动脉粥样硬化中血管紧张素ⅱ对血管平滑肌细胞的作用

动脉粥样硬化中血管紧张素对血管平滑肌细胞的作用 【摘要】 血管紧张素(Ang ) 具有生长因子和细胞因子样特性,在动脉粥样硬化(AS)的 发生与发展过程中发挥了重要作用。本文着重阐述血管紧张素在动脉粥样硬化斑块形成 过程中促血管平滑肌细胞(VSMCs)迁移、增殖、凋亡、表型转化以及促其表达与分泌多种 促炎细胞因子、生长因子、细胞外基质蛋白的作用。 【关键词】 血管紧张素; 动脉粥样硬化; 血管平滑肌细胞 【Abstract】 Angiotensin （AngII）has growth factor and cytokine-like properties . It plays an important role in the developement of atherosclerosis (AS). The effects of promoting migration, proliferation, apoptosis, phenotype translation and promoting the secretion and expression of many kinds of pro-inflammatory cytokines, growth factors and extracellular matrix proteins to vascular smooth muscle cells(VSMCs) in the progress of antherosclerosis are reviewed in this article. 【Key words】 angiotensin; atherosclerosis;vascular smooth muscle cell 动脉粥样硬化（AS）是由一系列细胞及分子参与的炎症反应性疾病。血管平滑肌细胞 （VSMCs）的活化、迁移与增殖是动脉粥样硬化病变发展的必要条件1。 血管平滑肌 细胞是动脉中膜的主要组成成分，在动脉硬化早期，在众多生长因子和细胞因子作用下， 其从血管中膜迁移至内膜，进而发生表型转化并增殖，其自身也可合成多种细胞因子及生 长因子，还可摄取脂质成为肌源性泡沫细胞。当脂质过分充满细胞时，细胞破裂，脂质在 细胞外侧沉积，细胞本身死亡，而成为斑块中的纤维成分。其病理变化伴随着动脉粥样硬 化的发生与发展。最终使血管内膜增厚，导致管腔狭窄。 血管紧张素（Ang）是肾素 -血管紧张素-醛固酮系统（RAS）中主要的活性肽产物。 近年来,大量的研究表明,Ang 参与了动脉粥样硬化的发生、发展2。Ang 可引起血 管收缩，导致高血压，继发性引起 AS。另外，Ang 通过若干细胞内信号传递系统的活化， 通过内皮损害或炎症状态独立于血压促进 AS 的发生。在 AS 的过程中，Ang 有促进 VSMCs 迁移、增殖和凋亡的作用，并可促进其表达与分泌多种炎症细胞因子、生长因子和 细胞外基质蛋白，进而促进斑块形成。其在动脉粥样硬化发生发展过程中起着重要作用。 1 血管紧张素及其受体的生物学功能 自从 1898 年发现肾素后，RAS 系统对心血管系统的调节作用已被认识 100 多年。 Ang是 RAS 的主要活性成分，主要由循环或局部的血管紧张素原或血管紧张素 （Ang）在水解酶作用下水解产生。生成 Ang 的途径有两种：一种是血管紧张素转 化酶(angiotensin converting enzyme, ACE) 途径；另一种是糜酶(chy2mase)依赖的旁路途径。 前者是生成 Ang 的经典途径，主要生成循环的 Ang ，而后者是局部 Ang 生成的主 要途径。Ang不仅具有强烈的缩血管、升高动脉血压的作用，而且通过其受体在影响细 胞生长、增殖、凋亡和调节炎症反应 、组织纤维化、凝血机制等方面起着重要病理生理作 用。有证据表明,粥样硬化的动脉 ACE 表达增加,局部 Ang的生成增多, Ang 通过增多氧 化自由基,促进黏附分子的表达,诱发炎症过程,在 AS 的进展中起重要作用3。另外在 VSMCs、心肌细胞、成纤维细胞以及多种上皮来源细胞中， Ang还具有促进细胞生长的 作用。其促进细胞生长的机制与血小板衍生生长因子（PDGF）、c-myc 、胰岛素样生长因 子（insulin like growth factor-1,IGF-1）和转化生长因子等作用有关。 Ang通过其受体发挥生物学效应，其受体可分为血管紧张素 1 型受体(AT1R) 、血管紧 张素 2 型受体（AT2R)、血管紧张素 3 型受体（AT3R) 和血管紧张素 4 型受体（AT4R)四种 亚型，目前了解较多的是 AT1R 型和 AT2R 型, AT1R 又进一步分为 AT1aR 和 AT1bR 两个 亚型。AT1R 主要分布在于血管、心、脑、肾、肝脏等组织器官中 ,而 AT2R 主要存在于胎 儿组织、肾上腺髓质、成人的脑组织,子宫、卵泡中也可见到。AT1R 和 AT2R 均属于 G 蛋 白耦联受体。