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南平王, ”PPAR -在血管病理生理学”,PPAR研究, 卷。2008年, 文章的ID164163年, 10 页面, 2008年。 https://doi.org/10.1155/2008/164163
PPAR -在血管病理生理学
文摘
过氧物酶体proliferator-activated受体属于总科ligand-dependent核受体转录因子,其中包括三个亚型:PPAR -,/,。PPAR -,扮演了一个重要的角色在调节细胞生长和分化以及组织伤口修复。新兴的证据也表明,PPAR -与脂质和糖代谢。最近,PPAR -的直接影响内皮功能和血管生成等心血管过程也被调查。因此,建议PPAR -可能在心血管病理生理学和关键角色是一个潜在的目标治疗心血管疾病如动脉粥样硬化的干预。
1。介绍
过氧物酶体proliferator-activated受体(PPARs)是核受体配体依赖性转录因子/家族的成员。PPAR亚科包含3个亚型:PPAR -α,β/δ,γ。PPARs形式形成类维生素a X受体(RXR)和绑定到特定PPAR-responsive元素(ppr)调节目标基因的表达。在没有特定的配体,PPAR-RXR异质二聚体形式压制复杂辅阻遏物和组蛋白去乙酰酶抑制剂。配体结合时,受体发生构象变化,使阻遏蛋白的分离,招募辅活化因子,激活基因转录的1]。最近,大量的研究已经进行描述的生物和病理生理角色PPAR -α和- - - - - -γ药理的目标为血脂异常的临床干预和2型糖尿病,分别。一类类降脂药物如非诺贝特和二甲苯氧庚酸是PPAR -受体激动剂α。Thiazolidinedione类胰岛素增敏剂包括troglitazone (Rezulin),罗格列酮(文迪雅),吡格列酮(Actos)是PPAR -特定的配体γ(2]。PPAR -α,主要表现在肝脏、肌肉、心脏和肾脏,等脂肪酸分解代谢中发挥着关键作用β氧化。PPAR -γ高度表达的脂肪,控制脂肪形成,调节胰岛素的行动。然而,相对较少的已知关于的函数PPAR -δ,唯一的亚型PPARs这不是当前药物的目标。新开发的合成配体和PPAR -转基因小鼠模型δ迅速先进我们理解的重要角色PPAR -δ在组织发展、修复、炎症和代谢(3- - - - - -7]。最近,PPAR -的直接影响δ内皮功能和血管生成等心血管过程也被调查。在本文中,我们将重点放在关于PPAR的角色——最近的进步δ在血管病理生理过程。
2。材料和方法
2.1。基因和蛋白质
PPAR -δ,也被称为核激素受体1 (NUC1), PPAR -β或NR1C2,于1992年首次克隆(8,9]。PPAR -δ6号染色体基因映射到人类p21.2-p21.1, 11个外显子,跨越35 kilobase-pair [10]。就像其他PPARs, PPAR -δ蛋白质具有模块化结构由5个区域:一个氨基端地区(a / B), dna结合域(C),一个灵活的铰链区(D),配体结合域(E)和C端区域(F), x射线晶体研究显示,PPAR -δ异常大的配体结合的口袋里,这也许与滥交的住宿大范围的主要是两性分子的配体(11,12]。
2.2。内生和合成配体
几个14 - 18-carbon饱和脂肪酸和16 - 20-carbon多不饱和脂肪酸可以绑定PPAR -δ(13- - - - - -15]。天然或合成前列腺素等类花生酸A1和carbaprostacyclin显示绑定并激活PPAR -δ(16]。非常低密度脂蛋白(VLDL)派生激活PPAR -也得到了证实δ目标基因receptor-dependent的方式(17]。因为这些受体激动剂激活PPAR -δ在摩尔范围与亲和力,它提出了一个问题是否这些是善意的生理PPAR -配体δ。然而,许多上述受体激动剂在生理或病理条件下都是发布的船只,如PGI2、或被暴露于血管内皮细胞,如VLDL。这将是有趣的检查是否PPAR -δ在血管壁激活体内。此外,最近发现视黄酸,视黄酸受体的配体,也可以激活PPAR -δ与摩尔亲和力而不影响其他两个亚型PPARs [18]。这一发现PPAR的机制,扩大了我们的理解δ激活。
