王志清 綜述 黃明方 羅助榮 審校

(1.安徽醫(yī)科大學福州總醫(yī)院教學醫(yī)院，福建福州350025;2.南京軍區(qū)福州總醫(yī)院心內(nèi)科，福建福州350025)

血管生成素樣蛋白(angiopoietin-like proteins，Angptls)是近年來發(fā)現(xiàn)的一組與血管發(fā)生相關的分泌型糖蛋白，和血管生成素(angiopoietin，Ang)具有很高的同源性和類似的結構域[1-2]。血管生成素樣蛋白目前有8個已知成員，分別為血管生成素樣蛋白1～8[1-3]，其中，血管生成素樣蛋白2主要由內(nèi)臟脂肪細胞表達和分泌[1，4]，除了具有調(diào)節(jié)血管生成[5]、提高造血干細胞的生存和修補能力[6]等作用外，還是聯(lián)系脂肪組織慢性炎癥反應與全身胰島素抵抗的關鍵因子[2，4]，與糖尿病[4，7-8]、腫瘤[9-10]、自身免疫性疾病[11]等密切相關。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，血管生成素樣蛋白2在血管內(nèi)皮細胞炎癥反應和動脈粥樣硬化性疾病中也起重要作用[12-15]，目前已成為心血管領域的研究熱點?，F(xiàn)就血管生成素樣蛋白2在心血管疾病中的研究進展做一綜述。

1 概述

1999年，Kim等[1]對成人心肌cDNA文庫測序分析時發(fā)現(xiàn)一種新的cDNA，其所編碼的蛋白質(zhì)由493個氨基酸序列組成，并包含Ang特有的結構域:N末端卷曲-卷曲結構域和C末端纖維蛋白原樣結構域，另外，在N末端還存在一段由21個氨基酸組成的高度疏水的信號序列，介導蛋白的分泌過程。與Ang不同的是，這種蛋白不與具有免疫球蛋白和表皮生長因子樣結構域的跨膜受體酪氨酸激酶(Tie1或Tie2)受體結合，并非真正意義上的Ang家族成員。進一步研發(fā)發(fā)現(xiàn)，它與早期發(fā)現(xiàn)的血管生成素樣蛋白1具有相似的氨基酸序列及生理功能，Kim等將其命名為血管生成素樣蛋白2或Ang相關蛋白2。血管生成素樣蛋白2的mRNA在脂肪組織、骨骼肌、心肌、血管、腎臟、脾臟、小腸、胃、子宮等組織器官中廣泛表達，其中，以內(nèi)臟脂肪組織表達最為豐富，是循環(huán)血管生成素樣蛋白2 的主要來源[4]。

2 血管生成素樣蛋白2的基因表達調(diào)控及效應機制

2.1 血管生成素樣蛋白2的表達調(diào)控

目前已發(fā)現(xiàn)，多種因素可以影響血管生成素樣蛋白2的表達。FoxO1是叉頭框蛋白(forkhead box protein，F(xiàn)ox)家族成員，主要存在于脂肪組織中，屬于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[16]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)可以抑制絲蘇氨酸蛋白激酶依賴的FoxO1蛋白磷酸化，促進FoxO1核轉(zhuǎn)入，F(xiàn)oxO1與血管生成素樣蛋白2基因啟動子上的胰島素應答原件順式調(diào)控增強子(－1457/－1258nt)結合，上調(diào)血管生成素樣蛋白2 mRNA的表達水平，而胰島素則通過使FoxO1磷酸化，抑制其與血管生成素樣蛋白2基因啟動子的結合，產(chǎn)生負性調(diào)節(jié)作用[17]。缺氧及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激狀態(tài)下，往往存在鈣調(diào)磷酸酶/活化T細胞核因子1信號途徑的激活[18-19]，現(xiàn)已證實，鈣調(diào)磷酸酶/活化T細胞核因子1信號通路可以誘導血管生成素樣蛋白2在多種細胞中的表達[20]。Lee等[21]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長因子 β1也可以調(diào)控血管生成素樣蛋白2的表達，轉(zhuǎn)化生長因子β1通過一系列的信號轉(zhuǎn)導途徑，使Smad3，一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白，結合于血管生成素樣蛋白2基因啟動子，促進血管生成素樣蛋白2在巨噬細胞及分化的3T3-L1脂肪細胞中的轉(zhuǎn)錄，使用干擾RNA技術使SMAD3基因沉默，轉(zhuǎn)化生長因子β1的促血管生成素樣蛋白2表達效應可以被抑制。血管生成素樣蛋白2的表達還受生物鐘的調(diào)節(jié)，在生物節(jié)律紊亂過程中，時鐘基因產(chǎn)物生物鐘循環(huán)輸出蛋白(CLOCK)、腦和肌肉組織芳香羥受體核轉(zhuǎn)運蛋白樣蛋白1(BMAL1)可以與血管生成素樣蛋白2基因啟動子非經(jīng)典E-boxes序列結合，明顯增加血管生成素樣蛋白2基因的轉(zhuǎn)錄活性，與生物節(jié)律紊亂引起的代謝及心血管疾病有關[22]。最新的研究還發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增加，血漿血管生成素樣蛋白2的水平相應升高，說明年齡可能是影響血管生成素樣蛋白2 表達的因素之一[4，12]。

