鈣敏感受體在動脈粥樣硬化中的作用研究進展

商瑀家，李玉霞，宋佳新，李宏霞

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 病理生理學(xué)教研室， 黑龍江 哈爾濱 150086)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)始于動脈內(nèi)膜損傷，主要累及大中動脈，是缺血性心腦血管疾病的病理基礎(chǔ)。病變動脈內(nèi)膜脂質(zhì)沉積，粥樣斑塊形成，造成管腔狹窄，隨后斑塊破裂、血栓形成和血管堵塞，導(dǎo)致心肌梗死、卒中等急性心腦血管事件的發(fā)生。AS的發(fā)生機制復(fù)雜，目前尚不完全清楚?，F(xiàn)有研究顯示，鈣敏感受體(calcium sensing receptor，CaSR)可通過影響AS進展過程中的多種環(huán)節(jié)，如內(nèi)皮細胞損傷、炎性反應(yīng)、平滑肌細胞的增殖和遷移及血管鈣化過程，參與AS的發(fā)生發(fā)展。由此，本文就CaSR在AS中的作用作一綜述。

1 CaSR概述

1.1 CaSR的結(jié)構(gòu)

CaSR屬于G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors，GPCRs)C家族的成員。人類的CaSR基因位于第3號染色體長臂上，其由1 078個氨基酸殘基的多肽鏈組成，分為氨基端親水性細胞外結(jié)構(gòu)域、疏水性7螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域及胞內(nèi)羧基端尾部結(jié)構(gòu)域等3部分。細胞外結(jié)構(gòu)域是結(jié)合Ca2+和其他配體的部位，它含有多個糖基化位點，CaSR的激活和失活突變多發(fā)生在該區(qū)；細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域和羧基端尾部有蛋白激酶C和蛋白激酶A的磷酸化位點， 可與相應(yīng)的蛋白激酶結(jié)合發(fā)生磷酸化，通過激活下游的信號通路傳遞CaSR的相關(guān)信息[1]。

1.2 CaSR的信號通路

CaSR通過偶聯(lián)G蛋白激活下游信號級聯(lián)反應(yīng)。通過Gq/11蛋白，CaSR激活磷脂酶C(phospholipases C，PLC)，將磷脂酰肌醇二磷酸鹽(phosphatidylinositol bisophosphate，PIP2)水解為二酰甘油(diacylglycerol，DAG)和1，4，5三磷酸肌醇(inositol 1，4，5-triphosphate，IP3)，IP3擴散并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的IP3特異性受體結(jié)合,促使細胞內(nèi)儲存的Ca2+釋放，并通過質(zhì)膜上的鈣池調(diào)控鈣離子通道激活Ca2+內(nèi)流[2]。第二信使DAG激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，PKC進而激活Ras蛋白觸發(fā)相關(guān)聯(lián)的絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號傳導(dǎo)[3]?；罨腃aSR可激活MAPK 途徑的多種信號蛋白，包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinase 1 and 2，ERK1/2)、p38激酶和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)。此外，CaSR與Gi/o蛋白偶聯(lián)，抑制腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase, AC)激活和cAMP產(chǎn)生，且增強ERK 1/2的活性。

在生理和病理條件下，CaSR通過與其他細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)級聯(lián)相互作用，參與并調(diào)節(jié)細胞增殖、分化和凋亡等多種細胞過程[4]。

1.3 CaSR的功能與分布

1993年首次從牛甲狀旁腺細胞中鑒定并克隆出CaSR。隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)CaSR在體內(nèi)的多種組織如甲狀腺、胃腸道、腎臟和骨骼等均有表達[5-8]，發(fā)揮多種功能如參與調(diào)節(jié)全身鈣穩(wěn)態(tài)，調(diào)控細胞增殖、分化和凋亡等。

1.4 CaSR的調(diào)節(jié)劑

CaSR的調(diào)節(jié)劑可通過影響CaSR的活性來發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。CaSR調(diào)節(jié)劑包括3類[9]：1類為與CaSR結(jié)合后直接激動從而上調(diào)其表達的多價陽離子，如Ca2+、Mg2+和Gd3+等；2類為通過變構(gòu)效應(yīng)改變受體對Ca2+敏感性的生物類大分子，多為帶有芳香族側(cè)鏈的氨基酸以及短脂肪和小極性氨基酸，如多肽、L-氨基酸等；3類為合成類化學(xué)調(diào)節(jié)劑，包括CaSR激動劑(如NPS-R467、NPS-R568等)和CaSR抑制劑(如NPS2143、Calhex-231等)，它們通過與CaSR結(jié)合改變其敏感性。

