PAF-AH与糖尿病

　　作者：邓仰欣，张显忠，东野光，周丽 作者单位：1.泰山医学院附属医院内分泌科，山东 泰安 271000;2.泰山医学院, 山东 泰安 271000

　　【关键词】 PAF;PAF-AH;糖尿病

　　基金项目：国家自然科学基金资助项目(项目编号30370683)。

　　血小板活化因子(PAF)是重要的磷脂类炎症介质，可由巨噬细胞、内皮细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞等在体内合成，通过与特异性G蛋白受体结合活化多种细胞，参与一些炎症性或变态反应性疾病的发生发展过程[1]，PAF乙酰水解酶(PAF-AH)可使之水解而失活，对PAF信号途径发挥调节作用。近年来国内外对PAF-AH的生化特性、基因的多态性，以及与酶活性变化相关的哮喘、动脉粥样硬化、败血症等方面进行了大量研究，本文对PAF-AH及其在糖尿病方面的研究进展进行综述。

　　1 PAF-AH结构及分型

　　PAF-AH是磷脂酶A2(PLA2)家族中独特的一组，具有对钙离子的非依赖性和明显的底物选择性，特异性地作用于PAF和氧化磷脂sn-2位置上短酰基链。一般来说，对超过9个碳的长链无酶活性，所以正常细胞膜磷脂不被消化。目前发现PAF-AH有一种分泌型和四种细胞内同工酶[2]。各同工酶在组织分布、基因序列、亚单位结构和底物选择上有明显区别。

　　1.1 细胞内PAF-AH

　　目前发现细胞内PAF-AH有四种异型，Ia、Ib、Ⅱ型和红细胞型，其中PAF-AH Ib是由两个α和一个β亚单位构成的杂三聚体。26KD的α1、α2催化亚单位有63%的共同序列，45KD的β亚单位可调节酶活性，是Miller-Dieker 无脑回畸形(LIS1)基因产物，在神经发育中发挥重要作用[3]。PAF-AH Ib最初在牛脑中发现和鉴定，除了脑组织，有报道胰岛β细胞也表达α和β亚单位，且β亚单位基因被定位在1型糖尿病易感区-IDD4，是否与1型糖尿病发生有关还有待进一步研究。

　　PAF-AH Ⅱ型最初从牛肝中提取纯化，为一条40KD的多肽链，肾脏和肝脏也可表达，与血浆型PAF-AH和其他脂肪酶有43%的同源性，包含脂肪酶特征性的GXSXG基元，缺乏指引血浆酶分泌的50个残基。另一高度同源的区域是靠近催化中心的N末端，由于PAF-AH Ⅱ和血浆型PAF-AH结构功能的相似性，故具有相似的底物特异性，水解PAF和具有sn-2酰基链的氧化磷脂片段，PAF-AHⅡ在一些疾病中显示抗氧化磷脂酶作用，阻止磷脂氧化对细胞造成的损伤[4]。

　　通过离子交换和电泳方法在人红细胞可溶成分中发现并提纯红细胞型PAF-AH，该酶由两个相同25KD亚单位构成，其生化特性与血浆内的PAF-AH有所区别[5]。但仍属于PAH-AH家族，因为它具钙离子的非依赖性、水解在sn-2位置酰基两个特点。该酶在还原剂的作用下可达最大活性，在体内主要水解膜磷脂的氧化片段，后者是红细胞受到高氧压力后产生，或是自由基反应的副产品，从而阻止进一步氧化反应，减轻氧化磷脂的毒性效应。另外在红细胞膜发现PAF-AH酶活性存在[6]，可能反映出胞浆和胞膜之间的平衡，当红细胞老化，膜流动性降低，细胞密度增大时，膜相关酶活性轻度降低。Yoshida等[7]推测红细胞PAF-AH酶活性降低，可扰乱红细胞的微循环特性，易于引起缺血性疾病的发生。

