王 錚(綜述)，李 香(審校)

血管內(nèi)膜增生是一種以血管內(nèi)膜過度增厚和管腔狹窄為主要特征的血管病變，其形成涉及內(nèi)皮細胞功能紊亂、免疫炎癥反應(yīng)和血管中膜平滑肌細胞增殖等過程。血管內(nèi)膜增生也是動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)、血管成形術(shù)、冠狀動脈旁路移植術(shù)后再狹窄等心血管疾病共同的病理生理特征，與血管重塑關(guān)系密切。防止內(nèi)膜增生及術(shù)后再狹窄一直是國內(nèi)外研究的重要課題。慢性應(yīng)激是指機體內(nèi)外長期受到各種負面因素的刺激而產(chǎn)生的非特異性全身反應(yīng)。在消極的生活事件中，慢性應(yīng)激普遍存在，并與血管內(nèi)膜增生密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，慢性應(yīng)激情況下，血管內(nèi)膜增生是增強的。組織蛋白酶(cathepsin)是溶酶體蛋白酶家族的重要成員。目前已發(fā)現(xiàn)19種組織蛋白酶，可分為絲氨酸、天門冬氨酸和半胱氨酸組織蛋白酶三大類，cathepsin S(CatS)、cathepsin K(CatK)屬于半胱氨酸組織蛋白酶。以往研究表明，CatS、CatK兩種亞型可促進血管內(nèi)膜增生病變的進展，慢性應(yīng)激可使損傷血管增生內(nèi)膜的CatS、CatK基因及蛋白表達增加，增加其在血管內(nèi)膜病變中含量，增強其對下游信號通路激活作用，進而促進血管內(nèi)膜增生。本文將慢性應(yīng)激與CatS、CatK促進血管內(nèi)膜增生的信號通路聯(lián)系進行闡述，以期人們更了解慢性應(yīng)激對血管內(nèi)膜增生的重要作用，進而從高危因素的源頭預(yù)防疾病的發(fā)生。

1 慢性應(yīng)激在血管內(nèi)膜增生中的作用

在傳統(tǒng)的危險因素中，例如高脂血癥，40%的AS危險因素與慢性應(yīng)激有關(guān)。慢性應(yīng)激引起血管內(nèi)膜增生的作用分為以下幾方面：(1)慢性應(yīng)激可引起血流動力學(xué)改變，導(dǎo)致局部內(nèi)皮損傷。受損的血管內(nèi)皮細胞可使受損的血管內(nèi)膜暴露于多種致病因素下，激活內(nèi)源性和外源性凝血途徑，進而導(dǎo)致血栓形成，而局部血栓形成可逐漸導(dǎo)致早期管腔狹窄或閉塞。(2)慢性應(yīng)激造成血管內(nèi)膜損傷后，局部受損的血管可產(chǎn)生多種細胞因子、趨化因子和炎癥介質(zhì)，如血小板源性生長因子、胰島素樣生長因子等。在這些因素的刺激下，平滑肌細胞大量增殖，導(dǎo)致新生內(nèi)膜增生，加重血管狹窄的病理轉(zhuǎn)歸。(3)長期的應(yīng)激還可導(dǎo)致一氧化氮和內(nèi)皮素之間的失衡，并導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，最終促進血管內(nèi)膜增生。(4)慢性炎性應(yīng)激可導(dǎo)致組織蛋白酶表達的增加，調(diào)節(jié)血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)在心血管炎癥和代謝紊亂中的細胞遷移、侵襲，這無疑加速了血管內(nèi)膜增生的進程。在基礎(chǔ)研究方面，Meng等在應(yīng)激小鼠模型實驗中，發(fā)現(xiàn)應(yīng)激病變與非應(yīng)激病變相比，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-2和MMP-9基因水平及凝膠溶解活性明顯升高，在血管重塑過程中，應(yīng)激增強了細胞外基質(zhì)蛋白的水解，最終導(dǎo)致血管內(nèi)膜增生。而新生血管形成的過程與各種蛋白水解系統(tǒng)的細胞外基質(zhì)重塑有關(guān)。大量研究支持MMP參與這一過程。Meng等通過建立新西蘭兔應(yīng)激模型研究發(fā)現(xiàn)，與單純的高脂飲食組相比，高脂飲食增加慢性應(yīng)激后，內(nèi)膜及中膜厚度的增加更為顯著。該研究證實，慢性應(yīng)激與其他危險因素[例如低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)或總膽固醇(total cholesterol,TC)]相比更能促進血管內(nèi)膜和中膜增生。它是內(nèi)膜和中膜增生的重要的獨立危險因素之一。這為預(yù)防應(yīng)激相關(guān)的血管內(nèi)膜增生的發(fā)生發(fā)展提供了理論依據(jù)。

