RhoA/ROCK 信號(hào)通路與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系＊

字嬌蕊，孔澳霞，杜 鈺，汪晨?jī)?/p>

（西北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)部，甘肅 蘭州 730030）

近年來隨著人們生活品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)水平的不斷提高、飲食結(jié)構(gòu)的逐步調(diào)整以及飲食習(xí)慣的重大改變，冠心病與腦血栓等多種常見心腦血管系統(tǒng)疾病潛在患者的總發(fā)病率和病死率呈逐年快速不斷上升的變化趨勢(shì)，這些多種常見疾病正在嚴(yán)重威脅著整個(gè)現(xiàn)代社會(huì)中每一個(gè)人的身心健康和生命安全。動(dòng)脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是許多心腦血管系統(tǒng)疾病的主要病理基礎(chǔ)，也是一個(gè)十分復(fù)雜的病理生理過程，有效控制AS的發(fā)生發(fā)展與演變是防治心腦血管系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。有報(bào)道指出，99%的冠心病是由AS 引起的，抑制AS的形成與發(fā)展已成為高血壓、冠心病等心腦血管系統(tǒng)疾病治療的重要靶點(diǎn)，對(duì)降低此類疾病的致死風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。RhoA（Ras Homologgene Family Member A,RhoA）與其主要的下游效應(yīng)底物Rho激酶（Rho Associatedcoiled Coil Formingkinases，ROCK）在細(xì)胞的遷移、分化以及生存等多個(gè)不同的方面都發(fā)揮著十分重要的生物學(xué)作用[3]。近幾年的研究表明：RhoA/ROCK信號(hào)通路參與了AS從血管內(nèi)皮細(xì)胞（VascularEndothelialCell,VEC）基本形態(tài)結(jié)構(gòu)和組織功能的改變，到AS斑塊形成與破裂的全部病理過程[4]。因此，對(duì)RhoA/ROCK信號(hào)通路的深入研究將極大程度拓展我們對(duì)于AS等相關(guān)心腦血管系統(tǒng)疾病的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并且也有望為心腦血管系統(tǒng)疾病的治療提供新的靶點(diǎn)。

1 RhoA/ROCK信號(hào)通路及其生物學(xué)效應(yīng)

Rho-GTP酶是一種小分子鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白，又稱小G結(jié)合蛋白，是人類Ras 結(jié)合蛋白超家族的重要成員，它主要有兩種分子形式，一種是與三磷酸鳥苷（Guanosine Triphosphate，GTP）結(jié)合所形成的有活性形式，另一種是與二磷酸鳥苷（Guanosine Diphosphate，GDP）結(jié)合形成的無活性形式[5]。有活性的Rho-GTP通常在各種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)催化途徑中充當(dāng)著細(xì)胞信號(hào)分子轉(zhuǎn)換器或細(xì)胞分子驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其作用點(diǎn)位于細(xì)胞骨架及其靶基質(zhì)蛋白，可發(fā)揮多種細(xì)胞生物學(xué)催化效應(yīng)[6]。RhoA是整個(gè)Rho-GTP激酶家族的重要激酶之一，在調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架、維持細(xì)胞正常形態(tài)、促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移及調(diào)控細(xì)胞蛋白轉(zhuǎn)錄活性等多個(gè)方面都發(fā)揮著多種細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)[7]，且在血管平滑肌細(xì)胞（Vascular Smooth Muscle Cells，VSMCs）增殖、細(xì)胞黏附、血小板聚集、接觸抑制以及細(xì)胞的生長(zhǎng)和凋亡等多種生物學(xué)活動(dòng)中同樣起著十分重要的作用。有活性的RhoA-GTP與無活性RhoA-GDP之間可相互轉(zhuǎn)換[8]?；罨腞hoAGTP可通過其下游效應(yīng)分子參與細(xì)胞的活化反應(yīng)，最終發(fā)揮調(diào)控作用。ROCK是RhoA的關(guān)鍵下游效應(yīng)器，其分子量大約為160 kDa，約含有1 300個(gè)氨基酸，可分為ROCK1（ROCKβ）和ROCK2（ROCKα）兩種不同的亞型，兩者功能各不相同[9]。許多細(xì)胞的生理功能受ROCK調(diào)控[10]，活化狀態(tài)的RhoA激酶可與ROCK的C末端調(diào)控區(qū)域結(jié)合從而激活ROCK催化區(qū)并使其活化，兩者結(jié)合構(gòu)成RhoA/ROCK信號(hào)通路并發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，結(jié)合后其調(diào)節(jié)活性可增加到原來的1.5～2倍。被激活的ROCK一方面可以使肌球蛋白輕鏈（Myosin Light Chain，MLC）發(fā)生磷酸化而牽拉肌絲導(dǎo)致肌絲收縮[11]，另一方面可使肌球蛋白輕鏈磷酸酶（Myosin Light Vhain Phosphase，MLCP）發(fā)生磷酸化而失活，使得磷酸化的MLC無法實(shí)現(xiàn)脫磷酸也失去活性，MLC磷酸化水平加重，進(jìn)而間接加速了肌絲的收縮[12]。這是RhoA/ROCK信號(hào)通路參與AS發(fā)生發(fā)展的主要生物學(xué)效應(yīng)。