最近,一些合成配体已报告有选择性地激活PPAR -δ。PPAR -δ受体激动剂迄今报告被发现使用几种策略:GW501516和gw - 0742(葛兰素史克)优化图书馆的疏水性羧化物(19];L165461(默克公司)是来自一个在硅片的方法(20.]。这些衍生品的苯氧基乙酸是高度选择性PPAR -δ配体的摩尔在PPAR -选择性亲和力和1000倍α和- - - - - -γ。其他PPAR -δ受体激动剂包括KD3010 (Kalypsys)和mbx - 8025 (Metabolex)目前在临床的发展。另一方面,这些特定的受体激动剂的发展在很大程度上有助于调查生物功能的PPAR -δ。PPAR -选择性拮抗剂δGSK0660,最近也被证明是它本身表现出反向激动剂活动和竞争对手在细胞环境中(21)(表1)。
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2.3。对血管壁的影响
虽然几乎无所不在地表示胎盘最高水平,骨骼肌和脂肪组织,PPARδ也有表达血管细胞包括内皮细胞(22)、平滑肌细胞和巨噬细胞。特别是,许多在过去2年的研究已经证明PPAR -δ发挥直接作用在各种基本血管过程,如细胞凋亡、生存、血管生成和炎症。
2.4。内皮细胞凋亡
血管内皮,非微扰时,被认为是提供一个相对nonadhesive nonthrombotic接口。这种特性可能是生理上的内稳态的关键。(ECs)然而,内皮细胞凋亡在体外以应对各种病理生理条件包括缺氧,促炎细胞因子、细菌木糖醇,和硬化的风险因素,如高半胱氨酸和脂蛋白(23,24]。EC细胞凋亡与许多病理生理过程,如血管增生、血栓形成、动脉粥样硬化。另一方面,ECs生成大量的生物活性分子维持血管内稳态。其中,环前列腺素(PGI2)从细胞凋亡保护ECs。尽管PPAR -δ一直先前记录防止hypertonicity-induced肾细胞凋亡(25),在角化细胞生长因子不足或anoikis-induced凋亡(6),它的作用在血管细胞最近演示了。Liou等人表明,PGI2保护ECs通过PPAR的行动——全身的细胞凋亡δ。目标基因的诱导表达14-3-3alpha, PPAR -δ防止Bad-triggered凋亡[26]。治疗L165041或PPAR -超表达δ也有类似的效果。此外,PPAR -的小干扰rna介导击倒δ废除了凋亡效应,这表明PPAR -凋亡的作用δ似乎是特定的,依赖于内源性PPAR -δ受体。有趣的是,基因表达的14-3-3epsilon也诱发了PPAR -δ通过PPRE-independent机制和PPAR -之间的交互δ和CCAAT /增强子结合蛋白(C / EBP) [27]。
2.5。内皮细胞激活
当暴露于炎性刺激如肿瘤坏死因子(TNF)和脂多糖(LPS),通常静止内皮发生表型变化特点是诱导促炎和促凝血的粘附分子等因素和组织因素。这种表型转换,称为EC激活,是涉及大量的促炎的疾病,包括动脉粥样硬化和血栓形成28]。PPAR -α和- - - - - -γ之前显示抑制促炎的EC表达粘附分子,如细胞间粘附molecule-1 (ICAM-1),血管粘连molecule-1 (VCAM-1) E-selectin,单核细胞chemoattactant蛋白1 (MCP-1),白细胞(以及随之而来的招聘22,29日- - - - - -32]。然而,也有证据表明PPAR -促炎作用α或-γ(33,34]。最近的研究表明,PPAR -δ在炎症过程中也扮演了重要的角色和动脉粥样硬化。在巨噬细胞,PPAR -δ受体激动剂GW0742抑制脂多糖(LPS)全身炎症基因的表达,如环氧合酶(COX) 2和诱导一氧化氮合酶(间接宾语)35]。GW0742减少动脉粥样硬化病变和减少MCP-1的表达和ICAM-1主动脉的低密度脂蛋白老鼠(36,37]。