血小板衍生生長因子-BB對平滑肌細胞和成纖維細胞的作用及機制研究進展

華佳 廉姜芳 周建慶

血小板衍生生長因子（platelet-derived growth factor,PDGF）-BB是一種肽類生長因子，由二硫鍵連接的多肽二聚體組成。最初，PDGF-BB被認為是一種人血漿的組成部分，后被人從血小板中提取出來。經(jīng)研究證實，PDGF-BB也可以由其他類型的細胞產(chǎn)生，如平滑肌細胞（smooth muscle cells,SMCs）、成纖維細胞、破骨細胞、巨噬細胞等。它與PDGF家族中其他細胞因子一樣，與許多病理生理過程相關(guān)，能促血管生成、傷口愈合、纖維化、氣道重塑和腫瘤生長[1]。有報道顯示，PDGF-BB在腫瘤細胞中的作用是動態(tài)變化的，既能發(fā)揮致病作用，也能發(fā)揮保護作用，如乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移[2]。本文就PDGFBB在多種疾病中對SMCs和成纖維細胞的作用及機制研究進展作一綜述。

1 PDGF-BB的生物學特征

在生物體中，PDGF信號通路主要包括四個配體和兩個受體。配體均以同源或異二聚體的形式存在，表現(xiàn)為五種配體形式。不同配體與不同受體的親和力也不盡相同。與配體結(jié)合后，血小板衍生生長因子受體（platelet-derived growth factor receptor,PDGFR）發(fā)生二聚，導致幾個酪氨酸殘基的自磷酸化，啟動信號通路。不同的細胞類型對不同PDGF亞型的反應強弱取決于受體的表達水平。其中，PDGF-BB是唯一一個與3種受體（PDGFR-αα、PDGFR-αβ、PDGFR-ββ）均能結(jié)合的二聚體[3]。研究顯示，PDGF可以自分泌。然而，這種細胞因子對鄰近細胞的作用最常見的方式是旁分泌。PDGF激活的下游效應包括細胞周期的改變和基因表達的改變。因不同的PDGF與受體的結(jié)合能力存在差異，產(chǎn)生不同的結(jié)果，下游效應具有高度的細胞或事件特異性。

PDGF-BB是一種快速、早期的效應細胞因子，因微環(huán)境的變化而釋放[1]，它能啟動一系列生物效應，調(diào)節(jié)細胞增殖和遷移，細胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM）的積累，促進抗炎介質(zhì)的產(chǎn)生，以維持組織的滲透性和血流動力學穩(wěn)定、參與多種血管疾病，如動脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）、血管再狹窄、纖維化及血管生成等。PDGF-BB能調(diào)節(jié)血管壁細胞，使其分泌血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF），并靶向血管內(nèi)皮細胞（endothelial cells,ECs），引起有效的血管生成反應[4]。另外，PDGF-BB也能靶向間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells,MSCs），是其功能調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因子[5]。

2 PDGF-BB與血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells,VSMCs）

VSMCs是血管壁組成中重要的一部分，維持血管穩(wěn)定性。因此，若VSMCs發(fā)生結(jié)構(gòu)及功能異常，可致小動脈硬化。在血管遭受炎癥刺激或損傷修復過程中，血管壁細胞可釋放多種細胞因子，包括PDGF-BB，誘導VSMCs功能失調(diào)，如增殖與遷移能力上調(diào)[6]。VSMCs增殖和遷移能力上調(diào)是AS、血管再狹窄和血管重構(gòu)等變化的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，增殖和凋亡之間的動態(tài)平衡對血管生理功能至關(guān)重要。VSMCs受到刺激，通過受損的ECs從中膜向內(nèi)膜遷移，增殖能力增加，較多ECM逐漸被合成并分泌，不斷沉積在血管中，導致內(nèi)膜逐漸增厚，最終引起多種病變[7]。另外，肺動脈平滑肌細胞（pulmonary arterial smooth muscle cell,PASMCs）功能失調(diào)，容易導致血管硬化和再狹窄，形成肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension,PAH）。因此，探究VSMCs功能失調(diào)的因子，了解其分子機制成為治療AS、血管再狹窄和PAH的主要方法。

