血管生成素-1/Tie2系統(tǒng)在炎癥過程中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

霍浩然（綜述），脫紅芳，彭彥輝（審校）

（1.河北省人民醫(yī)院肝膽外科，河北石家莊 050000；2.河北省邯鄲市中心醫(yī)院普外三科，河北邯鄲 056001）

血管生成素-1/Tie2系統(tǒng)在炎癥過程中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

霍浩然1，2（綜述），脫紅芳1*，彭彥輝（審校）1

（1.河北省人民醫(yī)院肝膽外科，河北石家莊 050000；2.河北省邯鄲市中心醫(yī)院普外三科，河北邯鄲 056001）

血管生成素1；受體，Tie-2；炎癥；綜述文獻(xiàn)

炎癥是組織對損傷因子所發(fā)生的防御反應(yīng)，以毛細(xì)血管擴(kuò)張和炎癥細(xì)胞滲出為特征，其在疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。抑制炎癥反應(yīng)達(dá)到改善全身情況，減少器官組織損傷是一種有效的治療策略。血管內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cell，EC）是炎癥過程中各種細(xì)胞因子和生長因子作用的靶點(diǎn)。EC被多種因素激活后引發(fā)表型的轉(zhuǎn)變有利于炎癥細(xì)胞黏附、遷移和聚集，血管通透性增高，細(xì)胞凋亡及血管緊張度改變［1］。血管生成素-1（angiopoietin-1，Ang-1）以及具有免疫球蛋白和表皮生長因子同源性結(jié)構(gòu)域的酪氨酸蛋白激酶-2（tyrosine kinase receptors with immunoglobulin and EGF homology domains receptors 2，Tie2）受體系統(tǒng)，具有抑制EC凋亡，抗炎，促進(jìn)血管出芽、遷徙、趨化，維持血管穩(wěn)定，抗血管滲漏和減輕局部炎癥等作用。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中，Ang-1對于由血小板活化因子（platelet-activating factor，PAF）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、內(nèi)毒素、緩激肽（bradykinin，BK）或其他致炎因子所導(dǎo)致的炎癥和血管滲漏起保護(hù)作用，能夠提高內(nèi)毒素血癥患者的生存率［2］。現(xiàn)將Ang-1/Tie2系統(tǒng)參與炎癥過程的機(jī)制以及Ang-1抗炎的實(shí)驗(yàn)研究資料綜述如下。

1 Ang-1/Tie受體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Ang-1基因位于8q22～q23，cDNA編碼498個(gè)氨基酸，相對分子質(zhì)量約為70 000，由3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的糖蛋白，N-端疏水性分泌信號肽、第100～280氨基酸的螺旋-螺旋結(jié)構(gòu)域（coiled-coil domain）和羧基末端的纖維蛋白原類似結(jié)構(gòu)域（fib -rinogen-like domain，F(xiàn)D）。Ang-1主要由血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）和血管周圍細(xì)胞分泌，在成人的肺、冠狀動(dòng)脈、皮膚、肌肉、前列腺、卵巢等組織中表達(dá)，其表達(dá)受表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子2β（transforming growth factor2β，TGF2β）等的調(diào)控。

Tie是一種酪氨酸激酶樣受體，包括Tie1和Tie2。Tie2編碼1 124個(gè)氨基酸。Tie2的催化核心在其羧基末端，它總體的折疊結(jié)構(gòu)類似于絲氨酸/蘇氨酸和酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)，羥基端激活環(huán)去磷酸化后才形成激活的構(gòu)象。Ang-1與Tie2受體結(jié)合后，能夠引起與受體相連的磷脂酰肌醇3-激酶（phos-phatidylinostitol 3-kinase，PI 3ˊ-kinase）的亞基P85磷酸化而激活PI3-kinase。隨后活化的PI3-kinase作用磷酸肌醇脂，提高胞內(nèi)1、4、5-三磷酸肌醇和3、4、5-三磷酸肌醇的含量，二者正性調(diào)節(jié)絲氨酸/蘇氨酸激酶。蘇氨酸激酶結(jié)合磷脂酰肌醇后被磷酸化，磷酸化位點(diǎn)在激活環(huán)Thr308和羧基端Ser473。

