Caveolae/Caveolin-1影響PAD支架植入后血管再狹窄的作用與機制研究進展

巢雄杰綜述，熊國祚審校

（南華大學附屬第二醫(yī)院血管外科，湖南衡陽421001）

Caveolae/Caveolin-1影響PAD支架植入后血管再狹窄的作用與機制研究進展

巢雄杰綜述，熊國祚審校

（南華大學附屬第二醫(yī)院血管外科，湖南衡陽421001）

動脈粥樣硬化；血管成形術；細胞增殖；Caveolae；Caveolin；綜述

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高和飲食結構的改變，動脈硬化閉塞狹窄的發(fā)病率也隨年齡的增長而增加，60歲以上發(fā)病率高達79%；動脈粥樣硬化性疾病仍是全球范圍內引起死亡的主要原因[1-2]，Caveolin-1作為小凹（Caveolae）的標志性蛋白，廣泛存在于各種高度分化的血管細胞上，在血管再狹窄的過程中起著重要作用。

下肢動脈硬化閉塞癥（PAD）所導致下肢截肢率在所有截肢患者中占40%～60%[3]。血管腔內介入技術已經成為治療動脈硬化所致疾病的最佳治療方法之一，然而術后血管成形不良則嚴重影響患者的遠期預后，Caveolae/Caveolin-1在內皮細胞及血管平滑肌的增殖、遷移過程中扮演重要角色，而動脈的內膜及中膜主要是由內皮細胞和血管平滑肌細胞（VSMCs）構成[3]。本文將對Caveolae/Caveolin-1通過調節(jié)血管內皮細胞和VSMCs而影響血管成形的研究進展作一簡要綜述。

1 PAD支架植入后血管再狹窄的機制

腔內介入治療PAD的方式主要有經皮球囊血管成形術（PTA）、血管內支架（Stent）、血管腔內硬化斑塊旋切術等；PTA與Stent是聯(lián)合治療PAD的黃金組合，然而術后半年再狹窄率為36.8%，術后1年再狹窄率達53.3%[4]，術后血管成形不良嚴重影響該病的預后。支架植入術后血管再狹窄的機制目前仍未完全探明，但研究表明與血管彈性回縮、血管壁炎性反應、血栓形成、VSMCs過度增生及血管重塑關系密切[5]。

1.1 血管彈性回縮 閉塞或狹窄段血管經球囊擴張后，短時間內由于血管中膜的彈性纖維及平滑肌的收縮作用使血管急性回縮，血管腔變小甚至塌陷[6]，支架在血管內釋放后并不能完全撐開血管。

1.2 血管壁炎性反應 球囊擴張及支架植入后造成血管內膜的機械性損傷，內皮下組織和膠原纖維充分暴露，功能受到破壞，引起內皮細胞損傷、過早凋亡，導致細胞因子、趨化因子和細胞黏附分子等表達明顯增加，啟動炎性反應，刺激炎癥細胞過度增殖，誘發(fā)NO、腫瘤壞死因子-α、白介素-1等炎癥因子成瀑布樣釋放，炎癥介質黏附于血管壁和血小板激活，Turak等[7]及Gabbasov等[8]研究表明，支架植入患者的血漿成分中嗜酸性粒細胞明顯升高，中性粒細胞/淋巴細胞比例大于2.73的患者術后發(fā)生血管再狹窄率達80%。

1.3 血栓形成 內皮細胞具有合成和分泌抗凝因子如凝血調節(jié)蛋白、肝素樣物質、組織因子通路阻抑因子，促纖溶因子如組織型纖溶酶原激活劑，抑制血管擴張和血小板凝集的因子如血管平滑肌松弛因子、前列環(huán)素的功能，當內膜受損，內皮細胞分泌功能遭受破壞，抗血栓作用下降，血小板黏附、聚集、活化，纖維蛋白沉積，促進血栓形成[9]。

1.4 VSMCs的遷移及過度增生 VSMCs可呈現(xiàn)為增殖型和收縮型2種表型，正常情況下，增殖型VSMCs表達低下[10]。PTA不可避免地造成內皮細胞損傷，從而導致抑制VSMCs增殖的異類細胞連接消失，內皮細胞分泌功能紊亂分泌出許多促VSMCs遷移增殖的血小板衍生生長因子（PDGF）、緩激肽、內皮素、5-羥色胺、成纖維細胞生長因子等血管活性物質，血液中炎癥細胞激活及血小板活化又可通過釋放細胞因子、表皮生長因子（EGF）、組織因子等共同促進VSMCs由血管中膜向內膜轉移，并由分化型向增殖型轉變，引起血管內膜過度增生變厚，血管腔狹窄[11]。

