色素上皮細(xì)胞衍生因子與心血管疾病

文 豪 徐新生 呂慧霞

色素上皮細(xì)胞衍生因子（pigment epitheliumderived factor，PEDF）是一種分泌性糖蛋白，最先是在胎兒視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞培養(yǎng)液中作為神經(jīng)細(xì)胞活性因子被發(fā)現(xiàn)［1］。人類PEDF基因位于第17號染色體的短臂末端，屬于絲氨酸蛋白酶抑制基因家族，但不具有抗蛋白酶活性［2－3］。PEDF具有抗血管生成、抗血栓形成、抗炎、抗氧化等功能，可增加動脈粥樣斑塊穩(wěn)定性，對抗微血管并發(fā)癥及血脂異常等病理過程［4－7］。

1 PEDF與動脈粥樣硬化

1.1 PEDF的抗血管新生作用

動脈粥樣硬化易損斑塊的主要特征是纖維帽薄、脂質(zhì)核大、斑塊內(nèi)新生血管形成及大量炎癥細(xì)胞積聚。易損斑塊內(nèi)新生血管多不成熟，血管壁薄且通透性較大，容易破裂出血。因此，抑制斑塊內(nèi)血管新生可增強(qiáng)斑塊的穩(wěn)定性。正常情況下，體內(nèi)促血管生成因子和抑制血管生成因子之間存在動態(tài)平衡。血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（vascular endothelial gro wt h f actor，VEGF）是血管內(nèi)皮細(xì)胞促分裂素，在血管新生過程中發(fā)揮重要的作用。PEDF作為一種強(qiáng)效的內(nèi)源性抗血管生成因子，可通過多種途徑對抗VEGF的促血管新生作用［8］。一方面，PEDF可在轉(zhuǎn)錄水平直接抑制VEGF的表達(dá)；另一方面，PEDF可與VEGF競爭結(jié)合血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR），抑制VEGF引起的內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移［4，9］。

PEDF還通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡影響血管生成。由VEGF、堿性成纖維細(xì)胞生長因子（b FGF）等誘導(dǎo)的新生血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)跨膜糖蛋白凋亡相關(guān)因子（Fas）受體，PEDF可上調(diào)凋亡相關(guān)因子配體。Fas配體與Fas受體結(jié)合后誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，而正常的成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞不表達(dá)Fas受體。因此，PEDF的靶血管只是新生的異常血管，對已經(jīng)成形的正常血管無破壞作用。這是PEDF在抗血管新生治療方面的特性和潛在優(yōu)勢。

細(xì)胞外基質(zhì)的降解和血管滲漏是新生血管形成的首要步驟，這一過程需要基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的參與。MMP是一種內(nèi)切蛋白水解酶，可降解膠原和細(xì)胞外基質(zhì)，血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞均可分泌 MMP［10］。Grippo等［11］發(fā)現(xiàn)，在PEDF基因缺陷小鼠胰腺癌模型中 MMP-2和MMP-9表達(dá)水平升高。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，PEDF可能通過核因子 κB（NF-κB）下調(diào) MMP-9的水 平［12］。PEDF通過抑制MMP表達(dá)，抑制新生血管的生成，進(jìn)而降低了斑塊的易損性［13］。

1.2 PEDF的抗炎作用

炎癥反應(yīng)與血管新生相互作用，在易損斑塊發(fā)生、發(fā)展過程中形成惡性循環(huán)。炎癥反應(yīng)導(dǎo)致血管通透性增加，炎癥細(xì)胞進(jìn)入斑塊中的新生血管，產(chǎn)生自由基等物質(zhì)使纖維帽變薄。在斑塊形成后期，巨噬細(xì)胞凋亡促進(jìn)了脂質(zhì)壞死中心形成，導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定性增加，最終引起破裂［14］。PEDF可抑制炎癥反應(yīng)。注射低劑量的PEDF使視網(wǎng)膜血管通透性顯著降低，同時VEGF、VEGFR及單核細(xì)胞趨化因子-1（MCP-1）、腫瘤壞死因子－α（TNF-α）等表達(dá)顯著下降［15－16］。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，PEDF還可通過抑制還原型輔酶Ⅱ（NADPH）減少活性氧的產(chǎn)生，這可能是PEDF抗炎、抗氧化的分子機(jī)制之一［5，17］。此外，PEDF還可通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體－γ（PPAR-γ），促進(jìn)抑癌基因p53高表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡和壞死，抑制炎癥反應(yīng)［18］。微囊蛋白-1（Caveolin-1，Cav）是內(nèi)皮細(xì)胞質(zhì)膜微囊的重要組成部分，在動脈粥樣硬化的發(fā)展中起重要作用。對臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，PEDF可與Cav結(jié)合，抑制Cav介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)［19］。

