血小板衍生生長因子在心血管疾病中的研究進展

李楠楠，印清，杜榮增

(江蘇大學附屬醫(yī)院心內(nèi)科，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和國民生活方式的改變，心血管疾病的發(fā)病率逐年升高，其已成為我國城市及農(nóng)村居民的首要死亡疾病，給居民和社會帶來沉重經(jīng)濟負擔[1]。目前已知的心血管疾病種類繁多，包括但不僅限于動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)、心肌纖維化及心肌梗死，此三者具有共同的病理基礎，如炎癥反應、氧化應激、內(nèi)皮功能紊亂等。浸潤的白細胞和活化的血管細胞(如內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞)分泌不同的生長因子、細胞因子和其他炎癥因子在心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)是一種具有多種生物學功能的調(diào)節(jié)性多肽,自20世紀70年代首次被發(fā)現(xiàn)以來得到廣泛研究。PDGF信號通路通過與兩種PDGF受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)(PDGFR-α和PDGFR-β)的作用調(diào)節(jié)纖維組織沉積和血管生成，影響組織纖維化、As、癌癥等多種疾病進展。臨床試驗證實，伊馬替尼可抑制PDGFR的酪氨酸激酶活性，可以有效治療人類癌癥[2]。研究發(fā)現(xiàn)，所有PDGF和PDGFR亞型均在As的病程中被檢測到，且心肌成纖維細胞和肌成纖維細胞中也富含PDGFR-α和PDGFR-β[3]；心肌梗死后，梗死區(qū)的PDGF-A和PDGF-D表達水平升高，但在梗死周圍的正常組織中PDGF-B及PDGF-C的表達水平卻降低[4]，可見PDGF對心血管疾病的發(fā)生和進展有不容忽視的作用。研究證實，PDGF參與了慢性炎癥、損傷血管內(nèi)皮功能等病理過程[5]，但其在心血管疾病中的作用機制不盡相同?，F(xiàn)就PDGF在心血管疾病中的研究進展予以綜述，以期為基礎生物醫(yī)學研究和心血管疾病的治療提供新方向。

1 PDGF家族的概述

1.1PDGF配體 PDGF作為血管內(nèi)皮生長因子家族成員，絕大部分儲存在血小板α顆粒中，但在內(nèi)皮細胞、巨噬細胞等多種細胞中也有分布，其釋放形式為自分泌及旁分泌，可促進內(nèi)皮與間質相互作用，充當間充質來源細胞的有絲分裂原。PDGF家族由原癌基因c-sis編碼，包括 A、B、C、D 4種不同的多肽鏈。PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C及PDGF-D在不同的時間被發(fā)現(xiàn)[6-7]。PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C及PDGF-D基因分別位于第7號、22號、4號及11號染色體上，除PDGF-C(6個外顯子)外均由7個外顯子組成[8]。其中，PDGF-B分布于血管內(nèi)皮細胞、巨核細胞和神經(jīng)元，PDGF-A和PDGF-C分布在上皮細胞、肌肉和神經(jīng)元祖細胞，但關于PDGF-D的分布范圍研究較少[7]。PDGF各配體在體內(nèi)的病理生理作用多而雜，不同PDGF可參與不同疾病的發(fā)生，大致分為脈管系統(tǒng)類、腫瘤類及組織器官纖維化類疾病。

PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D分別由221、241、345、370個氨基酸組成，具有5種亞型：PDGF-AA、PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC及PDGF-DD。PDGF均包含1個高度保守的生長因子結構域，即PDGF/血管內(nèi)皮生長因子同源結構域，而PDGF-C和PDGF-D與PDGF-A和PDGF-B的最大區(qū)別在于N端含有CUB結構域。結構的不同決定了配體激活部位不同，PDGF-A及PDGF-B的激活在胞內(nèi)，與前體蛋白轉化酶識別序列有關，而PDGF-C及PDGF-D的激活在胞外，與CUB結構域有關[8]。其中，PDGF-C可被組織型纖溶酶原激活物激活，而PDGF-D能被尿激酶纖溶酶原激活物激活[9]。

由上述研究可知，PDGF配體并非同一時間發(fā)現(xiàn)，這說明PDGF的配體類型豐富，后續(xù)的研究仍需進行，以發(fā)現(xiàn)更多類型的配體，闡明更多的病理機制類型，為疾病的診斷和治療提供潛在的理論依據(jù)。此外，目前針對PDGF-D的研究尚少，其在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用所知較少，仍需進一步探討。