研究表明, AT1R 通过 Gq 激活磷脂酶 C 促进 1, 4, 5 - 三磷酸肌醇( IP3 )和二酰 甘油产生及 Ca2+代谢和蛋白激酶 C 的激活或通过酪氨酸蛋白激酶途径激活丝裂原活化蛋 白激酶等机制,完成 Ang收缩血管、促进细胞增殖等功能。在成熟组织中,几乎所有已知的 Ang作用都是通过 AT1R 所介导的。这些作用包括 :血管平滑肌收缩、醛固酮的分泌、致 渴反应, 肾重吸收钠, 升压及心动过速反应。而 AT2R 通过与第三个胞内环激活 Gi 和酪氨 酸磷酸酶通路,灭活胞外信号调节激酶而实现其抑制生长的作用。AT2R 主要表达于胎儿,因 此其生物学活性主要表现为: （1）在胎儿肾中诱导细胞分化; （2）抑制细胞肥大、增殖, 诱导凋亡。目前研究表明 AT1R 和 AT2R 在细胞增长和增殖、血管张力、血管肾素的释放 等方面作用相反。但是,有关 ATR 的生物学特性的具体机制还不完全清楚,有待进一步的研 究。 2 血管紧张素对动脉粥样硬化中血管平滑肌细胞的作用 AS 中，Ang 可促进 VSMCs 迁移、增殖及其表型转化，并有促进 VSMCs 各种炎性细 胞因子、生长因子及细胞外基质蛋白表达与分泌的作用，致 AS 斑块逐渐形成。 21 Ang 对 VSMCs 表型转化、迁移及增殖的作用 VSMCs 可分为收缩型和合成型两 种表型。正常成人动脉血管内的平滑肌细胞以收缩型为主，主要功能是维持血管的弹性和 收缩血管，而合成型分化程度低或处于未分化状态，合成和分泌基质蛋白能力强，主要功 能是增殖、迁移入内膜和合成基质，主要位于胚胎中期血管或病理血管中4。Ang 可 促进 VSMCs 由收缩型转变为合成型，并获得迁移、增殖和合成、分泌大量细胞外基质 （ECM）的能力，严重时引发血管重构，促进 AS 病变的发生与发展5。 景涛等6研究发现，体外培养的大鼠 VSMCs 在基础状态下也存在 AT1R 的表达，给 予 Ang 刺激后，在短时间内迅速使 VSMCs 内 AT1R 表达上调，刺激大鼠 VSMCs 发生 跨膜迁移并使 VSMCs 内肌动蛋白组装为整齐的应力纤维网；而预先给予 AT1R 拮抗剂 CV-11974 处理后再给予 Ang ，结果使 AT1R 表达下调。 AT1R 拮抗剂 CV-11974 可明显 抑制 VSMCs 内应力纤维丝形成，并呈浓度依赖性抑制 Ang介导的 VSMCs 迁移；AT2R 拮抗剂 PD123319 对 VSMCs 应力纤维丝形成和 VSMCs 跨膜迁移细胞数均无显著的影响， 同时阻断 AT1R 和 AT2R 后 VSMCs 的跨膜迁移细胞数及应力纤维丝形成情况与单独阻断 AT1R 时差异无显著性。提示不同浓度的 Ang 可能是通过 AT1R 介导来调节 VSMCs 内 肌动蛋白组装成应力纤维网。从而发挥其介导 VSMCs 迁移的生物学效应。而 AT2R 在生 物学功能上并无与 AT1R 相拮抗的作用。Yasunari K 等7通过实验发现压力升高可使 Ang 介导的冠状动脉平滑肌细胞迁移增加。因而高血压是 AS 的危险因素之一。 Ang 以一种有效的生长因子促进 VSMCs 增殖。其通过与 G 蛋白耦联的 AT1R 作用， 激活细胞内的多种信号传导路径，达到促进 VSMCs 增殖的目的。 Q.N.Diep 等8通过实 验发现，Ang 引起的 VSMCs 增殖能被抑制剂氯沙坦抑制，而用 AT2R 抑制剂却能引起 更明显的主动脉 VSMCs 增殖。此实验结果表明 AT1R 具有介导 Ang 促 VSMCs 增殖的 作用，而 AT2R 并不具有此作用。实验中用 AT2R 抑制剂后使更多的 Ang 与 AT1R 结合， 致使 Ang 的促增殖作用更显著。 22 Ang 对 VSMCs 炎性细胞因子表达与分泌的作用 对 AS 斑块的免疫学研究发现, Ang 可刺激血管内皮细胞、斑块内的巨噬细胞、平滑肌细胞 （SMC ）、成纤维细胞等 产生多种炎性细胞因子，促进炎症反应的发生与发展。对于 VSMCs，Ang 可通过其表面 受体介导，进而活化细胞内若干信号传导系统，促进单核细胞趋化蛋白 1（MCP1 ）、IL- 6、IL-18R 等多种炎性细胞因子的表达，参与 AS 发生发展的多个阶段。 在 AS 发生、发展的多个阶段,促进斑块的不稳定及破裂过程中,MCP1 均起了重要作用。 Chen 等9证实 Ang可通过 AT1R 介导机制刺激培养的鼠大动脉平滑肌细胞 （RASMCs） 内 MCP1 的基因表达， 并且这种诱导依赖于对氧化还原反应敏感信号转递 事件,包括 NADH/NADPH 氧化酶的激活、H2O2 产生等，这种诱导同样依赖于蛋白酪氨酸 磷酸化和丝裂原活性蛋白激酶（MAPK）活性的级联放大作用。Funakoshi 等10发现 Rho 激酶也参与介导 Ang诱导的鼠平滑肌细胞对 MCP1 表达的过程。Binlin 等11证 实 Ang通过抑制核糖核酸酶活性增加 VSMCs MCP1 mRNA 稳定性及其表达。 促炎细胞因子 IL-6 有诱导 VSMCs 迁移、增殖的作用，可加速 AS 炎症反应，并促进斑 块向不稳定的方向发展。