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血小板衍生生長因子-B與冠心病研究進展

2012-08-15 00:42:05路雅茹
天津醫(yī)藥 2012年5期
關(guān)鍵詞:伊馬替尼平滑肌激酶

路雅茹 秦 勤

血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)是24 ku的陽離子糖蛋白,主要存在于血小板α顆粒中,也存在于受損的內(nèi)皮細(xì)胞、移行于內(nèi)皮下的巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cell,SMC)、成纖維細(xì)胞、系膜細(xì)胞等細(xì)胞中。這些細(xì)胞以自分泌、旁分泌[1]的連鎖放大反應(yīng)形式大量釋放PDGF,介導(dǎo)多種組織中內(nèi)皮與間質(zhì)的相互作用[2-3]。PDGF生物學(xué)特征主要促細(xì)胞分裂效應(yīng)、化學(xué)趨化性和血管收縮效應(yīng)。PDGF家族包括A、B、C、D4種不同的多肽鏈,通過二硫鍵形成純合或雜合二聚體,組成5種亞型:PDGF-AA,PDGF-AB,PDGF-BB,PDGF-CC及PDGF-DD,其中具有生物活性的均為純合二聚體形式。PDGF-BB與心血管疾病的關(guān)系最為密切,相關(guān)研究較多。本文僅就PDGF-BB的生物學(xué)特性及與冠心病的關(guān)系研究進展進行綜述。

1 PDGF-B的分子結(jié)構(gòu)

1.1 PDGF-B蛋白結(jié)構(gòu) PDGF-B由241個氨基酸殘基組成,包含典型的生長因子結(jié)構(gòu)域,即與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)同源的大約100個氨基酸殘基的高度保守序列,位于PDGF的N-末端或C-末端,參與PDGF生物特性的調(diào)節(jié),該PDGF/VEGF同源結(jié)構(gòu)域在不同物種的進化過程中都是高度保守的。PDGF-B具有短的N-端延長序列,在細(xì)胞內(nèi)水解后PDGF-B被激活。PDGF-B多以同源二聚體形式即PDGF-BB發(fā)揮生物學(xué)作用,其三維結(jié)構(gòu)由兩個亞單位呈反向平行方式排列,每一亞單位由反向平行的β鏈組成[4]。

1.2 PDGF-B基因結(jié)構(gòu) 人類PDGF-B是原癌基因c-sis的編碼產(chǎn)物,位于染色體22 q12.3~q13.1,其DNA長約24 kb,由7個外顯子組成。外顯子1編碼信號序列;外顯子2、3編碼生長因子域N-端的前驅(qū)序列,在細(xì)胞trans-Golgi網(wǎng)內(nèi)被水解去除;外顯子4、5編碼生長因子域;外顯子6編碼C-端序列,在蛋白成熟過程中參與蛋白水解作用;外顯子7不編碼[5]。

2 PDGF-BB與冠心病的關(guān)系

PDGF-BB通過多種機制參與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過程。Cagnin等[6]研究發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化患者血漿PDGF-BB水平及白細(xì)胞介素(IL)-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7水平均顯著升高,提示PDGF-BB可能與炎癥因子共同作用,從而影響動脈粥樣硬化進程。Cha等[7]在體外培養(yǎng)的人主動脈平滑肌細(xì)胞中加入20 μg/L PDGF-BB后,平滑肌細(xì)胞顯著增殖,可達(dá)正常的5倍,并發(fā)生遷移,提示PDGF-BB還可通過促進平滑肌細(xì)胞遷移和增生促進動脈粥樣硬化的形成。球囊損傷兔頸動脈后,損傷處可檢測PDGF-B mRNA表達(dá)增加,平滑肌細(xì)胞由其血管中層的正常位置遷移到內(nèi)膜病變部位增生,這與內(nèi)膜損傷后以下機制有關(guān):(1)血小板激活,在局部黏附聚集、釋放PDGF-BB,誘導(dǎo)中膜平滑肌細(xì)胞遷移至內(nèi)膜并在內(nèi)膜增生。(2)內(nèi)皮細(xì)胞功能被激活,產(chǎn)生凝血酶;凝血酶在激活凝血瀑布的同時刺激血小板釋放PDGF-BB[8]。(3)局部血流動力學(xué)的改變,承受剪切力的血小板和內(nèi)皮細(xì)胞生成PDGF-BB的能力較強,可以通過PDGF-BB途徑刺激內(nèi)皮細(xì)胞增生,且這種刺激作用是呈時間依賴性的[9]。高脂血癥是冠心病的經(jīng)典危險因素。Billett等[10]研究發(fā)現(xiàn)高膽固醇血癥患者循環(huán)血細(xì)胞中PDGF-B mRNA表達(dá)水平比正常膽固醇患者提高15~20倍,且與血漿總膽固醇水平顯著相關(guān)。Hashizume等[11]研究證實非諾貝特可以抑制PPARα介導(dǎo)的血小板分泌PDGF-BB。