1.2PDGFR 目前已知的PDGFR包括PDGFR-α和PDGFR-β，它們是具有5個胞外免疫球蛋白樣結構域和1個胞內(nèi)酪氨酸激酶結構域的跨膜蛋白，可促進胚胎發(fā)育并參與體內(nèi)多種疾病的發(fā)生發(fā)展，如PDGFR-α參與胚胎原腸胚及神經(jīng)、骨骼、心臟、皮膚等多個系統(tǒng)器官的發(fā)育，而PDGFR-β則是造血系統(tǒng)和血管形成建立的必要調(diào)節(jié)因素[10]。

不同二聚化形式的PDGF可以識別不同的PDGFR，其中PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB和PDGF-CC與PDGFR-α同源二聚體結合并激活，PDGF-BB和PDGF-DD與PDGFR-β同源二聚體結合并激活，PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC和PDGF-DD可與PDGFR-α和PDGFR-β結合并激活[11]。二聚化受體復合物由PDGFR與二聚化配體PDGF組成，相鄰受體相互磷酸化激活激酶，同時受體自身發(fā)生磷酸化募集下游信號分子，介導下游信號通路[如Ras-促分裂原活化的蛋白激酶通路、磷脂酰肌醇-3-激酶通路和信號轉導及轉錄激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3，STAT3)通路等][12]，從而誘導細胞增殖、遷移、存活和分化。因此，PDGF受體與配體相互作用，在心血管疾病發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

2 PDGF與心血管疾病的關系

2.1PDGF與As As的病理機制為慢性炎癥，其多發(fā)于大中型動脈，多重細胞參與了As的發(fā)生、發(fā)展，如內(nèi)皮細胞功能受損、脂質沉積、巨噬細胞激活和遷移、平滑肌細胞增殖和遷移等[5]。在As病程中PDGF及其受體均可被檢測到，可見其在As過程中發(fā)揮重要作用。

PDGF對內(nèi)皮細胞功能具有雙重效應。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠頸動脈球囊剝脫術后PDGF-A信使RNA水平升高，PDGF-D在As血流的內(nèi)皮細胞中上調(diào)[13-14]。曹波等[15]研究發(fā)現(xiàn)，PDGF-B具有促血管內(nèi)皮侵襲及抑制增殖作用，其生理作用與水平有關，PDGF在損傷血管中表達水平升高。巨噬細胞在As進展中起重要作用，而單核細胞募集是病變起始的第一個細胞事件。動物研究表明，減少單核細胞募集可以顯著減緩病變的發(fā)展，說明巨噬細胞在As形成中起致病作用[16]。PDGF-A和PDGF-B是已知的調(diào)節(jié)單核/巨噬細胞增殖和遷移的生長因子，含量豐富，在As的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[13]。PDGF-C和PDGF-D由參與As的巨噬細胞產(chǎn)生，誘導基質金屬蛋白酶2和基質金屬蛋白酶9所致的單核細胞遷移和侵襲，參與As的進展[17]。血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)是PDGF的典型細胞靶點，其能調(diào)節(jié)平滑肌細胞的增殖和遷移。脂肪條紋中檢出PDGF-D顯著高表達，具有促VSMC表型(如平滑肌肌球蛋白重鏈)轉換的作用，主要與其抑制多種平滑肌細胞基因表達有關[14]。體外實驗也證實，PDGF-BB在人主動脈平滑肌細胞中具有促進VSMC增殖及遷移和細胞外基質沉積的作用[18]。Song等[19]的研究則證實，PDGF-BB通過STAT3信號通路調(diào)節(jié)VSMC表型轉換。高糖狀態(tài)下纖溶酶原激活物抑制物活性增加，導致纖溶活性下降，增強血小板凝集，增加PDGF釋放，從而促進VSMC增殖遷移[20]。在As中，PDGFR-α和PDGFR-β在血管壁上的表達廣泛上調(diào)，主要由VSMC和巨噬細胞表達[17]，且PDGFR-β的表達較PDGFR-α更豐富。PDGFR-β表達和信號的增加激活VSMC從收縮型轉化為分泌型[21-22]。作為多系統(tǒng)動脈疾病發(fā)生發(fā)展的基礎，As的預防及治療在臨床至關重要，其致病機制復雜，PDGF通過影響炎癥細胞、炎癥反應、促進血管內(nèi)膜增生及內(nèi)皮細胞功能紊亂的多種機制共同參與As的進程，但其病理機制仍需深入探討，以期為改善心腦血管疾病的預后提供理論基礎。

