糖尿病視網膜病變（DR）發病機制尚不明確，炎癥反應、視網膜血管滲漏及視網膜新生血管化是其主要特征。脂聯素（APN）是由脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性蛋白，具有增加胰島素敏感性、調節血糖血脂代謝、抗炎、抗新生血管化等作用，可能參與DR的發生發展。了解APN與DR相關性研究現狀，可為進一步研究DR發病機制提供新的思路。
引用本文： 李蕓云, 劉寧樸. 脂聯素與糖尿病視網膜病變相關性研究現狀. 中華眼底病雜志, 2017, 33(3): 324-327. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2017.03.029 復制
糖尿病（DM）是一組由胰島素抵抗和（或）胰島素分泌缺陷所致的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，其中DM視網膜病變（DR）是其最常見的慢性微血管并發癥。脂聯素（APN）是由脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性蛋白，是脂肪組織基因表達最豐富的蛋白質產物之一，大量存在于血液循環中。研究表明APN具有增加胰島素敏感性、調節血糖和血脂水平、抗炎、抗動脈粥樣硬化等作用[1-3]，與胰島素抵抗、2型DM（T2DM）、肥胖、心血管疾病的發生密切相關。APN還可以減少周細胞丟失和內皮細胞凋亡、抑制新生血管化以及纖維化過程，減輕DR程度[4,5]。由于血清APN水平受多種因素影響，目前關于血清APN水平與DR關系尚有爭議[6-10]。現就近年來APN與DR相關研究綜述如下。
1 APN及其受體
脂肪組織不僅是脂肪和能量的儲存及釋放器官，也是重要的內分泌器官，在代謝狀態改變情況下，可分泌多種脂肪細胞因子，如APN、瘦素等。其中，APN在人體血液循環中含量豐富，循環血漿中濃度在5～30 μg/ml。人體內APN由基因APM1編碼，該基因定位于常染色體3q27，此位點同時也是DM易感基因位點[11]，其編碼244個氨基酸，相對分子質量30×103，又被稱作Acrp30、AdipoQ、apM1或GBP28。APN是由氨基末端的分泌信號序列、特異序列、膠原重復序列以及羧基端球狀序列組成，其生物活性關鍵部位是球狀序列，與腫瘤壞死因子（TNF）-α結構相似。APN的活性形式主要以球形結構域和全長結構域來區分。APN的球形結構域在人血漿中已被發現，它對肌細胞的藥理學活性比全長型APN更強，而只有全長型APN可以抑制肝細胞的糖異生和葡萄糖釋放，二者活性不同歸因于APN的不同寡聚體形式，APN在血清中低聚體形式有低分子量三聚體、中分子量（MMW）六聚體和高分子量（HMW）多聚體3種類型。其中，HMW APN是影響胰島素敏感性的主要低聚體，其水平的下降是代謝性疾病如肥胖相關疾病的獨立危險因素[12]，提示在探討血清APN與T2DM及其并發癥的相關性時，增加對HMW水平的評估可能要比單獨檢測血清APN總水平更有意義。
APN通過與其受體結合發揮調節血糖、血脂代謝等作用，主要包括Adipo受體1（AdipoR1）和受體2（AdipoR2），二者均含7次跨膜結構域。AdipoR1在骨骼肌表達豐富，對球型APN親和力較強，而AdipoR2主要表達于肝臟，對全長型APN親和力較強[13]。APN與AdipoR1或AdipoR2結合后分別參與腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）和過氧化物酶增生物激活受體-α信號傳導通路。T-cadherin為另一種APN受體，屬于鈣粘著蛋白超家族成員，是MMW和HMW型APN結合受體，但其活性較低，對其研究較少。Lin等[14]發現，APN、AdipoR1和AdipoR2表達于人和小鼠視網膜神經上皮層和色素上皮層-脈絡膜復合體中，AdipoR1表達于人和小鼠視網膜內界膜及光感受器外節，且APN和AdipoR1的表達在1型DM小鼠視網膜組織顯著高于正常對照組，而AdipoR2表達沒有變化。Hsu等[15]等利用鏈尿佐菌素誘導的DM大鼠作為研究模型，證明了APN及其AdipoR1表達于視網膜血管內皮細胞、神經節細胞和內核層，AdipoR1強表達于視網膜血管內皮細胞，而AdipoR2表達較弱。提示在DM引起的視網膜血管損傷過程中，可能存在APN-AdipoR1通路的活化，而AdipoR2不發揮作用或作用較小。因此，APN作用通路及效應可能受其分子形式、受體相對數量以及作用組織的影響。