2 RhoA/ROCK信號(hào)通路與動(dòng)脈粥樣硬化

2.1 RhoA/ROCK信號(hào)通路與血管細(xì)胞的連接

AS是一種病變位于血管的慢性炎性反應(yīng)性過程，“損傷反應(yīng)學(xué)說”是其目前較為公認(rèn)的主要發(fā)病機(jī)制。VEC損害是AS的始動(dòng)因素，巨噬細(xì)胞以及VSMCs的增殖、遷移在AS開始及演變過程中的多個(gè)環(huán)節(jié)起著關(guān)鍵作用。研究表明：在AS的早期形成過程中，RhoA活性顯著增加，并通過調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子-κβ（NF-κβ）活性和T淋巴細(xì)胞增殖活化ROCK[13-14]。激活的RhoA/ROCK 信號(hào)通路可通過下游靶點(diǎn)蛋白參與、介導(dǎo)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)改變，通過參與氧化型低密度脂蛋白、凝血酶、溶血磷脂酸誘導(dǎo)的VEC黏膜屏障功能改變，繼而參與誘導(dǎo)VEC發(fā)生收縮，使MLC不斷發(fā)生磷酸化，整合素大量聚集在一起，增加VEC的通透性，并使單核/巨噬細(xì)胞、氧化型低密度脂蛋白、炎性因子等源源不斷通過VEC，并刺激中膜VSMCs增生，進(jìn)而有效促進(jìn)AS形成。另外，RhoA/ROCK信號(hào)通路還可以通過增強(qiáng)VSMCs對(duì)Ca2+的敏感性，抑制MLCP 活性，使MLCP喪失脫磷酸化能力，磷酸化MLC水平不斷升高，進(jìn)而調(diào)控VSMCs收縮、遷移、增殖等細(xì)胞功能。RhoA與下游效應(yīng)分子ROCK結(jié)合，激活RhoA/ROCK信號(hào)通路，能誘發(fā)VSMCs發(fā)生有絲分裂或協(xié)同有絲分裂或影響微絲的重組、調(diào)節(jié)細(xì)胞微絲聚合，影響VSMCs收縮反應(yīng)，促使VSMCs增殖、遷移[15-16]；能參與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重組、細(xì)胞黏著、細(xì)胞分化和基因表達(dá)等多種細(xì)胞功能變化過程，進(jìn)而參與如高血壓、腦栓塞等多種心腦血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程[17]。抑制RhoA/ROCK信號(hào)通路可顯著減少VSMCs的過度遷移[18]，同時(shí)調(diào)節(jié)血管張力，防止血栓形成，保護(hù)心腦血管功能[19]。