鉴于PPAR的有利影响δ受体激动剂对血脂水平,很可能PPAR -δ受体激动剂可以抑制内皮激活通过改善血脂异常。直接抗炎效果也证明。在EAhy926细胞中,竞争对手等人发现l - 165041,在高浓度高达100μ米,抑制肿瘤坏死因子-α全身VCAM-1和MCP-1表达式(38]。在人类脐静脉的主要文化ECs (HUVECs),特定的受体激动剂GW0742和GW501516抑制TNF -α——或者interleukin-1β全身的粘附分子的表达和ECs的单核细胞粘附。PPAR -δ受体激动剂诱导抗氧化酵素的基因表达,如超氧化物dismutase-1、过氧化氢酶、硫氧还蛋白,ECs的活性氧产量下降。出乎意料,抗炎效果不仅坚持但也进一步增强后的减少PPAR -δ表达式由siRNA击倒(39]。考虑到证据表明配体结合导致了离解的转录阻遏BCL-6 PPAR -δ和随后的BCL-6协会VCAM-1启动子区域,这个看似矛盾的结果可能是与以前提出PPAR -可信的解释δ/ Bcl-6交互作用模式:合成配体结合PPAR -δ和新兵辅活化因子来代替Bcl-6等辅阻遏物。发布的辅阻遏物搬到抑制促炎基因的转录VCAM-1和E-selectin等,从而导致血管的保护。
戈什等人最近表明,内源性大麻素的新陈代谢的内皮cox - 2耦合环前列腺素合酶激活PPAR -δ,负调节的表达组织因子(TF),凝血的主要发起者(40]。cox - 2抑制剂抑制PPAR -δ活动和诱导TF表达,这些结果可能有助于解释万络的cox - 2抑制剂的凝血不良反应和valdecoxib41]。
2.6。血管生成
血管生成是指新毛细血管的形成从现有的血管。生理血管生成参与伤口愈合和有氧运动,而病理或治疗性血管生成与心血管疾病,糖尿病并发症,炎性疾病和癌症42]。最近的研究也与代谢体内平衡的潜在影响血管生成,并进一步审问PPARs血管生成过程(43,44]。早期研究表明,PPAR -δ受体激动剂GW501516剂量依赖性刺激HUVEC增殖与mRNA表达血管内皮生长因子的增加α及其受体flt-1 [45]。后,GW501516显示促进内皮细胞外人工基底膜管的形成,EC结果在小鼠主动脉环模型,并增加血管生成在植入人工基底膜通过PPAR -塞测定体内δ- - - VEGF-dependent方式(22]。最近,Gaudel等人发现,治疗GW0742或PPAR -阳性进行靶向治疗δ促进血管生成在小鼠骨骼肌(46]。此外,因芽在现有船只,船只也来自内皮progenitorcells (epc),这一过程被称为血管生成(47]。而进一步的证据表明,循环内皮祖细胞可以刺激血管生成(48]。最近的一项研究表明,人类的proangiogenic影响内皮祖细胞在一定程度上依赖于PG的生物合成和释放,随后激活PPAR -δ(48,49]。此外,功能基因组的方法提供了证据,沉默的PPAR -δ在肿瘤微环境损害血管生成和肿瘤生长,识别PPAR -δ作为血管生成中的几个枢纽节点网络(49,50]。最新的结果很大程度上是一致的,指向PPAR - proangiogenic活动δ。在确证,Muller-Brusselbach等人发现的增长同系的PPAR -δ野生型肿瘤是PPAR -受损老鼠,伴随的血流量减少,增生性血管结构,表明PPAR -δ也许需要在肿瘤ECs功能成熟的血管的形成(51]。然而,一个完整的理解的具体角色PPAR -δ血管生成的特定场景将成为一个安全的必要和合理的治疗策略。
2.7。平滑肌细胞