經(jīng)皮冠脈介入治療(PCI)是目前治療冠心病的有效手段,但支架術(shù)后再狹窄仍是影響遠(yuǎn)期療效的重要問題。Li等[12]對大鼠頸動脈進行球囊擴張后發(fā)現(xiàn)PDGF-BB mRNA表達(dá)增加。李麗娜等[13]報道了冠心病患者PCI術(shù)后冠脈循環(huán)內(nèi)PDGF-BB血漿水平升高。Nakagawa等[14]通過尸體解剖發(fā)現(xiàn),急性冠脈綜合征患者支架術(shù)后12 d可在病變處檢測到PDGF-BB表達(dá),24~55 d在新生內(nèi)膜堆積的巨噬細(xì)胞及分化的平滑肌細(xì)胞中檢測到PDGF-BB高表達(dá),術(shù)后6個月PDGF-BB表達(dá)顯著下降,1~5年病變處的新生內(nèi)膜中則檢測不到PDGF-BB。上述研究提示PDGF-BB可能參與支架術(shù)后血管內(nèi)皮修復(fù)及支架內(nèi)再狹窄的發(fā)生。然而Mizia-Stec等[15]的研究卻得到不同的結(jié)果,他們認(rèn)為PDGF-BB水平與支架術(shù)后再狹窄無關(guān)。但是該研究的樣本量較小,可能影響了結(jié)果的真實性。Sun等[16]研究發(fā)現(xiàn)PDGF-BB局部注射可以明顯改善缺血組織的灌注,其主要原因是PDGF-BB募集平滑肌細(xì)胞及周細(xì)胞,促進細(xì)胞外基質(zhì)沉積,穩(wěn)定新生血管,導(dǎo)致較大的成熟的血管形成。但有研究指出PDGF-BB與肺動脈高壓密切相關(guān)[17]。Hsieh等[18]對大鼠心肌梗死模型研究顯示,在梗死心肌局部輸注控釋的PDGF-BB,用藥后左室舒張末期內(nèi)徑及收縮末期內(nèi)徑均明顯下降,心室收縮功能明顯改善;4個月后心導(dǎo)管檢查顯示治療后心室容積減低;該研究進一步證實,在心功能改善的同時,右室收縮末壓、右室等容收縮期心室內(nèi)壓力上升速率(dp/dt)、肺動脈中膜厚度均無明顯改變,提示這種局部治療方法可以改善心功能且并未帶來呼吸系統(tǒng)的毒性。因此認(rèn)為心肌局部輸注控釋的PDGF-BB對心肌具有保護作用,可以防止梗死后心衰的發(fā)生,而無明顯的肺毒性。

有關(guān)PDGF-B基因多態(tài)性的研究較少。Ben-Ari等[19]報道PDGF-B基因+286G/A和+1135C/A存在單鏈核苷酸(SNP)多態(tài)性。Anat等[20]對70例心臟移植患者進行冠脈造影、冠脈內(nèi)超聲檢查(IVUS)及基因多態(tài)性研究報道,PDGF-B基因+286G/A和+1135C/A SNP多態(tài)性與心臟移植后移植血管的動脈粥樣硬化有關(guān),AA與GG基因型明顯與患者Stanford評分高低呈負(fù)相關(guān),IVUS檢查高Stanford評分的患者+286 AA基因型頻率顯著高于低評分患者,+286 GG基因型在低Stanford評分的患者中頻率較高。Kaplan-Meier生存分析顯示,GG攜帶者的早發(fā)心臟移植物血管病變(CAV)率低、生存期長、死亡率低,提示GG基因型可能是保護因素;AA攜帶者CAV發(fā)生的風(fēng)險高。PDGF-B基因+1135位點CC基因型攜帶者發(fā)生CAV的風(fēng)險較低,CC基因型為保護因素。但是該研究樣本較小,還需要更大樣本來探討PDGF-B SNP多態(tài)性與CAV的關(guān)系。

