表皮生長因子受體的反式激活及其與高血壓關系的研究進展

盧文綜述 胡克審校

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綜 述

表皮生長因子受體的反式激活及其與高血壓關系的研究進展

盧文綜述 胡克審校

表皮生長因子受體；反式激活；高血壓；血管緊張素II

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.03.032

最近20年的研究表明，表皮生長因子受體(epidemalgrowthfactorreceptor，簡稱EGFR、ErbB或HER)在心血管系統(tǒng)中起重要作用，包括心臟和血管調節(jié)細胞生長和增殖，以及對血管張力的調節(jié)。EGFR不僅可以由它的多個肽配體活化，也受到許多其他因素激活，例如血管緊張素II(AngII)、內皮素-1、去甲腎上腺素等，這一現(xiàn)象稱為“反式激活”。許多實驗和臨床研究已經表明表皮生長因子受體—配體依賴性活化和/或受體—配體獨立性EGFR活化涉及各種心血管疾病的發(fā)病機制，如動脈高血壓，動脈粥樣硬化和心肌肥大?，F(xiàn)將EGFR的結構和作用以及EGFR反式激活參與高血壓的作用機制總結如下。

1 EGFR的結構和生物學作用

EGFR家族由4個成員組成：EGFR1～EGFR4 (在人體內也稱為HER1～HER4)，EGFR是一種跨膜受體酪氨酸激酶，由1個細胞外結構域與保守的2個富含半胱氨酸的結構域(配體結合所必需)，1個單一的跨膜區(qū)(在細胞的信號傳導和功能中作為胞膜受體的“錨”) 和細胞質蛋白酪氨酸激酶結構域(含有6酪氨酸磷酸化位點)組成。EGFR與配體結合后，ErbB受體二聚化，這是激活固有受體酪氨酸激酶的關鍵步驟，隨后特異性酪氨酸殘基自主磷酸化，磷酸化ErbB受體可以募集不同的接頭蛋白和Src同源域2(SH2)或磷酸結合域，二聚化和活化的ErbB受體導致多種細胞內信號轉導途徑的激活。ErbB家族受體配對后(形成同源二聚體或異源二聚體)，可導致不同組合信號通路的下游激活[1]。EGFR反式激活的最常見的機制稱為“三重膜跨越”(triplemembranespanning)：(1)MMP或ADAM被GPCR活化；(2)ErbB配體從膜結合前體脫落到細胞外空間；(3) 活化的ErbB受體通過該配位體來觸發(fā)細胞內信號傳導[2, 3]。目前已知心血管系統(tǒng)中EGFR反式激活的因素很多，例如內皮素1、β-腎上腺素能激動劑、醛固酮、凝血酶、激肽、嘌呤受體激動劑、腎素原、鞘氨醇-1-磷酸(S1P)、內源性強心類固醇、脂氧化依賴性花生四烯酸衍生物、15-羥酸(15-HETE)、氧化膽固醇衍生物(氧固醇)和高血糖。在所有調節(jié)細胞增殖、分化、存活和凋亡的信號傳導中，EGFR信號傳導途徑是最重要途徑之一。