PPAR -δ表示在smc诱导针对血小板源生长因子(PDGF)在smc,涉及的磷脂酰肌醇3-kinase / Akt信号通路。使用过度的初步研究表明,PPAR -δ增加了SMC增殖,表明在SMC proliferation-promoting效果(52]。然而,l - 165041,选择性PPAR -δ通过抑制受体激动剂,抑制SMC增殖和迁移PDGF-induced表达的细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK) 4和细胞周期进展(53]。在smc, GW501516转化生长因子的表达,增加β1 (TGF -β1)和效果似乎取决于内生PPAR -δ。随后,TGF -β1摘要意思的可能是负责镇压β全身的表达MCP-1和smc增殖54]。在老鼠身上,l - 165041管理降低neointima形成balloon-injured颈动脉(53]。因此,合成PPAR -δ受体激动剂在smc似乎抗增殖和抗炎作用。这与先前的报道是一致的,adenovirus-mediated环前列腺素合成酶的基因转移,产生内生PPAR -δ配体PGI2、抑制smc增殖和内膜的增生(55- - - - - -57]。
2.8。巨噬细胞
巨噬细胞浸润,血管壁动脉粥样化形成中发挥重要作用。PPAR -δ在巨噬细胞表达。在过去几年,PPAR -的作用δ在巨噬细胞生物学已经进行了广泛的研究。然而,现有的结果仍然存在争议。小奥利弗等人表明GW501516在人类单核细胞的细胞系的表达增加磷酸腺苷盒式A1 (ABCA1)和Apo AI-mediated胆固醇流出(58]。然而,Vosper等人发现一个不同的PPAR -δ受体激动剂、复合F,增加脂质积累在人类原发性巨噬细胞和THP-1细胞。复合F诱导基因的表达参与脂质吸收和储存,如A和B类清道夫受体(SRA和CD36)但压抑的关键基因参与脂质代谢和射流Apo E和胆固醇等27 (59]。在小鼠巨噬细胞,基因丧失PPAR -δ也没有治疗PPAR -δ受体激动剂GW501516或GW0742显著影响胆固醇流出或积累36,60]。在影响脂质贩卖,PPARδ在巨噬细胞受体激动剂有强大的抗炎效果。韦尔奇等人第一次表明,在小鼠腹腔巨噬细胞,PPAR -δ受体激动剂GW0742抑制LPS-induced cox - 2的表达和进气阀打开32,35]。最近,巴里斯等人发现GW501516基因诱导的小鼠巨噬细胞抑制MCP-1, 3, 5, il - 1,干扰素-γ(IFN -γ),佛波醇酯。受体激动剂治疗也抑制transendothelial THP-1迁移细胞(61年]。受体激动剂的抗炎作用是缺少迷失在受体的巨噬细胞们注入了60]。然而,在其他细胞如上皮细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞,PPAR -δ受体激动剂在抑制炎症过程无效,表明细胞类型特异的[效果62年]。
2.9。动脉粥样硬化
到目前为止,几项研究已经报道的角色PPAR -δ在不同的动脉粥样硬化小鼠模型有不同的方法。李等人移植PPAR -δ零骨髓祖细胞低密度脂蛋白receptor-null (LDL老鼠)。出乎意料,PPAR -的过继转移δ零巨噬细胞导致那么严重动脉粥样硬化,这表明内生PPAR -δ也许proatherogenic。尽管过度或删除PPAR -δ在巨噬细胞表明PPAR -δ促炎,兴奋剂GW501516 MCP-1下降,似乎有一个相反的效果(60]。调和这种矛盾,他们假定一种非常规ligand-dependent转录机制,开关PPAR -δ之间的“促炎”和“消炎”:没有配体,PPAR -δ扣押一个转录抑制因子的炎症反应,如Bcl-6允许诱导促炎基因;在配体的存在,PPAR -δ释放抑制因子,然后自由发挥其抗炎作用。这种功能丧失的方法后,两个独立的研究检查了PPAR -的影响δ受体激动剂GW0742高脂肪的血管硬化,cholesterol-fed LDL老鼠和产生了不同的结果。在第一项研究中,李等人发现GW7842减少促炎细胞因子和粘附分子的基因表达在动脉粥样硬化病变,但未能改变14周的治疗后动脉粥样硬化的进展(5 )。在另一个,格雷厄姆等人利用女性的低密度脂蛋白老鼠的饮食诱导中等水平的高胆固醇血症和观察到GW0742减少病灶大小高剂量(60 )治疗10周后37]。这两个研究之间的差异可能是由于不同的高胆固醇血症水平和不同剂量的药物使用。然而,抗炎效果在这两项研究结果大致相符,不管病灶大小不同的影响。很可能的抗炎特性PPAR -δ受体激动剂对血管壁本身并不足以减弱动脉粥样硬化病变的发展证实了如果不是一个有效改善代谢异常。