2 APN作用及其與DR發病機制的相關性
2.1 APN與炎癥反應
早期研究發現，血清和玻璃體腔中促炎因子水平升高和DR病情進展有關，炎性反應可導致視網膜血管閉塞、無灌注區形成，最終導致視網膜新生血管生成[16]，其中TNF-α是與DR發生發展關系密切的炎癥因子，其介導的凋亡過程在DR病理變化過程中具有重要作用[17,18]。
APN在多種炎癥性疾病中具有保護作用。體外研究證實，APN通過激活AMPK和環磷酸腺苷-蛋白激酶A通路，減輕巨噬細胞、內皮細胞、上皮細胞、平滑肌細胞炎癥反應[19]。補充外源性APN可抑制TNF-α和白細胞介素-6的產生及下調內皮細胞黏附分子表達[20]。Higuchi等[21]采用新生小鼠作為研究模型，分為APN基因敲除（APN-KO）組和野生型（WT）組，低氧誘導缺血性視網膜損傷，與WT組比較，APN-KO組小鼠視網膜新生血管化面積顯著高于WT組，而且視網膜組織中TNF-α mRNA及蛋白水平均顯著高于WT組，采用TNF-α受體融合蛋白依那普利阻斷兩組TNF-α信號傳導通路后，兩組中視網膜新生血管化面積均顯著下降，通過向APN-KO組和WT組腹腔注射外源性重組APN，可顯著減輕兩組中低氧誘導的視網膜新生血管化損傷程度，而敲除TNF-α基因后，即使再增加血液循環中APN水平，對缺血性視網膜損傷的保護作用也顯著減弱，推斷APN可通過調節TNF-α介導的炎癥反應信號通路，抑制視網膜新生血管形成，繼而發揮保護作用，且后續研究結果也支持此觀點[22]。
此外，在APN-KO小鼠模型中，白細胞對視網膜血管黏附加重，且細胞間黏附分子-1（ICMA-1） mRNA表達顯著增高[21]，Ouchi等[23]報道APN呈劑量依賴性地抑制TNF-α刺激的人主動脈內皮細胞中血管細胞黏附分子、ICAM-1的表達。基于人群的研究發現，APN水平與炎癥反應標記物C反應蛋白水平呈負相關[24,25]。但是目前關于C反應蛋白與DR的關系尚有爭議。上述研究結果提示，APN可能參與調節多種炎癥信號通路，在某種程度上影響DR的發生發展。
2.2 APN與血管功能
Omae等[26]首次報道APN通過AMPK途徑活化內皮型一氧化氮合酶生成一氧化氮，繼而活化可溶性鳥苷酸環化酶/環磷酸鳥苷途徑介導血管擴張作用，研究還發現，APN的2種受體位于視網膜動脈內皮細胞層而非平滑肌細胞層。Omae等[27]再次對64例未合并或合并輕度非增生型DR（NPDR）的T2DM患者進行研究，采用激光多普勒血流測速系統測量視網膜血流量、血管直徑及血流速度，結果發現男性患者中血清APN水平與視網膜血流量呈正比。已有研究指出，與非DM患者相比，T2DM患者合并以及未合并輕度NPDR的視網膜血流量均顯著下降[28]，提示通過藥物或生活方式干預APN水平可能會為DR早期預防提供新的思路，但結論仍需在不同人群中進一步證實。
2.3 APN與新生血管化
APN被認為是一種抗新生血管化蛋白，作為一種內生性血管生成抑制劑，可能會為眼部新生血管性疾病治療提供新靶點。
現有研究表明，APN與DR及脈絡膜新生血管發生有關。Bora等[29]采用激光誘導4～6周齡小鼠制作脈絡膜新生血管模型，分別通過玻璃體腔和腹腔注射重組APN可使脈絡膜新生血管面積下降68%和78%。Mao等[30]對20例合并增生型DR（PDR）的T2DM患者和20例年齡與之匹配的老年性白內障患者進行研究，通過酶聯免疫吸附測定方法檢測血漿和房水中APN水平，采用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測外周血單核細胞AdipoR1、AdipoR2 mRNA表達水平，結果發現兩組患者血漿總APN和AdipoR1、AdipoR2 mRNA水平差異無統計學意義，而PDR患者房水APN水平顯著高于白內障對照組。推測血漿中總APN水平與可能與PDR發生無關，PDR患者房水APN水平升高可能是一種針對視網膜新生血管化反饋調節的保護機制。
