組織因子途徑抑制物在高血壓血管重塑中的作用

徐 睿,代 悅,傅 羽

(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)

高血壓(hypertension)嚴(yán)重地威脅著人類的健康[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)中國高血壓患病人數(shù)高達(dá)2.45億[2]。高血壓引起的血管重塑是心血管事件以及靶器官損害的主要危險(xiǎn)因素[3]。目前研究發(fā)現(xiàn)，組織因子途徑抑制物(Tissue Factor Pathway Inhibitor，TFPI)在凝血、血管生成、心血管疾病以及腫瘤進(jìn)展等多種病理改變過程中具有重要作用。既往已有TFPI抑制血管成形術(shù)后局部血管重塑的報(bào)道，本文就TFPI與高血壓血管重塑的研究進(jìn)展作一綜述。

1 高血壓與血管重塑及相關(guān)機(jī)制

1.1 高血壓與血管重塑

在高血壓病理生理過程中，不僅會(huì)出現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，EC)活化抑制、血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)增殖和遷移并分泌多種生長因子，以及炎性細(xì)胞募集和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)重構(gòu)等病理改變；而且能夠進(jìn)一步導(dǎo)致血管結(jié)構(gòu)與功能的變化，即血管重塑[4]。血管重塑主要表現(xiàn)為小動(dòng)脈形態(tài)學(xué)及功能上的改變，并最終導(dǎo)致心、腦、腎等重要靶器官損害[5]。減輕或逆轉(zhuǎn)血管重塑從而防止心腦腎損傷，已經(jīng)成為高血壓治療的主要目的；且作為一種評估高血壓治療效果的重要指標(biāo)，正在被廣泛研究中。

1.2 血流動(dòng)力學(xué)機(jī)制

血管壁剪切力和血管壁環(huán)形張力是高血壓血管重塑過程中的主要作用力。高血壓時(shí)血管壁暴露于高水平的剪切力和增加的環(huán)形張力之下，異常機(jī)械因素促使血管活性物質(zhì)、炎癥因子刺激VSMC不斷增殖、肥大、遷移、凋亡，以及ECM重組，從而導(dǎo)致血管重塑[6-7]。

1.3 血管活性物質(zhì)機(jī)制

血管活性物質(zhì)的異常分泌是高血壓血管重塑發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)之一。目前研究較多的主要作用物質(zhì)有：血管緊張素II(angiotensin II，AngII)、內(nèi)皮素-1(endothelin 1,ET-1)和一氧化氮(NO)。

1.3.1AngII 全身及局部血管腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin-system,RAS)的激活，在高血壓大血管和阻力血管重塑過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[8]。而RAS系統(tǒng)的主要效應(yīng)物是AngII，AngII不僅能夠協(xié)同VSMC衍生因子促進(jìn)VSSC增生性生長，而且能夠促進(jìn)相關(guān)蛋白質(zhì)分泌從而促進(jìn)其肥厚性生長[9]。Steppan等[10]通過給小鼠注入AngII建立高血壓模型，發(fā)現(xiàn)長期的高血壓會(huì)導(dǎo)致ECs和VSMC功能障礙，血管壁厚度顯著增加以及ECM聚積。Montezano等[11]研究也發(fā)現(xiàn)AngII通過多種信號(hào)通路介導(dǎo)促進(jìn)VSMC增殖和遷移、炎癥細(xì)胞募集和ECM沉積，最終導(dǎo)致血管內(nèi)中膜增厚和纖維化，加速血管重塑。

1.3.2ET-1 ET-1是由ECs分泌的血漿蛋白，具有強(qiáng)大的血管收縮活性。血漿中ET-1結(jié)合VSMC的受體ETA或 ETB后，以自分泌或旁分泌的方式發(fā)揮作用，不僅可以促進(jìn)VSMC增生肥大和ECM產(chǎn)生，還可以調(diào)節(jié)水-鹽平衡，增加血管張力[12]。Wilcox等[13]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察到ET-1可以促進(jìn)活性氧(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生，ROS參與了VSMC肥大和增殖的調(diào)節(jié)，促進(jìn)血管結(jié)構(gòu)重塑和功能障礙。

