張 洋，王 利，曹愛麗，陳駿良，彭 文，王 浩

AMPK是調(diào)節(jié)糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝、維持細胞能量穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵代謝調(diào)節(jié)酶[1]。一些研究表明在遺傳性肥胖動物模型和人類血管疾病中均存在AMPK的調(diào)節(jié)異常[2]。雖然目前AMPK的調(diào)節(jié)異常與血管疾病之間的機制并不是非常清楚，但是AMPK已成為治療血管相關(guān)疾病的重要靶點之一。因此筆者就AMPK在血管疾病中作用及機制的研究進展做一綜述。

1 AMPK的結(jié)構(gòu)

AMPK是異源三聚體的蛋白復(fù)合物，由具有催化作用的α亞基和具有調(diào)節(jié)作用的β和γ亞基組成。每個亞基有 2 到 3 種異構(gòu)體（α1，α2，β1，β2，γ1，γ2，γ3）。AMPK的 α 亞基由一個 N端催化酶區(qū)域和一個C端調(diào)節(jié)區(qū)域組成[3]。N端是催化核心部位，N端Thr172位點的磷酸化被認為是AMPK激活的標(biāo)志，這個位點的突變可以使AMPK激酶活性喪失[4]。α1亞基的C端由一個自抑制區(qū)域和與β和γ亞基相結(jié)合的區(qū)域組成[5]。β亞基由一個與α亞基聯(lián)系的C端區(qū)域[6]和一個糖原結(jié)合的中心區(qū)域組成[7]。γ亞基由一個β亞基結(jié)合域和4個胱硫醚β-合成酶（CBS）串聯(lián)重復(fù)序列組成的兩個“貝特曼域”（bateman domain）組成[8]。在脂肪組織和內(nèi)皮細胞中，最主要的催化亞基亞型是α1，α2催化亞基主要在骨骼肌和心肌中發(fā)現(xiàn)[9]。β1亞基廣泛表達，β2亞基主要在骨骼肌和心臟表達。γ3亞基在糖酵解骨骼肌中出現(xiàn)特定的表達，而γ1和γ2則表現(xiàn)出廣泛的組織分布特點[10]。

2 AMPK的激活

在動物實驗中，AMPK的激活能夠降低肥胖的風(fēng)險和糖尿病相關(guān)的比如胰島素抵抗，代謝綜合征和動脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)生率[11]。不同的實驗方法顯示血管內(nèi)皮的AMPK可被不同的AMPK激酶激活，包括肝激酶B1（LKB1），激活鈣調(diào)素依賴蛋白激酶的激酶（CaMKKβ）和轉(zhuǎn)化生長因子β激酶（TAK1）[12]。一些學(xué)者提出Sirt1是AMPK的激動劑，同時也是在AMPK-Sirt1循環(huán)產(chǎn)生效果的媒介[2]。Sirt1是高度保守的NAD（+）依賴的脫乙酰酶，在代謝調(diào)節(jié)中非常重要。細胞內(nèi)NAD（+）水平的改變反應(yīng)了細胞能量狀態(tài)，同時也調(diào)節(jié)Sirt1的激活來確保細胞能量需求[13]。剪切力誘導(dǎo)Sirt1表達和內(nèi)皮細胞AMPK的激活和一氧化氮（NO）的有效性的提高，這表明這兩種蛋白可能共同調(diào)節(jié)血管功能[14]。除此之外，有規(guī)律的運動能夠改善NO生物利用度，氧化還原平衡以及血脂水平，從而產(chǎn)生保護血管功能，這效果部分是通過細胞內(nèi)Sirt1和AMPK通路[15]。Chen X等[16]也發(fā)現(xiàn)長期運動的小鼠能夠促進血管舒張和增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表達和磷酸化，并且伴隨AMPKα2表達的增加，表明了AMPKα2在運動相關(guān)的保護血管中扮演了重要角色。通過熱量限制來激活A(yù)MPK緩解了多種代謝和年齡相關(guān)的并發(fā)癥，比如增加胰島素敏感性來減輕葡萄糖調(diào)節(jié)損傷[17]。雖然生活方式的干涉應(yīng)當(dāng)是預(yù)防肥胖引發(fā)的心血管疾病的第一選擇，但是同樣也有許多激活A(yù)MPK的藥物，比如AICAR，二甲雙胍，噻唑烷二酮和他汀類[12]。

