1、血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換的機(jī)制基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 07級(jí)臨床一班 陳依然 90701114摘要由血管平滑肌異常增殖導(dǎo)致的血管重構(gòu)是PCI術(shù)后再狹窄的重要原因之一。血管平滑肌細(xì)胞增殖能力與其表型轉(zhuǎn)換密切相關(guān)。本文討論了血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)、機(jī)制和相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑。關(guān)鍵詞 血管平滑肌細(xì)胞 表型轉(zhuǎn)換 信號(hào)傳導(dǎo)途徑正文 自1977年冠心病介入治療技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，其術(shù)后再狹窄（RS）一直是一個(gè)影響其遠(yuǎn)期療效的重要問(wèn)題。雖然RS的具體機(jī)制尚不明確，但目前已經(jīng)公認(rèn)血管平滑肌細(xì)胞（Vascular Smooth Muscle Cell, VSMC）異常增殖、遷移及大量合成細(xì)胞外基質(zhì)是其主要原因。而VSMC增殖的首

2、要條件就是表型轉(zhuǎn)換。 VSMC的表型可分為分化程度較高的收縮型（分化型）和分化程度較低的分泌型（未分化型或去分化型），我將就其特點(diǎn)和兩者之間相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑進(jìn)行探討。1. 表型轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)VSMC來(lái)自胚胎發(fā)育時(shí)期的中胚層，逐漸分化為不同的細(xì)胞群并獲得具有成年特征的分化表型，即收縮型。但與骨骼肌、心肌細(xì)胞不同的是，VSMC在分化成熟后仍可在某些因素的刺激下去分化成為分化程度較低的分泌型。有報(bào)告稱(chēng)，這兩種表型可能代表了共存于血管壁內(nèi)一系列不同表現(xiàn)型的兩個(gè)極端類(lèi)型，且表達(dá)不同的基因和蛋白。正常成人動(dòng)脈血管的VSMC以收縮型為主，其主要功能是維持血管的彈性和收縮血管。收縮型VSMC增殖、遷移能

3、力差或無(wú)，胞體呈梭形或帶狀，含大量肌絲和結(jié)構(gòu)蛋白含，合成細(xì)胞器如粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體含量較少，合成基質(zhì)的能力差或無(wú)，體積較小。分泌型VSMC主要存在于胚胎中期血管和病理血管中，其主要功能是增殖、遷移入內(nèi)膜以及合成細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。形態(tài)上類(lèi)似成纖維細(xì)胞，肌絲和結(jié)構(gòu)蛋白含量較少，合成細(xì)胞器增多，合成和分泌基質(zhì)蛋白的能力較強(qiáng)，體積較收縮型大。根據(jù)VSMC兩種表型表達(dá)蛋白的不同可以找到表型轉(zhuǎn)換時(shí)相應(yīng)的標(biāo)志物。其中平滑肌肌動(dòng)蛋白（-smooth muscle actin, -SMA）在收縮型細(xì)胞中優(yōu)勢(shì)表達(dá)而在分泌型細(xì)胞中表達(dá)甚微，它是VSMC分化的早期特異性標(biāo)志物，也是應(yīng)用最多的收縮型標(biāo)志蛋白。而骨橋

4、蛋白（osteopontin, OPN）則作為應(yīng)用較多的合成型標(biāo)志物。有實(shí)驗(yàn)顯示OPN mRNA在正常的動(dòng)脈中并不存在，而在動(dòng)脈粥樣硬化中的表達(dá)程度則隨粥樣硬化程度的增加而增加。下表列VSMC表型轉(zhuǎn)換的主要標(biāo)志物。收縮型VSMC分泌型VSMC平滑肌肌動(dòng)蛋白（-SMA）骨橋蛋白（osteopontin）調(diào)寧蛋白（calponin）epiregulin（EGF家族成員）肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白SM22彈性蛋白原（tropoelastin）平滑肌肌球蛋白重鏈（SMMHC）血小板凝血酶敏感蛋白（thrombospondin）鈣調(diào)蛋白結(jié)合蛋白（caldesmon）基質(zhì)Gla蛋白（MGP）波形蛋白（vimenti

