段 碩，徐 輝，孫筱媛，趙明明 綜述 李永紅 審校

人類壽命日益延長，老齡人群不斷增多，加之不健康的飲食習(xí)慣和不規(guī)律的生活方式導(dǎo)致血管相關(guān)疾病，心血管疾病的發(fā)病人數(shù)與日俱增，尤以冠心病患者為著[1]。大多數(shù)冠心病被診斷時(shí)已有嚴(yán)重的動(dòng)脈損害，目前主要治療方法包括血管成形術(shù)(PTCA)及支架置入術(shù)(PCI)等。但由于這些治療方法會(huì)對(duì)血管內(nèi)皮造成損傷，以至于發(fā)生血管再狹窄事件，故需要長期服藥以預(yù)防或減少此類事件的發(fā)生。雖然對(duì)于預(yù)防血管再狹窄事件現(xiàn)在存在多種方案，但由于其發(fā)生率仍然很高，我們需要確定新的靶點(diǎn)及治療途徑。目前有研究發(fā)現(xiàn)，Notch信號(hào)傳導(dǎo)通路通過對(duì)血管細(xì)胞生物活動(dòng)的直接影響，參與了血管的生長與成熟[2]。筆者主要對(duì)進(jìn)化上高度保守的Notch信號(hào)通路在血管內(nèi)皮損傷后血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移等細(xì)胞活動(dòng)以及血管炎性反應(yīng)在新內(nèi)膜增生引起血管再狹窄這一病理過程中的作用進(jìn)行綜述。

1 在血管內(nèi)膜損傷后的作用

在血管內(nèi)皮損傷后，血管通過新內(nèi)膜增生對(duì)損傷做出反應(yīng)從而導(dǎo)致血管再狹窄的發(fā)生。新內(nèi)膜增生的發(fā)展是由內(nèi)皮細(xì)胞(EC)的損傷和血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)暴露于循環(huán)血液引發(fā)的復(fù)雜過程[3]。該過程的特征在于血管細(xì)胞增殖、炎性反應(yīng)及血管屏障功能的改變。最后，在損傷病變處發(fā)生新內(nèi)膜的增生。目前的研究表明，Notch信號(hào)廣泛表達(dá)于血管細(xì)胞，并參與調(diào)控細(xì)胞功能和炎性反應(yīng)過程。包括EC的增殖、再生、凋亡、表型轉(zhuǎn)換，通過直接接觸或分泌的分子與其他細(xì)胞相互作用；VSMC的增殖和遷移，以及炎性反應(yīng)的激活，如血小板聚集，白細(xì)胞募集和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積[4]。

2 Notch信號(hào)通路的分子途徑

2.1 Notch信號(hào)通路的激活 Notch基因最早于1919年對(duì)果蠅基因的研究中被發(fā)現(xiàn)，該基因的部分功能喪失會(huì)在果蠅羽翼的邊緣造成一些缺口。研究表明，相鄰的細(xì)胞可以通過Notch配體與受體的結(jié)合傳遞Notch信號(hào)，從而擴(kuò)大并固化細(xì)胞間的分子差異，最終決定細(xì)胞命運(yùn)[5]。

Notch信號(hào)通路主要由4種Notch受體(Notch1- 4)、5種Notch配體(Jagged-1、Jagged-2，Delta-like 1、3和4)、CSL結(jié)合蛋白、Notch的調(diào)節(jié)因子和其他效應(yīng)物構(gòu)成，其中包括人類在內(nèi)的多數(shù)哺乳動(dòng)物可以表達(dá)以上所有受體、配體。Notch信號(hào)途徑主要是通過相互接觸細(xì)胞之間Notch配體和受體的作用而激活的，簡而言之，其激活過程主要分3步：(1)胞內(nèi)段(NICD)的生成并釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；(2)NICD進(jìn)入細(xì)胞核結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子(CSL結(jié)合蛋白), 形成NICD/CSL轉(zhuǎn)錄激活聚合體；(3)激活HES、HEY等轉(zhuǎn)錄抑制因子家族的目的基因，發(fā)揮調(diào)控作用[6]。

