雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進(jìn)展

楊岳，馬亞珂，李慧影，王虹(天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，天津市現(xiàn)代中藥重點實驗室，天津300193)

雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進(jìn)展

楊岳，馬亞珂，李慧影，王虹
(天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，天津市現(xiàn)代中藥重點實驗室，天津300193)

摘要:心臟缺血組織血管新生可改善微循環(huán)，促進(jìn)損傷心肌組織修復(fù)，為心臟缺血性疾病的治療帶來了新的前景。雌激素主要通過雌激素受體參與維持心血管系統(tǒng)正常功能、調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞各類活動、介導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞修復(fù)損傷血管內(nèi)皮，從而促進(jìn)心臟缺血組織的血管新生。植物雌激素同時具有雌激素激動劑和阻斷劑效應(yīng)，也具有一定的促血管新生作用，可輔助雌激素治療心臟缺血性疾病。

關(guān)鍵詞:雌激素;植物雌激素;心臟;缺血性疾病;血管新生

血管新生是指在原有血管基礎(chǔ)上，通過血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、游走、芽生、血管分裂、分支而形成新的毛細(xì)血管網(wǎng)，并使其功能與局部需要相適應(yīng)的生物學(xué)過程［1］，通常見于組織損傷［2］。內(nèi)皮祖細(xì)胞( EPCs)是參與損傷血管修復(fù)的重要成分，血管損傷時，EPCs從骨髓動員到外周血，遷移、黏附到損傷區(qū)域，增殖、分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)損傷血管再內(nèi)皮化，維持內(nèi)皮細(xì)胞單層完整性，從而起到修復(fù)損傷血管的作用［3，4］。雌激素是甾體類激素之一，存在E1、E2和E3等三種形式。E2不僅可以改善內(nèi)皮功能，使血管擴(kuò)張，增加血流量，還能刺激成熟內(nèi)皮細(xì)胞釋放NO并產(chǎn)生抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和促增殖作用;同時，它還可以加速血管損傷后管壁的再內(nèi)皮化過程［5］，這種作用可能由內(nèi)皮細(xì)胞所表達(dá)的雌激素受體( ERs)介導(dǎo)［6］。研究表明，雌激素不僅對內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮調(diào)控作用，還可以增加外周血EPCs的數(shù)量，減輕損傷血管內(nèi)膜增厚［7］，促進(jìn)血管新生和內(nèi)皮損傷后的修復(fù)過程?，F(xiàn)將雌激素促心臟缺血組織血管新生作用的研究進(jìn)展綜述如下。

1　心臟缺血組織血管新生的機(jī)制

血管是為全身臟器提供氧氣和必需營養(yǎng)不可或缺的結(jié)構(gòu)，是胎生期最早形成的器官，氧氣和其他營養(yǎng)物質(zhì)在生理和病理性血管的生長過程起著重要作用［8］。氧氣不斷地被循環(huán)系統(tǒng)通過一些導(dǎo)致血管新生的因子調(diào)節(jié)，這些過程被認(rèn)為是血管新生。血管新生是從內(nèi)皮細(xì)胞受到刺激增殖、游走開始的，這些細(xì)胞來源于已存在的微血管內(nèi)皮細(xì)胞［9］。在正常成人體內(nèi)，內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞不進(jìn)行有絲分裂［10］，但在生長發(fā)育、炎癥、缺氧缺血及其他應(yīng)激的情況下，可以發(fā)生游走和分裂，從而啟動血管新生的一系列過程。

血管內(nèi)皮生長因子( VEGF)能夠刺激內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌金屬蛋白酶、纖維蛋白溶解酶等，這些酶能夠降解血管基膜、溶解內(nèi)皮與基底膜之間的連接，同時溶解的細(xì)胞外基質(zhì)可釋放出多種肝素結(jié)合型的細(xì)胞因子，再次作用于內(nèi)皮細(xì)胞。緊隨其后的是細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)激發(fā)，它能夠刺激內(nèi)皮細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的形成［11］。內(nèi)皮細(xì)胞分離并通過溶解開放的基膜將會形成新的血管［12］，一部分新毛細(xì)血管降解，其他的則增殖和分化出周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等血管壁的非內(nèi)皮成分，從而形成血管網(wǎng);此外，新生血管還可以通過彼此融合的方式重塑成新的血管網(wǎng)。這樣新生血管就可以通過調(diào)節(jié)血流來增加骨骼肌、心肌等組織的血流供應(yīng)。

2　體內(nèi)雌激素的促血管新生作用

2.1通過ERs發(fā)揮作用在心血管系統(tǒng)中，雌激素主要通過ERs而發(fā)揮作用。ERs包括ERα和ERβ，是一類由配基激活的轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)大部分已知的雌激素效應(yīng)。目前，人類血管平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞上均發(fā)現(xiàn)有功能性的ERs，在多種心血管調(diào)

