糖化应激和AGEs受体

同志社大学大学院生命医科学研究科糖化应激研究中心
八木雅之教授主编

随着糖化应激的增强,当AGEs在血中和组织中形成并蓄积，生理功能的下降和障碍会进展。近年来，了解了AGEs通过受体在细胞内传递信号的途径，并明确了捕获和清除AGEs的受体是存在的(图1)⁽¹⁾。

图1　AGEs受体
深水圭等(2013)⁽¹⁾

AGEs的受体可大致分为(1)与炎症有关的受体，(2)与AGEs的分解和清除有关的受体。 (1)中包括receptor for AGEs(RAGE)、AGE-R2。 (2)中包括AGE-R1、AGE-R3、CD36、SR-A、SR-BI、FEEL-1,2、ERM和巨蛋白。这些受体在血管、肾脏、神经、巨噬细胞、造血干细胞中表达(表1)⁽¹⁾。本文总结了典型的AGEs受体及其功能。

AGEs受体	大小	配体	主要功能	表达部位
RAGE	45	AGEs, HMGB1, β-amyloid, S100/calgranulins	动脉硬化、糖尿病并发症、促进炎症	单核细胞、巨噬细胞　神经和肾脏、血管平滑肌细胞、内皮细胞
AGE-R1 (OST-48)	48	AGEs	清除AGEs、降低氧化应激	内皮细胞、系膜细胞、巨噬细胞、单个核细胞
AGE-R2 (80K-H)	80	None	激活细胞内信号	单个核细胞、肾脏、内皮、脑、神经
AGE-R3 (galectlin3)	32	AGEs	清除AGEs、抑制细胞增殖和凋亡	巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、消化器官和呼吸器官的黏膜、神经、肾脏
SR-A	220~250	AGEs、Ac-LDL Ox-LDL	促进动脉硬化、肾病、泡沫细胞化	单个核细胞、巨噬细胞
CD36	88	AGEs, Ox-LDL	清除AGEs	巨噬细胞、血管内皮细胞、脂肪细胞
SR-BI	57	AGEs, HDL, Ac-LDL, Ox-LDL	分解AGEs、抽取HDL的CE	巨噬细胞、肝脏、肾上腺、卵巢、睾丸、胎盘
FEEL1,2		AGEs、细菌、LDL	细胞、修饰LDL、AGEs的细胞内掺入、分解	脾脏、淋巴结、单个核细胞、内皮细胞
ezrin, radixin, moesin (ERM)		AGEs, 各种低分子量蛋白	细胞的结构变化、细胞的运动、粘附	近端小管细胞
megalin	600	AGEs, 各种低分子量蛋白	清除AGEs	近端小管细胞

表1　AGEs受体和功能
深水圭等(2013)⁽¹⁾

RAGE

RAGE从属于分子量为45kDa的免疫球蛋白超家族，是一种单跨膜型的膜蛋白，在单核细胞、巨噬细胞、神经、肾小管细胞、系膜细胞等中表达。除AGEs外，RAGE还可与β-淀粉样蛋白、S100/calgranulins和high mobility group box 1(HMGB-1)结合，并参与炎症和氧化应激的增强。

RAGE由存在于细胞外的V结构域和两个C结构域、跨膜结构域、胞内结构域这5个结构域组成(图2)。

图2 RAGE及其变异体
RAGE = receptor for advanced glycation end-products;
sRAGE = soluble form of RAGE;
esRAGE = endogenous secretory RAGE;
C = immunoglobulin-like constant domains;
V = immunoglobulin-like variable domains
Katakami N, et al. (2007)⁽¹²⁾

此外，RAGE中除存在于细胞表面的全长型(full length RAGE：F-RAGE)外，还存在作为剪接变异体(splicing variant)的胞内结构域缺失型(C-terminally truncated RAGE：C-RAGE)和胞外V结构域缺失型(N-terminally truncated RAGE：N-RAGE)⁽³⁾。

其中，胞内结构域缺失型RAGE被称为可溶性RAGE(soluble RAGE：sRAGE)。而sRAGE存在在胞内产生并分泌到胞外的endgenous secretory RAGE(esRAGE)，以及F-RAGE被蛋白水解酶和matrix metalloproteinases(MMP)的a disintegrin and metalloproteinase 10(ADAM 10)切断并释放到血液中的cleaved-type soluble RAGE(CL-RAGE)⁽⁴⁾。

当F-RAGE在细胞膜上与AGEs结合时，NADPH氧化酶被激活，细胞内氧化应激增强，并通过激活NF-kB，诱导各种细胞因子、生长因子的分泌和粘附分子的表达上调⁽⁵⁾。此外，可认为氧化应激增强使一氧化氮(NO)失活，进一步加剧炎症反应和血栓的形成趋势，并参与动脉硬化的进展。

而且，AGEs促进血管内皮细胞中血管内皮生长因子(VEGF)的自分泌产生，诱导血管生成⁽⁶⁾。

另外，F-RAGE与AGEs的结合会抑制血管内皮细胞中前列环素(PGI2)的产生，同时促进纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)的合成，并抑制纤溶活性，影响血栓的稳定⁽⁷⁾。已知AGEs会在增强血小板聚集的同时，促进凝血级联。