2 CaSR在動脈粥樣硬化中的作用

腹腔注射維生素D3聯(lián)合高脂飲食6周建立大鼠動脈粥樣硬化模型，檢測到心肌CaSR表達增加；進一步聯(lián)合大劑量異丙腎上腺素皮下注射的方法，復(fù)制大鼠在體動脈粥樣硬化心肌梗死模型，發(fā)現(xiàn)大鼠心肌CaSR的表達增多并參與了動脈粥樣硬化大鼠心肌梗死的發(fā)生[10]。此外，利用ApoE-/-小鼠建立AS模型證實CaSR激動劑GdCl3可降低AS小鼠的血壓和血脂水平、降低細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)和CC類趨化因子受體2(C-C chemokine receptor type 2，CCR2)的表達，抑制AS斑塊的形成[11]。

隨著CaSR基因型與冠心病、心肌梗死等心血管疾病全因病死率之間的關(guān)系被揭示，CaSR在AS中的作用日益顯現(xiàn)：可參與多種細胞的變化而影響AS的發(fā)生發(fā)展。

2.1 CaSR與內(nèi)皮細胞損傷

血管內(nèi)皮細胞(endothelial cells，ECs)是血管與血液之間的通透性屏障，血管內(nèi)皮細胞損傷、功能障礙是AS發(fā)生的始動環(huán)節(jié)[12]。在人的主動脈內(nèi)皮細胞有CaSR表達。使用CaSR激動劑GdCl3能夠促進外周血內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)的增殖、遷移和血管形成。CaSR在動脈粥樣硬化大鼠的血管內(nèi)皮細胞中表達增多，其可能參與了主動脈血管內(nèi)皮細胞的凋亡,進而啟動AS的形成[13]。

2.2 CaSR與炎性反應(yīng)

炎性反應(yīng)是動脈粥樣硬化性疾病的基本特征，亦是其始動因子，貫穿于AS發(fā)生、發(fā)展的各個階段。動脈粥樣硬化炎性反應(yīng)學(xué)說認為AS是一種慢性炎性反應(yīng)性疾病，其特征為內(nèi)皮下脂質(zhì)和免疫細胞的異常積聚。氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoproteins，oxLDL)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNFα)、白細胞介素-1(interleukin-1，IL-1)等多種促炎因子引起內(nèi)皮細胞功能障礙、血管局部中性粒細胞和單核細胞浸潤，促進脂質(zhì)沉積，導(dǎo)致AS的發(fā)生[14]。

佛波酯(phorbol 12-myristate 13-acetate,PMA)刺激分化的人急性白血病單核細胞(human acute monocytic leukemia cell line, THP-1)有CaSR的功能性表達；進一步使用CaSR激動劑GdCl3活化CaSR，通過Gq-PLC-IP3通路促進IL-1β和TNFα的分泌。CaSR可能通過以下2個機制參與AS炎性反應(yīng)過程：1)促炎因子可刺激CaSR啟動子區(qū)域上的NF-κB反應(yīng)元件，通過NF-κB途徑觸發(fā)CaSR基因轉(zhuǎn)錄。伴隨細胞表面CaSR表達的增加，細胞對Ca2+的反應(yīng)增加；2)在血管損傷和炎性反應(yīng)部位的細胞外液中，高濃度的Ca2+激活CaSR促進單核/巨噬細胞聚集。使用Ca2+或擬鈣劑NPS-R467激活外周血單核細胞的CaSR，可以劑量依賴性增強單核細胞趨化性、增加其同源受體CCR2在細胞表面的表達，二者協(xié)同增強單核細胞對趨化因子單核細胞趨化蛋白-1(macrophage chemoattractant protein 1,MCP-1)的反應(yīng)。在小鼠單核-巨噬細胞J774和人外周血單核細胞中均存在CaSR表達,細胞外Ca2+濃度≥2.8 mmol/L或CaSR激動劑新霉素可增強單核/巨噬細胞趨化性以及DNA的合成。CaSR的表達降低可抑制動脈粥樣硬化炎性反應(yīng)，進一步減輕血管鈣化，延緩AS的發(fā)展進程[15]。

