自噬信號(hào)通路在冠脈支架后血管狹窄中的研究進(jìn)展

邵 磊 趙春燕 王賢良

摘? ?要：血管支架術(shù)后再狹窄是嚴(yán)重影響心腦血管患者預(yù)后的重要因素，自噬信號(hào)通路等發(fā)揮了重要的作用。本文對(duì)自噬信號(hào)通路在支架術(shù)后再狹窄過(guò)程中的可能作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：支架;狹窄;自噬

中圖分類(lèi)號(hào)：R392? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.21.009

文章編號(hào)：1006-1959（2018）21-0028-05

Progress of the Research on Autophagy Signal Pathway in Coronary Artery

Stenosis after Stent

SHAO Lei1，ZHAO Chun-yan1，WANG Xian-liang2

（Interventional Treatment Center1，Department of Cardiology2，the First Affiliated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300192，China）

Abstract：Restenosis after stenting is an important factor affecting the prognosis of cardiovascular and cerebrovascular patients， and autophagy signaling pathway plays an important role.This paper reviews the possible role and mechanism of autophagy signaling pathway in restenosis after stenting.

Key words：Stent;Stenosis;Autophagy

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）在我國(guó)心腦血管疾病治療中的應(yīng)用日益廣泛，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，2013年全國(guó)完成PCI手術(shù)454505 例[1]。然而，PCI術(shù)后有20%～30%患者發(fā)生血管再狹窄，是影響心血管介入治療更好發(fā)展的最大問(wèn)題[2，3]。支架內(nèi)再狹窄（in-stentrestenosis，ISR）是指支架植入后6～9個(gè)月冠狀造影發(fā)現(xiàn)其官腔直徑狹窄≥50%，其病理機(jī)制目前仍然是臨床及實(shí)驗(yàn)研究爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，也是心血管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究表明，血管支架置入后多種因素導(dǎo)致血管新生內(nèi)膜的增生以及血管重構(gòu)[4]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)，血小板源性生長(zhǎng)因子、炎癥因子在損傷部位聚集等因素都參與了ISR的病理過(guò)程[5]，以及自噬信號(hào)通路（autophagy singaling pathway）在其病理機(jī)制中也發(fā)揮了重要的作用[6]。本文對(duì)自噬信號(hào)通路在血管支架術(shù)后再狹窄過(guò)程中的作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為臨床上積極防治血管支架術(shù)后再狹窄提供更多理論支持。

1 血管支架術(shù)后再狹窄病理機(jī)制

ISR是由于異常的傷口愈合反應(yīng)或是動(dòng)脈血管對(duì)血運(yùn)重建期間誘發(fā)的創(chuàng)傷適應(yīng)的不良反應(yīng)，是機(jī)體對(duì)損傷的一種過(guò)度的愈合反應(yīng)[7]。其病理過(guò)程包括：新生內(nèi)膜增生，即內(nèi)膜增厚和血管重構(gòu)。以往研究表明在支架植入過(guò)程后冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞受損，膠原組織暴露，引起血小板集聚和血栓形成;冠狀動(dòng)脈粥樣斑塊破裂，脂質(zhì)體質(zhì)暴露，這些因素綜合作用，導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）過(guò)度增殖并向內(nèi)膜下遷移，以及合成大量細(xì)胞外基質(zhì)使血管內(nèi)膜增厚，管腔狹窄（新生的血管內(nèi)膜主要由VSMC和細(xì)胞外基質(zhì)組成）[8]。針對(duì)ISR的病理改變?nèi)缫种蒲ㄐ纬?、改善?nèi)皮功能、抑制新生內(nèi)膜過(guò)度增生的機(jī)制研究受到研究人員的廣泛重視。

1.1血管內(nèi)膜增生的病理機(jī)制? 血管內(nèi)膜增生是指血管成形術(shù)中的內(nèi)皮損傷或剝脫，并由一系列炎癥因子、游離氧自由基和促有絲分裂和趨化因子參與的病理過(guò)程。血管內(nèi)膜增生由多種細(xì)胞參與，如血管內(nèi)皮細(xì)胞（vascular endothelial cells，VEC）、循環(huán)祖細(xì)胞（circulating progenitor cells，CPC）、和單核或者巨噬細(xì)胞[9]。目前研究詳細(xì)的揭示了不同亞型的血管細(xì)胞參與血管支架術(shù)后再狹窄，特別是內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化（endothelial-to-mesenchymal transition，EndMT）。在正常心血管發(fā)育過(guò)程中，EndMT發(fā)揮了重要作用。但在病理情況下，外界刺激使血管內(nèi)皮細(xì)胞喪失正常形態(tài)，且其表面的特殊性標(biāo)記物改變，獲得了間質(zhì)細(xì)胞的能力及表型[10]。其在血管損傷過(guò)程中可被再次激活，參與血管損傷修復(fù)、組織再生等，同時(shí)其也存在于肝組織纖維化和癌癥等疾病中。

