盤狀結(jié)構(gòu)域受體1在血管重塑性疾病中的研究進(jìn)展

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(1.中南大學(xué)湘雅藥學(xué)院藥理學(xué)系，湖南 長沙 410078；2. AME出版社；3. 心血管研究湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

心血管疾病是人類致死致殘的主要原因之一，而心血管疾病的發(fā)生很大程度上是血管重塑造成的。血管重塑的發(fā)生主要與內(nèi)側(cè)SMC增殖和遷移，內(nèi)膜內(nèi)皮細(xì)胞失調(diào)，巨噬細(xì)胞聚集和浸潤，ECM合成和降解失衡，血小板活化和凋亡障礙等過程有關(guān)[1-2]。其中SMC增殖和遷移，炎癥細(xì)胞的浸潤以及ECM改變是動(dòng)脈粥樣硬化、肺動(dòng)脈高壓和動(dòng)脈瘤等血管重塑性疾病的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，在血管重塑性疾病的發(fā)展過程中扮演著很重要的角色。DDR1屬于盤狀結(jié)構(gòu)域受體(DDR)家族，是一類新的酪氨酸激酶受體(Protein tyrosine kinases,PTKs)，能特異性識(shí)別多種膠原蛋白，參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的增殖、遷移和細(xì)胞外基質(zhì)的異常沉積，為調(diào)控血管重塑性疾病的關(guān)鍵因子。本篇綜述探討了DDR1在血管重塑性疾病研究中的最新進(jìn)展。

1　DDR1概述

DDR1是Johnson等在1993年篩選乳腺癌細(xì)胞中的蛋白酪氨酸激酶時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新型受體蛋白酪氨酸激酶，屬于非整合型的膠原受體家族。DDR1在人體組織中定位于6 p21.3，在小鼠組織中則定位于17 C，是一種編碼含913個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，廣泛表達(dá)與人和小鼠的正常組織器官，如腦、腎臟、肺臟、肝臟、乳腺等。DDR1由一個(gè)胞外盤狀結(jié)構(gòu)域(extracellular discoidin domain,DS)、DS-樣結(jié)構(gòu)域、短胞外近膜(short extracellular juxtamembrane,EJXM)區(qū)域、跨膜螺旋域、細(xì)胞內(nèi)近膜(large intracellular juxtamembrane,IJXM)區(qū)域和細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域組成。DS域包含膠原蛋白結(jié)合位點(diǎn)。DS樣結(jié)構(gòu)域有助于膠原誘導(dǎo)的受體活化。EJXM包含N-和O-糖基化位點(diǎn)和基質(zhì)金屬蛋白酶的切割位點(diǎn)。中間的跨膜結(jié)構(gòu)域通過一個(gè)跨膜亮氨酸拉鏈基序連接胞外和胞內(nèi)區(qū)域。IJXM區(qū)域含有磷酸化酪氨酸，其可作為DDR1結(jié)合配體的停泊位點(diǎn)。細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域含有同源性胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)和胰島素受體家族成員。 DDR1有5種亞型，分別為：DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e，其中最豐富的為DDR1a和DDR1b。DDR1 a-c為編碼功能性酪氨酸激酶受體，DDR1 d和DDR1 e因缺乏全部或部分酪氨酸激酶域，故不能被激活。

DDR1一般以二聚體存在，當(dāng)DS域二聚化后，DDR1對(duì)膠原蛋白I，II，III，IV，V，VIII和XI具有高親和力。DDR1被活化后，可引起細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域酪氨酸自磷酸化，進(jìn)而參與細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。與大多數(shù)RTKs不同，DDR1的酪氨酸自磷酸化過程異常緩慢，大約需要18小時(shí)才能達(dá)到完全激活。其激活速度緩慢的機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究確認(rèn)，可能與DDR1二聚化先于受體激活有關(guān)。

2　DDR1與血管重塑

血管重塑涉及血管結(jié)構(gòu)和形態(tài)改變，包括多種細(xì)胞的增殖、遷移和死亡，炎癥細(xì)胞浸潤及ECM合成和降解等復(fù)雜病理過程。研究表明，DDR1可通過誘導(dǎo)炎性反應(yīng)，促進(jìn)VSMCs增殖和遷移以及致ECM合成和降解失衡等參與血管重塑性疾病的發(fā)生與發(fā)展。

