面也具有一定的作用[50-54]，未来可能成为治疗DN的潜在途径。

PPARα对糖尿病中枢神经病变和DPN均有作用。糖尿病中枢神经病变主要包括缺血性脑卒中、脑老化加速和老年性痴呆等。研究发现，PPARα-/-小鼠的脑梗死面积更大，神经受损更严重[55]。PPARα对缺血性脑卒中有一定的神经保护作用[54，56]。近年来，发现PPARα通路不仅对神经具有保护作用，对脑内皮通透性、神经化学和组织病理也具有一定的改善作用。Gou等[52]的研究发现，血管紧张素Ⅱ对脑内皮通透性的作用总是伴随着PPARα的磷酸化，上调 PPARα可改善DN患者脑内皮通透性。研究者通过构建淀粉样变性的糖尿病小鼠模型，观察21 d后，发现小鼠的认知功能和记忆均出现障碍，小鼠海马区α/β分泌素水平显著增加，而Wnt/β联蛋白与PPARα和PPARβ均显著下降，采用非诺贝特联合吡格列酮治疗后，小鼠的神经化学和组织病理学均出现改善，认知能力和记忆也显著提高[50]，提示PPARα通路可能成为糖尿病性阿尔茨海默病的潜在治疗措施。

DNP主要包括远端对称性多发性神经病变、局灶性单神经病变、非对称性的多发局灶性神经病变和多发神经根病变(糖尿病性肌萎缩)。PPARα可减少DPN小鼠的机械、热痛觉过敏和运动改变，并减轻神经内皮损伤，改善神经微循环。Impellizzeri等[53]研究发现，PPARα的天然配体棕榈酰乙醇酰胺的微粉末能抑制脊髓小胶质细胞(IBA-1)、p38促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB炎症通路，抑制神经炎症反应，减少神经损伤，并通过抗氧化和亚硝化应激，减少细胞因子释放，减少血管生成和细胞凋亡等作用，改善DPN小鼠的机械、热痛觉过敏和运动改变。另外，研究者发现非诺贝特可以独立于血管内皮生长因子的作用，通过激活PPARα-AMPK-PGC-1α-eNOS-一氧化氮信号通路，减少DPN脂毒性、炎症、活性氧的产生、内皮功能障碍和血管生成，改善糖尿病小鼠神经损伤，体外内皮细胞和施万细胞的损伤[51]。

2.6PPARα与糖尿病足 糖尿病足是糖尿病最严重和治疗费用最高的慢性并发症之一，也是糖尿病非外伤性截肢的最主要原因。糖尿病足的危险因素主要包括DPN，周围动脉病变(如硬化、钙化、狭窄)，微血管病变和微循环障碍，截肢病史，足底压力异常等，其中DPN对糖尿病足的发生起重要作用[57]。PPARα对DPN的作用及相关机制进展上述已提及，然而，PPARα还可通过减轻血管再生损伤来预防和保护糖尿病足。PPARα配体非诺贝特可通过降低糖尿病小鼠内皮前体细胞中硫氧还蛋白互作蛋白、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3和胱天蛋白酶1的表达，减轻糖尿病微血管缺血再生的损伤，还可增加血管密度，改善内皮前体细胞功能，加速糖尿病足伤口愈合[58-59]。

3 小 结

PPARα与糖尿病微血管病变的分子机制相关，可显著改善糖尿病的慢性并发症。目前，正尝试探索PPARα在影响信号转导通路、基因转录与翻译时发挥保护糖尿病微血管、视神经、肾脏、心肌细胞、神经纤维等方面的具体调控机制，并试图通过PPARα通路探索一些新型药物、miRNA和生物因子等对糖尿病微血管病变的作用机制，为改善糖尿病慢性并发症提供新思路。然而，大多研究仅局限于动物实验和体外实验，未运用于临床。在未来能否实现实验成果的成功转化，探讨安全性、有效性，使PPARα最大限度地发挥对糖尿病慢性并发症的改善作用仍是糖尿病慢性并发症研究亟须解决的问题。