巢雄杰綜述，熊國祚審校

（南華大學附屬第二醫(yī)院血管外科，湖南衡陽421001）

Caveolae/Caveolin-1影響PAD支架植入后血管再狹窄的作用與機制研究進展

巢雄杰綜述，熊國祚審校

（南華大學附屬第二醫(yī)院血管外科，湖南衡陽421001）

動脈粥樣硬化；血管成形術(shù)；細胞增殖；Caveolae；Caveolin；綜述

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高和飲食結(jié)構(gòu)的改變，動脈硬化閉塞狹窄的發(fā)病率也隨年齡的增長而增加，60歲以上發(fā)病率高達79%；動脈粥樣硬化性疾病仍是全球范圍內(nèi)引起死亡的主要原因[1-2]，Caveolin-1作為小凹（Caveolae）的標志性蛋白，廣泛存在于各種高度分化的血管細胞上，在血管再狹窄的過程中起著重要作用。

下肢動脈硬化閉塞癥（PAD）所導致下肢截肢率在所有截肢患者中占40%～60%[3]。血管腔內(nèi)介入技術(shù)已經(jīng)成為治療動脈硬化所致疾病的最佳治療方法之一，然而術(shù)后血管成形不良則嚴重影響患者的遠期預后，Caveolae/Caveolin-1在內(nèi)皮細胞及血管平滑肌的增殖、遷移過程中扮演重要角色，而動脈的內(nèi)膜及中膜主要是由內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞（VSMCs）構(gòu)成[3]。本文將對Caveolae/Caveolin-1通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞和VSMCs而影響血管成形的研究進展作一簡要綜述。

1 PAD支架植入后血管再狹窄的機制

腔內(nèi)介入治療PAD的方式主要有經(jīng)皮球囊血管成形術(shù)（PTA）、血管內(nèi)支架（Stent）、血管腔內(nèi)硬化斑塊旋切術(shù)等；PTA與Stent是聯(lián)合治療PAD的黃金組合，然而術(shù)后半年再狹窄率為36.8%，術(shù)后1年再狹窄率達53.3%[4]，術(shù)后血管成形不良嚴重影響該病的預后。支架植入術(shù)后血管再狹窄的機制目前仍未完全探明，但研究表明與血管彈性回縮、血管壁炎性反應、血栓形成、VSMCs過度增生及血管重塑關(guān)系密切[5]。

1.1 血管彈性回縮 閉塞或狹窄段血管經(jīng)球囊擴張后，短時間內(nèi)由于血管中膜的彈性纖維及平滑肌的收縮作用使血管急性回縮，血管腔變小甚至塌陷[6]，支架在血管內(nèi)釋放后并不能完全撐開血管。

1.2 血管壁炎性反應 球囊擴張及支架植入后造成血管內(nèi)膜的機械性損傷，內(nèi)皮下組織和膠原纖維充分暴露，功能受到破壞，引起內(nèi)皮細胞損傷、過早凋亡，導致細胞因子、趨化因子和細胞黏附分子等表達明顯增加，啟動炎性反應，刺激炎癥細胞過度增殖，誘發(fā)NO、腫瘤壞死因子-α、白介素-1等炎癥因子成瀑布樣釋放，炎癥介質(zhì)黏附于血管壁和血小板激活，Turak等[7]及Gabbasov等[8]研究表明，支架植入患者的血漿成分中嗜酸性粒細胞明顯升高，中性粒細胞/淋巴細胞比例大于2.73的患者術(shù)后發(fā)生血管再狹窄率達80%。

1.3 血栓形成 內(nèi)皮細胞具有合成和分泌抗凝因子如凝血調(diào)節(jié)蛋白、肝素樣物質(zhì)、組織因子通路阻抑因子，促纖溶因子如組織型纖溶酶原激活劑，抑制血管擴張和血小板凝集的因子如血管平滑肌松弛因子、前列環(huán)素的功能，當內(nèi)膜受損，內(nèi)皮細胞分泌功能遭受破壞，抗血栓作用下降，血小板黏附、聚集、活化，纖維蛋白沉積，促進血栓形成[9]。

