VE-cad與Pard3在血管內(nèi)皮中的相關(guān)研究進(jìn)展

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VE-cad與Pard3在血管內(nèi)皮中的相關(guān)研究進(jìn)展

張興通，王淼 綜述，趙鵑*審校

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心血管內(nèi)科，黑龍江 哈爾濱150001)

血管內(nèi)皮是存在于血流與血管壁之間的一層上皮細(xì)胞，在血液與組織液之間起著天然屏障[1]。血管內(nèi)皮還是人體最大的內(nèi)分泌器官以及多種血管活性物質(zhì)的靶器官，具有維持血液正常流動(dòng)、調(diào)節(jié)血管的舒縮狀態(tài)、抑制血小板聚集、抗炎等重要作用。在某些病理狀態(tài)下，血管內(nèi)皮容易受到各種理化因素的刺激而受損，引起內(nèi)皮功能障礙。內(nèi)皮細(xì)胞連接處有許多黏附分子，VE-cad是黏附連接的主要黏附分子,是維持血管內(nèi)皮細(xì)胞極性和完整性必不可少的內(nèi)皮細(xì)胞特異性鈣黏蛋白[2],Pard3對(duì)維持細(xì)胞極性及緊密連接起重要作用起重要作[3]，細(xì)胞極性的形成和緊密連接的建立均是血管形成的關(guān)鍵過(guò)程。

1VE-cad的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

內(nèi)皮細(xì)胞粘附連接的跨膜部分由VE-cad構(gòu)成，VE-cad是鈣粘蛋白家族的主要成員之一且只在內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，其氨基酸序列同鈣粘蛋白家族的其它成員相比既有同源性又有差異。VE-cad的C-末端區(qū)域分別與β-連環(huán)蛋白及斑珠蛋白相連形成復(fù)合體，此復(fù)合體又通過(guò)α-連環(huán)蛋白與肌動(dòng)蛋白相連固定于細(xì)胞骨架[4]。此外，有報(bào)道[5]，VE-cad通過(guò)斑珠蛋白/橋粒蛋白與波形蛋白相連。斑珠蛋白的參與使VE-cad與細(xì)胞骨架的聯(lián)系更加緊密,另外還有兩個(gè)連環(huán)蛋白p120、p0071固定于VE-cad的同一膜內(nèi)結(jié)構(gòu)域[2]。P120具有多種功能，比如通過(guò)控制鈣粘蛋白的內(nèi)化和降解來(lái)調(diào)控鈣粘蛋白水平,P120不能與α-連環(huán)蛋白相連,確保了VE-cad復(fù)合體與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架固定。P0071與橋粒蛋白相互作用,為VE-cad與波形蛋白的聯(lián)系提供了另一種方式。

2VE-cad影響血管內(nèi)皮的機(jī)制

2.1VE-cad影響細(xì)胞連接的相關(guān)通路

內(nèi)皮細(xì)胞在人體內(nèi)壽命非常長(zhǎng)，當(dāng)人體內(nèi)環(huán)境趨于穩(wěn)定時(shí)，不會(huì)分化。而一旦內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接遭到破壞，內(nèi)皮細(xì)胞就開始遷移和分化。而且，由于內(nèi)皮連接的重構(gòu)，內(nèi)皮細(xì)胞的功能也會(huì)受到損傷，比如維持細(xì)胞極性、阻止細(xì)胞凋亡的功能等。內(nèi)皮連接在靜息條件下可傳遞穩(wěn)定的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)及內(nèi)皮細(xì)胞的通透性。VE-cad可通過(guò)以下幾條通路影響細(xì)胞之間的連接。①VE-cad通過(guò)激活PI3K來(lái)阻止FoxO1的轉(zhuǎn)錄活性，PI3K激活RAC-絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，引起FoxO1的磷酸化及失活。FoxO1是claudin-5(一種內(nèi)皮細(xì)胞特異性蛋白，存在于大多數(shù)的血管內(nèi)皮細(xì)胞)的阻斷劑，抑制claudin-5可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接上調(diào)，細(xì)胞內(nèi)皮滲透性下降[6-7]。②VE-cad可與VEGFR-2形成多蛋白復(fù)合體，限制其內(nèi)化及信號(hào)傳遞活動(dòng)。同樣的，VE-cad也可與TGFβ受體、PDGFβ受體、FGFR1等形成復(fù)合體起作用。最終結(jié)果是，這些復(fù)合體之間的相互作用可限制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，維持血管內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)。③一些VE-cad的配體，比如β-連環(huán)蛋白、γ-連環(huán)蛋白、p120等可從質(zhì)膜穿梭到細(xì)胞核。一個(gè)典型的例子，當(dāng)質(zhì)膜釋放出β-連環(huán)蛋白(經(jīng)典Wnt信號(hào)通路下游的重要蛋白，緊密附著VE-cad)，它反式定位于細(xì)胞核,調(diào)節(jié)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄。在內(nèi)皮細(xì)胞上被β-連環(huán)蛋白調(diào)控的基因目前了解的還相對(duì)較少，然而β-連環(huán)蛋白的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)經(jīng)常影響細(xì)胞增殖，因此限制β-連環(huán)蛋白的活性有助于維持血管內(nèi)膜的穩(wěn)定。此外，β-連環(huán)蛋白可使FoxO1固定于claudin-5，減少claudin-5的表達(dá)，也有助于維持血管內(nèi)膜的穩(wěn)定。