Ang 通过 AT1R 启动 VSMCs 内信号传递系统，并呈剂量依赖 性地促进 IL-6 表达12。有实验表明，Ang 通过核因子 kB、cAMP 应答元件结合蛋白 和组蛋白乙酰基转移酶 P300 和 SRC-1 介导的细胞外信号调节激酶依赖的组蛋白乙酰化作 用促进 IL-6mRNA 表达13。Ruwen Cui 等14首先提出 Ang 可通过 Rho-phospho- Ser536RelA 途径调节 VSMCs IL-6 表达。Ang 也可促进 VSMCs 表面 IL-18Ra 表达，从而 强化 IL-18 诱导炎症基因的表达，Ang 与 IL-18 之间信号通路的交互作用可增强 VSMCs 炎症基因的表达，使 AS 进一步恶化15。Ang 刺激炎性细胞产生分泌细胞因子，它 们共同刺激肝细胞、内皮细胞产生和分泌 CRP，CRP 也可反作用于 Ang，影响 Ang的 作用。Wang 等16研究发现 CRP 可以上调 VSMCs 表面 AT1R 的表达，从而协同 Ang的生物学效应。Ang促进 VSMCs 表达与分泌炎症介质的作用伴随着 AS 的发生与 发展。 23 Ang对 VSMCs 生长因子及细胞外基质蛋白的表达与分泌的作用 AS 中，Ang 可促进 VSMCs 表达及分泌多种生长因子，如 TGF-1、血小板源性生长因子（PDGF）、 胰岛素样生长因子 1（IGF-1）、表皮生长因子（HB-EGF）、成纤维细胞生长因子 （bFGF）、epiregulin、结缔组织生长因子（CTGF ）等。 TGF- 1 对 VSMCs 具有生长抑 制或诱导其增生的双向调节作用，低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用；而其他由 VSMCs 分泌的生长因子有协同 Ang促进细胞增殖的作用。有研究表明 PDGF 可通过促进 NOR1 表达介导平滑肌细胞的增殖17，而且 PDGF 可促进 VSMCs 表达与分泌 bFGF 和 激活成纤维细胞生长因子 1 型受体(FGFR-1)，通过 FGFR-1 对 ERK 的持久激活，达到促进 细胞增殖的目的18。Ang 具有促进 VSMCs 发生表型转化的重要作用。当 VSMCs 发 生表型转化后，其可表达及分泌大量的细胞外基质，纤维连接蛋白、胶原及弹力蛋白等合 成增加，这些细胞外微环境的改变将更有利于细胞的迁移及增殖。同时 VSMCs 分泌的部 分生长因子，也有促进胞外基质合成与聚集的作用。 例如 TGF-1 就具有调节细胞外基质 （ECM）蛋白，增加纤连蛋白 (FN)、蛋白聚糖和胶原蛋白合成，阻滞基质蛋白降解的作用 19。因而 TGF-1 在调节 AS 斑块的稳定性方面起着举足轻重的作用。另外有研究表明， Ang也可通过 p38MAPK 依赖途径而非 TGF-1 依赖机制激活 Smad 路径，刺激 VSMCs 合成细胞外基质20。 24 Ang对 VSMCs 凋亡的作用 Ang的 AT1R 和 AT2R 两型受体均有介导 VSMCs 凋亡的作用。Hong Song 等21通过 TUNEL 染色发现 Ang作用的 VSMCs 组比对照组 细胞凋亡指数明显增加，Ang 加 AT1R 抑制剂氯沙坦组比 Ang组细胞凋亡指数增加， 而 Ang加 AT2R 抑制剂 PD-123319 组比 Ang组细胞凋亡指数减少，但与对照组比较增 加，Ang加两型受体抑制剂氯沙坦和 PD-123319 组细胞凋亡指数明显比前几组低，此结 果表明，Ang对 AT1R 和 AT2R 激活均有介导 VSMCs 凋亡的作用，而 AT2R 介导 VSMCs 凋亡的作用更明显。而 Q.N.Diep 等8通过实验证实 Ang通过 AT1R 介导的增 殖比凋亡作用更显著。Ang 可促进 VSMCs 表达 TGF-1，而 TGF-1 可通过 ALK/smads 途径调节 VSMCs 的凋亡22 。那么 Ang是否有依赖于 TGF-1 的信号途径促进细胞凋 亡呢？已有证据表明 Ang通过 TGF-1 依赖途径促进肾小管细胞凋亡23。Santiago 等 24用 TGF-1 抗体或 ALK 抑制剂作用于培养的 VSMCs，结果并不能抑制 Ang诱导 细胞凋亡的作用，并进一步证实 Ang通过 AT1R 激活 p38MAPK 途径诱导细胞凋亡，不 依赖于 TGF-1/ ALK/ smads 路径。 Emilio Ruiz 等25证实细胞内摄的 Ang对 VSMCs 凋亡也具有重要作用。近期有研 究表明， Ang所致的 VSMCs 凋亡与 AKT 磷酸化抑制和胞膜 fasL 表达增加有关26。 可能因为这两种信号传导路径与 Ang细胞内摄有关，而内摄的 Ang可致最终的胞核内 DNA 裂解。Ang的细胞内摄是通过 AT1R 介导的，-抑制蛋白通过 AT1R 胞质网格结合 蛋白与受体连接介导 AT1R- Ang复合体内摄，参与 Ang的部分内摄作用27。 