2 慢性應(yīng)激參與血管內(nèi)膜增生的分子機制

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慢性應(yīng)激可通過CatS相關(guān)的信號通路促進血管內(nèi)膜增生 組織蛋白酶家族是半胱氨酸組織蛋白酶的一種，其在人體各種細胞溶酶體中起“清道夫”作用。目前，人體組織及細胞內(nèi)共發(fā)現(xiàn)19種組織蛋白酶，其中CatS具有較強的膠原蛋白和彈性蛋白分解活性，其表達水平可預(yù)測AS心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后。研究發(fā)現(xiàn)，CatS存在于人AS病變中，而正常血管中CatS表達很少。早期AS斑塊中，CatS主要表達于內(nèi)膜和中膜的平滑肌細胞，而在進展的粥樣斑塊中，CatS主要定位于纖維帽的巨噬細胞和平滑肌細胞中。動物實驗結(jié)果也表明，損傷后增生的新生內(nèi)膜中CatS表達增高，并參與血管重構(gòu)。過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPAR-γ)是可連接轉(zhuǎn)錄因子核超家族的成員，PPAR-γ通過與類視黃醇X受體結(jié)合作為專屬性異二聚體的PPAR反應(yīng)調(diào)節(jié)元件，控制參與脂肪生成、血管生成和維持代謝穩(wěn)態(tài)的基因網(wǎng)絡(luò)的表達，PPAR-γ活化與多種細胞生物學(xué)事件的調(diào)節(jié)有關(guān)，包括細胞分化、遷移和增殖。2015年Li等報道了CatS介導(dǎo)的PPAR-γ活化以及PI3K/Akt-血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞及其祖細胞增殖行為，促進血管再生的新機制。研究結(jié)果提示，CatS可能成為慢性應(yīng)激導(dǎo)致的經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous transluminal coronary intervention,PCI)術(shù)后血管增生性再狹窄的新靶點。周毅則通過實驗證明PPAR-γ活化后能夠通過上調(diào)VSMC中解偶聯(lián)蛋白2的表達，減輕了細胞的氧化應(yīng)激，進而減輕因VSMC增殖、遷移引起的血管內(nèi)膜增生。Wang等建立小鼠頸動脈結(jié)扎損傷模型，通過測量頸動脈橫切面的新生內(nèi)膜面積和新生內(nèi)膜/中膜面積的比值來評估慢性應(yīng)激對損傷相關(guān)的新生內(nèi)膜形成的影響。結(jié)果表明，與非應(yīng)激對照組相比，慢性應(yīng)激可顯著增加CatS小鼠血管新生內(nèi)膜的面積及病變中新生內(nèi)膜/中膜面積的比值。但其損傷的CatS小鼠與CatS小鼠相比頸動脈內(nèi)膜病變明顯減少。其分子機制可能是在慢性應(yīng)激條件下，小鼠損傷頸動脈的CatS基因和蛋白表達均增加，進而通過Toll樣受體-2/Toll樣受體-4(Toll-like receptor-2/Toll-like receptor-4，TLR-2/TLR-4)信號通路調(diào)節(jié)炎癥、免疫活動和平滑肌細胞增殖來促進血管內(nèi)膜增生。Wu等研究發(fā)現(xiàn)，與CatS小鼠相比，CatS小鼠形成了明顯的內(nèi)膜病變和長病變損傷，內(nèi)膜/中膜面積比值也較高。定量檢測結(jié)果顯示CatS小鼠的內(nèi)膜增生面積明顯低于CatS小鼠，增殖細胞核抗原染色顯示，CatS小鼠損傷的頸動脈內(nèi)膜和中膜的增殖活性均低于CatS小鼠。最終得出結(jié)論：(1)在分子水平上，CatS的缺失延緩了損傷誘導(dǎo)的TLR-2基因及其下游炎癥基因以及p38MAPK、Akt和HDAC6信號的激活；(2)TLR-2沉默減輕了HDAC6、p38MAPK、Akt和VSMC功能的磷酸化，減輕了VSMC的增殖和遷移。由此可知，CatS可能通過TLR-2介導(dǎo)的p38MAPK/Akt信號通路激活和HDAC6介導(dǎo)的VSMC遷移和增殖控制損傷相關(guān)的血管修復(fù)。這與Muto等的研究結(jié)果一致，即p38MAPK、Akt和有絲分裂活化蛋白激酶1/2(mitogen-activated protein kinase 1/2,ERK1/2)信號通路在VSMC增殖、遷移和新生內(nèi)膜形成過程中起重要作用。Yu等建立了兔的慢性應(yīng)激模型，實驗結(jié)果顯示，手術(shù)+高脂飲食+慢性應(yīng)激組與對照組、高脂飲食組、手術(shù)+高脂飲食組相比，血管生成素(angiogenin,Ang)蛋白增加了348.6倍。促血管生成基因Ang和VEGF-A的表達各增加了2.2倍。VEGF家族是最常見的促進血管生成的因子，VEGF-A作為重要的成員，可通過促進單核細胞活化、黏附和遷移，增加內(nèi)皮細胞通透性，促進內(nèi)膜增生。由此可見，慢性應(yīng)激作為一種實驗條件，在增加此因素后，促血管生成的因素明顯增加，最終導(dǎo)致新生血管的增加。