2.2 RhoA/ROCK信號(hào)通路與炎性細(xì)胞及炎癥介質(zhì)

AS是一種發(fā)生于動(dòng)脈血管壁上的慢性炎癥性反應(yīng)，VEC形態(tài)結(jié)構(gòu)損傷和功能活性減退等均可使大量的血管炎癥反應(yīng)細(xì)胞被激活，誘發(fā)血管炎癥反應(yīng)。炎性細(xì)胞的大量浸潤(rùn)以及炎性細(xì)胞因子的不斷產(chǎn)生，可不斷刺激成纖維細(xì)胞和結(jié)締組織增生，誘導(dǎo)這些炎癥細(xì)胞向血管內(nèi)皮損傷部位快速游走、黏附、集聚并直接穿過血管壁，激發(fā)動(dòng)脈血管內(nèi)膜和中層發(fā)生細(xì)胞炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)AS的形成和發(fā)展[20]。此外，在AS發(fā)生發(fā)展過程中，斑塊內(nèi)的炎性細(xì)胞可不斷分泌大量的血管生長(zhǎng)因子，促使斑塊內(nèi)微血管的生成。與此同時(shí)，斑塊內(nèi)膠原酶在炎性細(xì)胞因子刺激下，含量增多，使得存在于細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原纖維被降解，進(jìn)而造成AS斑塊破裂、出血及繼發(fā)性血栓形成[21]。研究結(jié)果表明：NF-κβ是一種維持體內(nèi)炎癥免疫反應(yīng)和調(diào)控體內(nèi)免疫細(xì)胞平衡的重要炎性細(xì)胞免疫因子，可通過調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子基因的核轉(zhuǎn)錄過程來調(diào)控體內(nèi)炎癥反應(yīng)過程，同時(shí)調(diào)控免疫細(xì)胞發(fā)育、細(xì)胞周期以及免疫細(xì)胞的增殖和死亡等炎性細(xì)胞免疫活動(dòng)。

RhoA/ROCK 信號(hào)通路可誘導(dǎo)NF-κβ由整個(gè)細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核內(nèi)部移動(dòng)，NF-κβ被激活，調(diào)控炎癥轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）、白介素-6（IL-6）等，并對(duì)炎癥生長(zhǎng)因子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，參與AS發(fā)生發(fā)展中的血管炎癥反應(yīng)過程，進(jìn)而啟動(dòng)炎癥反應(yīng)。隨后，TGF-β1、IL-6又可以反過來促進(jìn)RhoA/ROCK信號(hào)通路的激活，因而兩者構(gòu)成惡性循環(huán)，導(dǎo)致動(dòng)脈血管內(nèi)聚集大量炎癥因子，血管慢性炎癥反應(yīng)過程進(jìn)行性發(fā)展、惡化[22]。此外，RhoA/ROCK信號(hào)通路所介導(dǎo)的動(dòng)脈炎癥應(yīng)激反應(yīng)還會(huì)進(jìn)一步加重動(dòng)脈血管的內(nèi)皮組織損傷，促進(jìn)MLC磷酸化，引起急性冠脈狹窄、痙攣，并在AS的形成過程中起著關(guān)鍵作用[23]。RhoA/ROCK信號(hào)通路拮抗劑則可使動(dòng)脈VEC的炎癥反應(yīng)得到有效的抑制，保護(hù)血管內(nèi)皮不受損害。

2.3 RhoA/ROCK通路與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和破裂

粥樣硬化斑塊形成是AS發(fā)生的標(biāo)志性病理改變[24]。從病理學(xué)分析來看，粥樣斑塊形成及演變主要可以經(jīng)歷良性脂質(zhì)斑塊條紋、纖維性脂質(zhì)斑塊、粥樣脂質(zhì)斑塊、不穩(wěn)定脂質(zhì)斑塊、斑塊細(xì)胞破裂和冠狀動(dòng)脈血栓形成等幾個(gè)主要形成階段。在諸多危險(xiǎn)因素的共同作用下，大中動(dòng)脈VEC內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)及組織功能嚴(yán)重受損，脂質(zhì)不斷沉積于動(dòng)脈內(nèi)膜下，使已經(jīng)受損的內(nèi)皮細(xì)胞受刺激并不斷分泌細(xì)胞因子或炎性因子，使單核巨噬細(xì)胞大量聚集、黏附于動(dòng)脈內(nèi)皮，同時(shí)可刺激VSMCs增殖。聚集于血管內(nèi)皮的單核巨噬細(xì)胞和不斷增殖的VSMCs覆蓋、包裹內(nèi)部脂質(zhì)核，逐步發(fā)展形成粥樣硬化性壞死，導(dǎo)致單核巨噬細(xì)胞源性、VSMCs源性的泡沫細(xì)胞生成，以及細(xì)胞外基質(zhì)合成增加，動(dòng)脈血管在這些因素共同作用下發(fā)生血管壁增厚、管壁彈性功能減弱、動(dòng)脈管腔狹窄，最終形成粥樣硬化斑塊[25-26]。新形成的斑塊不穩(wěn)定，其內(nèi)部的新生血管發(fā)生破裂可造成血腫堵塞血管管腔，導(dǎo)致血管供血系統(tǒng)的急性中斷，同時(shí)斑塊表面纖維帽破裂可促使血栓形成，繼而隨血液流動(dòng)進(jìn)一步加重動(dòng)脈管腔發(fā)生阻塞，并可能引起器官的急性梗死。