控過程中，ERα和ERβ的參與對心血管系統(tǒng)維持正常功能具有重要作用［13］。

ERα和ERβ兩種受體類型在雌激素介導(dǎo)的心血管活動中起著不同的作用。Karas等［14］通過小鼠冠狀動脈損傷的實驗發(fā)現(xiàn)，雌激素可抑制損傷后野生型小鼠血管平滑肌增厚，而對ERα和ERβ兩個基因同時敲除的小鼠則沒有這種作用，表明ERs是雌激素抑制血管損傷過程中所必需的。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，冠狀動脈損傷的ERα基因敲除小鼠體內(nèi)雌激素抑制損傷作用完全消失，表明ERα可介導(dǎo)雌激素對血管的保護(hù)作用。而且在電損傷冠狀動脈后，雌激素可加速ERβ基因敲除小鼠的內(nèi)皮細(xì)胞重塑，而在ERα基因敲除小鼠體內(nèi)卻不起作用，表明ERα介導(dǎo)了雌激素對血管內(nèi)皮細(xì)胞的重塑，而不是ERβ。Zhu等［15］在ERβ基因敲除小鼠表型的研究中發(fā)現(xiàn)，5～6月齡的ERβ基因敲除小鼠血壓是正常的，但到6～7月齡時，無論8 d連續(xù)血壓監(jiān)測還是24 h動態(tài)監(jiān)測均發(fā)現(xiàn)大多數(shù)ERβ基因敲除小鼠的舒張壓和收縮壓持續(xù)升高，但心率不變，表明ERβ在調(diào)節(jié)血壓和血管功能的過程中有重要作用。

2.2調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)血管新生雌激素能夠與ERs結(jié)合形成激素受體復(fù)合物，與雌激素反應(yīng)基因啟動子區(qū)域中的雌激素反應(yīng)元件結(jié)合并刺激轉(zhuǎn)錄［16］，或?qū)幼訁^(qū)域中包含有AP-1位點的基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，對基因進(jìn)行直接調(diào)控。

在內(nèi)皮細(xì)胞中，E2能夠刺激ERs和缺氧誘導(dǎo)因子-1( HIF-1)使VEGF基因表達(dá)增加。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VEGF mRNA表達(dá)下降時，ERα能夠保持VEGF的活性。當(dāng)受到低氧缺血信號刺激時，HIF-1通過綁定到包含缺氧反應(yīng)元件和ERα的內(nèi)皮上游媒介，使HIF-1脫離降解，進(jìn)入核內(nèi)結(jié)合VEGF啟動子，增加VEGF mRNA表達(dá)和下游生長因子分泌，進(jìn)而調(diào)控血管新生［17］。同時，E2可以激活PI3K和MAPK信號通路的活性，在子宮內(nèi)膜中，ERs可以通過介導(dǎo)PI3K信號通路誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)［18］。

越來越多的研究顯示，E2也可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)第二信使、膜相關(guān)受體和信號復(fù)合物的活動，從而具有增強(qiáng)ERs的作用。在內(nèi)皮細(xì)胞中，這些核外機(jī)制包括NO的激活、PI3激酶、G蛋白偶聯(lián)受體和植物促分裂原活化蛋白通路，這些通路通常被稱為雌激素的非核或非基因途徑［19］。Mackie等［20］通過小鼠急性心肌缺血手術(shù)發(fā)現(xiàn)，小鼠心肌缺血后給予雌激素治療，可增加其骨髓基質(zhì)細(xì)胞中PI3K/Akt依賴的eNOS，通過eNOS增加骨髓中基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá);而基質(zhì)金屬蛋白酶可切斷EPCs與其他基質(zhì)細(xì)胞之間的機(jī)械聯(lián)系，從而為EPCs跨內(nèi)皮進(jìn)入外周循環(huán)創(chuàng)造機(jī)會，促進(jìn)心肌缺血組織血管新生。

2.3介導(dǎo)EPCs修復(fù)損傷血管內(nèi)皮EPCs是指能夠特異性歸巢于血管新生組織，并能分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞的一群祖細(xì)胞。Schatteman等［21］研究證實EPCs與造血干細(xì)胞一樣，來源于血管母細(xì)胞，兩者在胎兒出生后即儲存于骨髓組織中。Asahara等［22］通過轉(zhuǎn)基因小鼠骨髓移植模型發(fā)現(xiàn)，EPCs大量存在于外周血、正常骨髓和脾臟中，也存在于肝、肺、腸后肢肌肉、皮膚以及卵巢、子宮中。此外，在皮膚創(chuàng)口、腫瘤周邊血管壁、腫瘤間質(zhì)和缺血后肢的新生血管中也可檢測到EPCs。