2.2VE- cad對(duì)血管通透性及血管生成的影響

VE- cad是內(nèi)皮細(xì)胞特異性鈣黏蛋白，在調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞通透性、維持內(nèi)皮細(xì)胞的完整、白細(xì)胞的遷移以及血管生成等方面起著重要作用。在小鼠體內(nèi)注入阻斷VE- cad的單克隆抗體，可以引起以血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷為特征的血管通透性的增高,以及內(nèi)皮下白細(xì)胞和血小板的沉積,且損傷程度與注入的量呈正相關(guān)的動(dòng)態(tài)變化[8]。目前研究表明致血管通透性增高因子的靶部位是VE- cad的復(fù)合體,如凝血酶改變連環(huán)蛋白與VE- cad的結(jié)合點(diǎn);組胺促使VE-cad和β-連環(huán)蛋白的酪氨酸磷酸化。VE-cad是促進(jìn)血管生成的重要物質(zhì)，有實(shí)驗(yàn)表明[9]，在VE-cad敲除的卵黃囊和胚胎中，血管發(fā)育只停留在最初的階段。這表明VE-cad在血管生成中起著重要作用。有學(xué)者[10]通過(guò)VE-cad抗體拮抗VE-cad來(lái)阻止腫瘤血管生成，也表明VE-cad在血管生成中起重要作用。白細(xì)胞可經(jīng)跨細(xì)胞通道轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，穿過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞層，但主要是內(nèi)皮細(xì)胞間連接開放讓白細(xì)胞通過(guò)，通過(guò)視頻顯微鏡VEGFP(綠色熒光蛋白)轉(zhuǎn)染內(nèi)皮細(xì)胞或抗體標(biāo)記VE-cad和血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子(PECAM-1)方法證實(shí)，在單核細(xì)胞通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞的局部，VE-cad-catenin 復(fù)合物染色顯示丟失，因此，推測(cè)VE-cad通過(guò)內(nèi)吞作用減少局部VE-cad的濃度減弱內(nèi)皮細(xì)胞的連接讓白細(xì)胞通過(guò)。

2.3VE-cad與動(dòng)脈粥樣硬化

VE-cad表達(dá)及分布的改變可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。VE-cad不僅在正常動(dòng)脈內(nèi)膜表達(dá)，也在動(dòng)脈粥樣硬化病變處內(nèi)膜表達(dá)并且可以反映病變的嚴(yán)重程度以及血管新生水平。VE-cad的表達(dá)與斑塊的不穩(wěn)定性，血管狹窄程度以及不良心血管事件相關(guān)[11-13]。血管內(nèi)皮完整性被破壞以及炎性細(xì)胞侵入斑塊組織，導(dǎo)致新生血管VE-cad水平下降。動(dòng)脈粥樣硬化病變處受血管以及血流的干擾可形成不同的形態(tài)[14]，受此影響，VE-cad在動(dòng)脈粥樣硬化病變處的表達(dá)水平也高于在普通內(nèi)皮細(xì)胞連接處的表達(dá)[14-15]。關(guān)于血流對(duì)VE-cad分布影響的研究顯示[15]，由不同血流方式引起的細(xì)胞連接重構(gòu)會(huì)導(dǎo)致VE-cad在細(xì)胞膜上的再分布，體內(nèi)和體外研究表明生理性脈搏流方式以及往復(fù)式血流對(duì)細(xì)胞連接的重構(gòu)可產(chǎn)生不同影響。往復(fù)式血流區(qū)域缺乏內(nèi)皮連接重構(gòu)為內(nèi)皮細(xì)胞高通透性提供了基礎(chǔ)，動(dòng)脈粥樣硬化選擇性的分布于血流復(fù)雜以及動(dòng)脈壓力大的區(qū)域。在人類血漿中也可檢測(cè)到VE-cad的表達(dá)，當(dāng)發(fā)生冠狀動(dòng)脈硬化時(shí)，冠狀動(dòng)脈內(nèi)血液中VE-cad水平明顯高于外周動(dòng)脈，冠狀動(dòng)脈內(nèi)血液中VE-cad水平增高是冠狀動(dòng)脈硬化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[16]。血漿中檢測(cè)出VE-cad表明內(nèi)皮細(xì)胞活化或功能障礙，可能是由病變的血管內(nèi)膜所釋放。2型糖尿病患者，尤其是伴有冠狀動(dòng)脈硬化的患者血漿VE-cad水平明顯升高。另外，VE-cad可被內(nèi)皮細(xì)胞上的解聚素以及金屬蛋白酶ADAM 10降解，導(dǎo)致粘附連接分解[17]，增加血管內(nèi)膜通透性，VE-cad的降解也許是刺激內(nèi)皮細(xì)胞遷移的機(jī)制之一。