2.1DDR1調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)參與血管重塑

炎癥是血管重塑發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)力。血管疾病的最初病理性改變始于各種病理因素如高脂、高糖、高血壓等所導(dǎo)致的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、大量炎性因子分泌及各種炎性細(xì)胞激活。 這些炎性因子刺激SMC增殖、遷移，并分泌MMPs、血管緊張素以及轉(zhuǎn)移生長因子等活性物質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)血管重塑的發(fā)生與發(fā)展。作為與膠原特異性結(jié)合的酪氨酸激酶受體，DDR1被報(bào)道在炎癥反應(yīng)的過程中起了重要作用。在高血壓性腎血管硬化、單側(cè)輸尿管梗阻和腎毒血清誘導(dǎo)的腎小球腎炎模型中，DDR1表達(dá)明顯增加，并伴隨巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞浸潤增加，炎性因子單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein1,MCP-1)、細(xì)胞間粘附分子-1(intercellular adhesion molecule,ICAM-1)和血管粘附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)表達(dá)水平增加，給予DDR1的反義寡核苷酸治療可明顯降低炎性因子水平，減少炎性細(xì)胞浸潤[3-4]。在脂多糖/ D-半乳糖胺腹腔注射誘導(dǎo)的急性肝損傷模型，肝組織中DDR1水平明顯升高，并伴隨肝細(xì)胞變性壞死、大量的炎性細(xì)胞浸潤及炎性因子如白細(xì)胞介素1、腫瘤壞死因子增加，而尾靜脈注射DDR1- siRNA后，肝細(xì)胞腫脹、壞死和炎性細(xì)胞浸潤受到明顯抑制[5]。在小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞BV-2和原代小膠質(zhì)細(xì)胞，膠原可誘導(dǎo) DDR1激活，分泌多種炎性分子如NF-B、環(huán)加氧酶2、一氧化氮等，而使用重組DDR1- Fc融合蛋白可以抑制膠原誘導(dǎo)的炎癥性激活[5]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在未經(jīng)活化的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞中，DDR1表達(dá)較低，而在被炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素1、腫瘤壞死因子、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子、干擾素激活的單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和抗CD3 mAb激活的淋巴細(xì)胞中，DDR1表達(dá)明顯增加[6]。在人急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞系THP-1和巨噬細(xì)胞GM過表達(dá)DDR1，可促進(jìn)THP-1細(xì)胞遷移，上調(diào)炎性因子 IL-1β、IL-8、巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1和單核細(xì)胞趨化蛋白-1的表達(dá)和釋放[7]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，DDR1可能通過上調(diào)炎性因子分泌，在慢性炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。巨噬細(xì)胞聚集、炎性細(xì)胞浸潤和炎性因子大量分泌是導(dǎo)致MMPs降解ECM，促進(jìn)AS等血管重塑性疾病發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在高膽固醇食物喂養(yǎng)的動(dòng)物模型中，其動(dòng)脈粥樣斑塊內(nèi)分離的巨噬細(xì)胞中，可檢測(cè)到上調(diào)的DDR1蛋白，而干擾DDR1則可減少巨噬細(xì)胞聚集和炎性細(xì)胞浸潤，降低MCP-1和VCAM-1水平，減輕內(nèi)膜炎性反應(yīng)和ECM合成[8]。此外，與非高表達(dá)的細(xì)胞相比，高表達(dá)DDR1的細(xì)胞其偽足延伸和通過膠原纖維的速度明顯增加，而后者可促進(jìn)血管巨噬細(xì)胞聚集和其他炎癥細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致血管重塑發(fā)生與發(fā)展[6]。

2.2DDR1調(diào)節(jié)SMCs增殖和遷移參與血管重塑

SMC增殖、遷移是血管重塑性疾病如AS的主要病理過程。心腦血管疾病的危險(xiǎn)因素如高血壓、高血脂、高糖等可導(dǎo)致炎性因子、細(xì)胞生長因子和膠原大量合成，上述物質(zhì)作用于平滑肌細(xì)胞，引起細(xì)胞外間質(zhì)變性、SMCs排列紊亂和過分增殖，促進(jìn)血管重塑。其中，膠原是刺激細(xì)胞增殖和遷移的重要因素，DDR1作為膠原蛋白受體，在調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的增殖和遷移中發(fā)揮了重要作用。在骨肉瘤細(xì)胞、胃癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞中，DDR1呈現(xiàn)高表達(dá)，且伴隨著細(xì)胞增殖、遷移和侵襲增加，而敲低DDR1表達(dá)可以顯著抑制細(xì)胞的這些行為[9-11]。在基底膜成分α5(IV)敲除的人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞，DDR1表達(dá)降低，并伴隨著內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移的減少[12]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，DDR1也可調(diào)節(jié)SMC的增殖與遷移。在頸動(dòng)脈球囊導(dǎo)管損傷的大鼠模型，DDR1的表達(dá)顯著上調(diào)。在頸動(dòng)脈球囊損傷內(nèi)皮的小鼠模型，血管內(nèi)膜厚度顯著增加并伴隨 DDR1表達(dá)的上調(diào)，而敲除 DDR1可明顯減少SMC的遷移，抑制血管新生內(nèi)膜的形成[13]。MMPs是血管重塑過程中重要調(diào)節(jié)因子，可促進(jìn)VSMCs增殖和遷移。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠的SMCs中，DDR1的缺失可降低MMP-2和 MMP-9活性，且SMCs表現(xiàn)出對(duì)膠原的粘附減弱，并伴隨著細(xì)胞增殖和遷移受損[14]。同樣，在人的SMCs中，增加DDR1的表達(dá)可上調(diào)MMP-1水平，促進(jìn)SMC遷移[15]。上述研究表明，DDR1是血管重塑的重要介質(zhì)，可通過上調(diào)MMPs合成，促進(jìn)VSMCs增殖和遷移。此外，膠原蛋白可通過Src和ERK l/2，調(diào)節(jié)DDR1磷酸化和下游信號(hào)，影響SMC遷移[6]。