支持这一观点的数据最近发表的结果。最近,GW501516,强有力的lipid-modifying能力,也被证实有明确antiatherosclerotic财产老鼠。巴里斯等人表明GW501516显著降低动脉粥样硬化病变增加高密度脂蛋白水平和降低趋化因子的表达在主动脉和巨噬细胞(61年]。此外,在动脉粥样硬化血管紧张素II-accelerated (LDL的典范老鼠),中国人等人证实了atheroprotective GW0742效应(63年]。治疗4周后,GW0742剂量(1和10 )显著地抑制Angⅱ诱导动脉粥样硬化在不改变血压。这种有益的效应可能是介导通过强有力的抗炎特性自GW0742 Bcl-6血管的表达增加,G的监管者protein-coupled信号(RGS4和5)动脉和抑制Ang II-induced p38和ERK的活化巨噬细胞。然而,GW0742也可能导致的代谢影响atheroprotective结果因为GW0742显著降低血浆胰岛素水平,葡萄糖,瘦素,降低甘油三酸酯(63年]。总的来说,在小鼠模型的研究表明,PPAR -δ可能有一个有吸引力的目标治疗动脉粥样硬化的治疗。
2.10。心血管危险因素
除了直接作用于血管壁,PPAR -δ也有深远的影响在不同的代谢参数与心血管相关疾病,如肥胖、血脂异常、胰岛素抵抗。
2.11。肥胖
PPAR -δ缺乏会导致胚胎杀伤力由于胎盘缺陷。一些幸存的PPAR -δ零小鼠脂肪量减少(3),PPAR -指示作用δ在脂肪生成。转基因老鼠特别表达VP16-PPAR -δ持续活跃的受体,在脂肪组织减少体重,脂肪,低水平的循环游离脂肪酸和甘油三酸酯(64年]。这些动物不太容易受到高脂肪食源性肥胖。相比之下,PPAR -δ空的老鼠更容易体重增加高脂肪饮食。同样,GW501516改善食源性肥胖(65年]。我们已经了解到,PPAR -δ激活基因参与脂肪酸氧化和能量耗散,如肉碱palmitoyltransferase 1 (CPT1)酰coa氧化酶(AOX)和长链酰coa脱氢酶(LCAD)、解偶联蛋白。除了直接对肥胖的影响,PPAR -δ受体激动剂也可能监管影响adipokine概要文件。例如,政府的l - 165041老鼠增加visfatin和脂联素的表达,来改善胰岛素敏感性和vasoprotective,但减少内脏脂肪组织中抵抗素的生产66年]。
2.12。血脂异常
增加低密度脂蛋白和甘油三酯水平和降低血浆中高密度脂蛋白是动脉粥样硬化的独立危险因素,与代谢综合征相关。最近的研究表明,激活PPAR -δ可能修改血脂在动物模型和人类。小奥利弗等人首次报道,GW501516显著改善血脂异常在肥胖灵长类动物与高密度脂蛋白和低密度脂蛋白降低胆固醇和甘油三酯(58]。GW0742的有益作用和l - 165041 HDL水平也观察到在肥胖和nonobese老鼠67年,68年]。除了加强肌肉脂肪酸氧化,PPAR -δ受体激动剂调节几种类型的细胞ABCA1的表达,这可能会导致增加高密度脂蛋白和胆固醇逆向运输。在肠道细胞,它也抑制基因表达的尼曼C1-like 1,胆固醇吸收的关键分子(67年]。然而,这些lipid-modifying效应的精确机制还有待阐明。在一个小数量的健康志愿者,GW501516报道增加高密度脂蛋白胆固醇水平,改善了甘油三酯间隙(69年]。
2.13。胰岛素抵抗和葡萄糖体内平衡
以前知道,在肥胖的灵长类动物,GW501516空腹胰岛素水平下降58]。GW501516治疗ob / ob老鼠也显示出显著改善葡萄糖耐量和餐后血糖和胰岛素水平较低(65年]。在培养的肌管,PPAR -δ受体激动剂被发现直接刺激葡萄糖吸收胰岛素独立的行动。agonist-stimulated葡萄糖吸收的肌管似乎需要活化蛋白激酶(AMPK)但不是PPAR -δ(70年,71年]。然而,GW501516没有急性效应在大鼠骨骼肌葡萄糖运输(72年]。最近,李等人表明,PPAR -小鼠葡萄糖不能容忍。