2.2 血管生成素樣蛋白2的效應機制

局部炎癥反應過程中，纖維蛋白原主要通過整合素受體途徑，促進白細胞黏附與促炎因子的表達[23]，血管生成素樣蛋白2的C末端存在一段纖維蛋白原樣結構域，研究證明，其發(fā)揮生物學效應也主要依賴于整合素受體。Rac1是一種Rho家族小GTP酶，在血管內(nèi)皮細胞中，血管生成素樣蛋白2與整合素α5β1結合后，激活Rac1，進而活化核轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB)，并抑制 κB 抑制子(IκB)，增加白介素(IL)-1β、IL-6及基質(zhì)金屬蛋白酶-9 的表達[4]。Rac1 的激活還能誘導細胞板狀偽足的形成及膜皺褶樣運動，促進內(nèi)皮細胞遷移[4]。血管生成素樣蛋白2與整合素α4或β2的結合，可以使單核/巨噬細胞的細胞間黏附分子、整合素等黏附分子的表達上調(diào)，誘導細胞的黏附和滲出[4]。另外，單核及內(nèi)皮細胞表面存在的Toll樣受體4(TLR4)能夠識別纖維蛋白原樣結構域，提示TLR4是血管生成素樣蛋白2的潛在受體[24]，TLR4傳遞的信號主要引起各種細胞因子的合成和分泌、介導炎癥細胞浸潤，并啟動T細胞應答，血管生成素樣蛋白2與TLR4結合可能是其參與局部炎癥反應的一種重要機制。

3 血管生成素樣蛋白2的生物學效應

3.1 血管生成素樣蛋白2調(diào)節(jié)血管生成

血管的形成包括2個過程:血管發(fā)生和血管生成。前者與內(nèi)皮細胞前體的激活有關，在胚胎時期生成初級血管，出生至成年后發(fā)育完全，后者指在原有血管的基礎上，出芽形成新生血管，主要涉及內(nèi)皮細胞的遷移、凋亡等過程。Ang經(jīng)Tie2受體的信號通路是血管發(fā)生的重要環(huán)節(jié)，血管生成素樣蛋白2不與Tie2受體結合，但和Ang具有相似的結構域，目前已被證實具有調(diào)節(jié)血管生成的作用。Kim等[1]發(fā)現(xiàn)，在生理狀態(tài)下，血管生成素樣蛋白2不能像血管內(nèi)皮生長因子一樣促進內(nèi)皮細胞增殖，但與Ang1類似，可以誘導內(nèi)皮細胞遷移及血管芽的形成，這一過程不依賴于Tie1或Tie2受體。后來，Kubota等[5]在研究血管生成素樣蛋白2促血管芽生成的生理機制時發(fā)現(xiàn)，血管生成素樣蛋白2與血管生成素樣蛋白1協(xié)同作用，主要通過整合素依賴的磷脂酰肌醇-3-激酶/絲蘇氨酸蛋白激酶信號通路，產(chǎn)生抗內(nèi)皮細胞凋亡效應，參與血管出芽過程。

血管生成過程可以分為生理性血管生成和病理性血管生成，病理性血管生成具有雜亂無章的特點，主要發(fā)生在腫瘤、動脈粥樣硬化等多種疾病中，并導致病情惡化。多項研究發(fā)現(xiàn)，在這些疾病中，血管生成素樣蛋白2的表達明顯上調(diào)[7-14]，血管生成素樣蛋白2介導的血管生成作用可能是這些疾病病情進展的關鍵環(huán)節(jié)。