2.1 PDGF-BB和AS 在正常血管中，較難檢測到或僅能檢測到微量PDGF-BB表達；當AS和血管損傷發(fā)生時，便能檢測到表達量較正常血管顯著上調(diào)的PDGF-BB。有研究表明，PDGF-BB在AS血管壁內(nèi)的各種細胞中均有表達，在浸潤性炎癥細胞中也能檢測到其表達[8]。同時，AS血管壁中PDGFR表達也增加。VSMCs從靜止收縮型向合成型的表型調(diào)控是AS、血管再狹窄和血管重構(gòu)等病理生理發(fā)生、發(fā)展過程中重要的一步[9]。在生理穩(wěn)態(tài)條件下，VSMCs為靜態(tài)收縮型，合成活性低，很少增殖。在血管損傷等病理生理條件下，VSMCs可轉(zhuǎn)化為具有高增殖和遷移能力的合成和促炎表型，有助于血管壁的修復[10]。然而，VSMCs的表型轉(zhuǎn)化在AS的發(fā)展過程中是不受調(diào)控的。因此防止異常表型轉(zhuǎn)化被認為是AS預防和治療中的一種方法[11]。PDGF-BB是VSMCs表型轉(zhuǎn)化中一種極其重要的誘導因子。有報道稱，PDGF-BB能致使VSMCs收縮表型標志物α-平滑肌肌動蛋白（alpha-smooth muscle actin,SMA）、平滑?。╯mooth muscle,SM）22α表達量下調(diào)，證實VSMCs已發(fā)生表型轉(zhuǎn)化[12]。基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）是一類內(nèi)肽酶，能調(diào)節(jié)細胞遷移。PDGF-BB誘導VSMCs遷移的途徑部分是通過增加MMP-2、MMP-9表達實現(xiàn)的。血清C1q/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白6（C1q/tumor necrosis factor-related proteins 6,CTRP6）作為脂聯(lián)素化合物，對心血管疾病和代謝有多種保護作用。研究顯示，CTRP6可抑制PDGF-BB誘導的VSMCs增殖、遷移[12]。非編碼RNA（non-coding RNA）是一組核糖核酸，在體內(nèi)普遍存在，不編碼蛋白質(zhì)，是許多生物過程中的重要調(diào)控因子，它包括長鏈非編碼RNA（lncRNA）及微小RNA（miRNA）。lncRNA是一組長度超過200個核苷酸的RNA分子，與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵成分直接或間接地相互作用，以改變細胞功能。miRNA通過抑制mRNA表達的翻譯，或促進mRNA的降解，從而調(diào)控轉(zhuǎn)錄后基因表達。許多研究已經(jīng)證實lncRNA/miRNA/mRNA軸在心血管疾病中具有調(diào)節(jié)作用[13]。目前已有證據(jù)表明，有幾種miRNA在調(diào)控VMSCs增殖和遷移中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如 miR-663、miR-21、miR-222、miR-143、miR-145和miR-451[14-16]。改變miRNA的表達，可能在血管再狹窄預防和治療中具有潛力。程序性細胞凋亡因子（programmed cell death,PDCD）4是一種新的腫瘤抑制基因，調(diào)節(jié)多種信號傳導途徑。病變血管壁PDCD4表達的下調(diào)可能是VSMCs增殖和凋亡失衡的原因。研究證實，在VSMCs中加入PDGF-BB后，PDCD4蛋白表達量下調(diào)；lncRNA生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄本5可以阻斷PDGFBB誘導的異常增殖、遷移，進而減輕對PDCD4的抑制[17]。

2.2 PDGF-BB和PAH PAH的病理包括中膜厚度的增加（PASMCs數(shù)量的增加和非肌肉化小動脈肌肉化），特征是肺動脈壓和肺動脈阻力持續(xù)升高，導致小動脈結(jié)構(gòu)重構(gòu)，內(nèi)徑縮小，彈性下降[18]。肺血管阻力的增加是由肺血管收縮、內(nèi)膜和中膜過度增生導致的血管重構(gòu)和血栓形成引起的[19]。肺動脈內(nèi)膜增厚部分原因是PASMCs的異常遷移及增殖。Perros等[20]發(fā)現(xiàn)PAH患者微細肺動脈中PDGF-B mRNA表達量偏高，免疫組化染色結(jié)果提示PDGF-BB主要在PASMCs中表達。近期有一項研究表明，PAH患者血漿中PDGF-BB表達量較正常人偏高[21]。報道顯示，PDGF-BB刺激可使PAH患者PASMCs生長速度快于非PAH患者細胞的生長速度[19]。同時，PDGF-BB誘導PASMCs增殖能力對時間及劑量有所依賴[22-23]。近年來，酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor,TKIs）已被證實通過抑制PDGFR及其下游活性，可減弱甚至防止肺血管重構(gòu)[24]。在大鼠和豚鼠中的一些研究表明，TKIs如伊馬替尼、索拉非尼和尼洛替尼對肺動脈和肺靜脈有顯著的舒張作用[25-26]。伊馬替尼是一種用于治療某些類型癌癥的藥物，如胃腸道間質(zhì)腫瘤。隨著研究進展已有報道，伊馬替尼可抑制PDGF-BB誘導的PAH患者中PASMCs的增殖和遷移[20]。伊馬替尼對PAH靜止期的PASMCs和正常的PASMCs均無誘導凋亡的作用，當PDGF-BB存在時，能促進PASMCs凋亡[27]。