2 EGFR的反式激活與Ang II和血管緊張素1型受體(AT1R)

經典的由AngII誘導的EGFR信號介導的血管收縮機制是細胞內Ca2+增加且其對EGFR抑制劑不敏感。最近由AngII觸發(fā)的新的細胞信號級聯(lián)通路被闡釋，即EGFR的反式激活[4, 5]。AngII或EGFR磷酸化不僅可以誘導血管產生即刻收縮，也可以導致血管張力持續(xù)升高，并且此作用可由EGFR抑制劑AG1478衰減。有研究證實SHRVSMC中ERK對AngII的反應增強可以被EGFR激酶選擇性抑制劑所衰減[6]。抑制EGFR介導的血管收縮可能部分導致血壓下降。AngII誘導的EGFR激活機制包括Ca2+依賴性機制，Scr和Pyk2，Giα蛋白，金屬蛋白酶和活性氧等[7～9]。AT1R也可以反式激活EGFR并參與細胞通路，AngII可以通過AT1受體和EGF受體之間的直接作用反式激活EGFR，其過程可以不涉及細胞內任何第二信使的參與和任何G蛋白與AT1的相互作用。有研究表明，AT1R可以“劫獲”EGFR家族信號元件，這對下游AT1R介導的信號和功能是至關重要的。這種“AT1R-EGFR反式激活”的機制可能涉及金屬蛋白酶介導的EGF配體脫落[10], 鈣離子介導的Pyk2的活化或者活化的EGFR與AT1R的直接作用(通過其酪氨酸殘基319)[11]。Sandoval等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)性高血壓大鼠血管平滑肌細胞，高水平的內源性AngII可以通過AT1R和增加的氧化應激激活c-Src并導致EGFR的反式激活。EGFR的活性增強可以活化通過ERK1/2，Giα蛋白含量表達增強和功能亢進，降低cAMP水平，導致血管阻力增加，升高血壓。Seta等[11]研究報道AngII誘導的EGFR的反式激活和細胞增殖與AT1RTyr-319相關。另外，他們也發(fā)現(xiàn)AT1R定位于氨基酸312和337之間的氨基酸序列是AngII反式激活EGFR的必需元件。Li等[13]研究發(fā)現(xiàn) ，與WKY大鼠相比，自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的VSMC的EGFR磷酸化程度升高了80 %，但EGFR的水平在2組中并沒有顯著差異。這種增強的磷酸化水平可以在氯沙坦的作用下恢復到正常水平。AG-1478是EGFR抑制劑，也可以使增強的EGFR的磷酸化水平恢復到對照組水平。這些結果提示內源性AngII誘導SHR的VSMC增殖可能是通過EGFR的反式激活所介導。有研究發(fā)現(xiàn)通過特異性的反義寡核苷酸下調EGFR的表達可以顯著減少AngII皮下輸注的成年大鼠的心肌肥大。有實驗研究轉基因小鼠的心肌細胞，發(fā)現(xiàn)突變的AT1R的過表達無法反式激活EGFR[14]。最近的一項研究[15]報道ET-1參與了外源性AngII誘導的肥大反應，這種效應可能是由EGFR反式激活所介導。George等[16]發(fā)現(xiàn)敲除TRIO、BMX和CHKA衰減AngII刺激的EGFR酪氨酸磷酸化，但是這種現(xiàn)象在EGF直接刺激EGFR的過程中并沒有出現(xiàn)，這揭示了這些蛋白如TRIO、BMX和CHKA似乎涉及到EGFR的信號通路，它們的活性很可能是必需的AT1R-EGFR反式激活的必要條件。總之，EFGR信號參與介導各種刺激誘導的血管收縮和高血壓。另外，AngII-AT2R的活化或Ang(1-7)-mas受體軸可抑制EGFR的反式激活，而去磷酸化可使這些受體失活[17, 18]。

3 EGFR的反式激活與高血壓血管功能障礙

很多可能的機制是EGFR誘導高血壓發(fā)展的原因。EFGR誘導腎臟入球小動脈和出球小動脈收縮，造成腎小球濾過和灌注大量減少。EGFR在DOCA鹽敏感性高血壓模型和一腎一夾高血壓大鼠模型中被認為是胸主動脈裸露的內皮的一種血管收縮劑。增強EGFR信號有助于血管張力和腎鈉處理異常以及血管重構，EGFR激活觸發(fā)復雜的信號事件，在細胞因子的作用下其轉導信號從細胞膜傳遞到細胞核，影響細胞的反應，導致血管炎性反應。鑒于炎性反應在這些過程中的重要性，這些事件可能在高血壓血管重構和血管內皮功能障礙中有重要的病理生理意義。Yogi等[19]發(fā)現(xiàn)在血壓正常的2個不同大鼠品系(WKY和Wistar)1-磷酸神經鞘氨醇S1P可誘導EGFR的快速磷酸化，而在高血壓動物細胞中此反應加劇。S1P/S1P1是促炎性信號傳導途徑的有效誘導因子，這個過程涉及到EGFR的反式激活并導致血管炎性反應和高血壓的惡化。Sandoval等[12]發(fā)現(xiàn)與WKY大鼠比較，SHR的VSMC中EGFR磷酸化的程度顯著升高約65%，而EGFR在SHR的VSMC表達并沒有顯著改變?？ㄍ衅绽吐壬程怪委熆梢允乖龈叩腅GFR的磷酸化水平恢復到對照組的水平，但這些治療并沒有對WKY大鼠VSMC的EGFR磷酸化有任何顯著影響。而另一項報道[20]結果顯示與WKY大鼠比較，在SHR大鼠VSMC中，EGFR磷酸化的程度升高了45%～50%。db-cAMP可以衰減增強的EGFR的磷酸化，增強cAMP的胞內水平。這些結果表明，EGFR的活化可能是潛在的機制，涉及到細胞內cAMP水平降低，信號通路被激活，誘導EGFR的反式激活，導致SHR的VSMC增殖。