　　1.2 血浆型PAF-AH

　　1.2.1 生化特性

　　1980年Farr及其同事首先报道血浆中灭活PAF的活性成分，15年后人血浆型PAF-AH 被克隆，血浆PAF-AH酶活性主要与血浆低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)相关[8]，定点突变技术发现血浆PAF-AH的两个区域：色氨酸-115-亮氨酸-116和酪氨酸-205在同LDL结合时发挥重要作用[9]。该酶高度糖基化，在生理或病理状态下血浆PAF-AH的Km值远大于PAF，但即使在较低浓度也有较好活性水解PAF。

　　1.2.2 PAF-AH基因和表达

　　血浆型PAF-AH的基因定位在染色体6p12-21.1,其cDNA包括编码441个氨基酸的开放读码框架，前17个残基为典型的分泌信号序列，分为12个外显子。通过N末端和C末端的氨基酸序列删除研究发现蛋白核心区与Ⅱ型细胞内PAF-AH有较高同源性，都包含GXSXG基元。同一些中性脂肪酶相似，丝氨酸-273、天冬氨酸-296和组氨酸351构成三联体，对酶催化活性发挥决定性作用，可被丝氨酸蛋白酶抑制剂如异氟磷抑制[10]。

　　体外研究显示造血来源细胞、肝细胞可产生血浆型PAF-AH。单核细胞向巨噬细胞分化过程也可产生，故有人把血浆型PAF-AH作为巨噬细胞分化的标记，另外有报道肥大细胞在炎症刺激时也可产生PAF-AH;Asano等[11]通过研究接受骨髓移植的患者，发现其血浆型PAF-AH来源于供体细胞，即造血干细胞衍生细胞如巨噬细胞，而非肝细胞。脂多糖刺激后，血浆型PAF-AH表达上调有利于灭活PAF和其他氧化磷脂，减轻PAF介导的病理生理反应[12]。但也有报告发现内毒素血症的鼠模型中PAF-AH活性明显降低，存活鼠酶水平逐渐恢复正常[13]。对上述矛盾的可能解释是内毒素或菌血症下大量PAF下调PAF-AH表达，因为PAF本身通过钙离子依赖机制抑制巨噬细胞产生PAF-AH[14]，当然由于巨噬细胞型或实验条件的不同，PAF对PAF-AH表达效应的报告也存在一定差异。

　　2 PAF-AH在1型糖尿病的研究

　　1型糖尿病是由于自身免疫性胰岛炎的发生导致β细胞破坏，胰岛素分泌量减少，引起糖代谢紊乱。此类患者血细胞和其他组织中可发现多种细胞因子，如IL-1、IL-2、INF-γ、TNF-α和NO等基因的表达异常。PAF在其炎症反应中扮演重要角色，PAF拮抗剂可保护β细胞的功能[15]。在此基础上Lee 等[16]以重组PAF-AH处理BB鼠，发现糖尿病发生率由90%降至70%，组织病理显示胰岛炎减轻，β细胞破坏减少。Nathan N等[17]报告同对照相比1型糖尿病患者PAF水平升高，而PAF-AH的活性无明显差异，提示1型糖尿病患者PAF生物合成增加。但Spangenberg 报告1型糖尿病患者血小板的黏附、聚集功能增强，PAF-AH的水平也明显增加。

　　在1型糖尿病患者微量白蛋白尿被认为是广泛血管损伤的表现，其分泌率的增加是糖尿病肾病发生的标志，可能与肾小球血流动力学和基底膜病变、内皮细胞功能失调等有关。Cavallo-Perin等[18]对有、无微量白蛋白尿的1型糖尿病患者和正常对照组在基础状态下以及运动后的PAF、PAF-AH水平进行评价。结果显示有微量白蛋白尿1型糖尿病患者的基础状态、运动中和运动后PAF水平均升高，无微量白蛋白尿1型糖尿病患者和正常人无明显变化，PAF-AH的活性在以上各组未观察到显著性差异，因此作者提出1型糖尿病患者微量白蛋白尿的发生与PAF生成增加相关，且PAF的升高与PAF-AH的活性无相关提示PAF合成升高而非降解减少。

