轉(zhuǎn)化生長因子β在動脈粥樣硬化中作用的研究進展

黃江偉 劉廠輝

（南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科，湖南 衡陽 421000）

轉(zhuǎn)化生長因子β在動脈粥樣硬化中作用的研究進展

黃江偉 劉廠輝

（南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科，湖南 衡陽 421000）

轉(zhuǎn)化生長因子β是一類多功能生長細(xì)胞因子，具有調(diào)節(jié)機體生長、發(fā)育、炎癥、創(chuàng)傷修復(fù)、免疫等生理和病理過程的功能。近期研究表明，做為一個多功能調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子，其在動脈硬化進程中，甚至在維持斑塊穩(wěn)定性方面都發(fā)揮了重要作用。

轉(zhuǎn)化生長因子β；動脈粥樣硬化

生長轉(zhuǎn)化因子（transforming growth factor，TGF）是De Larco與Todaro在小鼠肉瘤病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一類細(xì)胞因子，因其具有轉(zhuǎn)化細(xì)胞的特性，故命名為轉(zhuǎn)化生長因子，包括α和β兩個成分。因二者在來源、組成、受體及生物學(xué)活性上存在較大差異，故分屬于不同的蛋白家族。目前，已發(fā)現(xiàn)的生長轉(zhuǎn)化因子β（TGF-β）是由許多具有共同生物學(xué)特性的信號分子組成的大家族，稱為TGF-β超家族（transforming growth factor-β superfamily），在細(xì)胞的生長分化、凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)的合成、胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)和應(yīng)答等多方面發(fā)揮著重要作用，是腫瘤、器官纖維化、免疫性疾病的研究熱點。近年來，大量研究表明，其在心腦血管性疾病中也扮演著重要角色，尤其是在動脈粥樣硬化的發(fā)展進程中，甚至在維持斑塊穩(wěn)定性方面都起起到了重要作用。

1 TGF-β的組成特性及信號傳導(dǎo)途徑

TGF-β是由兩個二硫鍵相連的同源二聚體組成的多肽分子（分子量為25 kDa），這些肽鏈中都包含一段含有9個半胱氨酸殘基的高度保守序列，其通過二硫鍵將幾個片層結(jié)構(gòu)連接在一起，形成了半胱氨酸的剛性結(jié)構(gòu)，使得TGF-β具有耐酸、堿、熱和耐變性的特性。TGF-β的信號向細(xì)胞核內(nèi)傳遞需要TGF-β受體（transforming growth factor-βreceptor，TβR）和Smad蛋白的參與。TGF-β與細(xì)胞表面的TβR結(jié)合后可激活多條信號通路，從而參與對細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)，其中Smads途徑是其主要的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子途徑[1]：活化的TGF-β首先與細(xì)胞表面的TβRⅡ結(jié)合，形成異源二聚體復(fù)合物，此時TGF-β構(gòu)象發(fā)生改變，被TβRⅠ所識別并結(jié)合形成了TβRⅡ-TGF-β-TβRⅠ復(fù)合物，TβRⅡ?qū)βRⅠ磷酸化激活，活化的TβRⅠ進一步磷酸化R-Smads蛋白后者再與Co-Smad結(jié)合成為轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，移入細(xì)胞核內(nèi)，通過與DNA 上的Smad結(jié)合元件結(jié)合，激活特定的靶基因。I-Smad通過阻止R-Smads中的Smad2和Smad3的磷酸化以及Smads轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成來抑制TGF-β的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2 TGF-β在動脈粥樣硬化中所起的作用

動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是多種因素危險因素作用于大中動脈從而引起的一類慢性的炎癥性疾病[2]。TGF-β對心血管系統(tǒng)而言是重要的細(xì)胞因子，在內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和造血細(xì)胞中均有表達[3]。對動脈內(nèi)皮的損傷，血管平滑肌的遷移，動脈壁脂質(zhì)聚集，細(xì)胞外基質(zhì)的沉積和炎性細(xì)胞的浸潤等動脈粥樣硬化的關(guān)鍵步驟均有調(diào)節(jié)作用。

2.1 TGF-β對內(nèi)皮細(xì)胞的影響

內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial cell，EC）是正常動脈壁的重要組成部分，內(nèi)皮功能的損傷和障礙被認(rèn)為是動脈粥樣硬化的發(fā)病機制中的初始步驟[4]。動脈粥樣硬化灶內(nèi)脂質(zhì)沉積于內(nèi)膜，尤其是在新生的內(nèi)皮組織更為顯著。體內(nèi)實驗觀察到血漿成份向內(nèi)皮下浸潤是在內(nèi)皮細(xì)胞分裂間期介入的。研究表明[5]：TGF-β/ALK5/Smad3通路可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞上內(nèi)皮素-1的表達，從而降低內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增殖，減少了脂質(zhì)浸潤的概率。TGF-β亦可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生前列環(huán)素，防止內(nèi)皮損傷后血小板聚集及血栓形成。