另一方面，由于sRAGE具有与AGEs结合的位点，因此可认为其会诱捕存在于细胞外的AGEs，作为抑制与存在于细胞表面的RAGE结合的诱骗受体发挥作用⁽⁸⁾。 2型糖尿病患者的血esRAGE显著性低于非糖尿病患者，表明其可能与2型糖尿病患者的发病有关^(9-10)。另有报告显示，在1型糖尿病患者血esRAGE水平较低的病例中，视网膜病变的发病风险较高(图3)⁽¹¹⁾。而且，还显示了2型糖尿病患者的血esRAGE水平，与颈动脉硬化、冠状动脉疾病的严重程度呈负相关^(12-13)。

图3　 1型糖尿病患者的血清esRAGE
与视网膜病变的关系
水平线表示各组的平均值;Scheffe´s F-test.
Sakurai S, et al. (2006)⁽¹¹⁾

AGE-R1、-R2、-R3复合物

AGE-R1也被称为OST-48(oligosaccharyltransferase-48)，从属于分子量为48kDa的凝集素家族，是一种单跨膜型蛋白。 AGE-R1在内皮细胞、系膜细胞、巨噬细胞等中表达，通过内吞作用(endocytosis)清除AGEs。此外，AGE-R1可能与寿命延长有关⁽¹⁴⁾。

AGE-R2也被称为80K-H(80kDa protein kinase C substrate)，是一种分子量为80kDa的酪氨酸磷酸化蛋白质，存在于细胞质中。 AGE-R2在单个核细胞、肾脏、血管内皮、脑、神经等中表达，参与细胞内信号的激活。

AGE-R3也被称为galectin-3，是一种属于分子量为32kDa的凝集素家族的受体。 AGE-R3通过细胞上的碳水化合物识别结构域，并与AGEs直接结合，在巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、神经、肾脏等中表达。 AGE-R3的作用包括：细胞与作为基质的层粘连蛋白(laminin)的粘附抑制、肥大细胞的激活、细胞生长和凋亡的调控、以及通过内吞作用分解AGEs等。此外，AGE-R3的表达在年龄增长和糖尿病时上调，因此对衰老可能具有保护作用⁽¹⁵⁾。

SR-A, CD36, SR-BI, FEEL-1, FEEL-2

SR-A、CD36、SR-BI、FEEL-1、FEEL-2也被称为清道夫受体，对AGEs的分解排泄起作用。

SR-A(scavenger receptor class A)将乙酰化LDL(low density lipoprotein)和氧化LDL识别为配体，在巨噬细胞的细胞表面将AGEs掺入到细胞内形成泡沫，由此表明其与动脉粥样硬化有关⁽¹⁶⁾。

CD36(cluster of differentiation 36)在巨噬细胞、血管内皮细胞和脂肪细胞表面表达。 CD36与脂肪酸、胶原蛋白、氧化LDL结合，发挥将氧化LDL掺入巨噬细胞内和将脂肪酸运输到脂肪细胞中的作用。由于CD36可将AGEs掺入脂肪细胞内分解清除AGEs，因此推测其对动脉硬化具有保护作用⁽¹⁷⁾。

SR-BI(scavenger receptor-BI)在巨噬细胞、肝脏、肾上腺和卵巢等中表达，具有促进HDL(high density lipoprotein)胆固醇酯向肝脏掺入的作用⁽¹⁸⁾。

FEEL-1(fasciclin EFG-like laminin-type EGF-like and link domain-containing scavenger receptor-1)、FEEL-2在脾脏、淋巴结中表达，参与AGEs的细胞内掺入和分解⁽¹⁹⁾。

巨蛋白

巨蛋白(megalin)是分子量约为600kDa的糖蛋白，属于LDL受体基因家族，存在于近端小管细胞中⁽²⁰⁾。巨蛋白主要参与低分子量蛋白，如维生素D结合蛋白、视黄醇结合蛋白、甲状腺激素、胰岛素等的重吸收和代谢。近年的报告显示，in vitro实验中证实了巨蛋白会与AGE结合，通过肾小球的AGEs被巨蛋白捕获，并被溶酶体吸收分解⁽²¹⁾。

其他AGEs受体

ERM蛋白(ezrin、radixin、moesin)是一种联结细胞膜和细胞内肌动蛋白丝的蛋白，在细胞的运动、粘附和结构变化等中起作用。近年有报告指出，ERM家族蛋白的N末端会与AGEs结合⁽²²⁾。

糖化应激抑制和AGEs受体

AGEs与RAGE的结合会增强细胞内的氧化应激，促使细胞因子表达，在细胞内诱发炎症，并引起器官和组织损伤。因此，抑制RAGE的表达是抑制糖化应激的一个靶标。另一方面，AGE-R1和AGE-R3起保护器官和组织的作用。此外，sRAGE诱骗性地作用于AGEs，抑制由RAGE表达引起的炎症，阻止各种疾病的进展。因此认为，清除AGEs的受体和抑制sRAGE的表达，可能在今后成为抑制糖化应激的新手段。

糖化应激和抗衰老

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