1.2 血管重構(gòu)病理機(jī)制? 血管重構(gòu)是指外界刺激誘導(dǎo)血管壁的各種血管細(xì)胞重組及重排，其過(guò)程是代償性的，導(dǎo)致血管管壁增厚，管腔變窄[11]。重構(gòu)過(guò)程中通常伴有新生內(nèi)膜增生，并且通過(guò)血管損傷過(guò)程中的炎性反應(yīng)釋放蛋白水解酶誘發(fā)，例如金屬蛋白酶（MMPs）等，從而導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）降解，并引起新的外基質(zhì)沉積。同時(shí)，血管平滑肌細(xì)胞異常增殖也是導(dǎo)致血管重構(gòu)的關(guān)鍵因素[12]。研究表明，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也觀察到自噬血管支架術(shù)后血管重構(gòu)中發(fā)揮了重要影響[13]。

2 自噬信號(hào)通路與血管支架術(shù)后再狹窄

2.1自噬信號(hào)通路概況? 通常認(rèn)為，溶酶體在細(xì)胞內(nèi)的主要功能是降解以胞吞或者吞飲方式進(jìn)入細(xì)胞的外部物質(zhì)。溶酶體降解胞內(nèi)成分（蛋白質(zhì)和細(xì)胞器）的過(guò)程，稱(chēng)之為自噬。然而，越來(lái)越多的證據(jù)表明自噬在人類(lèi)疾病的發(fā)生、發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用，自噬參與多種疾病的調(diào)控機(jī)制，包括癌癥，神經(jīng)退行性疾病，心血管疾病及炎癥等。更為重要的是在營(yíng)養(yǎng)剝奪、缺氧以及應(yīng)激等情況下，細(xì)胞通過(guò)自噬作用再利用細(xì)胞質(zhì)的代謝成分可以維持細(xì)胞存活[14]。自噬與血管平滑肌異常增殖密切相關(guān)。有研究表明，他汀類(lèi)藥物洗脫支架，通過(guò)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞自噬，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增生以及平滑肌細(xì)胞增殖進(jìn)而改善血管支架后再狹窄[15]。自噬是一個(gè)進(jìn)展性的過(guò)程，通過(guò)一系列蛋白重組和細(xì)胞內(nèi)的膜易位來(lái)完成。其每個(gè)階段由不同的自噬蛋白參與調(diào)控作用。自噬蛋白是由自噬相關(guān)基因（autophagy-related gene，Atg）編碼，Atg首先在低等有機(jī)體（酵母）研究中發(fā)現(xiàn)并命名，在哺乳動(dòng)物中也同樣發(fā)現(xiàn)存在這些基因的同源染色體。復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中Atg基因產(chǎn)物相互作用，進(jìn)而調(diào)控自噬的起始和執(zhí)行。Salabei JK等[16]人在離體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，分離大鼠主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞培養(yǎng)，給予鈣離子通道阻斷劑維拉帕米（Verapamil）增強(qiáng)平滑肌細(xì)胞中Atg5表達(dá)增高，Atg5蛋白是Atg12-Atg5-Atg16L1復(fù)合物的一部分，其定位于自噬體前體并在自噬體形成中起重要作用，誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞自噬水平升高，抑制增殖。結(jié)果表明給予維拉帕米和其他鈣離子通道阻斷劑激活血管平滑肌細(xì)胞的自噬機(jī)制，有助于提高對(duì)術(shù)后再狹窄的治療效果。

2.2自噬過(guò)程? 自噬過(guò)程主要包括4個(gè)階段：起始階段、聚集階段、延長(zhǎng)階段和融合階段。

2.2.1起始階段? 由外界環(huán)境刺激，如營(yíng)養(yǎng)剝奪或缺氧所致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體損傷、活性氧（reactive oxygen species，ROS）積聚等細(xì)胞損傷均可引起自噬誘導(dǎo)信號(hào)的激活和聚集響應(yīng)，通過(guò)雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）-ULK1（uncoordinated-51-like protein kinase）（在酵母中為Atg1）途徑調(diào)控自噬發(fā)生。mTOR是主要調(diào)控蛋白之一。mTOR的激活和抑制受多種途徑調(diào)控。Sakuma等[17]分離人血管支架術(shù)后再狹窄部位的血管平滑肌細(xì)胞給予rapamycin培養(yǎng)3 d后檢測(cè)細(xì)胞增殖及細(xì)胞周期的變化，結(jié)果表明，與單獨(dú)培養(yǎng)血管平滑肌細(xì)胞相比，給予rapamycin后抑制細(xì)胞增殖，阻滯細(xì)胞周期，改善血管重構(gòu)。表明抑制mTOR通路的激活，繼而激活血管平滑肌細(xì)胞自噬，可以改善血管支架術(shù)后再狹窄部位重構(gòu)的發(fā)生。

