2021年YAP在血管稳态维持中的作用与机制全文

2021年YAP在血管稳态维持中的作用与机制(全文)YAP(Yes-associatedprotein)最初是作为果蝇中的Yorkie基因编码产生的同系物被发现［1］,广泛表达于除外周血白细胞外的各种组织中［2］。YAP可定位于细胞核中，但由于YAP与其同源类似物TAZ不含DNA结合结构域，因而只能通过与其他转录因子如TEAD1-4、RUNX1/2和Smadl等相互作用被带到启动子区发挥转录调控作用［3］,通过调控下游靶基因的转录，促进细胞生长和增殖、维持干细胞特性和组织结构完整性等［4］。作为Hippo通路主要的下游效应分子，YAP/TAZ能够被多种上游信号调控，包括细胞极性、细胞密度、G蛋白偶联受体信号通路与肌动蛋白细胞骨架功能等［5］。活化后的YAP可以发挥促进细胞凋亡、增殖、分化、DNA修复以及维持内源性稳态等作用，而过度激活则可能促进肿瘤的形成［6］。近年来的研究发现YAP在心血管系统中发挥重要作用［7］。平滑肌细胞(Vascularsmoothmusclecells,VSMCs)特异性敲除YAP［8］以及内皮细胞条件性失活YAP［9］都会导致小鼠大血管畸形发育以及胚胎致死，提示YAP参与血管系统发育过程。此外，YAP广泛参与调节心血管相关疾病的病理生理过程，包括血管新生［10］、内皮炎症［11］、内膜新生［12］以及动脉瘤［13］等。因此，本文主要围绕近期发现的YAP在维持血管稳态以及血管重构类疾病中的作用展开综述。一、YAP与血管新生血管新生是一种生理以及病理情况下从已有血管形成新血管的过程，这个过程由静止以及激活的内皮细胞应对多种细胞因子的动态调控作用而产生，包括生长因子、炎症因子或者血流诱导的机械力刺激等，在血管的发育、伤口愈合及缺血等病理生理过程中具有重要作用［14］。在小鼠视网膜血管发育早期阶段，YAP主要分布在顶细胞的细胞核中，提示YAP可能在内皮出芽生长过程中发挥转录调控作用［15］。当敲除内皮细胞中的YAP/TAZ后，顶细胞生长停滞并呈瘤样结构，顶细胞丝状伪足形成减少，同时细胞间连接蛋白表达减少、血管屏障完整性被破坏，严重时出现视网膜以及脑出血［16］。内皮特异性过表达YAP，会增加乳鼠视网膜血管出芽数目、覆盖面积以及顶细胞伪足数目等［10］。血管新生过程受到多种因素驱动，如血管内皮生长因子(Vascularendothelialgrowthfactor，VEGF)，细胞黏附蛋白(VE-cadherin)等［17］。研究发现VE-cadherin、细胞骨架蛋白和VEGF等因素，均可作为YAP上游信号，通过调控YAP的丝氨酸磷酸化水平以及YAP在内皮细胞中的亚细胞定位，进而调控血管内皮细胞生长、增殖和新生血管生成相关因子的表达［14］。视网膜血管内皮细胞中的VE-cadherin可以介导YAPSer127磷酸化和转位入细胞核，激活后的YAP通过转录性调控ANG-2(angiopoietin-2)的表达从而增强内皮细胞的血管生成功能［15］。VEGF诱导激活的YAP,可以通过抑制STAT3与出核转运蛋白结合，使STAT3滞留在核内并导致转录活性增加，从而上调ANG-2基因的表达，促进视网膜血管新生［10］。同时，VEGF可以通过作用于肌动蛋白细胞骨架激活YAP/TAZ,YAP/TAZ激活后启动调节细胞骨架动态变化的转录程序，确保适当的血管生成反应［18］。此外，YAP还能以转录活性非依赖的方式促进血管新生。