一些證據(jù)表明，血管EGFR信號增強可以使血管張力增加。與假手術組相比較，脫氧皮質酮(deoxycortoneacetate，DOCA)鹽敏感型高血壓大鼠中EGF誘導的主動脈平滑肌的收縮和MAPK的活動顯著升高[21]。Ying等[22]報道，與正?？果}大鼠比較，Dahl鹽敏感高血壓大鼠的腎臟和主動脈EGFR呈現(xiàn)出 2～3倍的高表達和磷酸化狀態(tài)。AG1478以及法尼基轉移酶抑制劑可小幅度減小DOCA鹽敏感大鼠模型的血壓。這些結果提示EGFR的表達增強可發(fā)生在自發(fā)性高血壓大鼠的阻力血管，這個過程先于高血壓發(fā)病。隨著高血壓及高血壓腎損害的發(fā)展，腎血管EGFR表達也隨之增加。這些變化先于高血壓的發(fā)生，這表明它們是高血壓的促成因素而不是高血壓的結果。而Friedlander等[23]發(fā)現(xiàn)EGFR的負性調節(jié)雖然有效防止了小鼠的腎損害，但并不能降低血壓。這表明EGFR的活性可導致高血壓動物血管張力的異常，這個過程雖然無法抑制總外周阻力和血壓，但至少涉及血管系統(tǒng)的某些部分[24]。這些研究結果推進了我們對高血壓的認識，并提供一些深入的分子基礎。最近對小鼠的研究表明，腹腔注射EGFR的單克隆抗體西妥昔單抗8～10d，可以導致正常鹽飲食的小鼠血壓升高25mmHg，而在高鹽飲食的大鼠升高34mmHg[25]。這提示EGFR信號通路不僅在鹽敏感大鼠中升高血壓，也可以在抗鹽大鼠中發(fā)揮作用，因此，EGFR抑制劑可以作為潛在的治療劑用于高血壓血管并發(fā)癥的治療。

4 展望

EGFR參與G蛋白偶聯(lián)受體、類固醇受體和其他酪氨酸激酶信號傳導的交叉通路。在血管中，EGFR對基礎血管張力和組織穩(wěn)態(tài)至關重要。除了調節(jié)基礎血管張力和組織的平衡，EGFR也可以參與誘導促炎介質的生成，改變基質成分，增強血管平滑肌增殖和細胞遷移及血管重構，從而促進高血壓等血管疾病的發(fā)展?？傊珽GFR是維持基礎血管穩(wěn)態(tài)和功能以及各種病理過程多信號通路的樞紐。EGFR與高血壓的作用機制尚不完全明確，需要更深入的研究。

1HolbroT,HynesNE.ErbBreceptors:directingkeysignalingnetworksthroughoutlife[J].AnnuRevPharmacolToxicol,2004,44:195-217.

2GrossmannC,GekleM.Interactionbetweenmineralocorticoidreceptorandepidermalgrowthfactorreceptorsignaling[J].MolCellEndocrinol,2012,350(2):235-241.

3LiebmannC.EGFreceptoractivationbyGPCRs:anUniversalpathwayrevealsdifferentversions[J].MolCellEndocrinol,2011,331(2):222-231.

4Villa-AbrilleMC,CaldizCI,EnnisIL,etal.Theanrepeffectrequirestransactivationoftheepidermalgrowthfactorreceptor[J].JPhysiol,2010,588(9):1579-1590.

5AndersonHD,WangF,GardnerDG.Roleoftheepidermalgrowthfactorreceptorinsignalingstrain-dependentactivationofthebrainnatriureticpeptidegene[J].JBiolChem,2004,279(10):9287-9297.

6TouyzRM,WuXH,HeG,etal.IncreasedangiotensinII-mediatedSrcsignalingviaepidermalgrowthfactorreceptortransactivationisassociatedwithdecreasedC-terminalSrckinaseactivityinvascularsmoothmusclecellsfromspontaneouslyhypertensiverats[J].Hypertension,2002,39(2Pt2):479-485.

7EguchiS,NumaguchiK,IwasakiH,etal.Calcium-dependentepidermalgrowthfactorreceptortransactivationmediatestheangiotensinII-inducedmitogen-activatedproteinkinaseactivationinvascularsmoothmusclecells[J].JBiolChem,1998,273(15):8890-8896.

8AndreevJ,GalisteoML,KranenburgO,etal.SrcandPyk2mediateG-protein-coupledreceptoractivationofepidermalgrowthfactorreceptor(EGFR)butarenotrequiredforcouplingtothemitogen-activatedprotein(MAP)kinasesignalingcascade[J].JBiolChem,2001,276(23):20130-20135.