2 ANG-1/Tie2系統(tǒng)在炎癥過程中作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)性研究

3.1 抑制炎癥細(xì)胞的遷移、黏附、聚集以及炎癥基因表達(dá)：外源性Ang-1蛋白治療，腺病毒載體轉(zhuǎn)染Ang-1基因治療或Ang-1基因過度表達(dá)小鼠模型均能通過抑制細(xì)胞黏附分子、血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子-1（platelet-endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1）和血管內(nèi)皮黏著素（VE-adherin）等表達(dá)，減少中性粒細(xì)胞浸潤、黏附，對抗內(nèi)毒素血癥或過氧化氫誘導(dǎo)致肺損傷的血管內(nèi)膜滲漏［3］。Ang-1也通過抑制黏附分子的表達(dá)，從而干擾由黏附分子所介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞和EC之間的相互作用，并能阻止腫瘤壞死因子-α引起的中性粒細(xì)胞遷徙出內(nèi)皮細(xì)胞層［4］。Ang-1/Tie2系統(tǒng)可減少促炎基因表達(dá)和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生顯著減輕局部炎癥反應(yīng)，如凝血酶刺激后誘導(dǎo)的白細(xì)胞介素-8分泌［5］，這可能是通過Tie2受體磷酸化與核因子-κB（nuclear factorκB，NF-κB）抑制劑相互作用所介導(dǎo)的。Tie2受體缺陷的小鼠模型導(dǎo)致中性粒細(xì)胞浸潤和肺血管滲漏增加，加重了內(nèi)毒素血癥引起的肺損傷［6］。這一結(jié)果表明，即使缺乏外源性Ang-1蛋白治療，Ang-1/Tie2系統(tǒng)仍然有抗炎功能。

2.2 調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞通透性和抗血管滲漏：Ang-1/ Tie2系統(tǒng)調(diào)節(jié)EC通透性，部分是通過Rho家族小鳥苷三磷酸酶RhoA所介導(dǎo)的路徑調(diào)整肌球蛋白、微絲肌動(dòng)蛋白（filamentous actin，F(xiàn)-actin）間相互作用來完成的［7］。Rho GTPase家族成員特別是RhoA在EC通透性增高中起重要作用，Rho GTP酶通過影響微絲肌動(dòng)蛋白的聚合來調(diào)節(jié)EC的屏障功能。Tie2受體磷酸化后，通過PI3激酶和Rac1激活p190RhoGTPase激活蛋白（Rho家族GTPase活化蛋白，p190RhoGAp），這種蛋白有抑制RhoA活性的能力，從而抑制RhoA的活化。這一結(jié)果可減低EC高通透性和微絲肌動(dòng)蛋白的形成［3］。研究［3］證實(shí)，在內(nèi)毒素血癥小鼠模型中，下調(diào)的p190RhoGAp激活蛋白完全消除Ang-1抗內(nèi)毒素血癥誘發(fā)的炎癥和肺血管滲漏的能力。

國外有學(xué)者研究［7］發(fā)現(xiàn)Ang-1的調(diào)節(jié)EC通透性與PECAM-1和鈣黏蛋白在細(xì)胞表面的重新分布及細(xì)胞間連接緊密相關(guān)。Ang-1/Tie2系統(tǒng)影響著跨膜結(jié)合蛋白產(chǎn)生的相鄰細(xì)胞間連接力，特別是血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣依賴粘連蛋白復(fù)合物。Ang-1能改變血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣依賴粘連蛋白的狀態(tài)，降低EC通透性［8］。Ang-1這些效應(yīng)是由依賴于鞘氨醇激酶-1激活的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2來調(diào)節(jié)的［9］。同時(shí)Ang-1也是一種針對VEGF所介導(dǎo)的血管高滲透性有效的抑制劑［9］。VEGF能上調(diào)囊泡-液泡細(xì)胞器（vesicular vacuolar organelle，VVO）功能，調(diào)節(jié)血管基底膜上窗孔的開放或關(guān)閉，促血管通透性增加。而Ang-1影響了VVO的形成，同時(shí)減低了VEGF誘導(dǎo)磷酸化和隨后的血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣依賴粘連蛋白的細(xì)胞內(nèi)攝作用［7］，從而起到抗血管滲漏的效應(yīng)。