胞浆中的YAP/TAZ可以通过调节Rho家族GTPaseCDC42活性调控新生小鼠视网膜内皮细胞迁移从而促进血管新生［19］。除了发育阶段的血管新生过程外，多种因素诱导的病理性血管新生过程中YAP也发挥着重要调控作用。肿瘤的生长和迁移依赖于肿瘤内和周围新生血管［20］。内皮细胞过表达YAP,可以增加小鼠皮下接种肿瘤中新生血管的密度，同时促进肿瘤的生长［10］。在肾癌细胞中，YAP可以通过增强Gli2/VEGFA轴促进肿瘤血管形成［21］。在胶质母细胞瘤中，内皮细胞中TAZ的水平和血管密度正相关，同时TAZ的表达依赖血管VEGFR2的水平，提示TAZ和VEGFR2调节恶性母细胞瘤中的血管生成［22］。综上，在生理性和病理性血管新生过程中，YAP可以通过响应VEGF等上游信号，通过多种机制调控血管新生过程。针对YAP作为靶标的药物设计对于缺血性疾病以及肿瘤等血管新生相关疾病的治疗有潜在应用前景。二、YAP与内皮炎症内皮细胞的慢性炎症反应，是导致动脉粥样硬化等疾病的起始步骤和重要促进因素［23］。血流剪切力、整合素蛋白、细胞炎症因子（如TNF-a、IL-1等）等是在体激活内皮细胞的重要因素［1］。内皮细胞激活后，血管通透性增高在细胞因子的刺激下细胞膜上高表达ICAM-1、VCAM-1等炎症分子，进而引起内皮功能障碍等一系列疾病。YAP可以作为细胞内的机械感受器存在，对细胞外基质的硬度变化做出反应［24］。由于血管结构的区域性变化，血液流经血管对血管壁造成的剪切力差异是动脉粥样硬化斑块呈现局灶性分布的重要影响因素［25］。在ApoE-/-小鼠行左颈总结扎术模拟的湍流模型中发现，与对照相比，湍流处内皮细胞中的YAP/TAZ主要定位在细胞核内，提示湍流介导YAP激活。内皮特异性过表达YAP会促进内皮细胞增殖和炎症因子表达，并加重ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块的形成［26］。机制研究发现，层流能够通过促进整合素蛋白阳与Ga13相互作用，进而促进YAPSer127位点的磷酸化并使YAP滞留细胞浆中，进而抑制JNK和下游cyclinA1和CCL2等的表达，最终发挥抗动脉粥样硬化的保护作用［27］。湍流可通过诱导整合素蛋白a5以及其下游c-Abl的激活，促进YAPY357位点磷酸化以及YAP的细胞核转位，从而诱导内皮细胞炎症反应［11］。除血流剪切力外，研究显示血管炎症因子如TNF-a等也可以诱导YAP激活。TNF-a处理内皮细胞可以导致YAP/TAZ去磷酸化并转位入细胞核［28］。在LPS模拟的败血症小鼠模型发现，内皮特异性敲除YAP加重败血症诱导的血管炎症和心血管功能障碍。YAP可通过增强TRAF6的K48泛素化以及抑制其K63泛素化来降解TRAF6，从而抑制NF-kB的激活以及炎症反应的发生［29］。同时，LPS能够引起内皮细胞中YAP和Egr-1(earlygrowthresponse)转位入细胞核，并增加组织因子的表达。气管内给予YAP小RNA的处理能够有效缓解败血症小鼠的肺损伤［30］。综上，YAP在多种因素诱导的内皮细胞激活以及内皮炎症性疾病发生过程中发挥重要作用。三、YAP与内膜新生内膜新生是指血管应对损伤如血管成形术或置入支架后内膜层形成新的内膜，主要是平滑肌细胞增殖并导致内膜和细胞外基质融合造成的。这个过程伴随着VSMCs收缩标志物表达下调以及迁移增殖能力增加［31］。近年来研究发现YAP可作为重要的转录因子驱动VSMCs表型基因的表达［32,33］。心肌细胞/VSMCs特异敲除YAP导致小鼠胚胎致死以及血管畸形。