2.3DDR1調(diào)節(jié)ECM合成與降解參與血管重塑

ECM是血管壁的主要成分，是一個(gè)活躍的和不斷變化的結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)血管細(xì)胞遷移、增殖、積聚和死亡等，因此，ECM穩(wěn)態(tài)在血管重塑中起重要作用。生理?xiàng)l件下，ECM合成和降解在機(jī)體內(nèi)處于動(dòng)態(tài)平衡，病理?xiàng)l件下，ECM合成增加或降解減少，可導(dǎo)致血管壁基質(zhì)堆積，管腔狹窄，而ECM降解增多，則導(dǎo)致血管重塑性疾病如AS斑塊不穩(wěn)定并易于破裂。研究發(fā)現(xiàn)，在ECM合成與降解失衡的過程中，DDR1發(fā)揮了重要作用。在博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠模型中，DDR1表達(dá)明顯增加，敲除DDR1后，ECM合成明顯減少[16]。 在輸尿管梗阻模型和腎小球腎炎中，DDR1呈現(xiàn)高表達(dá)，敲除DDR1后可減少ECM合成[4]。在特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis，IPF)患者中，DDR1表達(dá)上調(diào)，激活DDR1后可抑制Fas配體誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞死亡，增加 ECM合成，而DDR1- siRNA可消除這些作用[17]。在頸動(dòng)脈球囊內(nèi)膜損傷的小鼠模型中，頸動(dòng)脈DDR1表達(dá)明顯上調(diào)，且伴隨SMC增殖、遷移和ECM合成增加[13]。上述研究說明DDR1可能通過促進(jìn)多種細(xì)胞分泌ECM，參與血管重塑。VSMCs遷移與增殖是肺動(dòng)脈高壓、AS等血管重塑性疾病的發(fā)病基礎(chǔ)，而ECM降解是啟動(dòng)VSMCs遷移與增殖的必要過程。研究發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中，DDR1呈現(xiàn)高表達(dá)，并可促進(jìn)ECM降解，致使斑塊易于破裂；反之，DDR1的靶向缺失可使ECM合成增多，產(chǎn)生富含細(xì)胞外基質(zhì)的斑塊[8]。在高脂喂養(yǎng)的小鼠血管壁細(xì)胞，敲除DDR1后，斑塊內(nèi)積聚大量ECM，且主動(dòng)脈竇斑塊顯著增厚和穩(wěn)定性增加[14]。上述研究表明，DDR1作為膠原基質(zhì)的傳感器，在血管重塑的不同階段均起了重要作用，既可通過增加ECM合成，參與血管的負(fù)性重塑(表現(xiàn)為血管狹窄，順應(yīng)性降低)，也可促進(jìn) ECM降解，介導(dǎo)血管的正性重塑(表現(xiàn)為基質(zhì)降解，斑塊脆弱和易破裂)。

膠原是ECM的主要成分。MMPs是分解ECM的鋅依賴性內(nèi)切蛋白酶，在血管重塑過程中參與膠原的降解。血管損傷或受到其他病理因素刺激時(shí)，釋放過多的MMPs，加重ECM降解。研究發(fā)現(xiàn)，MMPs活性增加不僅可促進(jìn)炎性細(xì)胞的遷移和浸潤、腫瘤細(xì)胞侵襲，使基底膜的完整性被破壞，而且在AS等血管重塑過程中可調(diào)控基質(zhì)的重建：一方面VSMCs增生遷移并分泌大量ECM；另一方面又產(chǎn)生或激活MMPs，使ECM降解增多，促使斑塊變薄并最終破裂。研究表明，DDR1被膠原激活后，可介導(dǎo)MMPs分泌和活性的增加。在肝癌細(xì)胞、垂體腺瘤細(xì)胞等多種腫瘤細(xì)胞，DDR1高表達(dá)或活化后可上調(diào)MMPs活性，促進(jìn)細(xì)胞的遷移和侵襲[18-19]。在DDR1缺失的SMCs中，MMP2和MMP9活性降低[13]；反之DDR1可增加MMP2和MMP9的活性，而MMP2和MMP9的產(chǎn)生或活性增加，會(huì)導(dǎo)致AS斑塊中細(xì)胞間基質(zhì)成分及基底膜Ⅳ型膠原降解而弱化斑塊。另外，TGF-β1是ECM重要的調(diào)節(jié)因子，通過上調(diào)Ⅰ型膠原表達(dá)，可促進(jìn)損傷血管的重塑過程。在LDL受體基因敲除的小鼠頸動(dòng)脈SMCs，DDR1與TGF-β相互作用，在AS斑塊形成中限制了ECM的沉積[20]。

3　小　　結(jié)

DDR1是一類新型的酪氨酸激酶受體，可通過調(diào)節(jié)SMCs增殖和遷移、炎性反應(yīng)和ECM合成和降解等參與血管重塑過程。盡管在AS等血管重塑性疾病中DDR1的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，但其具體的分子機(jī)制尚需進(jìn)一步闡明。