3 PDGF-BB與成纖維細胞

在結(jié)締組織中，最多見的細胞類型是成纖維細胞。它的來源多種多樣，包括造血、組織來源的上皮細胞、纖維細胞、內(nèi)皮細胞和周細胞。成纖維細胞合成并分泌膠原蛋白，用于形成組織的結(jié)構(gòu)框架[28]，它在炎癥反應過程中能對周圍環(huán)境的變化做出反應，一經(jīng)激活便增殖、分化為肌成纖維細胞（myofibroblasts,MFs），轉(zhuǎn)移至創(chuàng)面合成新的ECM，表達大量肌動蛋白束并收縮創(chuàng)面[1]。目前已證明，PDGF-BB激活成纖維細胞后可以增加其遷移速度，并誘導它們向MFs分化，參與創(chuàng)傷愈合。這種作用被認為是通過成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）-2 介導的[29]。MFs也可保留在組織中，分泌生長因子和ECM成分，增強周圍細胞和ECM收縮力，參與支氣管壁重塑和肝纖維化。

3.1 PDGF-BB和肺部疾病 PDGF-BB能靶向成纖維細胞，調(diào)節(jié)ECM沉積和重構(gòu)。ECM的沉積和重構(gòu)是肺纖維化、慢性阻塞性肺病、哮喘等多種炎癥性肺部疾病的重要病理特征[30]。此前，已有研究證實，缺氧與這些疾病的發(fā)病機制有關(guān)，主要通過增加促炎細胞因子和生長因子分泌實現(xiàn)，如轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor,TGF）-β和PDGF-BB[31]。缺氧對ECM產(chǎn)生和細胞增殖的影響是復雜的，并且在不同細胞類型和生長因子調(diào)節(jié)之間存在差異[32]。有研究顯示，用PDGF-BB干預人肺成纖維細胞（human lung fibroblasts,HLFs），可抑制缺氧依賴的MMPs的分泌，并增加可溶性膠原的合成。在此過程中，缺氧與PDGF-BB兩者間的作用是相互的，缺氧或許能促進PDGF-BB分泌，PDGF-BB可能促進或抑制其他缺氧依賴性反應。PDGF-BB/PDGFRβ在調(diào)控成纖維細胞功能方面具有重要作用，特別是在精準控制和平衡遷移與黏附方面[30]。

3.2 PDGF-BB和肝纖維化 肝纖維化是肝細胞受到大量損傷后發(fā)生的一種創(chuàng)傷愈合反應，ECM蛋白在其中積累。據(jù)報道，肝星狀細胞（hepatic stellate cells,HSCs）經(jīng)活化后，細胞內(nèi)組織金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP）-1表達量增加，抑制MMPs活性，促進ECM積聚[33]。在肝纖維化小鼠模型中，隨著血小板在肝竇狀內(nèi)皮細胞中聚集，肝內(nèi)PDGF-BB含量也增加[34]。PDGF-BB是活化的HSCs和MFs強有力的有絲分裂原和趨化因子[35]。PDGFBB/PDGFRβ軸可促進HSCs激活和纖維化，能啟動一系列級聯(lián)反應，激活下游細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路促進細胞增殖，增強整合素αvβ3介導的細胞遷移[36-37]。此外，據(jù)報道，脂肪因子也具有些許抗肝纖維化作用[38]。葛利巴唑（saroglitazar,SGZ）是一種芳基烷氧基丙酸衍生物，可用于調(diào)節(jié)血脂異常。近期研究顯示，SGZ能夠抗硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）誘導的大鼠肝纖維化，并且改善肝臟的結(jié)構(gòu)和功能。SGZ的部分作用可能是通過抑制PDGF-BB誘導的纖維化途徑，抑制下游TIMP-1的活性，從而改善肝纖維化[33]。研究表明，PDGF-BB血清水平可為肝纖維化的診斷提供一定依據(jù)[39]。

3.3 PDGF-BB和真皮創(chuàng)面修復 人真皮成纖維細胞（human dermal fibroblasts,HDFs）參與真皮創(chuàng)面的修復和重塑。體外研究表明，PDGF-BB是HDFs趨化的重要絲裂原和強有力的原動力。PDGF-BB能夠促進HDFs生成多種基質(zhì)蛋白，其中包括纖連蛋白、膠原蛋白和透明質(zhì)酸[40-42]。此外，PDGF-BB還能激活HDFs中膠原酶的合成[43]。據(jù)報道，PDGF-BB對HDFs增殖能力調(diào)控具有濃度依賴性[44]。

4 小結(jié)

綜上所述，目前PDGF-BB對VSMCs和成纖維細胞的調(diào)控研究取得了重大進展，如促進細胞增殖、遷移表型轉(zhuǎn)化和ECM沉積，進而引起內(nèi)膜增厚、血管重構(gòu)、氣道重塑、纖維化。它在多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用，包括AS、PAH、肝纖維化和真皮創(chuàng)面修復。其潛在的具體分子機制目前雖已有部分研究，但尚未完全明確，今后仍需要進一步研究。