1.4 VSMCs的遷移及過度增生 VSMCs可呈現(xiàn)為增殖型和收縮型2種表型，正常情況下，增殖型VSMCs表達低下[10]。PTA不可避免地造成內(nèi)皮細胞損傷，從而導致抑制VSMCs增殖的異類細胞連接消失，內(nèi)皮細胞分泌功能紊亂分泌出許多促VSMCs遷移增殖的血小板衍生生長因子（PDGF）、緩激肽、內(nèi)皮素、5-羥色胺、成纖維細胞生長因子等血管活性物質(zhì)，血液中炎癥細胞激活及血小板活化又可通過釋放細胞因子、表皮生長因子（EGF）、組織因子等共同促進VSMCs由血管中膜向內(nèi)膜轉(zhuǎn)移，并由分化型向增殖型轉(zhuǎn)變，引起血管內(nèi)膜過度增生變厚，血管腔狹窄[11]。

2 Caveolae/Caveolin-1 的結(jié)構(gòu)與生物學功能

Caveolae是由美國生物學家Geonge Palade于1953年應用電子顯微鏡首次發(fā)現(xiàn)[12]。并觀察到Caveolae是存在于高度分化的細胞胞膜上成凹陷性具有脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的微區(qū)域，直徑50～100 nm，呈燒瓶狀，亦稱細胞質(zhì)膜微囊或胞膜窖，主要由鞘磷脂、糖基鞘磷脂、Caveolin家族蛋白及膽固醇組成，根據(jù)免疫性特征可分為Caveolin-1、Caveolin-2、Caveolin-3，而Caveolin-1作為Caveolae的標志性蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白，具有維持Caveolae的結(jié)構(gòu)和功能的作用，其主要由兩端得到C-端、N-端和中間的疏水區(qū)域組成，其C-端含有3個棕櫚酰化的半胱氨酸殘基和有2個磷酸化位點Ser80、Tyr14，磷酸化的Ser80位點與Caveolin-1的功能息息相關(guān)，而絡(luò)氨酸激酶家族成員（Abl、Src家族、JAK家族等）能使Tyr14位點磷酸化，調(diào)控胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導、細胞內(nèi)吞、遷移和黏附。N-端的82-101的氨基酸殘基區(qū)域，與多種信號分子活化中心相似，能與多種信號分子[如酪氨酸激酶家族成員Src及Fyn、抑制蛋白激酶C（PKC）、EGF受體等]結(jié)合，引起信號因子異構(gòu)或修飾從而調(diào)節(jié)分子的活性狀態(tài)，稱為腳手架區(qū)（CDS），是Caveolin-1的功能區(qū)域，對大多數(shù)信號分子起負性調(diào)節(jié)作用[13]。

Caveolin-1在多種高度分化終末細胞胞膜上表達豐富，尤其是內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞，Caveolin-1的CDS能與多類信號分子特異地結(jié)合，抑制信號分子的活性，形成信號通路的樞紐中心，影響信號通路的轉(zhuǎn)導，如G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導通路、PKC介導的信號通路傳導、蛋白酪氨酸激酶的級聯(lián)反應等，在細胞的增殖、遷移、分化、信號轉(zhuǎn)導過程中扮演重要角色[14-15]。Caveolae/Caveolin-1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、遷移聯(lián)系緊密，Cvaeolin-1的表達與侵蝕能力呈正相關(guān)，而腫瘤的分化程度呈負相關(guān)[17-18]。Luo等[19]及 Kiyan等[20]發(fā)現(xiàn)Caveolin-1在VSMCs由收縮型向增殖型表型轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮重要作用。Caveolin-1具有內(nèi)吞作用，可以吞噬胞外的大分子轉(zhuǎn)移至胞內(nèi)，嚴鵬科等[21]觀察到Caveolin-1介導的膽固醇轉(zhuǎn)運和流出是平衡VSMCs細胞膜上膽固醇水平的重要機制，發(fā)揮穩(wěn)定細胞膜、維持細胞的正常通透性等功能。

3 Caveolae/Caveolin-1 在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞增殖中的作用

內(nèi)皮細胞的過度增殖是引起血管再狹窄的重要原因，而內(nèi)皮細胞的增殖與促血管生成因子提供的促增殖信號息息相關(guān)。正常情況下，內(nèi)皮細胞處于穩(wěn)定狀態(tài)，由于Caveolae的特殊結(jié)構(gòu)使其成為一種敏感型載體，在內(nèi)皮細胞主要通過跨細胞轉(zhuǎn)運功能及入胞作用轉(zhuǎn)運大分子物質(zhì)，在血管內(nèi)膜損傷后，Caveolin-1表達上調(diào)通過抑制促增殖信號、調(diào)節(jié)細胞周期、誘導細胞凋亡等途徑下調(diào)內(nèi)皮細胞的增殖及抑制血管生成。