2.3 抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡：細(xì)胞凋亡是炎癥發(fā)病過程中的重要機(jī)制，實(shí)驗(yàn)［10］證明膿毒癥小鼠肺毛細(xì)血管EC凋亡數(shù)量明顯增加。Ang-1抑制EC凋亡通過幾個(gè)途徑，其中包括磷脂酰肌醇3′激酶（PI 3′-K）/蘇氨酸激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［11］，激活NF-κB的A-20結(jié)合抑制劑（A-20 binding Inhibitor of Nuclear Factor-kappaB Activation，ABIN-2）［12］，抑制轉(zhuǎn)錄因子FoxO1介導(dǎo)的基因表達(dá)［13］，抑制線粒體釋放第二線粒體源的半胱氨酸天冬酶激活物（second mitochondrial derived activator of caspases，smac）和細(xì)胞色素C（cytochrome C）［14］，與上調(diào)凋亡抑制因子生存素（survivin），穩(wěn)定細(xì)胞活力抑制凋亡［15］。

研究人員用可溶性Tie2受體（soluble Tie2 receptors，sTie2）阻斷人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的內(nèi)源性Ang-1，再給予不同劑量的外源性Ang-1，發(fā)現(xiàn)Tie2受體和PI 3′-K亞單位p85的磷酸化和PI 3′-K的活性均呈劑量依賴性，隨著劑量的增加內(nèi)皮細(xì)胞凋亡指標(biāo)逐漸下降［16］。PI3′-K的阻斷劑LY294002可阻斷Ang-1的抗凋亡作用。

天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶（caspase）是細(xì)胞凋亡中3條途徑的最后通路，在細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用。線粒體可釋放細(xì)胞色素C和半胱氨酸天冬酶激活物，二者都能促進(jìn)半胱氨酸蛋白水解酶的表達(dá)而促進(jìn)凋亡的發(fā)生。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，Ang-1在失血性休克大鼠模型中能防止線粒體跨膜電位崩潰，抑制線粒體釋放半胱氨酸天冬酶激活物和細(xì)胞色素C，阻止細(xì)胞凋亡［14］。

2.4 其他證實(shí)Ang-1具有抗炎效應(yīng)的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)：氣道毛細(xì)血管能夠表達(dá)P-選擇素、細(xì)胞間黏附分子等靜脈標(biāo)記物，并且是由脂多糖誘導(dǎo)急性炎癥中白細(xì)胞粘連的部位，Ang-1基因過度表達(dá)導(dǎo)致氣道毛細(xì)血管重塑。全身應(yīng)用sTie2阻斷內(nèi)源性Ang-1抑制毛細(xì)血管重塑，誘導(dǎo)靜脈標(biāo)記物，可促進(jìn)白細(xì)胞進(jìn)入感染肺支原體的小鼠氣道。研究結(jié)果［17］表明，封鎖Ang-1/Tie2通路，是氣道炎癥的有效治療方法。

此外，在內(nèi)毒素處理過的動(dòng)物模型中，Ang-1能夠減少內(nèi)皮素1（endothelin-1），這是一種炎癥介質(zhì)同時(shí)也是一種血管收縮劑，同時(shí)增加ARDS發(fā)病中的保護(hù)因素血紅素氧合酶-1（hemoxygenase-1，HO-1）［18］。而由腺病毒轉(zhuǎn)染Ang-1的動(dòng)物模型比內(nèi)毒素或高氧引起的肺損傷及內(nèi)毒素引起的休克動(dòng)物模型存活率提高了不止2倍［19］。