3 APN基因多態性與T2DM及其并發癥
編碼APN的基因全長約17千堿基對，含3個外顯子和2個內含子。該基因在脂肪組織中高度表達，近年全基因組篩查及關聯分析發現，該區域基因突變與肥胖、胰島素抵抗、T2DM及心血管疾病發生有關。其中，常見的單核苷酸多態性（SNP）研究位點有啟動子區域的rs266729（–11377C>G），rs17300539（–11391G>A）和rs16861194（–11426A>G），外顯子2的rs2241766（+45T>G）以及內含子2的rs1501299（+276G>T）。
早期研究發現血清APN水平受AdipoQ啟動子區SNP11377及SNP11391影響，且與T2DM發生及進展有關[31]。Ye等[32]對198例T2DM患者和255名健康人群進行研究，AdipoQ SNP11377和SNP276基因交互作用增加T2DM發生風險。此外，SNP11377還可以影響T2DM患者血糖控制[33]。在DM大血管并發癥的研究中，認為AdipoQ SNP45與T2DM患者心血管并發癥發生有關[34,35]。而在AdipoQ SNP與DM微血管并發癥研究中，對DM腎病（DN）研究較多。AdipoQ SNP45和SNP11391與T2DM和DN發生有關，而AdipoQ SNP276是T2DM和DN發病的保護因素[36]。對中國臺灣地區566例T2DM患者進行的一項前瞻性隊列研究[37]，分析了AdipoQ基因的18個多態性位點，結果發現rs2241766、rs1063537、rs2241767和rs2082940位點基因多態性是男性T2DM患者DN進展的危險因素。在T2DM患者中，+45T/G和+276G/T位點的SNP與周圍神經病變發病風險顯著升高有關[38]。
關于AdipoQ基因多態性與DR相關性的研究較少。早期關于AdipoQ 94T/C多態性研究提示其與DM微血管并發癥發生均無關[39]。Yoshioka等[40]對門診就診的346例日本T2DM患者進行研究，認為SNP276與血清APN水平及DR發生均無關。Choe等[41]對708例韓國T2DM患者APN多態性位點rs2241766和rs1501299與DM微血管并發癥研究，未發現以上兩基因多態性位點與DR相關。而Li等[42]對基于人群的517例中國T2DM患者的研究結果，認為AdipoQ位點rs266729多態性與胰島素使用的交互作用和DR發生相關，此結論仍需進一步重復驗證。
糖尿病（DM）是一組由胰島素抵抗和（或）胰島素分泌缺陷所致的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，其中DM視網膜病變（DR）是其最常見的慢性微血管并發癥。脂聯素（APN）是由脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性蛋白，是脂肪組織基因表達最豐富的蛋白質產物之一，大量存在于血液循環中。研究表明APN具有增加胰島素敏感性、調節血糖和血脂水平、抗炎、抗動脈粥樣硬化等作用[1-3]，與胰島素抵抗、2型DM（T2DM）、肥胖、心血管疾病的發生密切相關。APN還可以減少周細胞丟失和內皮細胞凋亡、抑制新生血管化以及纖維化過程，減輕DR程度[4,5]。由于血清APN水平受多種因素影響，目前關于血清APN水平與DR關系尚有爭議[6-10]。現就近年來APN與DR相關研究綜述如下。
1 APN及其受體
脂肪組織不僅是脂肪和能量的儲存及釋放器官，也是重要的內分泌器官，在代謝狀態改變情況下，可分泌多種脂肪細胞因子，如APN、瘦素等。其中，APN在人體血液循環中含量豐富，循環血漿中濃度在5～30 μg/ml。人體內APN由基因APM1編碼，該基因定位于常染色體3q27，此位點同時也是DM易感基因位點[11]，其編碼244個氨基酸，相對分子質量30×103，又被稱作Acrp30、AdipoQ、apM1或GBP28。APN是由氨基末端的分泌信號序列、特異序列、膠原重復序列以及羧基端球狀序列組成，其生物活性關鍵部位是球狀序列，與腫瘤壞死因子（TNF）-α結構相似。APN的活性形式主要以球形結構域和全長結構域來區分。APN的球形結構域在人血漿中已被發現，它對肌細胞的藥理學活性比全長型APN更強，而只有全長型APN可以抑制肝細胞的糖異生和葡萄糖釋放，二者活性不同歸因于APN的不同寡聚體形式，APN在血清中低聚體形式有低分子量三聚體、中分子量（MMW）六聚體和高分子量（HMW）多聚體3種類型。其中，HMW APN是影響胰島素敏感性的主要低聚體，其水平的下降是代謝性疾病如肥胖相關疾病的獨立危險因素[12]，提示在探討血清APN與T2DM及其并發癥的相關性時，增加對HMW水平的評估可能要比單獨檢測血清APN總水平更有意義。