3.1 抑制信號通路的傳遞 許多信號分子與Caveolin的CDS有相似的連接域，可以競爭性結(jié)合信號分子，從而抑制信號轉(zhuǎn)導。（1）抑制G蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導：G蛋白偶聯(lián)受體如緩激肽、內(nèi)皮素、乙酰膽堿、β-腎上腺素能受體等主要位于 Caveolae上。Cvaeoiln-1與失活的GSα亞單位（GDP-Caveoiln-1，聯(lián)結(jié)形式）結(jié)合成復合物，抑制G蛋白α亞單位與GTP結(jié)合，影響G蛋白的GDP/GTP轉(zhuǎn)換而抑制GTP酶活性，隨即抑制G蛋白介導的信號通路轉(zhuǎn)導的傳導。（2）抑制酪氨酸激酶的級聯(lián)反應Caveoiln-1與受體酪氨酸激酶受體（胰島素和多種生長因子受體）及非受體酪氨酸激酶受體（如 SRC、JAK、FAK等）結(jié)合成復合物，抑制受體的自身磷酸化。一些酪氨酸激酶級聯(lián)反應信號通路的主要分子如Ras、Raf-1、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）等也位于Caveolae，房凱等[22]證實Caveolin-1上調(diào)能通過抑制 p42/44 MAPK磷酸化，從而抑制肝細胞生長因子、PDGF和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等生長因子的促內(nèi)皮細胞增殖作用。（3）PKC介導的信號通路傳導 Cvaeoiln-1與PKC的結(jié)合能抑制PKC活化，從而阻礙下游基因的被磷酸化和激活，PKC介導的信號通路傳導，使得內(nèi)皮細胞表型轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)型障礙，抑制表皮細胞增殖[23]。

此外，Caveolin-1還能與內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）作用，使eNOS發(fā)生酪氨酸磷酸化，降低eNOS活性，導致NO生成減少，并且同時破壞已存在的NO活性，使NO促內(nèi)皮細胞生長、遷移及血管重塑和血管新生的效應受抑制[24]。

3.2 調(diào)節(jié)細胞周期 Caveolin-1導致血清誘導的內(nèi)皮細胞H3-胸腺嘧啶的摻入量降低，高表達Caveolin-1的內(nèi)皮細胞在G0/G1期分布增多，在S期分布減少，這充分證實了Caveolin-1可以通過阻礙內(nèi)皮細胞進入S期來抑制細胞增殖[25]。而 Capozza等[26]發(fā)現(xiàn) Caveolin-1上調(diào)能抑制p42/44MAPK信號轉(zhuǎn)導通路，由此推測，Caveolin-1可能是通過抑制p42/44MAPK信號通路從而抑制內(nèi)皮細胞進入S期的。Caveolin-1還可以與PKC的活性部位直接結(jié)合，負調(diào)控PKC的活性來抑制內(nèi)皮細胞增殖[27]。

3.3 誘導細胞凋亡 Caveolin-1表達上調(diào)可以抑制EGFR-Ras-Raf-Mapk通路，促進細胞凋亡，抑制細胞增殖。

4 Caveolae/Caveolin-1 調(diào)節(jié)VSMCs增殖與遷移的機制

VSMCs的過度增殖與遷移是導致血管再狹窄的關(guān)鍵步驟，Caveolae/Caveolin-1能調(diào)節(jié)VSMCs的增殖主要是通過3個方面：一是通過對信號通路的抑制作用；二是分泌多種血管活性物質(zhì)影響VSMCs的增殖；三是抑制血管張力。

4.1 通過對信號通路的抑制作用 Caveolin-1可以阻止表皮生長因子受體（EGFR）和血管緊張素受體-1（AT1R）在Caveolae的雙向轉(zhuǎn)運，從而下調(diào)AT2對EGFR的活化來介導VSMCs的增殖[28]。Caveolae破壞后，VSMCs的增殖受到抑制，其可能的機制是破壞Caveolae，轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）/Smad信號通路轉(zhuǎn)導增強，導致下調(diào)Smad2磷酸化和下游的信號轉(zhuǎn)導的能力下降[27]。李正楊等[29]發(fā)現(xiàn)Caveolin-1可以顯著抑制位于胞膜上微囊的Ras、Raf和ERK等信號通路，抑制細胞增殖信號向核內(nèi)的轉(zhuǎn)導，從而抑制VSMCs的增殖。