具體而言，Notch信號(hào)通路激活途徑2條，即經(jīng)典途徑(CBF-1/RBP-Jκ依賴途徑)和非經(jīng)典途徑(非CSL依賴途徑)。其中非經(jīng)典途徑是指Notch受體的錨蛋白重復(fù)序列(ANK)區(qū)與細(xì)胞內(nèi)的鋅指蛋白Dehex結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用，抑制轉(zhuǎn)錄因子編碼，進(jìn)而影響下游基因表達(dá)和細(xì)胞的增殖分化。此途徑研究較少，目前主要以研究經(jīng)典激活途徑居多[7]。經(jīng)典途徑主要包括：(1)3次蛋白裂解，位于細(xì)胞膜表面的Notch受體的形成，通過furin樣轉(zhuǎn)化酶的作用，在高爾基內(nèi)裂解產(chǎn)生胞外區(qū)(NEC)和跨膜片段(NTM)，NEC與NTM形成聚合體形式的Notch受體；產(chǎn)生胞內(nèi)區(qū)，受體與相鄰細(xì)胞的配體結(jié)合后，在金屬蛋白酶/腫瘤壞死因子-α轉(zhuǎn)換酶的作用下裂解為2個(gè)片段，即N端裂解產(chǎn)物(胞外區(qū))和C端裂解產(chǎn)物(胞內(nèi)區(qū))；生成胞內(nèi)段(NICD)，胞外區(qū)被配體表達(dá)細(xì)胞吞噬，胞內(nèi)區(qū)在跨膜區(qū)經(jīng)多蛋白聯(lián)合體(其中主要包括γ-分泌酶，突變型早老素和各種的調(diào)節(jié)因子)所裂解，釋放胞內(nèi)段，即Notch蛋白的活化形式NICD(ICN)。(2)Notch信號(hào)通路的激活，NICD(ICN)進(jìn)入細(xì)胞核結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子(CSL結(jié)合蛋白)；召集核轉(zhuǎn)錄激活蛋白家族MAML，形成轉(zhuǎn)錄活化復(fù)合物(NICD-CSL-MAML)；Notch靶基因啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄程序并編碼HES和HEY在內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子；轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)或抑制目的基因的表達(dá)，從而促進(jìn)或抑制細(xì)胞的增殖和分化[8]。

2.2 血管細(xì)胞中Notch信號(hào)分子表達(dá) 目前研究發(fā)現(xiàn)，血管平滑肌細(xì)胞表達(dá)Notch1、2、3受體，而內(nèi)皮細(xì)胞主要表達(dá)Jagged-1、DII-4，并在一定程度上表達(dá)DII-1。血管平滑肌細(xì)胞中Notch受體水平的變化和相鄰內(nèi)皮細(xì)胞的配體表達(dá)的相互作用，使血管細(xì)胞可以對(duì)某些生理刺激進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)[9]。臨近細(xì)胞之間的通訊主要是通過內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的配體激活Notch受體。當(dāng)然，除此之外，血管平滑肌細(xì)胞表達(dá)的Jagged-1也可激活Notch1。配體、受體之間的相互作用激活了Notch信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而影響了血管細(xì)胞的增殖和分化，其中以Jagged-1、Notch1表達(dá)變化最為顯著[10]。

Notch信號(hào)影響血管重塑過程中細(xì)胞增殖等關(guān)鍵細(xì)胞功能。在原代EC中，Notch4和Notch1的激活，通過NICD轉(zhuǎn)染或通過Jagged-1或Delta4呈遞，抑制增殖。新血管的生成需要通過Notch1，Notch4和Dll4激活Notch信號(hào)。在VSMC中，Notch1和Notch3細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的組成型表達(dá)導(dǎo)致遷移的顯著抑制。Notch1和Notch3激活促進(jìn)對(duì)細(xì)胞凋亡的抗性，這是特征性的損傷反應(yīng)并且調(diào)節(jié)隨后的新內(nèi)膜形成和血管的再生[11]。在血管損傷后，Notch信號(hào)通路在新生內(nèi)膜增生中主要發(fā)揮調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞生物學(xué)功能(增殖、再生、凋亡、分化、細(xì)胞之間的相互作用)的作用。了解內(nèi)皮細(xì)胞生物學(xué)功能發(fā)揮的方式方法，從而可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化，防止細(xì)胞凋亡和功能障礙，進(jìn)而預(yù)防或阻止新生內(nèi)膜的增生和血管損傷后的狹窄[12]。