冠狀動脈支架內(nèi)再狹窄被認為與血管內(nèi)皮損傷、血管局部炎癥、平滑肌遷移和增殖有關，現(xiàn)有研究表明PDGF-B水平是冠狀動脈支架內(nèi)再狹窄的獨立危險因素[23]。唐晉等[24]的研究證實，高水平PDGF-C與冠狀動脈病變的嚴重程度可能存在一定關聯(lián)。因此抑制PDGF分泌可能成為延緩As進程的新療法。已有研究表明，PDGFR抑制劑可減緩As的進展，而舒尼替尼屬于PDGFR ATP競爭性抑制劑，其藥物洗脫支架可能通過抑制平滑肌細胞增殖，進而抑制新內(nèi)膜形成[25]。此外，魯索替尼也被證實可通過抑制PDGF-B激活的Janus激酶2/STAT3通路減輕內(nèi)膜增生[26]。上述研究表明，PDGF靶向治療As效果顯著，這對于As的預防和治療具有重要臨床意義。

2.2PDGF與心肌纖維化 心肌纖維化發(fā)生在多種病理條件下，是許多器質性心臟病終末期的共同病理改變。心臟纖維化主要有兩種類型：①心肌梗死后急性心肌細胞死亡導致局部被纖維瘢痕替代，這為心臟提供了機械穩(wěn)定性和器官完整性，并可能防止致命的心臟破裂；②彌漫性間質纖維化，在沒有明顯心肌細胞丟失的情況下，心臟間質膠原蛋白大量沉積，這通常發(fā)生在壓力或容量超負荷的情況下[27]。第二種類型的纖維化幾乎沒有益處，最終導致心力衰竭。無論纖維化的病因和類型如何，成纖維細胞活化為肌成纖維細胞是心臟纖維化反應的標志。

過表達的PDGFR激活PDGF/PDGFR信號通路誘發(fā)心肌成纖維細胞增殖以及向成肌成纖維細胞的轉化，促進膠原蛋白生成、沉積引起心肌纖維化。在健康心肌中，PDGFR-α和PDGFR-β的共存比例僅為44.8%，在纖維化心肌中共存比例可達71.6%，而抑制PDGFR-β表達可有效減輕心肌纖維化[28]。另有研究表明，PDGF-A/PDGFR-α通過激活c-Kit誘導心臟成纖維細胞活化[29]。心肌細胞特異性過表達Pdgfa的轉基因小鼠心臟發(fā)生嚴重的纖維化反應，心臟大小增加高達8倍，導致出生后幾周內(nèi)發(fā)生致命的心力衰竭[30-31]。外源性PDGF-B也可通過PDGFR-β信號通路發(fā)揮激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路的作用，引起大鼠心肌成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化，且促進膠原蛋白分泌[32]。但與上述Pdgfa轉基因小鼠相比，在心肌細胞中過表達Pdgfb的小鼠表型較輕，僅表現(xiàn)出局灶性纖維化和中度心肌肥厚[30]。Pontén等[33]證實在α-肌球蛋白重鏈啟動子驅動下，心肌細胞過表達Pdgfc的小鼠出現(xiàn)廣泛的心肌纖維化、心肌病和血管系統(tǒng)的改變，如微血管擴張和血管滲漏。同時，他們還證實過表達Pdgfd的轉基因小鼠也表現(xiàn)出心肌纖維化和擴張性心肌病，從而導致心力衰竭，但與PDGF-C轉基因小鼠相比，PDGF-D轉基因小鼠表現(xiàn)出更嚴重的心肌纖維化[34]。另有研究表明，沉默心臟成纖維細胞的轉化生長因子-β1能夠抵消PDGF-D誘導的促纖維化作用[35]，說明PDGF-D的促纖維化作用與轉化生長因子-β1有關。有研究顯示，注射PDGF-B的腺病毒組小鼠心臟出現(xiàn)較大的瘢痕，并伴有廣泛的炎癥反應；注射PDGF-D的腺病毒組小鼠心臟瘢痕局限，且炎癥反應輕；而注射PDGF-A或PDGF-C的腺病毒可減少瘢痕組織的數(shù)量，增加PDGFR-α陽性成纖維細胞數(shù)量[31]。可見在發(fā)育過程中或病理條件下，不同的PDGF誘導的反應可能存在很大差異。上述研究表明，PDGF與心肌纖維化的發(fā)生和發(fā)展密切相關，可通過多信號通路發(fā)揮調(diào)控作用，其可能是心臟抗纖維化治療中的一個潛在有效靶點。