1.3.3NO NO是ECs生成的主要內(nèi)皮源性松弛因子。研究發(fā)現(xiàn)，在生理狀態(tài)下,NO的穩(wěn)定分泌需要一氧化氮合酶(nitri coxide synthase,NOS)的介導(dǎo)。NO通過調(diào)節(jié)電解質(zhì)的平衡、血管壁張力、拮抗AngII和ET-1等活性物質(zhì)維持血管正常構(gòu)型，抑制血管重塑[14]。

1.4 氧化應(yīng)激機(jī)制

細(xì)胞內(nèi)正常的ROS水平在下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)控細(xì)胞周期及基因表達(dá)等過程中均發(fā)揮重要作用；高濃度的ROS水平會(huì)促進(jìn)氧化應(yīng)激相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子激活，如低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)、核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)和激活蛋白-1(activator protein 1,AP-1)等誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激發(fā)生；并進(jìn)一步促進(jìn)炎性基因表達(dá)，如單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM-1)和E選擇蛋白等，最終誘導(dǎo)VSMC增生分化[15]。Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激還通過加劇線粒體損傷從而促進(jìn)VSMC增殖繼而導(dǎo)致血管重塑。

1.5 炎癥反應(yīng)機(jī)制

在高血壓等心血管疾病所發(fā)生的血管纖維化的病理性過程中，炎癥反應(yīng)具有重要作用。血管炎癥涉及炎癥細(xì)胞、ECs、VSMC和ECM之間的相互作用。AngII可以促進(jìn)誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子-α、MCP-1、VEGF和白細(xì)胞介素-1β)的分泌，激活局部血管炎癥，導(dǎo)致血管壁增厚及纖維化，促進(jìn)血管損傷；炎癥細(xì)胞及炎性分泌物參與還可以通過促進(jìn)VSMC的增殖和遷移，導(dǎo)致血管重塑[17]。

1.6 細(xì)胞外基質(zhì)機(jī)制

ECM是由細(xì)胞內(nèi)分泌到細(xì)胞外間質(zhì)堆積構(gòu)成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提供力學(xué)支持的一種不可溶性蛋白質(zhì)。當(dāng)動(dòng)脈受損時(shí)，ECM可通過合成新分子、重組原有成分以及進(jìn)行蛋白質(zhì)降解等導(dǎo)致彈性纖維變性和合成減少，促進(jìn)膠原纖維沉積，參與高血壓血管重塑的過程[18]?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是近來備受關(guān)注的一種Zn2+依賴性蛋白酶。研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)可通過激活轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等途徑，下調(diào)鈣調(diào)節(jié)蛋白-1(calponin-1)的表達(dá)，誘導(dǎo)VSMC表型轉(zhuǎn)化；還可以由Ang-II激活，通過降解組織中ECM如IV型膠原、粘連蛋白等促進(jìn)VSMC重新排列與遷移[19-20]。MMPs活性失衡會(huì)促進(jìn)血管收縮并損害血管舒張，刺激VSMC從收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇停瑥亩龠M(jìn)細(xì)胞生長或遷移，這與細(xì)胞外基質(zhì)成分的沉積有關(guān)[21]。

2 TFPI

2.1 TFPI的結(jié)構(gòu)和功能

TFPI在mRNA選擇性剪接后產(chǎn)生了幾種具有不同抗凝活性的亞型，包括在所有哺乳動(dòng)物中表達(dá)的TFPIα和TFPIβ以及在人類中表達(dá)的TFPIδ和僅在小鼠中表達(dá)的TFPIγ[22]。TFPI由3個(gè)Kunitz結(jié)構(gòu)域串聯(lián)而成，分別為K1、K2、K3；其中K1結(jié)構(gòu)域和K2結(jié)構(gòu)域分別結(jié)合并抑制FVII/FVIIa和FXa的活性位點(diǎn)[23]，K3結(jié)構(gòu)域參與脂蛋白結(jié)合，可結(jié)合肝素，配合肝素增強(qiáng)抗凝作用，其結(jié)合是輔因子蛋白S結(jié)合所必需的，但尚未發(fā)現(xiàn)抑制何種蛋白酶[24]。TFPI抑制功能的步驟首先是FXa與K2結(jié)構(gòu)域的結(jié)合，這種最初的相互作用直接抑制FXa，并通過隨后TFPI的K1結(jié)構(gòu)域抑制TF-FVIIa，同時(shí)也促進(jìn)了TFPI-FXa-TF-FVIIa四元復(fù)合物的形成，從而抑制外源性凝血途徑[25]。