3 Jagged-1、Notch1在血管內(nèi)皮損傷后的作用

內(nèi)皮損傷后，EC對(duì)皮下成分的破壞和暴露會(huì)引發(fā)新生內(nèi)膜的形成。內(nèi)皮細(xì)胞不僅是一種具有高度選擇性的屏障，可以防止新生內(nèi)膜增生的早期病理變化，而且還能合成和釋放分子來維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)[13]。目前，Notch信號(hào)通路中多數(shù)配體、受體的功能已基本明確，但關(guān)于Jagged-1、Notch1在血管細(xì)胞中發(fā)揮的作用尚存在爭論。內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)由造血干細(xì)胞(HSC) 分化而來，血管損傷時(shí)被動(dòng)員到血管損傷處分化為成熟EC，促進(jìn)損傷血管內(nèi)膜修復(fù)。新近研究表明，Jagged1在EPC生物學(xué)活性調(diào)節(jié)上發(fā)揮了重要作用， Jagged1缺乏導(dǎo)致EPC 遷移、增殖和向內(nèi)皮分化等能力減弱，并且使EPC參與缺血組織血管再生能力降低，即說明Jagged-1促進(jìn)了EC的增殖[14]。在針對(duì)Notch1 信號(hào)調(diào)節(jié)EC活性的研究中，Noseda等[15]證實(shí)通過Jagged1激活Notch1后會(huì)抑制p21Cip1表達(dá)，從而阻抑EC增殖。那么EPC在向EC分化修復(fù)損傷血管的過程中， Jagged1表達(dá)于EPC 是促進(jìn)還是抑制EPC修復(fù)損傷血管內(nèi)膜? Notch1 信號(hào)途徑在EPC和成熟EC是否發(fā)揮了不同生物學(xué)功能仍有待進(jìn)一步研究。

3.1 Notch1與血管損傷修復(fù)的相關(guān)性 Notch信號(hào)與血管內(nèi)皮的損傷修復(fù)、血管再生等緊密相關(guān)。有研究表明，哺乳動(dòng)物血管中Notch信號(hào)分子的表達(dá)僅僅存在于動(dòng)脈血管，其主要表達(dá)的有受體Notch1-4，配體DII-4、Jagged-1、2和效應(yīng)器Hes-1、Hey-2，其中作為轉(zhuǎn)錄抑制因子的效應(yīng)器蛋白的主要作用是抑制其他基因轉(zhuǎn)錄[16]。血管內(nèi)皮損傷后，Notch1信號(hào)活化，調(diào)節(jié)血管VSMC、EC、EPC、遷移和分化等細(xì)胞生物學(xué)活性，同時(shí)調(diào)節(jié)這些血管細(xì)胞間相互作用從而影響損傷血管修復(fù)。雖然已經(jīng)明確Notch1信號(hào)對(duì)損傷血管的修復(fù)具有重要調(diào)控功能，但現(xiàn)有研究對(duì)于Notch1信號(hào)激活后對(duì)血管損傷修復(fù)的具體調(diào)節(jié)作用，是增強(qiáng)修復(fù)亦或是抑制修復(fù)，仍存在較大分歧[17]。

在EPC向內(nèi)皮分化過程中，Notch1信號(hào)分子的表達(dá)隨分化狀態(tài)不同而改變。在調(diào)節(jié)VSMC的細(xì)胞活性方面，已有文獻(xiàn)[18]證實(shí)Notch1信號(hào)對(duì)VSMC的增殖、遷移、分化及表型轉(zhuǎn)化也有重要調(diào)節(jié)作用。通過激活Notch信號(hào)傳導(dǎo)可以在VSMC或肌成纖維細(xì)胞中啟動(dòng)增殖信號(hào)，而在EC中具有相反的作用，其中Notch1抑制細(xì)胞增殖和血管生成發(fā)芽。在原代EC中，Notch1的激活，通過NICD轉(zhuǎn)染或通過Jagged-1呈遞，抑制細(xì)胞增殖，通過抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/ PI3K信號(hào)傳導(dǎo)和p21Cip1的介導(dǎo)使EC生長停滯[15]?？偠灾ㄟ^調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮祖細(xì)胞的分化發(fā)育，即可影響血管EC的增殖、分化。