3 AMPK保護血管

3.1 AMPK與血管內(nèi)皮 血管內(nèi)皮通過合成和釋放血管活性物質(zhì)來調(diào)節(jié)血管的張力，引起血管收縮或者舒張。內(nèi)皮源性NO是調(diào)節(jié)血管功能、刺激血管平滑肌舒張、白細胞黏附、血小板聚集、平滑肌細胞增殖和遷移相關(guān)的病理性血管重塑和動脈粥樣硬化的關(guān)鍵分子[18]。在培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞中，AMPK通過Ser1177和Ser633位點激活eNOS磷酸化，因此增加NO的釋放來引起血管舒張[19]。Fang Han等[20]在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，由肌細胞分泌的鳶尾素可以通過AMPK-eNOS通路來增加eNOS的表達，增加NO的產(chǎn)量，從而提高內(nèi)皮功能，并且在人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）中也證實了這一現(xiàn)象，說明了eNOS是AMPK的一個靶點。Xing SS等[21]在研究紅景天苷抗動脈粥樣硬化作用時，發(fā)現(xiàn)了它是通過線粒體去極化和激活A(yù)MPK/PI3K/AKT/eNOS通路來發(fā)揮作用。AMPK還可以通過調(diào)節(jié)氧化過程中來發(fā)揮保護血管的作用。在內(nèi)皮細胞中，有許多通過降低NADPH氧化酶和線粒體呼吸鏈活性來降低活性氧類來減少氧化應(yīng)激的AMPK依賴型的機制[22]。HUM等[23]證實了在糖尿病小鼠和高糖刺激下的HUVECs中，白藜蘆醇能夠激活A(yù)MPK來抑制氧化應(yīng)激從而阻止內(nèi)皮功能障礙。另外AMPK也可以調(diào)節(jié)血管生成，二甲雙胍可以激活A(yù)MPK/eNOS通路來改善內(nèi)皮祖細胞的血管生成功能，從而保護血管[24]。所以可以通過AMPK的激活，不僅可以增加eNOS的磷酸化水平，還可以減少氧化應(yīng)激和提高內(nèi)皮祖細胞功能。

3.2 AMPK與血管平滑肌 許多報道已證實AMPK在平滑肌中調(diào)節(jié)血管張力的重要性以及AMPK功能異?？赡軙?dǎo)致血管病變的發(fā)生，包括高血壓，動脈粥樣硬化和內(nèi)皮功能障礙等[25]。AMPK抑制血管平滑肌細胞（VSMC）增殖是其發(fā)揮作用的一個重要方面。Song Y等[26]證實AMPK激活抑制了雷帕霉素靶蛋白（mTOR）活性從而抑制了肺動脈平滑肌細胞增殖，這在預(yù)防和治療肺動脈高壓存在潛在價值。除此以外，AMPK也可以通過減少TGF-β介導(dǎo)的增生來抑制VSMC增殖[27]。最近有文獻報道通過脂聯(lián)素激活A(yù)MPK減少了成骨細胞分化和血管平滑肌的鈣化[28]。另外，用二甲雙胍激活大鼠主動脈平滑肌AMPK后，通過AMPK-eNOS-NO通路可以防止血管鈣化[29]。除此以外，AMPK可以直接作用在血管平滑肌引起血管舒張。Schneider H等[30]證實了AMPK可以通過激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣泵和大電導(dǎo)鈣通道來舒張阻力血管。這代表了一個有效的舒張阻力血管的途徑。因此AMPK的激活，不僅可以抑制VSMC的增殖和鈣化，還可以直接舒張血管。所以AMPK的激活在血管平滑肌亦可以產(chǎn)生保護血管的作用。目前對血管平滑肌功能的研究明顯少于內(nèi)皮，隨著以后更加深入的研究，可能為保護血管功能提供新的靶點。

