支架植入后抑制平滑肌細胞過度增殖的研究進展

胡枝敏 凌望 吳美平

[摘要] 支架內(nèi)再狹窄（ISR）是限制支架植入術(shù)效果并嚴重影響患者生活質(zhì)量的主要并發(fā)癥，血管損傷部位的平滑肌細胞過度增殖是早期ISR形成的主要原因。藥物涂層支架和生物可降解支架的問世雖然減輕了ISR危險程度，但是晚期并發(fā)癥仍處于較高的水平，且生物可降解支架的適用材料還處于探索階段。本文主要從抑制平滑肌細胞過度增殖的方面，總結(jié)平滑肌細胞在ISR進程中的相關(guān)機制及治療手段，希望為臨床治療及實驗研究提供思路。

[關(guān)鍵詞] 支架內(nèi)再狹窄;血管平滑肌細胞;研究進展

[中圖分類號] R654.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）03（a）-0027-04

[Abstract] In-stent restenosis （ISR） is a major complication that limits the efficacy of stent implantation and seriously affects patients′ quality of life. The excessive proliferation of smooth muscle cells at the site of vascular injury is the main reason for the formation of early ISR. Although the advent of drug-coated stents and biodegradable stents has reduced the risk of ISR， late complications are still at a high level， and the applicable materials of biodegradable stents are still in the exploration stage. This article mainly summarizes the related mechanisms and treatment methods of smooth muscle cells in the process of ISR from the aspect of inhibiting the excessive proliferation of smooth muscle cells， hoping to provide ideas for clinical treatment and experimental research.

[Key words] In-stent restenosis; Vascular smooth muscle cells; Research progress

支架植入術(shù)能有效改善血管狹窄性病變，但是支架植入的同時會對血管內(nèi)皮細胞（VECs）造成損害，植入早期即可發(fā)生支架內(nèi)再狹窄（ISR）。內(nèi)皮損傷導(dǎo)致血小板活化并產(chǎn)生黏附，隨之釋放促炎因子，減少組織纖溶酶原激活劑并增加纖維蛋白生成、激活凝血酶，從而促進血管平滑肌細胞（VSMCs）增殖和遷移、細胞外基質(zhì)形成、內(nèi)膜增生和富含血小板的血栓形成，最終導(dǎo)致再狹窄[1]。隨著支架材料的發(fā)展，目前已有金屬裸支架（BMS）、藥物涂層支架（DES）以及生物可降解支架（BVS）。BVS理論上可在DES的基礎(chǔ)上，減少后期支架本體對血管內(nèi)膜的影響，但是該支架的適用材料仍處于探索階段[2]。目前外周血管狹窄時常用BMS進行治療，冠脈狹窄時則使用DES[3]。紫杉醇、雷帕霉素及雷帕霉素衍生物等藥物位于支架藥物涂層，可在使用DES患者體內(nèi)緩慢持續(xù)地釋放，減少血管平滑肌細胞過度增生或促進內(nèi)皮重建[4-5]。與BMS比較，DES顯著減少術(shù)后早期ISR的發(fā)生率[6]，但是在術(shù)后晚期，ISR的發(fā)生率仍處于較高水平[7]。VSMCs的過度增殖是ISR發(fā)生早期的主要因素。機械擴張對已受到斑塊影響的血管壁造成進一步的損傷，進而刺激炎性反應(yīng)、組織重建和修復(fù)。該過程的主要表現(xiàn)就是VSMCs過度增殖，侵入血管腔隙導(dǎo)致腔隙變窄[8]。因此，本文主要綜述了VSMCs在ISR進程中的相關(guān)機制及調(diào)控方法，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β），血小板衍生生長因子（PDGF）及其衍生物（PDGF-BB）與VSMCs的增殖最為密切，另外剪切應(yīng)力、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和早期生長反應(yīng)基因-1（Egr-1）等對VSMCs的增殖也有影響。