Euglycemic血糖钳实验表明,GW501516改善胰岛素敏感性在多个组织包括肝和外围组织。受体激动剂抑制肝葡萄糖输出,增加葡萄糖处理(73年]。基因序列分析表明,PPAR -δ可能改善高血糖增加葡萄糖通过磷酸戊糖途径通量,这是众所周知的,增强脂肪酸的从头合成。因此,它可能是一个问题是否PPAR -δ改善高血糖在hepatosteatosis恶化的成本,通常与代谢综合征和糖尿病有关的问题。然而,最近的研究表明,PPAR -δ对hepatosteatosis也有有益的影响。食源性小鼠模型中不含酒精的steaohepatitis, GW501516降低甘油三酯在肝脏积累。在最近的一项研究中,证明了PPAR -δ抑制肝脂肪生成通过感应insulin-induced基因1 (insig-1)和抑制脂肪生成的sterol-regulatory元素绑定prortein-1 (SREBP-1)激活。肥胖糖尿病小鼠肝超表达的PPAR -δ改善hepatosteatosis [74年]。由于Insig-1脂质稳态的关键调节器,Insig-1作为目标基因的识别PPAR -δ也可能有助于我们理解的深刻影响PPAR -δ激活脂肪形成和脂质代谢(75年,76年]。最近,在一个双盲随机研究,PPAR -δ受体激动剂(10毫克的外径GW501516)给少量的健康的超重受试者。结果表明,GW501516 2周治疗显著降低肝脂肪含量20%不增加氧化应激(77年]。
2.14。基因多态性
Skogsberg等人最初描述4多态性:409 C / T(在启动子区域),+ 73 C / T(外显子1),+ 255 a / G(外显子3),+ 294 T / C(外显子4)。+ 294 T / C多态性显示显著关联的代谢特征。C等位基因的比如有较高的血浆低密度脂蛋白和冠心病的风险倾向更高而纯合子T-allele[携带者的78年,79年]。此外,有一个非常重要的稀有C等位基因之间的联系和降低血浆高密度脂蛋白浓度雌性混合型高脂血症患者。协会还发现了C-allele冠心病和身体质量指数(BMI) (80年,81年]。陈等人也表明,在“脂蛋白和冠状动脉粥样硬化的研究”(lca)科目,PPAR -δ单核苷酸多态性与血脂异常密切相关,对他汀类药物的反应,动脉粥样硬化病变(82年]。Vanttinen等人研究了PPAR -的影响δ基因单核苷酸多态性在组织葡萄糖摄取和建议snp调节胰岛素敏感性主要在骨骼肌(83年]。PPAR -δsnp基因分型在II型糖尿病受试者和正常控制。虽然没有明显的协会与II型糖尿病的风险,发现几个单核苷酸多态性与空腹血糖和体重指数(84年]。此外,PPAR -之间的关联被发现δ单核苷酸多态性和代谢综合征,协会是受膳食脂肪摄入85年]。
3所示。结论
在过去的几年里,已经取得了快速进展关于角色的PPAR -δ在血管生物学。新兴的证据支持这样的看法,即激活PPAR -δ可能有深远的影响在血管内稳态和冠状动脉疾病。这些包括血管壁的直接行动和中心代谢途径(图上的有益作用1)。重要的是,PPAR -δ受体激动剂有前所未有的作用,提高高密度脂蛋白水平的动物。除了之前报道PPAR -的函数δ增加氧化肌肉纤维和跑步耐力,最近的一项研究显示,AMPK和PPAR -δ途径有协同作用的exercise-enhancing能力(86年]。目前正在进行的临床试验是等待的结果来证明其在治疗血脂异常的临床疗效。尽管啮齿动物模型研究指出PPAR - vascular-protective效果δ受体激动剂,其功效在人类冠状动脉疾病仍有待澄清。至于PPAR -的影响δ在肿瘤血管生成和不安在致癌作用,安全问题也呼吁关注(87年,88年]。显然,进一步的研究是必要的探索PPAR的角色δ在心血管病理生理学和利用这个lipid-sensing受体作为代谢综合征的治疗目标及其心血管并发症。
承认
格兰特收到国家科学基金会支持的中国(30890041,30890041,30670848)。
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