5、n）結(jié)蛋白（desmin）紐蛋白（vincnlin）原肌球蛋白（tropomyosin）平滑肌細(xì)胞分化特異性抗原（smoothelin）機(jī)制金屬蛋白酶（MMP-1）osteoglycinL型鈣離子通道蛋白 表格引自參考文獻(xiàn)9。2. 表型轉(zhuǎn)換的相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑和機(jī)制目前為止，VSMC表型轉(zhuǎn)換與信號(hào)傳導(dǎo)途徑的關(guān)系并未完全明確，但絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、PI-3-K、環(huán)一磷酸腺苷（cAMP）這三條途徑是研究最多的三個(gè)通路。其所涉及的影響、調(diào)節(jié)因素包括表皮生長(zhǎng)因子（EGF）家族成員、血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）、他汀類(lèi)藥物、血管內(nèi)皮表型甚至SMA-分泌等諸多因素，下面將詳述這三條通路及其相關(guān)

6、的調(diào)節(jié)因素。2.1 MAKP級(jí)聯(lián)途徑MAPK級(jí)聯(lián)途徑具有促進(jìn)VSMC增殖、DNA合成、分化和遷移的作用，是細(xì)胞增殖、分化的最主要通路。其途徑為：有絲分裂原（主要是一些生長(zhǎng)因子）與酪氨酸激酶受體在細(xì)胞膜表面結(jié)合，引起受體二聚化反應(yīng)和兩個(gè)受體分子內(nèi)部雙重磷酸化激活，通過(guò)GTP交換蛋白R(shí)AS，依次激活蛋白激酶RAF（MAPKKK）、蛋白激酶MEK（MAPKK）、MAP激酶（MAPK），之后MAPK磷酸化下游底物分子包括MAPK活化的蛋白激酶（MAPKAPK）、核轉(zhuǎn)錄因子如Jun、Fos或Ets等、熱休克蛋白和細(xì)胞質(zhì)磷脂酶A2（PLA2）等，使細(xì)胞由G0期向G1期轉(zhuǎn)變，最終誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育，炎

7、性反應(yīng)和凋亡等反應(yīng)。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，三個(gè)MAPK家族途徑已經(jīng)被明確，他們是ERK通路，C-JUN N末端激酶（JNK/SPAK）途徑和p38MAPK途徑。圖片引自參考文獻(xiàn)10。上圖為家兔頸外動(dòng)脈內(nèi)膜損傷后VSMC的p38表達(dá)情況，S組為假損傷組（結(jié)扎實(shí)驗(yàn)側(cè)頸外動(dòng)脈），135為損傷后135天組。由圖可知血管內(nèi)膜損傷后p38表達(dá)旺盛，由此可推測(cè)p38MAPK途徑的促VSMC增殖作用，進(jìn)而推測(cè)損傷后的VSMC增殖是機(jī)體自身的保護(hù)與修復(fù)反應(yīng)，但當(dāng)異常增殖時(shí)則會(huì)導(dǎo)致血管狹窄。 EGF、heparin-binding EGF（HB-EGF）、TGF-、epiregulin（ER）和-cellulin（B

8、TC）四種因子結(jié)合其受體EGFR后，導(dǎo)致了VSMC分泌型的轉(zhuǎn)化，這種作用受到ERK和p38MAPK兩條通路的協(xié)調(diào)激活?；钚匝踝澹≧OS）活動(dòng)的抑制減少了-SMA、calponin等蛋白的表達(dá)，p38MAPK活動(dòng)增強(qiáng)；反之則-SMA等蛋白的表達(dá)增加，p38MAPK活動(dòng)減弱。研究表明ROS通過(guò)p38MAPK途徑促進(jìn)了VSMC分化。PDGF不僅能夠激活ERK通路而且能夠劑量依賴(lài)地激活p38磷酸化，可不經(jīng)過(guò)ERK途徑，調(diào)節(jié)環(huán)氧化酶水平，存進(jìn)細(xì)胞增殖和表型變化。有報(bào)道稱(chēng)PDGF-BB甚至可誘導(dǎo)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向血管平滑肌細(xì)胞表型分化，SMA-等標(biāo)志物表達(dá)陽(yáng)性。另有報(bào)道稱(chēng)血液剪切力等因素也可通過(guò)激活MA

