Notch 信號通路與動脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

崔梅花 綜述，關(guān)立克 審校 (延邊大學(xué)附屬醫(yī)院心內(nèi)科，吉林 延吉 133200)

動脈粥樣硬化(As)是多因素誘導(dǎo)血管壁發(fā)生局部炎性級聯(lián)反應(yīng)的慢性進(jìn)展性病理過程。在As 的發(fā)生、發(fā)展過程中，免疫反應(yīng)發(fā)揮著重要的作用，免疫反應(yīng)涉及As 發(fā)展的各個環(huán)節(jié)［1］。近年來研究表明，Notch 信號通路在As 發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用。簡單綜述一下關(guān)于Notch 信號通路與As 研究進(jìn)展。

1 Notch 信號通路簡介

1.1 Notch 信號通路構(gòu)成及活化過程:Notch 信號通路是在進(jìn)化上高度保守的一類通路，廣泛參與器官、組織細(xì)胞的發(fā)育分化。Notch 信號通路由Notch 受體、配體、細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子、調(diào)節(jié)分子及其他的效應(yīng)物等組成。

1.2 Notch 信號通路的發(fā)現(xiàn)和來源:1919 年，Mohr 發(fā)現(xiàn)果蠅翅膀邊緣出現(xiàn)缺口跟其體內(nèi)某種基因功能障礙有關(guān)，他將這種起關(guān)鍵作用的基因命名為Notch 基因。研究發(fā)現(xiàn)，Notch 基因位點(diǎn)突變會導(dǎo)致果蠅胚胎期死亡，上皮組織會被神經(jīng)組織取代，神經(jīng)組織迅速增多，導(dǎo)致雌性雜合子的翅膀出現(xiàn)各種各樣的缺口。果蠅Notch 基因在1983 年被成功克隆。隨后研究發(fā)現(xiàn)，Notch 基因在無脊椎動物和脊椎動的多個物種中均有表達(dá)。

人的Notch 受體有4 中，分別為Notch1、Notch2、Notch3、Notch4。Notch 配體有五種，分別為Jagged1、Jagged2 和Delta1、Delta3、Delta4［2－3］。

1.3 Notch 信號通路的激活:Notch 受體的胞外區(qū)主要功能是和配體結(jié)合，激活Notch 信號通路產(chǎn)生效應(yīng)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，非配體依賴的Notch 受體的激活也可以啟動Notch 信號通路［4?。Notch 信號通路受體蛋白的分子量為300 KD 左右，由180 KD 的胞外區(qū)和120KD 胞內(nèi)區(qū)組成。其受體胞外區(qū)與配體結(jié)合被激活后，受體在γ－secretAse 蛋白酶和ADAM 家族酶聯(lián)合作用下，胞內(nèi)區(qū)發(fā)生水解釋放出胞內(nèi)區(qū)活性形式，即胞內(nèi)域(NICD)。哺乳動物的NICD 進(jìn)入核內(nèi)與重組信號結(jié)合蛋白Jk(RBP－Jk)結(jié)合。RBP－Jk 是Notch 信號通路中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，在一些轉(zhuǎn)錄激活分子的作用下，NICD 和RBP－Jk結(jié)合在一起激活下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。Notch 信號通路的下游分子都具有堿性螺旋－環(huán)－螺旋(bAsic helix－loop－h(huán)elix，bHLH)特征性結(jié)構(gòu)，在哺乳動物中包括倆類:一是HES(hairy/enhancer of split，Hes)家族，二是HRT(hairy－related transcription factor，HRT)家族。在哺乳動物中，Hes 家族中有七種基因Hes1－7，只有Hes1、5 及7 受Notch 調(diào)控，而Hey 家族中Hey1、2 和HeyL 受Notch 信號通路的調(diào)控［5］。因此NICD 和RBP－Jk 結(jié)合在一起啟動靶基因Hes 與HRT 的表達(dá)［6］。近年也有新型的bHLH 家族分子HERP(HES－related repressor protein，HERP)被發(fā)現(xiàn)，它可以形成同型二聚體，bHLH 和HERP 分別可通過不同的方式激活下游基因的表達(dá)［7］。