血小板衍生生長因子受體-β(platelet-derived growth fac?tor receptor-β,PDGFR-β)與冠心?。篜DGF受體為一種跨膜糖蛋白,分α和β兩種亞型。該受體膜外部分是PDGF的結(jié)合位點,膜內(nèi)部分含有一個酪氨酸激酶。實驗研究證實PDGF-BB主要通過與PDGFR-β結(jié)合,激活PDGFR-β信號途徑發(fā)揮生物作用,而不是通過PDGFR-α途徑。該受體與PDGF-BB結(jié)合后可發(fā)生二聚化和自身酪氨酸殘基磷酸化,激活下游的中間信號蛋白,最終激活促分裂原活化蛋白(MAP)激酶通路的級聯(lián)反應(yīng)[4,21]。MAP激酶是細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶,被認(rèn)為是控制血管平滑肌細(xì)胞增生的限速步驟,可以被多種生長因子包括PDGF、血管緊張素Ⅱ(ATⅡ)、內(nèi)皮縮血管肽及凝血酶所激活。而磷脂酶C(PLC)、細(xì)胞外調(diào)解激酶1和2(ERK1/2)、Akt激酶等則是已知的促進動脈粥樣硬化進展的生物分子,參與細(xì)胞的增生、分化、凋亡。Chintalgattu等[22]研究顯示小鼠心臟壓力負(fù)荷增加后PDGFR-β激活、表達(dá)顯著增加,提示PDGFR-β是心臟承受壓力負(fù)荷后的代償反應(yīng)。由此可見激活PDGFR-β信號途徑與心血管疾病有密切的關(guān)系。研究顯示PDGFR-β mRNA及蛋白水平在動脈粥樣硬化病變中表達(dá)增加,動脈粥樣硬化患者酪氨酸磷酸化是非動脈硬化患者的5倍,且與不穩(wěn)定型心絞痛、血管重建、冠脈造影結(jié)果顯著相關(guān)[23]。

3 曲匹地爾及酪氨酸激酶抑制劑與支架術(shù)后再狹窄

支架術(shù)后再狹窄是平滑肌細(xì)胞由血管中膜遷移至內(nèi)膜并增生的結(jié)果。人們一直在探尋通過抑制PDGF-B/PDG?FR-β信號系統(tǒng),抑制平滑肌細(xì)胞生長,從而達(dá)到抑制支架術(shù)后再狹窄的藥物及方法,目前研究較多的是曲匹地爾及酪氨酸激酶抑制劑。

曲匹地爾是一種磷酸二酯酶抑制劑及PDGF抑制劑,具有抗血小板聚集和擴張冠狀動脈的雙重作用,該作用是通過抑制血栓素A2介導(dǎo)的前列環(huán)素的合成與釋放而實現(xiàn)的[24]。曲匹地爾可以抑制PDGF刺激的平滑肌細(xì)胞增生,此外還可以阻斷胎牛血清、表皮生長因子、堿性成纖維細(xì)胞生長因子刺激的平滑肌細(xì)胞增殖。動物實驗顯示曲匹地爾對抑制支架再狹窄有效,但大型前瞻性臨床研究(TRAPIST研究)卻未顯示出曲匹地爾對抑制再狹窄有任何益處[25]。

酪氨酸激酶抑制劑是新型的抗腫瘤藥物,因其可以阻斷PDGFR-β信號通路,從而抑制平滑肌細(xì)胞的遷移、增生,抑制腫瘤組織血管新生,從而達(dá)到抗腫瘤的目的。甲磺酸伊馬替尼是PDGFR的抑制劑之一,是治療慢性粒細(xì)胞白血病的藥物。Makiyama等[26]給予頸動脈球囊損傷后的大鼠口服伊馬替尼14 d,顯示伊馬替尼可以顯著抑制內(nèi)膜增生,并且呈劑量依賴性,證明伊馬替尼具有阻斷動脈平滑肌細(xì)胞增生的作用。由此假設(shè)給予冠脈支架術(shù)后患者口服伊馬替尼有可能降低支架術(shù)后再狹窄的風(fēng)險。然而一項180例支架術(shù)后再狹窄(in-stent restenosis,ISR)患者的隨機、雙盲、安慰劑對照研究顯示,再狹窄后再次PCI術(shù)前2 d開始給予伊馬替尼600 mg/d口服,共服藥10 d,服藥組與安慰劑對照組相比再狹窄率差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示口服該劑量的伊馬替尼并不能有效地防止支架術(shù)后再狹窄[27]。但更大劑量、更長療程的伊馬替尼全身治療是否具有預(yù)防ISR作用尚無定論,伊馬替尼洗脫支架是否可以預(yù)防ISR,尚少見報道。

綜上所述,PDGF-BB由多種細(xì)胞通過自分泌及旁分泌作用分泌,與其受體PDGFR-β結(jié)合后,促進平滑肌細(xì)胞增生、遷移,促進新生血管形成,在多種組織損傷修復(fù)及疾病過程中發(fā)揮重要作用。PDGF-BB可促進動脈粥樣硬化斑塊形成和進展,并且與支架術(shù)后再狹窄有密切關(guān)系。研究PDGF-BB的生物學(xué)作用機制,探尋其抑制劑及適當(dāng)?shù)膽?yīng)用方法,對于治療冠心病、預(yù)防支架術(shù)后再狹窄將有重要作用。

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