　　3 PAF-AH在2型糖尿病的研究

　　2型糖尿病是由于外周组织对胰岛素的敏感性下降，胰岛β细胞分泌胰岛素相对不足，导致糖代谢紊乱。患者常肥胖，伴有高胰岛素血症、脂代谢障碍、高凝血症等血管病变高危因素。Kudolo等[19]对非糖尿病肥胖、2型糖尿病患者、对照组的PAF-AH活性进行研究，发现PAF-AH活性除了与LDL胆固醇相关外，与禁食后血浆胰岛素水平也相关。提出PAF、PAF-AH在2型糖尿病患者的多种代谢异常间扮演联系角色，慢性高胰岛素血症在血浆PAF-AH生成中可能发挥重要作用。相似的研究还有Serban检测50名血脂代谢障碍患者、2型糖尿病和正常人血浆PAF-AH 活性。并同时检测总胆固醇、LDL-CH、甘油三脂和血糖。结果所有2型糖尿病患者LDL-CH、甘油三脂水平不同程度增高;血脂代谢障碍及2型糖尿病患者LDL-CH水平和PAF-AH活性有明显的相关，主要是与LDL-CH / HDL-CH比例相关[20]。

　　由此可见，PAF-AH在2型糖尿病的研究主要体现在与脂代谢障碍、动脉粥样硬化和增加心血管疾病的关系上，而PAF-AH在其中的作用尚存在明显分歧。一方面PAF-AH可降解PAF和氧化磷脂，发挥抗炎和抗动脉粥样硬化;而另一方面PAF-AH也可产生花生四烯酸、溶血磷脂胆碱等具有致炎和动脉粥样硬化作用。近来苏格兰的一项1160名患者的研究显示升高的PAF-AH是独立的冠脉血管疾病高危因素[21];Winkler对2型糖尿病患者的多中心研究中PAF-AH活性的升高与阳性冠脉血管疾病病史明显相关，均支持后一种观点[22]。

　　4 PAF-AH与其他相关疾病

　　大量研究显示血浆PAF-AH 通过终止PAF和PAF样磷脂的作用参与多种疾病过程。由于遗传突变导致血浆PAF-AH缺陷与某些炎症性、血栓形成性、心血管疾病相关，研究较多的疾病包括哮喘、心肌梗死、中风、非家族性扩张性心肌病、脑出血等，其中突变基因型(V279F)在动脉粥样硬化性疾病明显高于对照组。在鼠的哮喘模型中，给予重组PAF-AH可减轻嗜酸性粒细胞浸润、粘液分泌等晚期肺部炎症反应[23]。Stafforini报告指出V279F突变频率在日本哮喘患者中明显高于对照，纯合子缺陷导致哮喘更为严重[24]。但是Satoh 的研究结果认为该该错义突变在日本成人中与哮喘的发生率、分型和严重性无关[25]。有临床研究用重组PAF-AH在哮喘病人未获得相应疗效，从上分歧来看，可能与PAF-AH应用的剂量方式、哮喘本身的分组分期有关。

　　PAF在心肌的缺血再灌注损伤中扮演重要角色，可活化中性粒细胞、改变血管通透性，Morgan等[26]报道在灌注前15分钟给予兔模型2mg/kg的PAF-AH，明显改善心肌坏死面积、中性粒细胞浸润程度和心肌收缩性等指标。另外在大脑、胰腺、肠等再灌注或炎症模型以及多器官功能衰竭模型中观察到相应的保护作用。近年来，有关PAF-AH在败血症的研究也比较多，但结果不一，Opal等[27]的一项三期临床实验未能观察到重组PAF-AH治疗的预期效果，并提示重组酶治疗对于内源性PAF-AH水平低者更易取得疗效。客观分析败血症毕竟存在多种病理生理机制的异常，针对其中一个方面难以获得理想结果。