Notch 信號的激活參與了機(jī)體眾多的生理病理調(diào)控，如胚胎發(fā)育、腫瘤發(fā)生、神經(jīng)退行性病變、免疫系統(tǒng)功能調(diào)控以及心臟及血管發(fā)育等生理病理過程［8－9］。近年來，研究發(fā)現(xiàn)Notch 信號與心血管疾病的發(fā)生、進(jìn)展及預(yù)后有重大關(guān)系，作為常見疾病的AS 得到了較好的研究［10］。除此之外，Notch 信號具有誘導(dǎo)新生血管形成、促進(jìn)干細(xì)胞向心肌的分化、抑制心臟成纖維細(xì)胞－成肌纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化(CMT)、保護(hù)缺血心肌等作用［11－14］。

2 Notch 信號通路與As

As 是動脈血管壁對損傷和刺激的慢性炎癥和免疫反應(yīng)。在As 形成的早期單核細(xì)胞在損傷部位聚集、黏附、遷移和穿過血管內(nèi)皮，進(jìn)而活化并分化成為巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞在動脈粥樣硬化(As)起始、發(fā)展的全過程扮演著中心角色。巨噬細(xì)胞脂質(zhì)化后形成泡沫細(xì)胞是粥樣硬化發(fā)生的始動因素。巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)成為泡沫細(xì)胞，形成As 的早期病變脂紋、脂斑的主要成分;動脈中膜的血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)遷入內(nèi)膜，吞噬脂質(zhì)形成肌源性泡沫細(xì)胞，增生遷移形成纖維帽，進(jìn)而形成纖維斑塊;氧化修飾低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein ox－LDL)使上述兩種泡沫細(xì)胞壞死崩解，形成糜粥樣壞死物，粥樣斑塊形成。在此過程中Notch 信號通路起多方面的作用。Notch 信號與炎癥之間的關(guān)系是復(fù)雜精密的。據(jù)報道，炎癥過程中產(chǎn)生的細(xì)胞因子如:腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)，干擾素－γ(interferonγ，IFN－γ)等，可以調(diào)控細(xì)胞中Notch 受體、配體的表達(dá)及激活。但是細(xì)胞因子不同，具體調(diào)控的Notch 信號也不同。反過來，Notch 信號也可調(diào)控體內(nèi)的炎性反應(yīng)。Notch 信號通路廣泛參與炎癥細(xì)胞的分化，并且該通路的組成部分在慢性炎癥病灶上調(diào)［15］。據(jù)報道Notch 信號在整個免疫系統(tǒng)細(xì)胞發(fā)育選擇中廣泛存在，特別是在淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞的發(fā)育、分化及調(diào)節(jié)成熟免疫細(xì)胞的功能中有重要作用［16－19］。

2.1 Notch 信號通路與巨噬細(xì)胞:Notch 信號通路與巨噬細(xì)胞是相互作用的。研究表明，激活的巨噬細(xì)胞通過介導(dǎo)Notch1及其下游目標(biāo)基因和炎癥效應(yīng)因子而參與促炎反應(yīng)，從而具有促進(jìn)As 發(fā)生的作用［20］。LPS 誘導(dǎo)M1 型巨噬細(xì)胞活化的過程也依賴Notch 信號通路的作用，封閉RBP－Jk 介導(dǎo)的Notch 信號通路會導(dǎo)致巨噬細(xì)胞M1 型活化障礙［21］。Notch 信號通路可以調(diào)控巨噬細(xì)胞表面重要標(biāo)記CD11b 的表達(dá)來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞發(fā)育及其由LPS 刺激引發(fā)的免疫應(yīng)答，Notch1 及其靶基因Hes1 和Deltex 激活會促進(jìn)巨噬細(xì)胞的激活［22］。還有研究發(fā)現(xiàn)，無論在體內(nèi)還是體外，使用γ 分泌酶抑制劑DAPT來干擾脂多糖(LPS)刺激激活的Notch 信號通路都能抑制巨噬細(xì)胞分泌IL－1β 和IL－6，但TNF－α 的含量不變［23］。此外，用γ 分泌酶抑制劑IL－CHO 來封閉Notch 信號通路，可以減少巨噬細(xì)胞IL－6 的分泌，增加IL－10 基因的表達(dá)［23］。Notch 配體Delta1 和Delta4 都可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的產(chǎn)生［24］?？傮w上來說，一定范圍內(nèi)，Notch 信號與巨噬細(xì)胞是相互促進(jìn)的:巨噬細(xì)胞激活，通過釋放炎癥介質(zhì)或自身Notch 信號通路激活，使Notch 受體、配體表達(dá)增多;反過來，Notch 通路激活促進(jìn)巨噬細(xì)胞合成分泌更多的炎癥介質(zhì)，加重炎性反應(yīng)。此外，大量實(shí)驗證明:Notch 信號在免疫細(xì)胞的激活能夠加劇As病變，尤其是巨噬細(xì)胞中Notch 途徑，對于炎癥及As 的發(fā)展起著重要作用［25］。抑制Notch 信號通路有抑制炎性反應(yīng)，抗As的作用。