APN通過與其受體結合發揮調節血糖、血脂代謝等作用，主要包括Adipo受體1（AdipoR1）和受體2（AdipoR2），二者均含7次跨膜結構域。AdipoR1在骨骼肌表達豐富，對球型APN親和力較強，而AdipoR2主要表達于肝臟，對全長型APN親和力較強[13]。APN與AdipoR1或AdipoR2結合后分別參與腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）和過氧化物酶增生物激活受體-α信號傳導通路。T-cadherin為另一種APN受體，屬于鈣粘著蛋白超家族成員，是MMW和HMW型APN結合受體，但其活性較低，對其研究較少。Lin等[14]發現，APN、AdipoR1和AdipoR2表達于人和小鼠視網膜神經上皮層和色素上皮層-脈絡膜復合體中，AdipoR1表達于人和小鼠視網膜內界膜及光感受器外節，且APN和AdipoR1的表達在1型DM小鼠視網膜組織顯著高于正常對照組，而AdipoR2表達沒有變化。Hsu等[15]等利用鏈尿佐菌素誘導的DM大鼠作為研究模型，證明了APN及其AdipoR1表達于視網膜血管內皮細胞、神經節細胞和內核層，AdipoR1強表達于視網膜血管內皮細胞，而AdipoR2表達較弱。提示在DM引起的視網膜血管損傷過程中，可能存在APN-AdipoR1通路的活化，而AdipoR2不發揮作用或作用較小。因此，APN作用通路及效應可能受其分子形式、受體相對數量以及作用組織的影響。
2 APN作用及其與DR發病機制的相關性
2.1 APN與炎癥反應
早期研究發現，血清和玻璃體腔中促炎因子水平升高和DR病情進展有關，炎性反應可導致視網膜血管閉塞、無灌注區形成，最終導致視網膜新生血管生成[16]，其中TNF-α是與DR發生發展關系密切的炎癥因子，其介導的凋亡過程在DR病理變化過程中具有重要作用[17,18]。
APN在多種炎癥性疾病中具有保護作用。體外研究證實，APN通過激活AMPK和環磷酸腺苷-蛋白激酶A通路，減輕巨噬細胞、內皮細胞、上皮細胞、平滑肌細胞炎癥反應[19]。補充外源性APN可抑制TNF-α和白細胞介素-6的產生及下調內皮細胞黏附分子表達[20]。Higuchi等[21]采用新生小鼠作為研究模型，分為APN基因敲除（APN-KO）組和野生型（WT）組，低氧誘導缺血性視網膜損傷，與WT組比較，APN-KO組小鼠視網膜新生血管化面積顯著高于WT組，而且視網膜組織中TNF-α mRNA及蛋白水平均顯著高于WT組，采用TNF-α受體融合蛋白依那普利阻斷兩組TNF-α信號傳導通路后，兩組中視網膜新生血管化面積均顯著下降，通過向APN-KO組和WT組腹腔注射外源性重組APN，可顯著減輕兩組中低氧誘導的視網膜新生血管化損傷程度，而敲除TNF-α基因后，即使再增加血液循環中APN水平，對缺血性視網膜損傷的保護作用也顯著減弱，推斷APN可通過調節TNF-α介導的炎癥反應信號通路，抑制視網膜新生血管形成，繼而發揮保護作用，且后續研究結果也支持此觀點[22]。
此外，在APN-KO小鼠模型中，白細胞對視網膜血管黏附加重，且細胞間黏附分子-1（ICMA-1） mRNA表達顯著增高[21]，Ouchi等[23]報道APN呈劑量依賴性地抑制TNF-α刺激的人主動脈內皮細胞中血管細胞黏附分子、ICAM-1的表達。基于人群的研究發現，APN水平與炎癥反應標記物C反應蛋白水平呈負相關[24,25]。但是目前關于C反應蛋白與DR的關系尚有爭議。上述研究結果提示，APN可能參與調節多種炎癥信號通路，在某種程度上影響DR的發生發展。
2.2 APN與血管功能