4.2 分泌多種血管活性物質(zhì)影響VSMCs的增殖 VEGF作為血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的促血管平滑肌增殖因子，血管內(nèi)膜損傷后Caveolin-1表達上調(diào)，抑制內(nèi)皮細胞產(chǎn)生過多的VEGF及降低VEGF活性，從而使抑制VEGF對VSMCs的過度促增殖作用。血管損傷時血小板及炎癥細胞釋放一種高效的促VSMCs分裂的絲裂原PDGF，從而促進VSMCs增殖與遷移，而Caveolin-1可以通過負性調(diào)控ERK-MAPK信號通路，從而抑制PDGF的產(chǎn)生[30]。

4.3 抑制血管張力 在生理情況下內(nèi)皮源性超極化因子（EDHF）可以引發(fā)血管舒張，當血管內(nèi)膜受到損傷時，VSMCs上表達的瞬時陽離子通道產(chǎn)生的TRPV4與Caveolin-1及依賴Ca2+活化的鉀通道共同組成連接子，連接子可產(chǎn)生EDHF使血管處于舒張狀態(tài)，避免血管攣縮，引起血管狹窄[31]。

5 總結(jié)及展望

Caveolin-1可與血管內(nèi)皮細胞及VSMCs表面多種分子相互作用，影響血管成形過程中多種信號轉(zhuǎn)導通路，從而發(fā)揮對血管損傷后抑制內(nèi)膜過度增殖，從而延緩血管再狹窄，但由于Caveolae/Caveolin-1對血管內(nèi)皮細胞及VSMCs遷移與增殖的調(diào)控作用涉及多種信號通路，具體的調(diào)控機制仍未完全探明，所以Caveolae/Caveolin-1對血管成形的進一步研究將成為探索的目標，Caveolae/Caveolin-1有望成為預防和治療動脈粥樣硬化性疾病PTA及Stent術(shù)后血管再狹窄的新靶點，為臨床治療及預防血管狹窄性疾病提供新思路及新途徑。

[1]王淑艷，郜進平．彩色多普勒超聲在下肢動脈疾病診斷中的應用[J]．河北醫(yī)藥，2010，32（19）：2424-2728.

[2]張志巍，朱廣瑾.Caveolae/Caveolin-1在血管生成和平滑肌細胞增殖中的作用[J]．中國動脈硬化雜志，2010，18（3）：245-248.

[3]Claesson K，Kolbel T，Acosta S．Role of endovascular intervention in patients with diabetic foot ulcer and concomitant peripheral arterial disease [J]．Int Angiol，2011，30（4）：349-358．

[4]Liang GZ，Zhang FX，Luo XY，et al.A prospective randomized control clinical trial about clopidogrel combined with warfarin versus clopidogrel alone in the prevention of restenosis after femoral-popliteal artery angioplasty[J].Zhonghua Wai Ke Za Zhi，2012，50（8）：704-708.

[5]劉雯，李健，安毅.支架內(nèi)再狹窄的機制及防治進展[J].醫(yī)學綜述，2012，18（1）：19-21.

[6]Tabas I．Macrophage death and defective inflammation resolution in atherosclerosis[J].Nat Rev Immunol，2010，10（1）：36-46．

[7]Turak O，Ozcan F，Isleyen A，et al.Usefulness of the neutrophil-to-lymphocyte ratio to predict bare-metal stent restenosis[J].Am J Cardiol，2012，110（10）：1405-1410.

[8]Gabbasov ZA，Kozlov SG，Saburova OS，et al．Eosinophilic cation protein and development of restenosis of drug covered stents[J].Kardiologiia，2011，51（6）：49-54.

[9]Smyth SS，McEver RP，Weyrich AS，et al．Platelet functions beyond hemostasis[J].J Thromb Haemost，2009，7（11）：1759-1766．

[10]趙志波，劉江華.血管平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)變與糖尿病血管病變[J].臨床與病理學雜志，2014，34（5）：616-621.

[11]龔麗莎，胡厚源.“血小板-粒細胞”聚集體與血管再狹窄[J].心血管病學進展，2014，13（1）：63-66.

[12]Lee MY，Ryu JM，Lee SH，et al．Lipid rafts play an important role for maintenance of embryonic stem cell self-renewal[J].J Lipid Res，2010，51（8）：2082-2089．

[13]Sowa G.Caveolae，caveolins，cavins，and endothelial cell function：new insights[J].Front Physiol，2012，2：120.