3 目前研究仍存在的問題

與其他生長因子如VEGF、EGF比較，我們對血管生成素家族了解尚少，并且缺乏相關(guān)的小干涉RNA（small interfering RNA；siRNA）和質(zhì)粒的廣泛應(yīng)用，甚至缺少基本的研究工具如市售的小鼠Ang-1ELISA試劑盒。而且，Ang-1/Tie2系統(tǒng)參與抑制炎癥反應(yīng)過程機(jī)制復(fù)雜，涉及多條信號傳導(dǎo)通路和多個(gè)正向、負(fù)向調(diào)節(jié)因子，進(jìn)一步研究抑制炎癥反應(yīng)的信號傳導(dǎo)通路及其啟動(dòng)機(jī)制和拮抗因素，以及Ang-1/Tie2系統(tǒng)與其他因子間的關(guān)系，對于炎性疾病防治和相關(guān)藥物的開發(fā)應(yīng)用具有重要意義。

目前Ang-1的給藥方式包括局部或全身應(yīng)用外源性Ang-1蛋白、重組Ang-1、細(xì)胞療法（注射血管緊張素-1過表達(dá)間充質(zhì)干細(xì)胞）、腺病毒載體轉(zhuǎn)染、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等方法。但是尚無比較這幾種給藥方式的途徑、劑量、開始最佳時(shí)間、有效性與安全性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

此外，鑒于Ang-1存在的抗炎效應(yīng)有學(xué)者提出，Ang-1的水平是否能夠成為預(yù)測炎癥反應(yīng)中持續(xù)器官衰竭（＞48 h）和延長住院期生物標(biāo)記。Whitcomb等［20］采用酶聯(lián)免疫吸附法測定了312例重癥急性胰腺炎患者的Ang-1、Ang-2水平，發(fā)現(xiàn)輕型和重型急性胰腺炎患者較入院時(shí)血清Ang-1水平差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，關(guān)于血清Ang-1水平能否成為預(yù)測炎性疾病嚴(yán)重程度的指標(biāo)，以及Ang-1是否在除EC之外的其他細(xì)胞上存在受體；Ang-1是調(diào)節(jié)血管滲漏的炎癥反應(yīng)還是僅能調(diào)節(jié)血管EC通透性增高的炎癥反應(yīng)均尚未明確。上述這些問題均需在今后的研究中作更進(jìn)一步的探討。

4 結(jié) 語

Ang-1的抗炎機(jī)制可歸納為：抑制炎癥細(xì)胞遷移、黏附及炎癥基因表達(dá)；調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞通透性；抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡；維持血管穩(wěn)定、抗血管滲漏等。而目前仍沒有針對炎癥病因的治療措施，甚至沒有關(guān)于炎癥前潛在因素和在發(fā)病過程中細(xì)胞相互作用方面的有效信息。而抗炎和抗血管通透性的藥物表現(xiàn)出抗藥性原因可能是人類微血管獨(dú)特屬性［21］和多種炎癥因子刺激、血管高滲透性導(dǎo)致的表現(xiàn)。Ang-1/Tie2系統(tǒng)可能提供了一個(gè)恰當(dāng)?shù)男碌闹委煱悬c(diǎn)，因?yàn)樗刂浦鴮苟嘀卮碳ぴ斐傻难装Y和血管高滲透性的廣泛通路［22］。

總之，Ang-1/Tie系統(tǒng)在炎癥過程中的作用及其機(jī)制和應(yīng)用前景已初露端倪。Ang-1/Tie系統(tǒng)的研究，不僅有利于加深對炎癥發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識，而且對于急性肺損傷、重癥胰腺炎、膿毒血癥等臨床相關(guān)疾病的防治亦有重要現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ MANIATIS NA，ORFANOS SE.The endothelium in acute lung injury/acute respiratory distress syndrome［J］.Curr Opin Crit Care，2008，14（1）：22-30.

［2］ XU J，QU J，CAO L，et al.Mesenchymal stem cell-based angiopoietin-1 gene therapy for acute lung injury induced by lipopolysaccharide in mice［J］.J Pathol，2008，214（4）：472-481.

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.07.048

R631

A

1007-3205（2012）07-0866-04

2011-03-03；

2011-03-28

霍浩然（1984-），男，河北邯鄲人，河北省邯鄲市中心醫(yī)院醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，從事肝膽外科疾病診治研究。

*通訊作者