2.2 Notch 信號通路與平滑肌細(xì)胞:血管內(nèi)皮損傷后局部釋放大量促增殖因子刺激平滑肌細(xì)胞過度增殖。此時Notch 通路維持平滑肌收縮表型、抑制平滑肌細(xì)胞過度增殖。Noseda等［26］發(fā)現(xiàn)α－SMA 基因啟動子區(qū)域包含了與CSL 一致的結(jié)合序列TGGGAA，激活CSL 就能誘導(dǎo)內(nèi)皮和成纖維細(xì)胞α－SMA 表達(dá)，而用CSL 小干擾RNA 轉(zhuǎn)染細(xì)胞就能抑制NICD 誘導(dǎo)的α－SMA 表達(dá)。因此，血管損傷后內(nèi)皮再生過程中激活CSL 可能是機(jī)體的一種內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制。但有研究表明增強(qiáng)Notch3 活性，可抑制轉(zhuǎn)化生長因子(TGF) －β1 將纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成肌纖維細(xì)胞［27］。最近研究發(fā)現(xiàn)Notch1 ～4 在CF(心臟成纖維細(xì)胞)中均有表達(dá)，運(yùn)用DAPT(γ 分泌酶抑制劑)可促進(jìn)TGF－β1 誘導(dǎo)的CMT，同時伴隨Notch1、Notch3 和Notch4表達(dá)下調(diào)、膠原合成增加［28］，因此Notch 通路也有抑制平滑肌細(xì)胞過度增殖作用。

2.3 Notch 信號通路與新生血管:Notch 信號通路調(diào)節(jié)血管發(fā)生對斑塊的進(jìn)展及穩(wěn)定性起著重要的影響。不穩(wěn)定型斑塊形成與斑塊肩部新生小血管數(shù)量增多有關(guān)，數(shù)量越多斑塊也就越容易破裂。Lawson 等［29］的研究表明斑馬魚gridlock 基因與哺乳動物Notch 通路中hey2 同源，gridlock 的功能缺失或突變抑制動靜脈分化，動脈內(nèi)皮細(xì)胞缺失。Notch 信號通路在尖端細(xì)胞的選擇中起重要作用［30］，Delta4 在新生血管尖端有較高活性，應(yīng)用重組可溶性Delta4/Fc 蛋白或Delta4mAb 封閉Delta4 分子，或應(yīng)用γ－secretAse 抑制劑DAPT(Notch 信號通路特異性抑制劑)抑制NICD 形成也可以產(chǎn)生類似結(jié)果。上述研究提示抑制Notch 信號通路，斑塊內(nèi)部血管分支及內(nèi)皮細(xì)胞增生減少，有助于斑塊的穩(wěn)定性。

2.4 Notch 信號通路與心肌損傷:心肌損傷時伴有Notch 信號通路的激活，心肌缺血缺氧時缺氧誘導(dǎo)因子(HIF) －1α 表達(dá)的上調(diào)，通過減少活性氧，抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)開放，減輕心肌缺血再灌注損傷(IRI)。研究發(fā)現(xiàn)Notch 信號利用Hesl/Stat3 的傳導(dǎo)激活缺氧通路，使HIF－1α表達(dá)升高［31］;與此同時，缺血組織逐漸累積的HIF－1α 不但啟動Hesl 的轉(zhuǎn)錄，而且與NICD 結(jié)合，維持其穩(wěn)定［32］，因此，積極調(diào)控Notch 信號有望減輕組織IRI。

3 展望

Notch 信號通路在動脈粥樣硬化的形成發(fā)展和穩(wěn)定中起著重要的作用，因此研究Notch 信號通路成為預(yù)防As 潛在的治療靶點(diǎn)，Notch 信號通路能防止或減慢As 的發(fā)展。因此，如何將Notch 信號通路作為藥物靶點(diǎn)的基因療法和化學(xué)療法應(yīng)用于預(yù)防As 成為新亮點(diǎn)。

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