2.3 CaSR與血管平滑肌細胞

2.3.1 CaSR與血管平滑肌細胞增殖、遷移: 在多種致AS因素的作用下，血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)由管壁中膜向內(nèi)膜的遷移并分泌多種血管活性物質(zhì)、生長因子、細胞外基質(zhì)及降解酶類，這些物質(zhì)一方面促進平滑肌細胞增殖，另一方面促進肌細胞從血管中層穿越基底膜遷移至內(nèi)膜，參與AS斑塊的形成[16]。大鼠主動脈平滑肌細胞有CaSR mRNA和蛋白的表達；應(yīng)用Ca2+和新霉素活化CaSR，可進一步活化MEK1/ERK1/2信號傳導(dǎo)通路，誘導(dǎo)VSMCs的DNA合成和增殖。缺氧能夠增加大鼠肺動脈VSMCs的CaSR蛋白表達，促進缺氧性肺動脈平滑肌細胞的增殖[17]。

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)通過調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)沉積和降解、血管平滑肌細胞增殖和炎性反應(yīng)等過程影響斑塊的穩(wěn)定性[18]。大鼠頸動脈平滑肌細胞存在CaSR表達；進一步的應(yīng)用CaSR激動劑GdCl3可通過增加MMP-2、9及PCNA表達，促進頸動脈VSMCs的增殖和遷移[19]。oxLDL以時間和劑量依賴性方式促進大鼠主動脈平滑肌細胞MMP-2的表達和活性，應(yīng)用CaSR拮抗劑可通過抑制PI3K/Akt信號通路減少oxLDL誘導(dǎo)的MMP-2的產(chǎn)生[20]。以上結(jié)果提示，CaSR的活化可促進VSMCs增殖和遷移而影響AS過程。

2.3.2 CaSR與血管鈣化：血管鈣化是VSMCs轉(zhuǎn)分化的一個活躍過程，是AS、糖尿病、慢性腎病等多種疾病的共同病理特征。動脈粥樣硬化的鈣化主要發(fā)生在血管內(nèi)膜。研究表明,AS過程中血管鈣化出現(xiàn)較早,亞臨床的AS早期即出現(xiàn)骨相關(guān)蛋白的表達,當脂質(zhì)條紋形成時,組織學(xué)上就可以檢測到鈣化的存在[21]。在AS的早期階段，持續(xù)的炎性刺激促進成骨活性的微鈣化，隨著成骨細胞標志物(如堿性磷酸酶、骨橋蛋白、骨鈣素等)的表達增加，VSMCs 向成骨樣細胞表型轉(zhuǎn)化，生成鈣化結(jié)節(jié)[22]。在兩步次全腎切除法復(fù)制大鼠尿毒癥心臟間質(zhì)纖維化和心臟微血管疾病模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用CaSR激動劑NPS-R568可顯著延緩VSMCs向成骨樣細胞表型的轉(zhuǎn)化，表明激活CaSR能夠抑制該轉(zhuǎn)分化過程。CaSR激動劑NPS-R568活化VSMCs的CaSR可有效延緩尿毒癥ApoE-/-小鼠的血管鈣化過程并抑制AS的進展[23]。

3 總結(jié)

隨著對CaSR研究的深入，針對CaSR治療已成為疾病治療或預(yù)防潛在的靶點。CaSR激動劑鹽酸西那卡塞(cinacalcet)現(xiàn)已用于甲狀旁腺功能亢進的治療[24]；CaSR激動劑雷諾酸鍶(strontium ranelate)使骨磷灰石晶體的量得以保持，現(xiàn)已成為臨床治療骨質(zhì)疏松的一線藥物[25]。越來越多的研究結(jié)果表明，CaSR調(diào)節(jié)劑有望成為治療AS的潛在治療藥物。

為了深入揭示心血管系統(tǒng)CaSR的生理功能及其在AS相關(guān)心血管疾病中的作用，需采用轉(zhuǎn)基因、基因沉默以及microRNA等技術(shù)，進一步深入開展相關(guān)研究。