2.2.2聚集階段? 啟動(dòng)“隔離膜”的形成，研究認(rèn)為這種“隔離膜”來(lái)源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的部分雙層膜結(jié)構(gòu)[18]，并需要Ⅲ型磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）調(diào)控。Vps34（vacuolar protein sorting protein 34），一種Ⅲ型PI3K，可與多種蛋白相互作用調(diào)控自噬。Beclin1（Bcl-2相互作用蛋白，酵母中為Atg6 ） 作為調(diào)控自噬聚集的主要因子，與Vps34結(jié)合激活自噬;新發(fā)現(xiàn)的Rubicon蛋白通過(guò)與Vps34不同的結(jié)構(gòu)域結(jié)合抑制自噬發(fā)生[19]。Tang B等[20]研究表明，給予依維莫司增強(qiáng)血管平滑肌中自噬蛋白Beclin1的表達(dá)，抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的能力，有助于治療血管再狹窄。這些研究表明，激活自噬泡的形成可以增強(qiáng)血管平滑肌細(xì)胞的凋亡，抑制細(xì)胞增殖。

2.2.3延長(zhǎng)階段? 隔離膜向周?chē)由煨纬呻p層膜結(jié)構(gòu)的自噬小體或者完整的自噬泡，并且吞噬細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器[21]。成熟的自噬小體也可以與細(xì)胞內(nèi)的吞噬泡、吞飲泡和胞內(nèi)液泡（核小體）融合形成自噬內(nèi)涵體（amphisomes）。在自噬體形成的延伸階段，由兩類(lèi)泛素化結(jié)合系統(tǒng)共同調(diào)控。第1類(lèi)系統(tǒng)，由泛素化蛋白Atg12通過(guò)Atg7（E1泛素活化酶樣蛋白）和Atg10（E2泛素交聯(lián)酶樣蛋白）介導(dǎo)與Atg5結(jié)合形成Atg12-Atg5復(fù)合物，該復(fù)合物再與Atg16L結(jié)合，參與自噬膜的延伸過(guò)程。第2類(lèi)系統(tǒng)則需要通過(guò)泛素化蛋白：微管相關(guān)蛋白-1輕鏈3（microtubule-associated protein-1 light chain-3，LC3; 酵母中為Atg8）發(fā)揮作用。Atg8的同源染色體包括LC3及其相關(guān)蛋白。LC3一般在哺乳動(dòng)物中有兩種編碼基因：LC3A/LC3B。LC3可被細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE）激活。PE通過(guò)Atg7 （E1-like） 和 Atg3 （E2-like） 連續(xù)激活反應(yīng)與LC3- Ⅰ（無(wú)活性）結(jié)合形成LC3-Ⅱ（PE結(jié)合形式）。在哺乳動(dòng)物中，LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的轉(zhuǎn)變是自噬形成的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)步驟[22]。細(xì)胞質(zhì)中LC3-Ⅱ的重新分配，可以使LC3的著色方式從彌散轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)狀，這是自噬形成的一個(gè)重要指標(biāo)。LC3-Ⅱ通過(guò)Atg5-Atg12-Atg16L復(fù)合物的介導(dǎo)與自噬體膜結(jié)合。除上述兩種泛素化結(jié)合系統(tǒng)，Su LY等[23]研究發(fā)現(xiàn)缺乏Atg5/Atg7基因的小鼠細(xì)胞，在應(yīng)激情況下依然可以形成自噬體，提示自噬的形成延伸階段還有其他非依賴(lài)Atg5/Atg7途徑的參與。Zhang Y等[24]在動(dòng)物和離體培養(yǎng)人血管內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，給予西羅莫司離體培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞3 d后，顯著抑制了血管內(nèi)皮細(xì)胞的血管形成能力，同時(shí)體外培養(yǎng)GFP-LC3轉(zhuǎn)基因動(dòng)物分離的血管給予西羅莫司刺激后，內(nèi)皮細(xì)胞LC3高表達(dá)，表明西羅莫司刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞自噬增強(qiáng)。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，金屬支架上生長(zhǎng)的血管平滑肌細(xì)胞中自噬相關(guān)基因（ATG）5和ATG7顯著上調(diào)，并且Atg7促進(jìn)Atg5和Atg12蛋白的二聚化，繼而影響下游因子，最終激活細(xì)胞凋亡。指出血管平滑肌細(xì)胞增殖是細(xì)胞凋亡與自噬相互作用的結(jié)果[25]。這些研究結(jié)果表明，增強(qiáng)自噬可以顯著抑制血管細(xì)胞的增殖。