2.2 TFPI的存在形式及分布

目前已發(fā)現(xiàn)TFPI主要由ECs合成，VSMC、單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞、心肌細(xì)胞、巨核細(xì)胞及血小板等組織也均有表達(dá)[22]。在血漿中結(jié)合于脂蛋白的TFPI約占80%，主要與低密度脂蛋白相結(jié)合，為羧基末端截短型；另外20%的TFPI以游離形式循環(huán)，由10%羧基末端截短的TFPI及10%全長的TFPI組成；游離形式的TFPI相對較少但卻能提供主要的抗凝活性，并且血漿中游離態(tài)TFPI的水平可反應(yīng)EC源性TFPI的水平。然而，血小板中只含有全長的TFPI，活化時(shí)TFPI會(huì)在損傷部位釋放出來，在凝血酶的產(chǎn)生和預(yù)防血栓形成中發(fā)揮重要的局部調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，無論血漿TFPI濃度如何，血小板釋放相似數(shù)量的TFPI，并且對凝血酶生成的抑制作用強(qiáng)于截短的TFPI[26]。

3 TFPI與高血壓血管重塑

眾所周知，ECs、VSMC、巨噬細(xì)胞、ECM等均參與了高血壓血管重塑的調(diào)節(jié)過程中，而目前越來越多的研究發(fā)現(xiàn)TFPI與它們均有相關(guān)性，因此推測TFPI可能與高血壓血管重塑發(fā)生密切相關(guān)。

3.1 TFPI與內(nèi)皮細(xì)胞

正常的ECs具有保證血管正常的收縮和舒張、調(diào)節(jié)促凝血與抗凝平衡以及促炎與抗炎反應(yīng)等功能。當(dāng)內(nèi)皮功能發(fā)生障礙時(shí)，表現(xiàn)為血小板活化減少，促凝性以及抗血栓能力增強(qiáng)，炎癥細(xì)胞的黏附性增高以及血管舒張功能損傷等[27]。有研究通過建立體外ECs的缺氧/復(fù)氧損傷模型的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明TFPIα通過抑制自噬和Ⅲ類PI3K/Beclin-1通路減輕ECs損傷[28]。Proven?al等[29]通過實(shí)驗(yàn)證明TFPI不僅能夠明顯抑制由ECs增殖帶來的血管重塑，還可抑制ERK通路和黏著斑蛋白下調(diào)ECs的遷移，從而抑制血管重塑的發(fā)生。Ghilardi等[30]也通過實(shí)驗(yàn)證明水解TFPI-2可能促進(jìn)ECs遷移。Holroy等[31]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)除了作為TF拮抗劑的已知作用外，TFPI的羧基末端還可以通過直接阻斷血管內(nèi)皮生長因子受體2(VEGFR2)的激活并減弱ECs的遷移能力來抑制血管重塑。Ivanciu等[32]在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)TFPI可以抑制小鼠ECs的遷移,同時(shí)TFPI抗體能夠逆轉(zhuǎn)這一過程，并且TFPI還可以促進(jìn)ECs發(fā)生凋亡。此外，TFPI還能通過直接與極低密度脂蛋白受體結(jié)合抑制ECs的激活。

3.2 TFPI與平滑肌細(xì)胞

高血壓發(fā)生血管重塑的另一個(gè)關(guān)鍵特征是VSMC的增殖和遷移。有研究通過在體外用含有TFPI的重組腺病毒(Ad-TFPI)轉(zhuǎn)染至大鼠VSMC，證明了TFPI誘導(dǎo)VSMC凋亡并抑制其增殖，可能是通過抑制JAK-2/STAT-3信號(hào)通路的磷酸化所實(shí)現(xiàn)的[33]。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)還證明TFPI通過抑制MCP-3和其受體CC趨化因子受體2(CCR2)的表達(dá)以及阻斷ERK1/2和PI3K/AKT信號(hào)通路的磷酸化來抑制TNF-α誘導(dǎo)的VSMC增殖[34]。此外，Zheng等[35]研究發(fā)現(xiàn)TFPI通過抑制MMP-2和MMP-9的活性以及抑制FAK磷酸化來抑制VSMC的增殖和遷移。