1.3 PEDF的抗血栓形成作用

CD40L也稱T細(xì)胞-B細(xì)胞活化分子、腫瘤壞死因子相關(guān)激活蛋白，主要表達(dá)于活化的CD4＋T淋巴細(xì)胞，功能性的CD40L在血小板上也有表達(dá)。研究表明，高水平CD40L和心血管事件的危險性相關(guān)，抑制血小板CD40L的表達(dá)可能是預(yù)防血栓形成的新靶點(diǎn)［5］。Ya magishi等［20］研究發(fā)現(xiàn)，PEDF可抑制血小板中糖尿病和晚期糖基化終產(chǎn)物（AGE）導(dǎo)致的CD40L表達(dá)上調(diào)。PEDF不僅可以通過抗氧化應(yīng)激來抑制血小板活化和聚集，還可通過降低CD40L水平來預(yù)防糖尿病大鼠動脈粥樣硬化血栓形成［5］。

此外，PEDF與纖溶系統(tǒng)功能有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，靜脈注射PEDF會延長尾靜脈出血時間，并可降低大鼠纖溶酶原激活物抑制劑1的活性［20］。

2 PEDF與血脂代謝

血脂異常是心血管疾病的獨(dú)立危險因素，調(diào)節(jié)和改善異常血脂代謝是心血管疾病防治的重中之重［17］。

盡管PEDF最初是從視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，但是體內(nèi)PEDF主要由脂肪組織和肝臟分泌。在脂質(zhì)生成尤其是分化為成熟脂肪的過程中，血漿PEDF水平及脂肪組織中PEDF蛋白表達(dá)水平均明顯增加。糖耐量異常的受試者和2型糖尿病患者體內(nèi)PEDF水平明顯升高［21］，而外科降脂手術(shù)會導(dǎo)致血漿PEDF水平明顯下降［22］。Chen等［23］研究發(fā)現(xiàn)，代謝綜合征患者血清PEDF水平明顯高于非代謝綜合征患者。PEDF的受體脂肪三酰甘油脂酶（adipose trigl yceride lipase，ATGL）是脂肪動員的關(guān)鍵酶，分別對ATGL－／－小鼠和野生型小鼠注射PEDF后觀察到野生型小鼠骨骼肌脂肪分解增加、ATGL活性增加，而這些現(xiàn)象并未出現(xiàn)于ATGL－／－小 鼠 體 內(nèi)，因 此 PEDF 可 能 是 通 過ATGL促進(jìn)了脂質(zhì)分解［24］。上述研究說明PEDF與脂肪代謝有密切關(guān)系。

3 PEDF與心肌凋亡、心室重構(gòu)

細(xì)胞凋亡參與動脈粥樣硬化、心肌梗死、缺血－再灌注損傷、心肌炎、心肌病、慢性心力衰竭等多種心血管疾病的病理過程［25－26］。在缺氧條件下，心肌細(xì)胞膜上的PEDF受體磷脂酶A2（PLA2）表達(dá)上調(diào)，PEDF通過與PLA2結(jié)合后激活Fas通路誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡［27］。

研究發(fā)現(xiàn)，PEDF可抑制NADPH氧化酶介導(dǎo)的活性氧產(chǎn)生，進(jìn)而抑制活性氧對內(nèi)皮細(xì)胞的毒性作用；PEDF還可通過活化Rac-1阻止AGE介導(dǎo)的C反應(yīng)蛋白表達(dá)，對減輕心室重構(gòu)、改善心功能有積極意義［5－6，28］。

在缺血、缺氧時，PEDF通過抗氧化、抗炎作用減輕心室重塑，但同時又能促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。在疾病的不同階段PEDF哪種作用更具優(yōu)勢則需要進(jìn)一步的研究證明。

4 小結(jié)

PEDF具有抑制血管新生、抗炎、抗血栓、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等多種功能，在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。這使PEDF有望成為心血管病治療的新靶點(diǎn)。

［1］ To mbran-Tink J，Chader CG，Johnson LV．PEDF：a pigment epithelium-derived factor with potent neuronal differentiative activity［J］．Exp Eye Res，1991，53（3）：411-414．

［2］ Becerra SP．Focus on molecules：Pigment epithelium-derived factor（PEDF）［J］．Exp Eye Res，2006，82（5）：739-740．

［3］ Goliath R，To mbran-Tink J，Rodriquez IR，et al．The gene for PEDF，a retinal growt h factor is a pri me candidate for retinitis pigmentosa and is tightly linked t o the RP13 locus on chromosome 17p13.3［J］．Mol Vis，1996，19（2）：5．

［4］ Rychli K，Niessner A，Hohensinner PJ，et al．Prognostic value of pigment epithelium-derived factor in patients with advanced heart failure［J］．Chest，2010，138（3）：656-664．

［5］ Yamagishi SI，Matsui T．Anti-atherothrombogenic properties of PEDF［J］．Curr Mol Med，2010，10（3）：284-291．

［6］ Ueda S，Yamagishi S，Matsui T，et al．Ad ministration of pigment epithelium-derived fact or inhibits left ventricular re modeling and improves cardiac function in rats with acute myocardial infarction［J］．Am J Pathol，2011，178（2）：591-598．

［7］ Nur kic J，Ljuca F，Nurkic M，et al．Biomarkers of plaque instability in acute coronary syndrome patients［J］．Med Ar h，2010，64（2）：103-106．