EPCs無需依賴原有的血管系統(tǒng)，可通過自身分化、增殖形成新生血管。因此，EPCs在缺血后的血流灌注過程中發(fā)揮獨特的作用。Kawamoto等［23］研究證實，將體外培養(yǎng)的EPCs經(jīng)靜脈注入裸鼠缺血左前降支后，裸鼠心肌新生血管形成增加，并對左室功能有一定保護(hù)作用。另外，Murasawa等［24］應(yīng)用裸鼠心肌梗死模型發(fā)現(xiàn)，將源于人外周血的EPCs培養(yǎng)后注入裸鼠體內(nèi)，在其心肌中可檢測到人血管平滑肌、特異性心肌和內(nèi)皮標(biāo)記物的表達(dá)。Kalka等［25］利用裸鼠肢體缺血模型，把體外培養(yǎng)的人源EPCs移植至裸鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，EPCs不僅能夠應(yīng)用于心肌梗死的治療，也能顯著改善缺血后肢體的血流供應(yīng)，提高缺血肢體的毛細(xì)血管密度。

EPCs體內(nèi)外調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，涉及多種信號通路。之前研究表明，多種因素如細(xì)胞因子( VEGF/EPO/SDF-1)、他汀類藥物及基因轉(zhuǎn)染( VEGF/SDF 1)等均可以明顯改善EPCs的生物學(xué)功能，動員其轉(zhuǎn)移至外周血，增加局部區(qū)域的EPCs數(shù)量，均可改善缺血組織血管新生、修復(fù)損傷血管內(nèi)皮［26，27］。趙曉輝等［28］將不同濃度E2作用于體外培養(yǎng)的EPCs后發(fā)現(xiàn)，E2能夠改善EPCs的增殖、黏附及遷移能力，其作用效果與濃度有關(guān);在小鼠頸動脈損傷后給予E2治療，可顯著動員外周血中的EPCs，有助于動脈損傷后的再內(nèi)皮化，但具體機(jī)制尚不清楚。

3　植物雌激素的促血管新生作用

植物雌激素是一類來源于植物，活性與體內(nèi)雌激素相似的雜環(huán)多酚類天然化合物，依據(jù)分子結(jié)構(gòu)可分為異黃酮類、木酚素類、香豆素類和真菌雌激素類。因其結(jié)構(gòu)與體內(nèi)雌激素相似，可與ERs結(jié)合發(fā)揮類雌激素或抗雌激素的雙向調(diào)節(jié)作用。

植物雌激素可視為人類和其他哺乳動物的外源性激素，直接參與機(jī)體的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)。一方面，一定

劑量的植物雌激素在體內(nèi)能夠與ERs結(jié)合，發(fā)揮雌激素樣作用。中等劑量植物雌激素可以產(chǎn)生一定的雌激素活性;高劑量時可以活化因雌激素水平限制而未能活化的ERs，產(chǎn)生雌激素強(qiáng)效應(yīng);當(dāng)使用足夠劑量的植物雌激素時，可在體內(nèi)產(chǎn)生與E2相似的效能。另一方面，低劑量的植物雌激素與內(nèi)源性雌激素競爭性地結(jié)合ERs而形成激素-受體復(fù)合物，占據(jù)了受體結(jié)合部位，抑制內(nèi)源性雌激素與ERs結(jié)合，減弱了靶細(xì)胞對雌激素的應(yīng)答，從而起到抗雌激素作用。

植物雌激素在缺血組織血管新生過程中也發(fā)揮重要作用。有研究通過大鼠心肌缺血模型發(fā)現(xiàn)，植物雌激素人參皂苷Rg1可增強(qiáng)VEGF誘導(dǎo)的血管新生和TNF-α誘導(dǎo)的心肌纖維化，從而促進(jìn)PI3K/Akt信號通路活性，抑制p38 MAPK信號通路活性，促進(jìn)心肌血管再生并減輕左心室重構(gòu)。

綜上所述，雌激素具有促進(jìn)心臟缺血組織血管新生的作用，將其作為替代療法治療心臟缺血性疾病也取得了較好的療效;但是，長期使用雌激素會誘發(fā)子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌和肺栓塞等。而植物雌激素具有雌激素激動劑和阻斷劑的雙重效應(yīng)，對絕經(jīng)后婦女因雌激素減少而引起的心臟缺血性疾病具有較好的預(yù)防和治療作用，未來有可能作為雌激素替代療法中的補(bǔ)充藥物，在臨床和保健方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但大劑量的植物雌激素會改變婦女的月經(jīng)周期，也會對其發(fā)育和生育產(chǎn)生不良影響。因此，植物雌激素預(yù)防心臟缺血性疾病的合理應(yīng)用仍需進(jìn)行大量的基礎(chǔ)和臨床研究。

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收稿日期:( 2014-12-26)

通信作者:王虹，E-mail: wanghongsys@126.com

基金項目:國家自然科學(xué)基金面上項目( 81173592) ;新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃( NCET-13-0935 ) ;長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃( IRT0973)。

文章編號:1002-266X( 2015) 32-0097-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號:R96

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.32.042