3.3 TFPI與巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞作為重要的炎癥細(xì)胞，在高血壓血管重塑的發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。巨噬細(xì)胞可以分泌大量的趨化因子(MCP-1等)、粘附分子(ICAM-1等)和促炎因子，誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞聚集，加速血管重塑。Roma-Lavisse等[36]研究發(fā)現(xiàn)極化巨噬細(xì)胞主要可分為兩類，即具有促炎作用的M1巨噬細(xì)胞和具有抑制炎癥并促進(jìn)組織修復(fù)作用的M2巨噬細(xì)胞。Espada等[37]研究表明在M2巨噬細(xì)胞中，膽固醇晶體可以誘導(dǎo)依賴內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑的促炎反應(yīng)，TFPI可能通過抑制M2巨噬細(xì)胞促炎因子的上調(diào)和抗炎細(xì)胞因子的下調(diào)，對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)起到抑制作用。Chen等[38]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明TFPI在VSMC的表達(dá)能夠抑制巨噬細(xì)胞遷移抑制因子的分泌，從而抑制炎癥細(xì)胞的轉(zhuǎn)化與延伸，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。Pan等[39]研究發(fā)現(xiàn)重組TFPI(rTFPI)可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡，其作用是通過上調(diào)Fas/FasL實(shí)現(xiàn)的。這些證據(jù)均提示TFPI可能通過抑制炎癥從而發(fā)揮抗血管重塑的作用。

3.4 TFPI與基質(zhì)金屬蛋白酶

正常機(jī)體中的MMPs活性非常低，主要由內(nèi)源型基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMP)進(jìn)行調(diào)控；在高血壓的發(fā)生發(fā)展過程中，氧化還原狀態(tài)受損會(huì)激活MMPs，當(dāng)組織內(nèi)TIMPs與MMPs含量比例失衡后,可抑制膠原酶導(dǎo)致ECM降解減少，膠原蛋白過度沉積促進(jìn)血管重塑[40]。TIMPs的N端和C端結(jié)構(gòu)域分別由125和65個(gè)氨基酸構(gòu)成,N端結(jié)構(gòu)域的單獨(dú)單元折疊是發(fā)揮抑制MMPs效應(yīng)的主要結(jié)構(gòu)，其可直接與MMPs的活性間隙結(jié)合從而發(fā)揮效應(yīng)。目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)TFPI分子結(jié)構(gòu)中的一個(gè)區(qū)域與TIMP氨基末端具有相似的氨基酸序列，可能作為MMPs的抑制劑，抑制MMPs的活性和表達(dá)以延緩血管重塑的過程[41]。與其相比較，TFPI不僅能夠抑制MMPs的活性，還可以促進(jìn)VSMC凋亡并抑制其遷移與增殖，作用發(fā)揮更為廣泛[35，42]。Hong等[42]還發(fā)現(xiàn)TFPI-2可直接或間接調(diào)節(jié)MMPs和纖溶酶原的激活從而阻止ECM水解,延緩血管重塑的發(fā)生與發(fā)展。

4 總結(jié)與展望

高血壓血管重塑的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過程，目前尚無TFPI抑制高血壓血管重塑的直接研究。推測TFPI可能通過抑制ECs活性、增殖和遷移、抑制VSMC的增殖和遷移、抑制促炎因子的分泌以及通過阻斷MMPs活性調(diào)節(jié)ECM重構(gòu)來抑制高血壓血管重塑的發(fā)生發(fā)展，從而可用于開發(fā)減輕高血壓血管疾病的新治療方法。當(dāng)然，TFPI可能還存在很多相關(guān)作用機(jī)制參與高血壓血管重塑。未來可以進(jìn)一步深入研究TFPI與不同類型的高血壓所致的血管重塑之間的相互關(guān)系，以及TFPI各種亞型在高血壓血管重塑中是否發(fā)揮著不同作用。目前的研究成果提示我們TFPI對高血壓血管重塑的作用可能成為預(yù)防和改善高血壓血管重塑的新方法，并為高血壓的臨床治療提供新的思路。