总而言之，Ang有调节 VSMCs 增殖与凋亡的作用，但在 VSMCs 表面主要表达 AT1R，AT2R 只有少量表达，因而 Ang诱导细胞增殖比凋亡的作用显著，最终的结果是 诱导 VSMCs 增殖，血管壁逐渐增厚，致管腔狭窄。 3 展望 综上所述，Ang可通过 VSMCs 表面受体介导，激活细胞内复杂的信号传导系统，促 进细胞迁移、增殖、凋亡及表型转化，并有促进细胞表达及分泌多种生长因子、炎性细胞 因子及细胞外基质蛋白的作用，促进 AS 斑块的形成。当然，Ang对参与 AS 的多种细胞 都有刺激作用，诱导细胞发生病理生理变化，促进病变的发生与发展。虽然对 Ang与 AS 关系的研究越来越深入，但仍有很多问题尚待解决：（1）目前研究 Ang的作用主要集中 在其与 AT1R 和 AT2R 上，而其与 AT3R 和 AT4R 的作用尚未明确；（2）Ang在体内可 分解成 Ang和 Ang等一系列的代谢产物，它们与受体的作用及机制有待进一步明确； （3）局部的 Ang对 AS 的病理生理作用已有很多相关研究，但循环的 Ang在 AS 发生 与发展中的作用及机制有待探讨；（4）Ang 对参与 AS 多种细胞的作用及分子机制有待 进一步完善；（5）Ang与 TGF-1、IL 及 ox-LDL 等一些参与 AS 病理过程因子间的交互 对话作用有待进一步明确。深入了解 Ang对 AS 的病理生理作用及其分子机制，对进一 步研究 AS 形成过程具有重要意义，并为临床抗 AS 用药提供科学依据，将为临床 AS 的有 效治疗提供新思路。 【 参考文献】 1 Mallat Z, Tedgui A. The role of transforming growth factor beta in atherosclerosis : novel insights and future perspectives. Curr Opin Lipidol,2002,13: 523-529. 2 Miyazaki M, Takai S. Involvement of angiotensin II in development of atherosclerosis. Nippon Rinsho, 2002, 60: 904-910. 3 Gattullo D, Pagliaro P, Marsh NA, et al. New insights into nitric oxide and coronary circulation. Life Sci, 1999, 65: 2167- 2174. 4 Chien KR. 刘中民,张代富,主译 .分子心脏病学. 北京: 人民卫生出版社 , 2002, 331-352. 5 李琦,温进坤,郑斌.血管平滑肌细胞表型调节机制的研究进展.生理科学进展,2003, 34(1):27- 31. 6 景涛，何国祥，刘建平，等.血管紧张素 II 及其受体在血管平滑肌迁移中的作用 .中国病 理生理杂志，2002，18（2）：143-146. 7 Yasunari K, Maeda K, Nakamura M, et al.Pressure promotes angiotensinII - mediated migration of human coronary smooth muscle cells through increase in oxidative stress. Hypertension,2002,39(2):433-437. 8 Diep QN, Li JS, Schiffrin EL. In vivo study AT(1) and AT(2)angiotensin receptors in apoptosis in rat blood vessels. Hypertension,1999,34:617-624. 9 Chen XL, Tummala PE,Olbrych MT, et al. Angiotensin induces monocyte chemo- attractant protein-1 gene expression in rat vascular smooth muscle cells. CircRes, 1998, 83(9) :952-959. 10 Funakoshi Y,Ichiki T,Shimokawa H, et al. Rho2kinase mediates angiotensin induced monocyte chemoattractant protein21 expression in rat vascular smooth muscle cells. Hyperten sion, 2001,38(1):100-104. 11 Bin Liu, Michael Poon, Mark B Taubman. PDGF-BB enhances monocyte chemoat- tractant protein-1 mRNA stability in smooth muscle cells by downregulating ribo- nuclease activity. Journal of Molecular and Cellular Cardiology,2006,41:160-169. 