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慢性應(yīng)激可通過CatK相關(guān)的信號通路促進血管內(nèi)膜增生 CatK屬于半胱氨酸組織蛋白酶的成員，CatS、CatK是發(fā)現(xiàn)在人類AS病變中表達的組織蛋白酶。以往研究表明，與非應(yīng)激對照斑塊相比，應(yīng)激AS斑塊含有高水平的CatK。除AS斑塊外，在球囊損傷性再狹窄模型中，也發(fā)現(xiàn)了動脈內(nèi)膜病變中CatK的表達增加。慢性應(yīng)激可加速炎癥和小鼠的血管內(nèi)膜增生，在損傷后內(nèi)膜增生的過程中，CatK參與應(yīng)激誘導(dǎo)的血管重塑。Meng等通過建立小鼠結(jié)扎誘導(dǎo)頸動脈損傷模型以及增加慢性應(yīng)激條件，觀察到慢性應(yīng)激可增強CatK基因、CatK蛋白表達，慢性應(yīng)激CatK小鼠中的受損頸動脈中p-p38、p-mTOR和p-Akt蛋白的水平以及CatK和AT1R蛋白的水平高于對照組小鼠，有助于結(jié)扎損傷后應(yīng)激相關(guān)的血管重塑。CatK抑制劑降低了應(yīng)激小鼠受損頸動脈中AT1R、p-p38、p-mTOR和p-Akt蛋白水平，減輕了應(yīng)激小鼠損傷頸動脈中新內(nèi)膜的形成和新內(nèi)膜與中膜的比率。綜上表明，CatK可通過AT1R-Akt/mTOR和p38信號依賴的VSMC增殖，進而促進血管內(nèi)膜增生。表明CatK有望成為血管內(nèi)介入治療后慢性應(yīng)激相關(guān)再狹窄的新治療靶點。Hu等建立小鼠結(jié)扎誘導(dǎo)頸動脈損傷模型的實驗結(jié)果顯示，CatK與CatK小鼠相比，動脈病變中TLRs(TLR-2/TLR-4)表達明顯減少。CatK的缺乏也降低了動脈病變中p-PI3K、p-Akt、p-p38MAPK和p-mTOR蛋白的水平。在分子水平上，CatK缺乏延緩損傷誘導(dǎo)的TLR-2/TLR-4及其下游炎癥基因和PI3K/Akt介導(dǎo)的p38MAPK和p-mTOR信號通路激活。利用CatK抑制劑后產(chǎn)生的抗增殖作用可能與TLR-2/TLR-4介導(dǎo)的PI3K/Akt-mTOR和PI3K/Akt-p38MAPK信號通路激活減少有關(guān)。綜上所述，CatK通過TLR-2/TLR-4介導(dǎo)的PI3K/Akt-p38MAPK和PI3K/Akt-mTOR信號通路可能是應(yīng)激損傷誘導(dǎo)的血管重塑和新內(nèi)膜形成的共同機制。內(nèi)皮Notch1受體已被證明對血管生成至關(guān)重要。Jiang等建立了缺氧應(yīng)激模型，在培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞中，缺氧應(yīng)激增強了VEGF誘導(dǎo)的CatK表達和活性，基因或藥物干預(yù)對CatK的抑制損害了成熟內(nèi)皮細胞和內(nèi)皮祖細胞的促血管生成活性，并伴隨著與VEGF蛋白表達以及Akt磷酸化降低相關(guān)的c-Notch1的產(chǎn)生減少。綜上可知，慢性應(yīng)激可通過激活CatS、CatK相關(guān)多種信號通路引起血管內(nèi)膜增生。這些信號通路的級聯(lián)起點是CatS、CatK，由此假設(shè)是否可以通過應(yīng)用以上兩種蛋白酶的抑制劑減輕病理性血管內(nèi)膜增生，CatS、CatK是否可以成為防止血管內(nèi)膜增生治療新靶點，有待更多的研究證實。

3 結(jié)語

大量研究均證實了慢性應(yīng)激及CatS、CatK相關(guān)信號通路在血管內(nèi)膜增生的關(guān)鍵作用。然而，目前對于慢性應(yīng)激及其相關(guān)信號通路影響血管內(nèi)膜增生的研究還不夠詳盡，還缺乏有關(guān)的臨床研究及證據(jù)去證實是否可以將CatS、CatK作為治療靶點減輕血管內(nèi)膜增生。隨著科技不斷進步，CatS、CatK相關(guān)信號通路有望成為新的治療靶點來減少血管內(nèi)膜增生性疾病的發(fā)生。