［8］ Dawson DW， Volpert OV， Gillis P，et al．Pigment epithelium-derived factor：A potent inhibitor of angiogenesis［J］．Science，1999，285（5425）：245-248．

［9］ Tsuchiya T，Nakahama K，Asakawa Y，et al．The reduction in pigment epithelium-derived factor is a sign of malignancy in ovarian cancer expressing low level of vascular endothelial growth factor［J］．Gynecol Endocrinol，2009，25 （2）：104-109．

［10］ 石 健，侯靜波．基質(zhì)金屬蛋白酶與動脈粥樣硬化關(guān)系研究新進(jìn)展［J］．國際心血管病雜志，2013，40（1）：25-27．

［11］ Grippo PJ，F(xiàn)itchev PS，Bentrem DJ，et al．Concurrent PEDF deficiency and Kras mutation induce invasive pancreatic cancer and adipose-rich stroma in mice［J］．Gut，2012，61 （10）：1454-1464．

［12］ Alcantara MB，Dass CR．Regulation of MT1-MMP and MMP-2 by the serpin PEDF：a promising new target formetastatic cancer［J］．Cell Physiol Biochem，2013，31（4-5）：487-494．

［13］ Sounni NE，Paye A，Host L，et al．MT-MMPs as regulators of vessel stability associated with angiogenesis［J］．Front Phar macol，2011，2：111．

［14］ Silvestre-Roig C，de Winther MP， Weber C，et al．Atherosclerotic plaque destabilization：mechanisms，models，and therapeutic strategies［J］．Circ Res，2014，114（1）：214-226．

［15］ Lu Y，F(xiàn)eng J，Yang L，et al．Anti-inflammatory effects of a synthetic peptide derived from pigment epithelium-derived factoron H2O2－induced cor neal injury in vitro［J］．Chin Med J（Engl），2014，127（8）：1438-1444．

［16］ Matsui T，Higashi moto Y，Ya magishi S．Laminin receptor mediates anti-inflammat ory and anti-t hrombogenic effects of pigment epithelium-derived factor in myeloma cells［J］．Bioche m Biophys Res Commun，2014，443（3）：847-851．

［17］ Wang F，Ma X，Zhou M，et al．Ser u m pigment epitheliumderived factor levels are independently correlated with the presence of coronary artery disease［J］．Cardiovasc Diabetol，2013，12：56．

［18］ Ho TC，Yang YC，Chen SL，et al．Pigment epitheliumderived fact or induces T HP-1 macrophage apoptosis and necrosis by the induction of the peroxisome proliferator-activated receptor ga mma［J］．Mol Immunol，2008，45（4）：898-909．

［19］ Matsui T， Higashi moto Y， Taira J，et al． Pigment epithelium-derived factor （PEDF）binds to caveolin-1 and inhibits the pro-inflammatory effects of caveolin-1 in endothelial cells［J］．Biochem Biophys Res Commun，2013，441（2）：405-410．

［20］ Ya magishi S，Matsui T，Nakamura K，et al．Ad ministration of pigment epithelium-derived factor prolongs bleeding time by suppressing plasminogen activator inhibitor-1 activity and platelet aggregation in rats［J］．Clin Exp Med，2009，9（1）：73-76．

［21］ Sabater M， Moreno-Navarrete JM， Ortega FJ，et al．Circulating pigment epithelium-derived factor levels are associated with insulin resistance and decrease after weight loss［J］．Clin Endocrinol Metab，2010，95（10）：4720-4728．

［22］ Tschoner A，Stur m W，Ress C，et al．Effect of weight loss on serum pigment epithelium-derived factor levels［J］．Eur J Clin Invest，2011，41（9）：937-942．

［23］ Chen C，Tso A W，Las LS，et al．Plasma level of pigment epithelium-derived factor is independently associated with the development of metabolic syndrome in Chinese men：a 10-year prosective study［J］．Clin Endocrinol Metab，2010，95（11）：5074-5081．

［24］ Bor g ML，Andrews ZB，Duh EJ，et al．Pigment epitheliumderived factor regulates lipid metabolism via adipose triglyceride lipase［J］．Diabetes，2011，60（5）：1458-1466．

［25］ Boon RA，Iekushi K，Lechner S，et al．Micro RNA-34a regulates cardiac ageing and function［J］．Nature，2013，495（7439）：107-110．

［26］ Chiong M，Wang ZV，Pedrozo Z，et al．Cardio myocyte death：mechanisms and translational implications［J］．Cell Death Dis，2011，2：e244．

［27］ Li JK，Liang HL，Li Z，et al．Pigment epithelium-derived factor promotes Fas-induced cardio myocyte apoptosis via its receptor phospholipase A2［J］．Life Sci，2014，99（1-2）：18-23．

［28］ Liu J，Wang S，Shi J，et al．The association study of plasma levels of pigment epithelium-derived factor with acute coronary syndrome in the chinese han population［J］．Cardiology，2014，127（1）：31-37．