　　除V279F转换外，有报告其他突变也可以引起PAF-AH缺陷，如InsA191突变杂合子可引起部分酶活性丧失，而另一同时具有I317N突变和V279F突变的患者，其巨噬细胞完全不能分泌活性酶[28]。其他血浆型PAF-AH的失活突变还有待于进一步鉴定。在欧洲、北美人群没有发现上述突变所致的严重PAF-AH缺陷。

　　5 存在的问题及展望

　　在过去的10年中，人们对PAF-AH在多种疾病病理机制中的作用进行了广泛深入的研究，特别是在一些由于遗传突变引起PAF-AH活性缺陷相关的炎症性疾病或血栓形成性疾病，PAF-AH在其预防和治疗中可发挥积极的作用，重组PAF-AH尝试在一些疾病中观察应用。在糖尿病的研究中，PAF-AH在1型糖尿病和2型糖尿病中的地位可能有所不同，特别是对2型糖尿病这种病因复杂性疾病，PAF-AH的研究应该更为全面，研究样本要大，观察指标等应更客观，避免研究结果分歧较大。

　　【参考文献】

　　[1]Izumi T, Shimizu T. Platelet-activating factor receptor: gene expression and signal transduction[J].Biochim Biophys Acta,1995,1259:317-333.

　　[2]Murakami M, Kudo I. Phospholipase A2[J]. J Biochem,2002,131:285-292.

　　[3]Adachi T, Aoki J, Manya H,et al. PAF analogues capable of inhibiting PAF acetylhydrolase activity suppress migration of isolated rat cerebellar granule cells[J]. Neurosci Lett,1997,235:133-136.

　　[4]Matsuzawa A, Hattori K, Aoki J, et al. Protection against oxidative stress-induced cell death by intracellular platelet-activating factor acetylhydrolase II[J]. J Biol Chem,1997,272:32315-20.

　　[5]Stafforini DM, Rollins EN, Prescott SM, et al. The platelet-activating factor acetylhydrolase from human erythrocytes. Purification and properties [J]. J Biol Chem, 1993,268:3857-3865.

　　[6]Yoshida H,Satoh K,Imaizumi T. Activity of platelet-activating factor acetylhydrolase exists in red cell membrane[J].Am J Hematol,1992,40:61-63.

　　[7]Yoshida H,Satoh K,Ishida H, et al. Density-associated changes in platelet- activating factor acetylhydrolase activity and membrane fluidity of human erythrocytes[J].Ann Hematol,1994,69:139-145.

　　[8]Tsimihodimos V, Karabina SA, Tambaki AP,et al. Atorvastatin preferentially reduces LDL-associated platelet-activating factor acetylhydrolase activity in dyslipidemias of type IIA and type IIB[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2002, 22:306-311.

　　[9]Stafforini DM, Tjoelker LW, McCormick SP,et al. Molecular basis of the interaction between plasma platelet-activating factor acetylhydrolase and low density lipoprotein[J]. J Biol Chem, 1999, 274: 7018-7024.

　　[10]Tjoelker LW, Eberhardt C, Unger J, et al.Plasma platelet-activating factor acetylhydrolase is a secreted phospholipase A2 with a catalytic triad[J]. J Biol Chem,1995,270:25481-25487.

　　[11]Asano K,Okamoto S, Fukunaga K,et al. Cellular source(s) of platelet-activating factor acetylhydrolase activity in plasma[J].Biochem Biophys Res Commun, 1999,261:511-514.

　　[12]Howard KM, Olson MS.The expression and localization of plasm platelet-activating factor acetylhydrolase in endotoxemic rats[J].J Biol Chem,2000,275:19891-19896.