Omae等[26]首次報道APN通過AMPK途徑活化內皮型一氧化氮合酶生成一氧化氮，繼而活化可溶性鳥苷酸環化酶/環磷酸鳥苷途徑介導血管擴張作用，研究還發現，APN的2種受體位于視網膜動脈內皮細胞層而非平滑肌細胞層。Omae等[27]再次對64例未合并或合并輕度非增生型DR（NPDR）的T2DM患者進行研究，采用激光多普勒血流測速系統測量視網膜血流量、血管直徑及血流速度，結果發現男性患者中血清APN水平與視網膜血流量呈正比。已有研究指出，與非DM患者相比，T2DM患者合并以及未合并輕度NPDR的視網膜血流量均顯著下降[28]，提示通過藥物或生活方式干預APN水平可能會為DR早期預防提供新的思路，但結論仍需在不同人群中進一步證實。
2.3 APN與新生血管化
APN被認為是一種抗新生血管化蛋白，作為一種內生性血管生成抑制劑，可能會為眼部新生血管性疾病治療提供新靶點。
現有研究表明，APN與DR及脈絡膜新生血管發生有關。Bora等[29]采用激光誘導4～6周齡小鼠制作脈絡膜新生血管模型，分別通過玻璃體腔和腹腔注射重組APN可使脈絡膜新生血管面積下降68%和78%。Mao等[30]對20例合并增生型DR（PDR）的T2DM患者和20例年齡與之匹配的老年性白內障患者進行研究，通過酶聯免疫吸附測定方法檢測血漿和房水中APN水平，采用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測外周血單核細胞AdipoR1、AdipoR2 mRNA表達水平，結果發現兩組患者血漿總APN和AdipoR1、AdipoR2 mRNA水平差異無統計學意義，而PDR患者房水APN水平顯著高于白內障對照組。推測血漿中總APN水平與可能與PDR發生無關，PDR患者房水APN水平升高可能是一種針對視網膜新生血管化反饋調節的保護機制。
3 APN基因多態性與T2DM及其并發癥
編碼APN的基因全長約17千堿基對，含3個外顯子和2個內含子。該基因在脂肪組織中高度表達，近年全基因組篩查及關聯分析發現，該區域基因突變與肥胖、胰島素抵抗、T2DM及心血管疾病發生有關。其中，常見的單核苷酸多態性（SNP）研究位點有啟動子區域的rs266729（–11377C>G），rs17300539（–11391G>A）和rs16861194（–11426A>G），外顯子2的rs2241766（+45T>G）以及內含子2的rs1501299（+276G>T）。
早期研究發現血清APN水平受AdipoQ啟動子區SNP11377及SNP11391影響，且與T2DM發生及進展有關[31]。Ye等[32]對198例T2DM患者和255名健康人群進行研究，AdipoQ SNP11377和SNP276基因交互作用增加T2DM發生風險。此外，SNP11377還可以影響T2DM患者血糖控制[33]。在DM大血管并發癥的研究中，認為AdipoQ SNP45與T2DM患者心血管并發癥發生有關[34,35]。而在AdipoQ SNP與DM微血管并發癥研究中，對DM腎病（DN）研究較多。AdipoQ SNP45和SNP11391與T2DM和DN發生有關，而AdipoQ SNP276是T2DM和DN發病的保護因素[36]。對中國臺灣地區566例T2DM患者進行的一項前瞻性隊列研究[37]，分析了AdipoQ基因的18個多態性位點，結果發現rs2241766、rs1063537、rs2241767和rs2082940位點基因多態性是男性T2DM患者DN進展的危險因素。在T2DM患者中，+45T/G和+276G/T位點的SNP與周圍神經病變發病風險顯著升高有關[38]。
關于AdipoQ基因多態性與DR相關性的研究較少。早期關于AdipoQ 94T/C多態性研究提示其與DM微血管并發癥發生均無關[39]。Yoshioka等[40]對門診就診的346例日本T2DM患者進行研究，認為SNP276與血清APN水平及DR發生均無關。Choe等[41]對708例韓國T2DM患者APN多態性位點rs2241766和rs1501299與DM微血管并發癥研究，未發現以上兩基因多態性位點與DR相關。而Li等[42]對基于人群的517例中國T2DM患者的研究結果，認為AdipoQ位點rs266729多態性與胰島素使用的交互作用和DR發生相關，此結論仍需進一步重復驗證。