2.2 TGF-β對平滑肌細(xì)胞的影響

血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）是動脈血管壁的主要成分，其異常增殖及由中膜遷移到內(nèi)膜下間隙是動脈粥樣硬化的形成的病理學(xué)基礎(chǔ)之一。大量研究表明TGF-β對血管平滑肌細(xì)胞增殖、遷移及分化具有調(diào)節(jié)作用。實驗發(fā)現(xiàn)[6,7]：在正常生理狀態(tài)下TGF-β具有抑制血管平滑肌細(xì)胞增生的作用。而在損傷或炎癥等病理狀態(tài)下，由于Smad3的水平上調(diào)和ERK MAPK途徑的激活，TGF-β則促進平滑肌細(xì)胞的增生。因此認(rèn)為TGF-β/Smad途徑對血管平滑肌細(xì)胞具有雙向調(diào)節(jié)功能。研究表明[8]：TGF-β亦通過Smad3和p38/MAPK通路途徑上調(diào)α平滑肌激動蛋白和平滑肌肌球蛋白的表達，從而調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的分化。

2.3 TGF-β對巨噬細(xì)胞的影響

在動脈粥樣硬化早期，脂質(zhì)在內(nèi)皮細(xì)胞下沉積，單核細(xì)胞浸潤，與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附，經(jīng)受損的內(nèi)皮細(xì)胞間隙進入內(nèi)膜下，衍變?yōu)榫奘杉?xì)胞。巨噬細(xì)胞通過吞噬脂質(zhì)（低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白等）侵入血管壁并轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，加速了動脈硬化的進程。TGF-β具有減少脂質(zhì)蓄的功能是一種抗泡沫細(xì)胞形成因子[9]。早年Bottalico LA等人就發(fā)現(xiàn)：TGF-β1可以抑制THP-1巨噬細(xì)胞清道夫受體的活化，因此認(rèn)為其也許可能會抑制巨噬泡沫細(xì)胞的形成。而后，幾項獨立研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1可抑制人體巨噬細(xì)胞中CD36/SR-A的表達和氧化低密度脂蛋白（oxLDL）的吸收，并通過動物實驗發(fā)現(xiàn)TGF-β1在CD36/SR-A mRNA層面就抑制作用[10]。另有研究表明TGF-β1通過抑制脂蛋白酶基因的轉(zhuǎn)錄和增強巨噬細(xì)胞載脂蛋白E的表達[11]，從而抑制小鼠巨噬細(xì)胞中脂蛋白酶活化（或表達）減少膽固醇酯蓄積。

2.4 TGF-β對炎癥的影響

動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病，炎癥控制著病情的發(fā)展及斑塊的穩(wěn)定[12]。以往的研究表明TGF-β具有抗炎作用，其抗炎效應(yīng)可經(jīng)過多種途徑發(fā)揮作用：①通過TGF-β/Smad3通路抑制單核細(xì)胞趨化因子（MCP-1），從而減少其介導(dǎo)的單核/巨噬細(xì)胞的趨化和在血管壁的聚集，從而減輕炎癥。②抑制T細(xì)胞向Th1和Th2增殖、激活和分化[13]，從而降低了細(xì)胞毒性T細(xì)胞對正常細(xì)胞及組織的殺傷，減輕炎性反應(yīng)。③做為刺激因子通過促進轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的表達維持外周調(diào)節(jié)T細(xì)胞的作用，從而調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化[13]。④通過免疫調(diào)節(jié)作用抑制白細(xì)胞的募集。⑤降低CD36+信號水平調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化斑塊處巨噬細(xì)胞的功能，抑制其引起的局部炎性反應(yīng)[14]。

2.5 TGF-β對細(xì)胞外基質(zhì)的影響

動脈粥樣硬化斑塊中纖維帽的厚薄直接影響到斑塊的穩(wěn)定性，因此，維持纖維帽的厚度成為預(yù)防不穩(wěn)定斑塊的焦點[15]。細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的合成和沉積對斑塊纖維帽的厚度起決定性作用。研究發(fā)現(xiàn)：TGF-β可減少膠原酶的合成和刺激組織金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）的表達，使整體細(xì)胞外基質(zhì)降解受抑制，有利于基質(zhì)的沉積。在平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞中，低濃度的TGF-β，依然能使細(xì)胞外基質(zhì)蛋白如：纖維連接蛋白，膠原蛋白和纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）等合成增加[16]。因此TGF-β被認(rèn)為是細(xì)胞外基質(zhì)重要的調(diào)節(jié)因子。其可調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的平衡，使細(xì)胞外基質(zhì)合成增加，一方面有利于斑塊的穩(wěn)定，但另一方面卻有可能引起血管或支架內(nèi)的再狹窄[17]。

綜上所述，TGF-β在動脈粥樣硬化過程中具有雙向調(diào)節(jié)作用，一方面其具有修復(fù)損傷，抑制炎癥，預(yù)防血栓形成等抗動脈硬化作用；另一方面其又參與血管纖維化重塑，引起血管和支架內(nèi)再狹窄、心肌重塑，引起一系列病理變化。因此，研究上仍有許多亟待解決的問題：①TGF-β是一種多功能細(xì)胞調(diào)節(jié)因子，如何通過合理的調(diào)控其復(fù)雜的信號通路，達到趨利避害的治療作用。②目前對TGF-β生物學(xué)機制的研究多集中在動物實驗上，其實驗結(jié)果是否適用于人類。③TGF-β具有網(wǎng)絡(luò)式的復(fù)雜的生物分子信號通路，它的作用還需進一步闡明。由此可見，TGF-β在科研領(lǐng)域仍有廣泛的研究空間，如何把科研成果轉(zhuǎn)化成臨床治療手段仍是需要努力攻克的重點和難點。

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