　　[13]Castro Faria Neto HC, Stafforini DM, Prescott SM, et al. Regulating inflammation through the anti-inflammatory enzyme platelet-activating factor-acetylhydrolase[J].Mem Inst Oswaldo Cruz,2005,1:83-91.

　　[14]Narahara H,Kawano Y,Nasu K,et al. Platelet-activating factor inhibits the secretion of platelet-activating factor acetylhydrolase by human decidual macrophages[J].J Clin Endocrinol Metab,2003,88:6029-6033.

　　[15]Beck JC, Goodner CJ, Wilson C, et al. Effects of ginkgolide B, a platelet-activating factor inhibitor on insulitis in the spontaneously diabetic BB rat[J]. Autoimmunity,1991,9:225-35.

　　[16]Lee ES, Jiang J, Sund GC, Simonson WT, et al. Recombinant human platelet-activating factor acetylhydrolase reduces the frequency of diabetes in the diabetes-prone BB rat[J]. Diabetes,1999,48(1):43-9.

　　[17]Nathan N, Denizot Y, Huc MC, et al. Elevated levels of paf-acether in blood of patients with type 1 diabetes mellitus[J]. Diabete Metab,1992,18:59-62.

　　[18]Cavallo-Perin P, Lupia E, Gruden G, et al. Increased blood levels of platelet-activating factor in insulin-dependent diabetic patients with microalbuminuria[J]. Nephrol Dial Transplant,2000,15:994-9.

　　[19]Kudolo GB, Bressler P, DeFronzo RA. Plasma PAF acetylhydrolase in non-insulin dependent diabetes mellitus and obesity: effect of hyperinsulinemia and lovastatin treatment[J]. J Lipid Mediat Cell Signal，1997，17:97-113.

　　[20]Serban M, Tanaseanu C, Kosaka T, et al.Significance of platelet-activating factor acetylhydrolase in patients with non-insulin-dependent (type 2) diabetes mellitus[J]. J Cell Mol Med,2002,6:643-7.

　　[21]Packard CJ,O'Reilly DS, Caslake MJ,et al.Lipoprotein-associated phospholipase A2 as an independent predictor of coronary heart disease[J].N Engl J Med,2000,343:1148-1155.

　　[22]Winkler K,Winkelmann BR, Scharnagl H, et al. Platelet-activating factor acetylhydrolase activity indicates angiographic coronary artery disease independently of systemic inflammation and other risk factors: the Ludwigshafen Risk and Cardiovascular Health Study[J]. Circulation, 2005, 111:980-7.

　　[23]Henderson WR Jr, Lu J, Poole KM,et al.Recombinant human platelet-activating factor-acetylhydrolase inhibits airway inflammation and hyperreactivity in mouse asthma model[J]. J Immunol,2000,164:3360-7.

　　[24]Stafforini DM, Numao T, Tsodikov A, et al.Deficiency of platelet-activating factor acetylhydrolase is a severity factor for asthma[J]. J Clin Invest,1999 ,103:989-97.

　　[25]Satoh N, Asano K, Naoki K, et al. Plasma platelet-activating factor acetylhydrolase deficiency in Japanese patients with asthma[J].Am J Respir Crit Care Med,1999,159:974-979.

　　[26]Morgan EN, Boyle EM Jr, Yun W, et al. Platelet-activating factor acetylhydrolase prevents myocardial ischemia-reperfusion injury[J].Circulation,1999, 100:365-368.

　　[27]Opal S, Laterre PF, Abraham E, et al.Recombinant human platelet-activating factor acetylhydrolase for treatment of severe sepsis: results of a phase III, multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical trial[J]. Crit Care Med,2004,32:332-41.

　　[28]Ishihara M, Iwasaki T, Nagano M, et al. Functional impairment of two novel mutations detected in lipoprotein-associated phospholipase A2 (Lp-PLA2) deficiency patients[J]. J Hum Genet,2004,49:302-7.