机制研究发现YAP能够募集表观遗传抑制因子HDAC4抑制细胞周期阻滞基因Gpr132的高表达，进而抑制VSMCs增殖［8］。在球囊损伤诱导的内膜新生过程以及体外给予VSMCs表型转换驱动剂PDGF-BB刺激，YAP的表达上调可以促进VSMCs增殖和迁移并且使VSMCs从收缩表型转换为合成表型，提示YAP参与VSMCs表型转换以及内膜新生过程［34］。其它因素如转录因子Sp-1(specificityprotein1)也可以通过上调YAP启动子的活性诱导收缩型VSMC转换为合成型［35］。相反，体外敲低YAP可以抑制VSMCs的增殖并上调收缩标志物基因的表达。小鼠颈动脉结扎模型中，敲除YAP可以抑制VSMCs的表型转换以及内膜新生［33］。机制研究揭示YAP可通过干扰myocardin-SRF-CArGbox三级复合体的形成，进而调控VSMC表型转换［34］。近年来针对YAP结合的转录因子TEAD1的研究发现，小鼠股动脉导丝损伤模型中TEAD1的表达显著增加，并可以通过介导SLC1A5的表达增加谷氨酰胺转运，同时上调mTORCI的活性，最终在mTORCI和TEAD1协同作用下促进VSMCs增殖和内膜增生［36］。因此，YAP/TEAD是平滑肌表型转换过程的重要蛋白复合体，可能作为治疗内膜新生的潜在靶点。四、YAP与动脉瘤主动脉夹层和主动脉瘤由于发病快、死亡率高，是目前心血管高危疾病之一［37］。动脉瘤与动脉粥样硬化具有相似的病理特征，如局部血流剪切力变化、炎症反应、细胞外基质沉积改变等，常见的有胸主动脉瘤以及腹主动脉瘤等，虽然有证据显示YAP对于这些因素存在响应，但目前针对YAP在动脉瘤疾病中的作用的研究较少。StanfordA型主动脉夹层主要累及升主动脉。在人的升主动脉瘤管壁中发现YAP表达下调，同时伴随VSMCs凋亡以及细胞外基质紊乱的发生［13］。在大鼠的主动脉夹层模型中也发现了类似的现象，过表达YAP可降低VSMCs的凋亡，同时也可以抑制主动脉夹层的发生以及主动脉夹层的厚度［38］。主动脉根部的平滑肌细胞来源于心血管组细胞，YAP可以通过和NKX2.5相互作用降低心肌蛋白的转录从而抑制心血管祖细胞向VSMCs的分化过程［39］。这些研究提示了YAP在主动脉夹层和动脉瘤发生过程中可能发挥了重要调控作用，但具体的分子机制尚需要进一步深入研究。

TheRMeu-fTAPinA'ascutarHomrosta^h图1YAP在血管稳态维持中的作用示意图平用肌细胞血管发育内膜新生七曲麻夹炭动豚痛内皮细胞 TheRMeu-fTAPinA'ascutarHomrosta^h图1YAP在血管稳态维持中的作用示意图平用肌细胞血管发育内膜新生七曲麻夹炭动豚痛内皮细胞 山管新生动耻粥样硬化I感染内宜缰嘛彳对旗州祀一令一初般瑁料五、展望血管稳态的维持，是包括血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、巨噬细胞以及成纤维细胞等多种细胞共同作用的结果。YAP除了在血管内皮细胞以及VSMCs中发挥重要调控作用之外，近年来的研究也表明YAP在巨噬细胞以及成纤维细胞中也起到至关重要的作用。在病原体感染引起的小鼠炎症性肠病模型中发现，YAP调节M1和M2巨噬细胞极化的平衡。病原体感染后，小鼠体内巨噬细胞中的YAP表达增高，促进M1巨噬细胞极化并产生IL-6,进而促进炎症进展［40］；而在巨噬细胞中敲除YAP则能够减缓炎症性肠病［41］。YAP激活能够促进肿瘤相关巨噬细