9Ushio-FukaiM,GriendlingKK,BeckerPL,etal.Noticeofretraction.EpidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyangiotensinIIrequiresreactiveOxygenspeciesinvascularsmoothmusclecells[J].ArteriosclerThrombVascBiol,2014,34(2):e2.

10OhtsuH,DempseyPJ,FrankGD,etal.Adam17mediatesepidermalgrowthfactorreceptortransactivationandvascularsmoothmusclecellhypertrophyinducedbyangiotensinII[J].ArteriosclerThrombVascBiol,2006,26(9):e133-e137.

11SetaK,SadoshimaJ.Phosphorylationoftyrosine319oftheangiotensinIItype1receptormediatesangiotensinII-inducedtrans-activationoftheepidermalgrowthfactorreceptor[J].JBiolChem,2003,278(11):9019-9026.

12SandovalYH,LiY,Anand-SrivastavaMB.TransactivationofepidermalgrowthfactorreceptorbyenhancedlevelsofendogenousangiotensinIIcontributestotheoverexpressionofGialphaproteinsinvascularsmoothmusclecellsfromSHR[J].CellSignal,2011,23(11):1716-1726.

13LiY,LévesqueLO,Anand-SrivastavaMB.EpidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyendogenousvasoactivepeptidescontributestohyperproliferationofvascularsmoothmusclecellsofSHR[J].AmJPhysiolHeartCircPhysiol,2010,299(6):H1959-H1967.

14ZhaiP,GaleottiJ,LiuJ,etal.AnangiotensinIItype1receptormutantlackingepidermalgrowthfactorreceptortransactivationdoesnotinduceangiotensinII-mediatedcardiachypertrophy[J].CircRes,2006,99(5):528-536.

15CorreaMV,NollyMB,CaldizCI,etal.Endogenousendothelin1mediatesangiotensinII-inducedhypertrophyinelectricallypacedcardiacmyocytesthroughEGFRtransactivation,reactiveOxygenspeciesandNHE-1[J].PflugersArch,2014,466(9):1819-1830.

16GeorgeAJ,PurdueBW,GouldCM,etal.AfunctionalsiRNAscreenidentifiesgenesmodulatingangiotensinII-mediatedEGFRtransactivation[J].JCellSci,2013,126(Pt23):5377-5390.

17ShibasakiY,MatsubaraH,NozawaY,etal.AngiotensinIItype2receptorinhibitsepidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyincreasingassociationofSHP-1tyrosinephosphatase[J].Hypertension,2001,38(3):367-372.

18AkhtarS,YousifMH,DhaunsiGS,etal.Angiotensin-(1-7)inhibitsepidermalgrowthfactorreceptortransactivationviaaMasreceptor-dependentpathway[J].BrJPharmacol,2012,165(5):1390-1400.

19YogiA,CalleraGE,AranhaAB,etal.Sphingosine-1-phosphate-inducedinflammationinvolvesreceptortyrosinekinasetransactivationinvascularcells:upregulationinhypertension[J].Hypertension,2011,57(4):809-818.

20GusanS,Anand-SrivastavaMB.cAMPattenuatestheenhancedexpressionofGiproteinsandhyperproliferationofvascularsmoothmusclecellsfromSHR:roleofROSandROS-mediatedsignaling[J].AmJPhysiolCellPhysiol,2013,304(12):C1198-C1209.

21KimJ,LeeCK,ParkHJ,etal.Epidermalgrowthfactorinducesvasoconstrictionthroughthephosphatidylinositol3-kinase-mediatedmitogen-activatedproteinkinasepathwayinhypertensiverats[J].JPharmacolSci,2006,101(2):135-143.

22YingWZ,SandersPW.EnhancedexpressionofEGFreceptorinamodelofsalt-sensitivehypertension[J].AmJPhysiolRenalPhysiol,2005,289(2):F314-F321.

23FriedlanderG,TerziF.AngiotensinandEGFreceptorcross-talkinchronickidneydiseases:towardsanewtherapeuticapproach[J].BullAcadNatlMed,2006,190(4-5):927-933, 933-934.

24BeltowskiJ,Jazmroz-WisniewskaA.TransactivationofErbBreceptorsbyleptininthecardiovascularsystem:mechanisms,Consequencesandtargetfortherapy[J].CurrPharmDes,2014,20(4):616-624.

25PidkovkaN,RaoRE,MeiSJ,etal.Epoxyeicosatrienoicacids(EETs)regulateepithelialSodiumChannelactivitybyextracellularsignal-regulatedkinase1/2 (ERK1/2)-mediatedphosphorylation[J].JBiolChem,2013,288(7):5223-5231.

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