3.2 Jagged-1在血管生成中的作用 Jagged-1是目前已知的唯一的同時(shí)表達(dá)于EC和VSMC的Notch信號(hào)分子配體。血管生成由缺氧和血管生長因子誘導(dǎo)，最顯著的是VEGF，其激活靜息內(nèi)皮細(xì)胞。這些細(xì)胞突出絲狀偽足并變得遷移以誘導(dǎo)新血管分支的生長。這種新血管的發(fā)芽是由尖端細(xì)胞引導(dǎo)，而尾部莖細(xì)胞形成血管腔[19]。Notch信號(hào)傳導(dǎo)是新血管發(fā)芽生成的中心協(xié)調(diào)者。最新研究發(fā)現(xiàn),血管網(wǎng)的生長或損傷血管的修復(fù)過程是由兩種蛋白質(zhì)決定的，被Jagged-1 和Delta-4稱為“生長開關(guān)”[20]。Notch“開關(guān)”處于開的狀態(tài)是受Jagged-1 蛋白的調(diào)節(jié),處于關(guān)的狀態(tài)時(shí)是受Dll-4和VEGF的影響。通過表達(dá)Jagged-1可以使細(xì)胞分泌的VEGF因子增高[21]。有細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，用反轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)Jagged-1過度表達(dá)，與人內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)可使血管出芽增多[22]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過表達(dá) Jagged-1促進(jìn)血管形成，并且Jagged-1表達(dá)量與血管數(shù)量呈正相關(guān)[23]。其主要機(jī)制是細(xì)胞生長因子能夠誘導(dǎo)Jagged-l的表達(dá)，引發(fā)相鄰內(nèi)皮細(xì)胞中Notch信號(hào)的活化，引起內(nèi)皮細(xì)胞分化，并促進(jìn)新血管的形成。

最新研究表明，Jagged-1在內(nèi)皮祖細(xì)胞的生物活性調(diào)節(jié)上發(fā)揮了重要作用[24]。Jagged-1的缺乏會(huì)降低內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移、增殖和向內(nèi)皮分化等能力，使內(nèi)皮祖細(xì)胞參與損傷血管組織再生的能力下降。同時(shí)，Jagged-1和Notch1 結(jié)合所激活的Notch信號(hào)可以促進(jìn)收縮型血管平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚脱芷交〖?xì)胞，表明 Notch1信號(hào)活化有利于促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而參與血管損傷后新內(nèi)皮的增殖最終導(dǎo)致血管再狹窄的發(fā)生[25]。

4 在血管內(nèi)皮損傷后炎性反應(yīng)中的作用

Notch信號(hào)是炎性介質(zhì)或血管細(xì)胞的靶點(diǎn)。所有Notch家族成員在EC、VSMC中具有特異性表達(dá)，也在巨噬細(xì)胞等炎性反應(yīng)細(xì)胞上表達(dá)并影響血管功能和炎性反應(yīng)作用。血管損傷后炎性反應(yīng)因子的激活引發(fā)EC表達(dá)的Notch分子模式的變化，從而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[26]。

Notch信號(hào)是免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，尤其是在控制巨噬細(xì)胞功能方面。巨噬細(xì)胞在一系列疾病中促進(jìn)病理性炎癥和血管生成。巨噬細(xì)胞中的Notch信號(hào)傳導(dǎo)是通過Notch1和Notch3激活釋放更多的炎性因子來促進(jìn)炎性反應(yīng)。相反，在EC中，Notch4通過減少炎性反應(yīng)因子而表現(xiàn)出抗炎功能，其在免疫細(xì)胞的募集中起關(guān)鍵作用。根據(jù)環(huán)境的不同，巨噬細(xì)胞可以顯示不同狀態(tài)，包括M1炎性反應(yīng)激活和M2炎性反應(yīng)消退。Notch信號(hào)是控制M1和M2巨噬細(xì)胞極化之間平衡的調(diào)節(jié)途徑[26]。

5 小結(jié)與展望

新生內(nèi)膜的增生是在血管壁損傷后發(fā)生的一種特殊的傷口愈合過程，是許多血管疾病的主要形態(tài)特征。尤以心血管疾病為著，其嚴(yán)重威脅人類的健康，在心血管疾病中，經(jīng)皮腔內(nèi)血管成形術(shù)是主要的治療手段，但其術(shù)后血管內(nèi)皮損傷所致的血管再狹窄卻很難避免，如何抑制EC的過度增殖，減少血管再狹窄是目前心血管介入治療后要面臨的主要問題。眾所周知，在心血管領(lǐng)域，Notch信號(hào)通路與內(nèi)皮損傷后的血管修復(fù)及血管的再生緊密相關(guān)，但其具體的分子機(jī)制卻有待進(jìn)一步闡明。隨著Notch信號(hào)研究的不斷深入，其促進(jìn)細(xì)胞增殖分化的機(jī)制必將逐漸明朗，若以此為前提，基于Notch信號(hào)通路中相關(guān)因子表達(dá)變化與血管細(xì)胞增殖、血管損傷后再狹窄關(guān)系的研究，開發(fā)用于抑制新生內(nèi)膜增生的藥物，應(yīng)用于臨床預(yù)防或減少血管再狹窄的發(fā)生，也將開創(chuàng)包括PTCA、PCI在內(nèi)的血管內(nèi)膜損傷后導(dǎo)致血管再狹窄等相關(guān)血管疾病現(xiàn)代治療的新格局。