1 TGF-β及下游信號通路

1.1 TGF-β濃度的影響

周孜孜[9]體外培養(yǎng)人主動脈平滑肌細胞（HA.VSMCs），用不同濃度的重組人TGF-β1進行干預(yù)，經(jīng)細胞活性檢測或細胞遷移試驗觀察細胞增殖及遷移情況。結(jié)果顯示，TGF-β1濃度<5 ng/mL時，HA.VSMCs增殖水平隨著TGF-β1濃度增加逐漸升高;而當濃度>5 ng/mL時，細胞增殖水平降低。

杜明昭[10]從抑制TGF-β的促進細胞外基質(zhì)分泌功能的角度對ISR的治療進行探索，構(gòu)建了一種由硫酸魚精蛋白和兩種功能基因質(zhì)粒DNA組成的聚電解質(zhì)多層膜。負載的人肝細胞生長因子（HGF）基因促進HGF分泌和VECs增殖，負載的人TGF-β1基因短發(fā)夾RNA（TGF-β1-shRNA）基因可以抑制TGF-β1分泌，從而抑制細胞外基質(zhì)分泌，達到同時促進VECs增殖與抑制細胞外基質(zhì)分泌的治療效果，實現(xiàn)抑制ISR目的。

1.2 ERK相關(guān)信號通路

ERK是將信號刺激由表面受體轉(zhuǎn)導(dǎo)至細胞核內(nèi)的關(guān)鍵物質(zhì)，Ras同源基因-Rho相關(guān)螺旋卷曲蛋白激酶（Rho-ROCK）信號通路是TGF-β的主要下游效應(yīng)物[11]，兩者在VSMCs增殖和表型變化中均發(fā)揮作用。孫嵐等[12]研究發(fā)現(xiàn)，非對稱性二甲基精氨酸（ADMA）通過Rho/ROCK信號通路和ERK1/2信號交聯(lián)誘導(dǎo)VSMCs遷移和表型轉(zhuǎn)化，該作用可以被L-精氨酸抑制。另外，Luo等[13]研究發(fā)現(xiàn)，ERK1/2信號通路及下游還受血管緊張素受體AT1相關(guān)受體蛋白和其配體調(diào)控，參與調(diào)控VSMCs增殖、遷移、收縮和松弛。

1.3 TGF-β/Smad信號通路

TGF-β及其下游Smad信號通路的活化促進VSMCs向收縮型轉(zhuǎn)換，并上調(diào)VSMCs分化標志物SMa-actin、SM22a[14]。蔡松志[15]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β通過Smad2/3通路調(diào)控micro RNA-206及其靶點鋅指核轉(zhuǎn)錄因子（ZFP580），而過表達microRNA-206可以降低細胞的SMa-actin、SM22a表達水平，抑制ZFP580表達和聯(lián)接蛋白43（CX43）的激活，從而抑制VSMCs的分化和增殖。

2 PDGF及其衍生物PDGF-BB

綜合各項在PDGF誘導(dǎo)VSMCs增殖的細胞模型基礎(chǔ)上的研究，發(fā)現(xiàn)PDGF及衍生物PDGF-BB對ISR的促進主要與ERK、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、以及絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）等信號通路相關(guān)。

2.1 ERK相關(guān)信號通路

Dong等[16]使用PDGF-BB誘導(dǎo)VSMCs增殖，發(fā)現(xiàn)黃芩苷可減少增殖細胞核抗原（PCNA）表達，抑制細胞周期調(diào)控因子激活，增加G0/G1期細胞周期阻斷因子p27的水平，通過抑制PDGF受體β（PDGFRβ）-ERK1/2信號通路抑制VSMCs增殖，并且在動物頸動脈球囊損傷模型中，黃芩苷具有顯著抑制內(nèi)膜增生的效果。