2 Caveolae/Caveolin-1 的結構與生物學功能

Caveolae是由美國生物學家Geonge Palade于1953年應用電子顯微鏡首次發(fā)現(xiàn)[12]。并觀察到Caveolae是存在于高度分化的細胞胞膜上成凹陷性具有脂質雙層結構的微區(qū)域，直徑50～100 nm，呈燒瓶狀，亦稱細胞質膜微囊或胞膜窖，主要由鞘磷脂、糖基鞘磷脂、Caveolin家族蛋白及膽固醇組成，根據(jù)免疫性特征可分為Caveolin-1、Caveolin-2、Caveolin-3，而Caveolin-1作為Caveolae的標志性蛋白和結構蛋白，具有維持Caveolae的結構和功能的作用，其主要由兩端得到C-端、N-端和中間的疏水區(qū)域組成，其C-端含有3個棕櫚?；陌腚装彼釟埢陀?個磷酸化位點Ser80、Tyr14，磷酸化的Ser80位點與Caveolin-1的功能息息相關，而絡氨酸激酶家族成員（Abl、Src家族、JAK家族等）能使Tyr14位點磷酸化，調控胞內信號轉導、細胞內吞、遷移和黏附。N-端的82-101的氨基酸殘基區(qū)域，與多種信號分子活化中心相似，能與多種信號分子[如酪氨酸激酶家族成員Src及Fyn、抑制蛋白激酶C（PKC）、EGF受體等]結合，引起信號因子異構或修飾從而調節(jié)分子的活性狀態(tài)，稱為腳手架區(qū)（CDS），是Caveolin-1的功能區(qū)域，對大多數(shù)信號分子起負性調節(jié)作用[13]。

Caveolin-1在多種高度分化終末細胞胞膜上表達豐富，尤其是內皮細胞和平滑肌細胞，Caveolin-1的CDS能與多類信號分子特異地結合，抑制信號分子的活性，形成信號通路的樞紐中心，影響信號通路的轉導，如G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉導通路、PKC介導的信號通路傳導、蛋白酪氨酸激酶的級聯(lián)反應等，在細胞的增殖、遷移、分化、信號轉導過程中扮演重要角色[14-15]。Caveolae/Caveolin-1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、遷移聯(lián)系緊密，Cvaeolin-1的表達與侵蝕能力呈正相關，而腫瘤的分化程度呈負相關[17-18]。Luo等[19]及 Kiyan等[20]發(fā)現(xiàn)Caveolin-1在VSMCs由收縮型向增殖型表型轉化過程中發(fā)揮重要作用。Caveolin-1具有內吞作用，可以吞噬胞外的大分子轉移至胞內，嚴鵬科等[21]觀察到Caveolin-1介導的膽固醇轉運和流出是平衡VSMCs細胞膜上膽固醇水平的重要機制，發(fā)揮穩(wěn)定細胞膜、維持細胞的正常通透性等功能。

3 Caveolae/Caveolin-1 在調節(jié)內皮細胞增殖中的作用

內皮細胞的過度增殖是引起血管再狹窄的重要原因，而內皮細胞的增殖與促血管生成因子提供的促增殖信號息息相關。正常情況下，內皮細胞處于穩(wěn)定狀態(tài)，由于Caveolae的特殊結構使其成為一種敏感型載體，在內皮細胞主要通過跨細胞轉運功能及入胞作用轉運大分子物質，在血管內膜損傷后，Caveolin-1表達上調通過抑制促增殖信號、調節(jié)細胞周期、誘導細胞凋亡等途徑下調內皮細胞的增殖及抑制血管生成。

3.1 抑制信號通路的傳遞 許多信號分子與Caveolin的CDS有相似的連接域，可以競爭性結合信號分子，從而抑制信號轉導。（1）抑制G蛋白介導的信號轉導：G蛋白偶聯(lián)受體如緩激肽、內皮素、乙酰膽堿、β-腎上腺素能受體等主要位于 Caveolae上。Cvaeoiln-1與失活的GSα亞單位（GDP-Caveoiln-1，聯(lián)結形式）結合成復合物，抑制G蛋白α亞單位與GTP結合，影響G蛋白的GDP/GTP轉換而抑制GTP酶活性，隨即抑制G蛋白介導的信號通路轉導的傳導。（2）抑制酪氨酸激酶的級聯(lián)反應Caveoiln-1與受體酪氨酸激酶受體（胰島素和多種生長因子受體）及非受體酪氨酸激酶受體（如 SRC、JAK、FAK等）結合成復合物，抑制受體的自身磷酸化。一些酪氨酸激酶級聯(lián)反應信號通路的主要分子如Ras、Raf-1、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）等也位于Caveolae，房凱等[22]證實Caveolin-1上調能通過抑制 p42/44 MAPK磷酸化，從而抑制肝細胞生長因子、PDGF和血管內皮生長因子（VEGF）等生長因子的促內皮細胞增殖作用。（3）PKC介導的信號通路傳導 Cvaeoiln-1與PKC的結合能抑制PKC活化，從而阻礙下游基因的被磷酸化和激活，PKC介導的信號通路傳導，使得內皮細胞表型轉化轉型障礙，抑制表皮細胞增殖[23]。