研究顯示，作為PDGFR的非特異性抑制劑，伊馬替尼能夠改善自發(fā)性高血壓大鼠的心室重塑程度，這可能與其抑制心肌纖維化有關[36]。另有實驗證實，伊馬替尼通過抑制異丙腎上腺素誘導的PDGFR激活減輕心肌纖維化[37]。此外，注射PDGFR-α特異性抗體也可有效減輕心房纖維化[38]?？梢?，PDGF在心肌纖維化中的作用不僅僅局限在理論層面，其相應的抑制劑(如伊馬替尼)在臨床中的應用取得了明確的抗心肌纖維化效果，這對于目前心肌纖維化的治療具有重要意義。但相關研究仍停留在動物實驗階段，PDGF應用于臨床仍需進一步探索，以抑制心肌纖維化進程，改善心臟重構，提高患者臨床預后。

2.3PDGF與心肌梗死 心肌梗死是指一段心肌因長時間缺血而壞死、凋亡。其病理基礎為冠狀動脈堵塞、心肌血流中斷，主要與動脈中粥樣硬化斑塊破裂引起血栓形成有關[39]。而有效的血運重建是減少心肌細胞丟失，提高心肌細胞存活率的關鍵，同時采取綜合干預措施減少膠原沉積和炎癥反應等也有利于患者預后。

Koizumi等[40]對接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的ST段抬高型心肌梗死患者的血清PDGF-BB水平進行研究發(fā)現(xiàn)，PDGF-BB水平與缺血時間呈正相關，與肌酸激酶同工酶水平呈負相關。且PDGF-A和PDGF-D在梗死組織中表達增加，PDGF-B及PDGF-C在梗死周圍的正常組織中表達減少，PDGFR-α和PDGFR-β則在梗死早期和晚期水平升高，提示PDGF對梗死心肌的血管生成、炎癥和纖維化反應有調(diào)節(jié)作用。因此，PDGF聯(lián)合基因治療可能是改善梗死心臟心功能的一種很有前途的治療策略。有研究表明，在慢性心肌梗死大鼠模型中，聯(lián)合PDGF-B和堿性成纖維細胞生長因子基因轉移對血管生成和動脈生成具有協(xié)同作用，從而縮小梗死范圍并改善心功能[41]。關于小鼠的心肌缺血模型證實，PDGF-C蛋白療法能夠促進再血管化，提高梗死心臟的血管密度和平滑肌細胞覆蓋率[42]。既往研究[43]表明，心肌內(nèi)注射PDGF-AB因子進行預處理可以促進缺血心肌的血管新生和減小梗死面積。Huynh[44]也發(fā)現(xiàn)，心肌梗死急性期使用重組PDGF-AB能使心肌收縮力得到改善、微血管新生增加；進一步研究發(fā)現(xiàn)，其并非通過減少瘢痕組織而是通過降低梗死后瘢痕成分的異質性來改善心肌梗死后心功能的恢復。研究表明，心肌梗死后，PDGFR的表達增強并伴隨炎癥和纖維化反應，而阻斷PDGFR可以減少梗死和非梗死心肌的纖維化，病理機制分析發(fā)現(xiàn)抑制PDGFR-α和PDGFR-β表達能夠減少梗死區(qū)域膠原沉積；亞組分析發(fā)現(xiàn)，抑制PDGFR-β對新生血管的生成和功能有一定影響[45]。此外，M2B型巨噬細胞也可通過抑制PDGFR激酶活性對心肌梗死損傷后的心肌重構有保護作用，心肌梗死的早期開始抗PDGFR治療，其潛在的抗厭氧作用和抑制瘢痕形成可能導致心臟破裂風險增加[46]。上述研究均為心肌梗死治療中應用PDGF因子或其基因載體提供理論基礎。

但目前針對PDGF在心肌梗死治療中的作用存在一定爭議，因此需開展多中心大樣本的研究，以為心肌梗死后續(xù)的治療提供理論支持。

3 小 結

PDGF參與各類心血管疾病，且在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，其廣泛表達于多種不同類型的細胞中，具有多效性。PDGF可促進As、心肌纖維化進展，PDGF及PDGFR拮抗劑治療可改善心功能、增加血管生成。這些研究為PDGF及PDGFR拮抗劑成為心血管疾病治療的新靶點提供了理論基礎。然而，未來仍需要對PDGF在心血管系統(tǒng)中的功能和調(diào)控機制的分子基礎進行深入研究，且目前這些研究主要集中在動物實驗層面，PDGF治療效果還需大型臨床試驗進一步支持。而PDGF廣泛表達于多種不同類型的細胞中，如何提高其治療的特異性、減少副作用也是臨床亟須解決的一個重要問題。