2.2 PI3K/AKT相關(guān)信號通路

PI3K/Akt信號通路的活化對VSMCs的增殖和遷移也有促進作用[17]。Sun等[18]發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT下游哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）可被剪切應(yīng)力及其下游腺苷單磷酸激活蛋白激酶（AMPK）抑制，從而抑制VSMCs收縮基因的表達。而在藥物中，雷帕霉素或是當歸黃芪聯(lián)合用藥均可以通過抑制PI3K/AKT抑制VSMCs的過度增殖，后者還具有減少細胞外基質(zhì)沉積的功效[19-20]。

2.3 MAPKs相關(guān)信號通路

Doronzo等[21]研究發(fā)現(xiàn)，MAPKs可以被一氧化氮（NO）-環(huán)磷酸鳥苷依賴性蛋白激酶信號通路激活，促進轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子GATA-6和平滑肌肌球蛋白重鏈表達，進而參與維持血管平滑肌細胞分化表型。隨后，Yang等[22]設(shè)計了穩(wěn)定釋放NO支架涂層，這種涂層能夠抑制平滑肌細胞的增殖和遷移，減少血小板活化。同時促進內(nèi)皮黏附，有助于血管再內(nèi)皮化。

3 VEGF相關(guān)信號通路

一般來說，VEGF介導(dǎo)的血管內(nèi)皮化有利于減輕ISR的嚴重程度，但是其對VSMCs的促增殖作用將加重ISR[23]。為了探究VEGF是否可以在特定條件下同時介導(dǎo)內(nèi)皮化、抑制VSMCs過度增殖，Gareri等[24]將轉(zhuǎn)染了VEGF基因并穩(wěn)定表達的VECs與VSMCs共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)過表達VEGF可以介導(dǎo)血管內(nèi)皮化，同時抑制VSMCs的增殖。

4 Egr-1相關(guān)信號通路

Egr-1是炎癥啟動的關(guān)鍵因子，受腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、內(nèi)皮素-1、PDGF-BB、游離血紅素、ERK-1/2等調(diào)控，調(diào)節(jié)白細胞介素-6（IL-6）和其他炎性反應(yīng)相關(guān)基因表達，參與機體炎癥和免疫反應(yīng)[25-26]。例如血管損傷后釋放的血紅素能夠通過活性氧（ROS）信號通路，上調(diào)Egr-1，導(dǎo)致VSMCs增殖遷移[26];在ISR模型中，血管緊張素Ⅱ可通過上調(diào)Egr-1促進VSMCs表型轉(zhuǎn)換并增殖，該作用在一定范圍內(nèi)與濃度和作用時間呈正相關(guān)[27]。

5 小結(jié)

綜上所述，血管損傷后VSMCs受多種細胞因子和信號通路調(diào)控，采取不同的調(diào)控方式抑制VSMCs過度增殖。但是僅通過調(diào)控VSMCs不能很好地抑制ISR的發(fā)生發(fā)展，后期如何促進血管再內(nèi)皮化也是解決問題的關(guān)鍵。損傷的VECs恢復(fù)和再生主要通過內(nèi)皮剝脫區(qū)附近的VECs和骨髓源性內(nèi)皮祖細胞（EPCs）增殖實現(xiàn)。EPCs可分化為成熟的、功能性的VECs，受動員后能修復(fù)VECs受損的部位[28]。促血管生成因子等藥物促使EPCs進入血液循環(huán)[29]。另外，外源性干細胞的定向分化和相關(guān)細胞因子的分泌也可以促進內(nèi)皮修復(fù)[30]。

目前實驗研究多以一種細胞為實驗基礎(chǔ)，能夠在抑制VSMCs增殖的條件下促進血管再內(nèi)皮化的實驗較少。例如文中提到的構(gòu)建同時負載HGF和TGF-β1-shRNA支架涂層的方法;構(gòu)建穩(wěn)定釋放NO支架涂層的方法;過表達VEGF的方法。解決問題的關(guān)鍵在于平衡VECs和VSMCs的分化、增殖和遷移。因此，需要更多的實驗研究驗證上述方案，或提出更合適的方案抑制ISR的發(fā)生發(fā)展。

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（收稿日期：2019-11-05? 本文編輯：王曉曄）