4 AMPK與中醫(yī)藥

近幾年來運用中醫(yī)藥在疾病的治療和預(yù)防的研究上取得很多進展，在保護血管功能方面也有許多重要的研究成果。姜黃素是中藥姜黃中的重要成分，用姜黃素干預(yù)高糖刺激的HUVECs后，發(fā)現(xiàn)它能顯著降低高糖引起的血管內(nèi)皮細胞活性氧水平以及增加內(nèi)皮細胞eNOS的磷酸化。并且通過Western blotting結(jié)果表明，它能顯著增加p-AMPK的表達。說明了姜黃素可以通過激活A(yù)MPK/eNOS通路來保護血管功能[31]。芍藥醇是中藥芍藥的提取物，Choy KW等發(fā)現(xiàn)它可以通過AMPK/PPARδ通路改善衣霉素引起的小鼠主動脈和HUVECs內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激[32]。宋杰等[33]從黃芪中提取黃芪多糖，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠通過AMPK-eNONs通路保護游離脂肪酸誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞損傷。周慧等[34]使用黃連中主要有效成分的小檗堿來研究對人主動脈內(nèi)皮細胞的保護作用。他們發(fā)現(xiàn)小檗堿可以通過AMPK/eNOS信號通路，改善油酸導(dǎo)致的人主動脈內(nèi)皮細胞損傷。小檗堿還有抗炎作用，Liu SJ等發(fā)現(xiàn)小檗堿能夠通過AMPK通路改善TNF-α引起的炎癥反應(yīng)，從而保護血管[35]。除了上文提到的白藜蘆醇可以激活內(nèi)皮細胞AMPK來保護內(nèi)皮功能外，郜攀等[36]還發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以抑制血管緊張素Ⅱ引起的血管平滑肌細胞增殖，而且其機制與AMPK的通路激活有關(guān)。另外，Zhou DY等[37]用高糖孵育的HUVECs，通過加入白藜蘆醇以及AMPK的抑制劑Compound C，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以顯著提高高糖孵育的細胞存活率和過氧化物歧化酶水平，這種有益的效果能被Compound C剝奪，證明了白藜蘆醇可以通過AMPK來改善高糖刺激后的細胞狀態(tài)。除了中藥單體外，王縣委等[38]研究發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯可能通過AMPK對炎癥損傷的內(nèi)皮細胞起保護作用。任單單等[39]通過不同時期用抵擋湯干預(yù)，研究糖尿病大鼠血管內(nèi)皮AMPK信號通路的變化，發(fā)現(xiàn)抵擋湯早期干預(yù)可以通過調(diào)節(jié)AMPK通路，加強血管內(nèi)皮細胞線粒體的能量代謝，從而起到保護血管內(nèi)皮的功能。

5 結(jié)語

綜上所述，可以明顯的看到AMPK相關(guān)通路在血管功能方面具有預(yù)防和保護作用。隨著人們生活水平的提高，高血壓、高血糖、高血脂以及肥胖等已經(jīng)成為嚴重危害人類健康的危險因素。而且目前研究發(fā)現(xiàn)這些危險因素大多與血管功能的損傷密切相關(guān)。如果可以在早期通過干預(yù)AMPK相關(guān)通路，延緩血管損傷的進展，就可以有效的延緩疾病的發(fā)生發(fā)展。目前的研究已經(jīng)為AMPK通路作為治療疾病靶點的可能性提供了可行性，而且在中醫(yī)藥的寶庫里還有許多藥物的作用等待挖掘。雖然現(xiàn)在對AMPK的研究很多，但大部分都未涉及到藥物作用的機制方面，如果能夠更清楚的了解AMPK作用的機制，那對于以后的臨床應(yīng)用會有很大的意義。

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