9、PK通路改變細(xì)胞行為與表型。圖示為MAPK級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，引自參考文獻(xiàn)2。2.2 PI-3-K途徑PI-3-K途徑具有維持細(xì)胞靜止和分化成熟的作用，它由G蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)激活質(zhì)膜上的磷脂酶C（phospholipase C, PLC），后者催化PIP2水解產(chǎn)生三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG）兩個(gè)胞內(nèi)信使，分別激動(dòng)兩個(gè)信號(hào)傳遞途徑即IP3/Ca2+和DAG/PKC途徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界信號(hào)的應(yīng)答。其中IP3作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)IP3受體（IP3R）導(dǎo)致肌質(zhì)網(wǎng)鈣庫(kù)釋放使胞漿Ca2+濃度升高，進(jìn)而使細(xì)胞和內(nèi)Ca2+濃度升高，推動(dòng)靜止期細(xì)胞進(jìn)入分裂周期。且Ca2+與鈣調(diào)蛋白（CaM）結(jié)合催化細(xì)胞進(jìn)一

10、步反應(yīng)。而DAG則能在Ca2+和磷脂的參與下將PKC激活，進(jìn)而催化下游反應(yīng)。圖示為PI-3-K的大體通路。圖片引自參考文獻(xiàn)1。 腫瘤生長(zhǎng)因子（Tumour Growth factor , TGF-）在神經(jīng)脊源的VSMC增加了第二信使DAG在膜上的數(shù)量，也增加了PKC從可溶狀態(tài)向膜上的轉(zhuǎn)變。但對(duì)間充質(zhì)動(dòng)脈源的VSMC沒(méi)有影響。前者條件下TGF增強(qiáng)了PDGF的增長(zhǎng)作用，后者卻是廢除作用。 胰島素具有維持細(xì)胞靜止但也能促進(jìn)VSMC遷移的作用，但確切機(jī)制尚不明確。有報(bào)道稱(chēng)胰島素的維持靜止和逆轉(zhuǎn)PDGF的去分化作用由PI-3-K介導(dǎo)，而由MAPK通路介導(dǎo)促進(jìn)VSMC遷移。2.3 cAMP途徑cAMP途徑

11、能夠維持VSMC收縮型、促進(jìn)分化。cAMP途徑由激活性配體如腎上腺素等結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體使其構(gòu)象改變暴露腺苷酸環(huán)化酶（Adenylate Cyclase, AC）結(jié)合位點(diǎn)，從而激活同存在于膜上的AC，在Mg2+作用下使ATP轉(zhuǎn)化成第二信使cAMP并釋放一分子焦磷酸，依次激活依賴(lài)cAMP的蛋白激酶A（protein kinase A, PKA），該酶可催化ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移到一些蛋白的精氨酸或蘇氨酸殘基上，使其磷酸化借以調(diào)節(jié)這些蛋白的活性。同時(shí)cAMP也能調(diào)節(jié)磷蛋白磷酸酶使磷蛋白脫磷酸，這樣就能從兩個(gè)方面調(diào)控蛋白的磷酸化，從而影響細(xì)胞代謝和行為，維持VSMC收縮型、組織生長(zhǎng)。而生成的cAMP則在

12、磷酸二酯酶（phosphodiesterase, PDE）的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?-AMP，如此使細(xì)胞內(nèi)的cAMP得以調(diào)節(jié)。參考文獻(xiàn)1Earl Brown Basic Concepts in Pathology（英文影印版） 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社 2002年10月第1版2李玉林主編 分子病理學(xué) 人民衛(wèi)生出版社 2002年8月第1版3陸信武等 血管壁重塑與血管平滑肌細(xì)胞表型改變及凋亡的研究 中華實(shí)驗(yàn)外科雜志2003年6月第20卷第6期4宋今丹主編 醫(yī)學(xué)細(xì)胞分子生物學(xué) 人民衛(wèi)生出版社 2003年1月第1版5王娟等 辛伐他汀對(duì)血管平滑肌細(xì)胞增殖及表型的調(diào)控研究 中華兒科雜志2008年8月第46卷第8期6王軍等 鈣及鈣庫(kù)操控性通道與肺血管重塑 中華結(jié)核和呼吸雜志2007年10月第30卷第10期7吳瑩琛等 體外誘導(dǎo)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向血管平滑肌細(xì)胞分化的實(shí)驗(yàn)研究 中華整形外科雜志2007年7月第23卷第4期8武曉靜等 內(nèi)皮細(xì)胞表型改變對(duì)平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換及遷移的作用 中華心血管病雜志2003年10月第31卷增刊9張健等 血管平滑