此外，Caveolin-1還能與內皮型一氧化氮合酶（eNOS）作用，使eNOS發(fā)生酪氨酸磷酸化，降低eNOS活性，導致NO生成減少，并且同時破壞已存在的NO活性，使NO促內皮細胞生長、遷移及血管重塑和血管新生的效應受抑制[24]。

3.2 調節(jié)細胞周期 Caveolin-1導致血清誘導的內皮細胞H3-胸腺嘧啶的摻入量降低，高表達Caveolin-1的內皮細胞在G0/G1期分布增多，在S期分布減少，這充分證實了Caveolin-1可以通過阻礙內皮細胞進入S期來抑制細胞增殖[25]。而 Capozza等[26]發(fā)現(xiàn) Caveolin-1上調能抑制p42/44MAPK信號轉導通路，由此推測，Caveolin-1可能是通過抑制p42/44MAPK信號通路從而抑制內皮細胞進入S期的。Caveolin-1還可以與PKC的活性部位直接結合，負調控PKC的活性來抑制內皮細胞增殖[27]。

3.3 誘導細胞凋亡 Caveolin-1表達上調可以抑制EGFR-Ras-Raf-Mapk通路，促進細胞凋亡，抑制細胞增殖。

4 Caveolae/Caveolin-1 調節(jié)VSMCs增殖與遷移的機制

VSMCs的過度增殖與遷移是導致血管再狹窄的關鍵步驟，Caveolae/Caveolin-1能調節(jié)VSMCs的增殖主要是通過3個方面：一是通過對信號通路的抑制作用；二是分泌多種血管活性物質影響VSMCs的增殖；三是抑制血管張力。

4.1 通過對信號通路的抑制作用 Caveolin-1可以阻止表皮生長因子受體（EGFR）和血管緊張素受體-1（AT1R）在Caveolae的雙向轉運，從而下調AT2對EGFR的活化來介導VSMCs的增殖[28]。Caveolae破壞后，VSMCs的增殖受到抑制，其可能的機制是破壞Caveolae，轉化生長因子-β（TGF-β）/Smad信號通路轉導增強，導致下調Smad2磷酸化和下游的信號轉導的能力下降[27]。李正楊等[29]發(fā)現(xiàn)Caveolin-1可以顯著抑制位于胞膜上微囊的Ras、Raf和ERK等信號通路，抑制細胞增殖信號向核內的轉導，從而抑制VSMCs的增殖。

4.2 分泌多種血管活性物質影響VSMCs的增殖 VEGF作為血管內皮細胞產生的促血管平滑肌增殖因子，血管內膜損傷后Caveolin-1表達上調，抑制內皮細胞產生過多的VEGF及降低VEGF活性，從而使抑制VEGF對VSMCs的過度促增殖作用。血管損傷時血小板及炎癥細胞釋放一種高效的促VSMCs分裂的絲裂原PDGF，從而促進VSMCs增殖與遷移，而Caveolin-1可以通過負性調控ERK-MAPK信號通路，從而抑制PDGF的產生[30]。

4.3 抑制血管張力 在生理情況下內皮源性超極化因子（EDHF）可以引發(fā)血管舒張，當血管內膜受到損傷時，VSMCs上表達的瞬時陽離子通道產生的TRPV4與Caveolin-1及依賴Ca2+活化的鉀通道共同組成連接子，連接子可產生EDHF使血管處于舒張狀態(tài)，避免血管攣縮，引起血管狹窄[31]。

5 總結及展望

Caveolin-1可與血管內皮細胞及VSMCs表面多種分子相互作用，影響血管成形過程中多種信號轉導通路，從而發(fā)揮對血管損傷后抑制內膜過度增殖，從而延緩血管再狹窄，但由于Caveolae/Caveolin-1對血管內皮細胞及VSMCs遷移與增殖的調控作用涉及多種信號通路，具體的調控機制仍未完全探明，所以Caveolae/Caveolin-1對血管成形的進一步研究將成為探索的目標，Caveolae/Caveolin-1有望成為預防和治療動脈粥樣硬化性疾病PTA及Stent術后血管再狹窄的新靶點，為臨床治療及預防血管狹窄性疾病提供新思路及新途徑。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.14.012

:A

:1009-5519（2015）14-2124-03

2015-03-26）

湖南省自然科學基金資助項目（2015JJ2117）。

巢雄杰（1988-），男，湖南岳陽人，碩士研究生，主要從事血管外科研究；E-mail：836266949@qq.com。

熊國祚（E-mail：55752528@qq.com）。