RhoA/ROCK信號(hào)通路通過調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白骨架、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化、基因表達(dá)及凋亡等參與了AS從VEC基本結(jié)構(gòu)和組織功能發(fā)生改變到斑塊形成和破裂的多個(gè)損傷環(huán)節(jié)。RhoA/ROCK信號(hào)通路可通過削弱單核細(xì)胞尾部的黏附力，促使細(xì)胞尾部收縮，增強(qiáng)單核細(xì)胞穿過VEC能力；可通過抑制MLCP活性，增加VEC通透性，促使單核巨噬細(xì)胞向內(nèi)皮下遷移，促使巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞以及粥樣斑塊形成[27]；還可以通過介導(dǎo)VSMCs增殖與遷移，促使血管新生內(nèi)膜生成以及血管管壁增厚[28]，進(jìn)而使血管直徑縮小、血管壁結(jié)構(gòu)改變，造成血管重塑和狹窄損傷，通過參與激活血管緊張素Ⅱ-1型受體誘導(dǎo)細(xì)胞膜“出泡”引起細(xì)胞遷移[29]，促使AS發(fā)生斑塊破裂，破裂的斑塊隨血液流動(dòng)又造成了血栓的形成。

2.4 RhoA/ROCK信號(hào)通路在動(dòng)脈粥樣硬化過程中的其他損傷作用

RhoA/ROCK信號(hào)通路還參與了AS過程中的一些其他損傷性機(jī)制。激活的RhoA/ROCK信號(hào)通路可通過多個(gè)作用途徑顯著抑制內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶（Endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）活性和磷酸化[30]，負(fù)性調(diào)節(jié)eNOS的表達(dá)，抑制eNOS在維持血管正常生理功能方面所發(fā)揮的重要作用，臨床上可通過使用RhoA/ROCK抑制劑，上調(diào)eNOS的表達(dá)；可調(diào)節(jié)包括VSMCs在內(nèi)的多種細(xì)胞微絲的重構(gòu)，通過有效增強(qiáng)肌動(dòng)球蛋白收縮和局部細(xì)胞功能黏附來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞運(yùn)動(dòng)極性和基質(zhì)遷移[31]，促進(jìn)AS發(fā)展；還可抑制自噬-溶酶體系統(tǒng)相關(guān)蛋白表達(dá)，加速膽固醇流入泡沫細(xì)胞，促使巨噬細(xì)胞泡沫化，加重AS 性心、腦損傷。RhoA/ROCK抑制劑可有效緩解這些損傷過程。

3 結(jié)語(yǔ)

許多研究證據(jù)顯示，RhoA/ROCK信號(hào)通路在AS及其相關(guān)的心腦血管系統(tǒng)疾病中扮演著重要的病理生理角色。RhoA/ROCK信號(hào)途徑的激活參與了AS發(fā)生發(fā)展的多種關(guān)鍵性病理生理過程[32]，RhoA/ROCK信號(hào)通路通過發(fā)揮介導(dǎo)炎癥活動(dòng)、抑制MLCP活性、促進(jìn)VSMCs收縮、增強(qiáng)Ca2+的敏感性、增強(qiáng)VEC的通透性以及介導(dǎo)VSMCs的增殖與遷移等作用，促進(jìn)AS的形成與發(fā)展。因此對(duì)RhoA/ROCK信號(hào)通路的抑制必將成為防治AS及其相關(guān)疾病的一個(gè)重要的、潛在的靶點(diǎn)。