2.2.4融合階段? 自噬小體或自噬內(nèi)涵體與溶酶體融合形成具有降解能力的自噬溶酶體（autolysosome）。同時(shí)，LC3B也與自噬體膜結(jié)合。隨后通過(guò)Atg4B使細(xì)胞膜上的LC3B-II去脂化或者通過(guò)自噬內(nèi)涵體內(nèi)的蛋白水解酶降解重新成為L(zhǎng)C3B-I，與膜脫離以供重新利用。成熟的自噬體融合過(guò)程需要一些蛋白的參與，包括小GTP酶（如Rab7），C型Vps蛋白，UVRAG和溶酶體相關(guān)膜蛋白（如LAMP2）[26]。到目前為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過(guò)33個(gè)Atg及其相關(guān)蛋白。隨后通過(guò)一系列的溶酶體蛋白水解酶（如組織蛋白酶和其他酸性水解酶）消化密閉在自噬溶酶體中的內(nèi)容物，進(jìn)而將降解的成分釋放到細(xì)胞質(zhì)中，通過(guò)生物合成途徑再利用。

2.3 自噬信號(hào)通路參與的血管疾病

2.3.1自噬與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化癥（atherosclerosis，AS）? Liu BX等[27]觀察到，白藜蘆醇，作為自噬誘導(dǎo)劑，通過(guò)激活Sirt1介導(dǎo)的自噬清除oxLDL誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞凋亡，表明白藜蘆醇離體情況下對(duì)AS保護(hù)作用，表明白藜蘆醇激活Sirt1介導(dǎo)的自噬可能作為治療AS的新療法。此外，在高膽固醇血癥兔模型中，給予白藜蘆醇可以使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊大小和密度的降低以及初始層厚度的降低，這表明白藜蘆醇具有潛在的治療AS的作用[28]。但是，有研究表明，白藜蘆醇不能增加他汀類(lèi)藥物的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[29]。因此，當(dāng)白藜蘆醇與其它降低血脂類(lèi)藥物組合使用時(shí)，應(yīng)充分考慮各自的藥理作用。

2.3.2自噬與缺血性腦血管疾病? Shen M[30]等動(dòng)物研究大鼠腦組織皮質(zhì)經(jīng)受打擊后24、48 h后，取腦組織進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡分析，免疫組織化學(xué)或電子顯微鏡檢查。觀察到雄性大鼠腦組織中LC3-Ⅱ顯著增加。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，在急性創(chuàng)傷后，LC3標(biāo)記蛋白擴(kuò)散到海馬同側(cè)皮質(zhì)區(qū)和丘腦中，并誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡。此外，在這些區(qū)域通過(guò)電子顯微鏡觀察到自噬泡，次級(jí)溶酶體。這些數(shù)據(jù)表明，創(chuàng)傷誘導(dǎo)的自噬不僅限于哺乳動(dòng)物腦組織，并且與體外營(yíng)養(yǎng)剝奪研究相似[31]。然而，缺血性細(xì)胞死亡的機(jī)制以及其動(dòng)力學(xué)是復(fù)雜的。特別是在局部缺血區(qū)域中的一些細(xì)胞表現(xiàn)出自噬蛋白質(zhì)標(biāo)志物的存在，如Beclin 1和LC3-Ⅱ[32]。在局限性病灶和短暫性腦缺血的動(dòng)物模型中觀察到大量自噬體及自噬蛋白的表達(dá)。這些結(jié)果表明，在腦血管缺血損傷過(guò)程中自噬發(fā)揮了重要作用。

3 總結(jié)

血管支架術(shù)后再狹窄是影響手術(shù)預(yù)后的重要因素，在支架處局部血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，存在嚴(yán)重的血管重構(gòu)。而在新型藥物涂層型支架周?chē)岣咦允傻鞍妆磉_(dá)，將信號(hào)通路進(jìn)一步傳遞，抑制血管細(xì)胞異常增殖。自噬過(guò)程的調(diào)節(jié)涉及多種信號(hào)傳導(dǎo)通路，如，LC3Ⅰ/Ⅱ和Beclin1起到了重要的作用。目前，血管支架術(shù)后再狹窄依然是世界性難題，血管支架植入術(shù)成功后的患者仍然存在著很高的再狹窄率，與金屬裸支架相比，藥物涂層支架可一定程度上降低再狹窄率，但依然存在機(jī)制不明確等問(wèn)題，仍需不斷的深入研究，為臨床上預(yù)防和治療提供新的理論支持。

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