3Pard3的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Pard3是Pard蛋白家族中的重要一員，最初被命名為ASIP，對(duì)上皮細(xì)胞的頂-基極性及緊密連接的形成起重要的作用。在哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞，Pard3、Pard6、aPKC 形成三元復(fù)合體定位于細(xì)胞的頂端，并對(duì)上皮細(xì)胞緊密連接和細(xì)胞極性的形成具有重要的作用，但越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)Pard3也表達(dá)與內(nèi)皮細(xì)胞。Pard3是一個(gè)支架蛋白，包含Pard3A和Pard3B，但Pard3B幾乎不與Pard6、aPKC作用，起作用的主要是Pard3A，Pard3A主要有180K、150K和100K三個(gè)亞型[3]。

4Pard3與VE-cad的聯(lián)系

目前關(guān)于Pard3的研究多集中于對(duì)神經(jīng)管的發(fā)育以及初級(jí)胚胎形成方面[18]，在內(nèi)皮層面的研究還相對(duì)較少。Sandrn等人證實(shí)Pard蛋白復(fù)合體存在于內(nèi)皮細(xì)胞，Pard3、Pard6與VE-cad直接相連。Zhao等人[19]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Pard3與VE-cad都在內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上表達(dá)，Koh等人發(fā)現(xiàn)Pard3參與血管內(nèi)皮管腔的形成，Adam F等人[20]發(fā)現(xiàn)VE-cad-Pard3-α-catenin復(fù)合體參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞cPLA2α高爾基體的活性，通過(guò)共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)Pard3或α-catenin缺失可促進(jìn)血管腔的形成，與活性cPLA2α釋放增加相一致，這種增加可被cPLA2α消融阻斷，這表明通過(guò)下調(diào)Pard3/α-catenin誘導(dǎo)的cPLA2α活性增加可促進(jìn)血管內(nèi)皮腔的形成。

VE-cad與Pard3在內(nèi)皮細(xì)胞上的聯(lián)系由Pard3上的PDZ3以及VE-cad的C末端區(qū)域調(diào)控。為詳細(xì)闡述此蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，Robert等人[21]用1H-15N HSQC NMR光譜學(xué)識(shí)別出VE-cad與Pard3-PDZ3的結(jié)合位點(diǎn)，在這些實(shí)驗(yàn)中，15N標(biāo)記的Pard3-PDZ3與一個(gè)合成肽滴定，組成了VE-cad的最后16個(gè)氨基酸,VE-cad被映射到Pard3-PDZ3自由配體的3D結(jié)構(gòu)上，引起化學(xué)位移擾動(dòng)。與C末端肽綁定一致，β2-α2綁定槽上的殘留物顯示了最突出的化學(xué)位移擾動(dòng)。推測(cè)：接近VE-cad C末端區(qū)域的氨基酸序列與pard3-PDZ區(qū)域相互作用。在上皮細(xì)胞，Pard3、Pard6直接與aPKC相連形成三重復(fù)合體，此復(fù)合體通過(guò)Pard3與JAM-A之間形成聯(lián)系而使細(xì)胞與細(xì)胞之間緊密相連，然而在VE-cad/CHO細(xì)胞中，aPKC并不出現(xiàn)于基于VE-cad的細(xì)胞連接中。由于Pard6可獨(dú)立于Pard3與aPKC直接相連，Sandrn等人[22]分析了VE-cad/CHO以及JAM-A/CHO細(xì)胞的Pard6異位表達(dá)之后aPKC在細(xì)胞連接處的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在內(nèi)皮細(xì)胞VE-cad/Pard復(fù)合體缺乏aPKC。目前，關(guān)于Pard3與VE-cad的聯(lián)系仍有待進(jìn)一步明確。

VE-cad是內(nèi)皮細(xì)胞黏附連接的主要黏附分子，在血管性疾病中的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)Pard3在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)并與VE-cad之間存在某種聯(lián)系，參與一些病理生理過(guò)程，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)相關(guān)研究報(bào)道較少，本文旨在對(duì)近來(lái)相關(guān)研究做一綜述，希望對(duì)接下來(lái)的研究有進(jìn)一步的指導(dǎo)意義。

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(收稿日期：2015-05-20)

文章編號(hào)：1007-4287(2016)02-0326-03

*通訊作者

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(81301276)；黑龍江省留學(xué)歸國(guó)科學(xué)基金項(xiàng)目(LC2011C13)