[14]Jasmin JF，F(xiàn)rank PG，Lisanti P.Caveolins and caveolae：roles in signaling anddiseasemeehanisms（advancesinexperimentalmedicineandbiology）[M]. NewYork：Springer，2012：381.

[15]Calizo RC，Scarlata S.A role for G-proteins in directing G-protein-coupled receptor-caveolae localization[J].Biochemistry，2012，51（47）：9513-9523.

[16]Patani N，Martin LA，Reis-Filho JS，et al.The role of caveolin-1 in human breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat，2012，131（1）：1-15.

[17]Basu Roy UK，Henkhaus RS，Loupakis F，et al.Caveolin-1 is a novel regulator of K-RAS-dependent migration in colon carcinogenesis[J].J Int J Caneer，2013，133（1）：43-57.

[18]Songserm T，Pongrakhananon V，Chanvoraehote P.Sub-toxic cisplatin mediates anoikis resistance through hydrogen peroxide-induced caveolin-1 up-regulation in non-small cell lung cancer cells[J].Anticancer Res，2012，32（5）：1659-1669.

[19]Luo DX，Cheng J，Xiong Y，et al．Static pressure drives proliferation of vascular smooth muscle cells via caveolin-1/ERK1/2 pathway[J].Biochem Biophys Res Commun，2010，391（4）：1693-1697．

[20]Kiyan J，Smith G，Haller H，et al．Urokinase-receptor-mediated phenotypic changes in vascular smooth muscle cells require the involvement of membrane rafts[J].Biochem J，2009，423（3）：343-351.

[21]嚴鵬科，廖端芳，楊永宗.Caveolin-1表達對血管平滑肌細胞膽固醇逆轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié)作用[J].中國動脈硬化雜志，2002，10（5）：379-383.

[22]房凱，劉軍.Caveolin-1對內(nèi)皮細胞增殖的抑制作用研究[J].中華腫瘤防治雜志，2007，14（9）：660-661.

[23]Zhou L，Ereolano E，Ammoun S，et al.Merlin-deficient human tumors show loss of contact inhibition and activation of Wnt/β-catenin signaling linked to the PDGFR/Src and Rac/PAK pathways[J].Neoplasia，2011，13（12）：1101-1112.

[24]Mehta VB，Zhou Y，Radulescu A，et al.HB-EGF stimulates eNOS expression and nitric oxide production and promotes eNOS dependent angiogenesis[J].Growth Factors，2008，26（6）：301-315.

[25]Kai F，Jun L.The effect of caveolin-1 on endothelial cells cycle[J].J Modern Oncol，2007，15（6）：758-759.

[26]Capozza F，Trimmer C，Castello-Cros R，et al.Genetic ablation of Cav1 differentially affects melanoma tumor growth and metastasis in mice：role of Cav1 in Shh heterotypic signaling and transendothelial migration[J]. Cancer Res，2012，72（9）：2262-2274.

[27]Freyberg MA，Kaiser D，Graf R，et al.Proatherogenic flow conditions initiate endothelial apoptosis via thrombospondin-1 and the integrin-associated protein[J].Biochem Biophys Res Commun，2001，286（1）：141-149.

[28]Oostra M，te Lintelo EG，Deijs M，et al．Localization and membrane topology of coronavirus nonstructural protein 4：involvement of the early secretory pathway in replication[J].J Virol，2007，81（22）：12323-12336．

[29]李正楊，周政，楊輝，等.Caveolae對血管平滑肌細胞增殖的影響及可能機制[J].第三軍醫(yī)大學學報，2013，35（12）：1262-1266.

[30]Jandt E，Mutschke O，Mahboobi S，et al．Stent-based release of a selective PDGF-receptor blocker from the bis-indolylmethanon class inhibits restenosis in the rabbit animal model[J].Vascul Pharmacol，2010，52（1/2）：55-62.

[31]Rath G，Dessy C，F(xiàn)eron O．Caveolae，caveolin and control of vascular tone：nitric oxide（NO）and endothelium derived hyperpolarizing factor（EDHF）regulation[J].J Physiol Pharmacol，2009，60 Suppl 4：105-109．

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.14.012

:A

:1009-5519（2015）14-2124-03

2015-03-26）

湖南省自然科學基金資助項目（2015JJ2117）。

巢雄杰（1988-），男，湖南岳陽人，碩士研究生，主要從事血管外科研究；E-mail：836266949@qq.com。

熊國祚（E-mail：55752528@qq.com）。