12 Yuko Funakoshi, Toshihiro Ichiki, Kiyoko Ito, et al.Induction of Interleukin-6 Expres- sion by Angiotensin II in Rat Vascular Smooth Muscle Cells.Hypertension,1999,34：118-125. 13 Sahar S, Reddy MA, Wong C, et al. Cooperation of SRC-1 and p300 with NF-kappaB and CREB in angiotensin II-induced IL-6 expression in vascular smooth muscle cells. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2007，27(7):528-534. 14 Yuko Funakoshi, Toshihiro Ichiki, Kiyoko Ito, et al. Induction of Interleukin-6 Expression by Angiotensin II in Rat Vascular Smooth Muscle Cells. Hypertension,1999, 34: 118-125. 15 Sahar S,Dwarakanath RS,Reddy MA, et al. Angiotensin enhances Interleukin-18 mediated inflammatory gene expression in vascular smooth muscle cells : a novel cross-talk in the pathogenesis of atherosclerosis. Circ Res,2005,96(10) :1064-1071. 16 Wang CH,Li SH,Weisel RD, et al. C2reactive protein upregulates angiotensin type 1 receptors in vascular smooth muscle . Circulation,2003,107(13):1783-1790. 17 Nomiyama T, Nakamachi T, Gizard F, et al.The NR4A orphan nuclear receptor NOR1 is induced by platelet- derived growth factor and mediates vascular smooth muscle cell proliferation Biol Chem,2006,281(44):467-476. 18 Esther Millette, Bernhard H Rauch, Olivier Defawe, et al. Clowes.Platelet-Derived Growth Factor-BB-Induced Human Smooth Muscle Cell Proliferation Depends on Basic FGF Release and FGFR-1 Activation.Circulation Research,2005,96:172-179. 19 Laviades C, Varo N, Diez J. Transforming growth factor in hypertersives with cardio - renal damage.Hypertersion, 2000,36: 517-522. 20 Rodriguez-Vita J, Sanchez-Lopez E, Esteban V, et al. Angiotensin II activates the Smad pathway in vascular smooth muscle cells by a transforming growth factor-beta independent mechanism. Circulation,2005,111: 2509-2517. 21 Hong Song, Daqing Gao, Lei Chen, et al. McLaughlin and Chiming Wei. Angiotensin II- mediated apoptosis on human vascular smooth muscle cells. Journal of Cardiothoracic Renal Research,2006,135-139. 22 D.J. Grainger. Transforming growth factor beta and atheroscle