3.2 血管生成素樣蛋白2與內(nèi)皮功能失調(diào)

血管內(nèi)皮細胞為扁平鱗狀上皮，細胞之間通過緊密連接隨血流呈單層縱向排列，是血液同內(nèi)皮下基質(zhì)之間的機械屏障，還可以分泌血管內(nèi)皮生長因子、內(nèi)皮素-1、一氧化氮等各種細胞因子，對維持血管的正常功能至關重要。病理生理狀態(tài)下，血管生成素樣蛋白2至少通過下列途徑引起內(nèi)皮細胞損傷:(1)經(jīng)整合素介導的NF-κB信號級聯(lián)反應，增加內(nèi)皮細胞TNF-α、IL-6等促炎因子的表達，誘導白細胞趨化，體外實驗證實，血管生成素樣蛋白2在10 min左右即可引起內(nèi)皮細胞 TNF-α mRNA的表達增加，并持續(xù)在24 h以上[12];(2)上調(diào)動脈內(nèi)皮細胞表面的P-選擇素、細胞間黏附分子-1水平，促進白細胞黏附、滲出[12];(3)增加內(nèi)皮細胞通透性[4]。通過上述機制，血管生成素樣蛋白2可以誘導促炎細胞的募集，啟動并加重局部炎癥反應。

4 血管生成素樣蛋白2與心血管疾病

4.1 血管生成素樣蛋白2與動脈粥樣硬化

目前的觀點認為，動脈粥樣硬化的病理生理機制主要為血管組織內(nèi)持續(xù)的慢性炎癥反應，涉及內(nèi)皮細胞失功能，白細胞與平滑肌細胞遷移、增殖、胞外基質(zhì)降解，血小板活化等過程[25]。血管生成素樣蛋白2被證明與其中多個環(huán)節(jié)有關，和動脈粥樣硬化及冠狀動脈疾病(coronary artery disease，CAD)的發(fā)生、發(fā)展密切相關。動物實驗發(fā)現(xiàn)，高水平的血管生成素樣蛋白2明顯增加動脈粥樣硬化斑塊面積[12]，臨床研究也證實，與健康受試者相比，CAD患者循環(huán)血管生成素樣蛋白2明顯升高[12-13]，血管生成素樣蛋白2升高的水平與冠狀動脈病變的嚴重程度成正相關[13]，并且，在吸煙的CAD患者中，動脈內(nèi)皮細胞血管生成素樣蛋白2的表達顯著高于非吸煙患者[13]。吸煙可以導致內(nèi)皮細胞炎癥反應，增加CAD風險，血管生成素樣蛋白2可能是介導吸煙引起血管損傷的一種重要介質(zhì)。Tabata等[4]研究發(fā)現(xiàn)，血管生成素樣蛋白2與年齡、體質(zhì)量指數(shù)、血清C反應蛋白等也呈正相關，而這些因素已明確可以增加動脈粥樣硬化等心血管疾病風險。另外，血管生成素樣蛋白2誘導的促炎反應還可以升高血漿總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平，加重粥樣硬化病變[12]。

近年來發(fā)現(xiàn)，血管外周脂肪組織(perivascular adipose tissue，PVAT)與血管病變有關，PVAT來源的各種因子可以通過旁分泌途徑影響血管內(nèi)皮和平滑肌細胞功能，包括炎癥因子、活性氧、一氧化氮等[26]。在代謝與心血管疾病中，PVAT的形態(tài)學及分泌特征均發(fā)生變化，促進血管胰島素抵抗，其分泌的促炎和抗炎因子的平衡直接影響動脈粥樣硬化進程。PVAT屬于內(nèi)臟脂肪，是血管生成素樣蛋白2的主要來源之一，實驗證明，由PVAT分泌的血管生成素樣蛋白2參與了局部血管的重建[14]，而血管生成素樣蛋白2基因敲除可以抑制血管損傷誘導的內(nèi)膜增生[15]，進一步說明血管生成素樣蛋白2與心血管疾病之間具有密切關聯(lián)。

有報道稱，使用吡格列酮(一種過氧化物酶增殖物活化受體γ激動劑)治療的糖尿病患者，心血管事件的發(fā)生率明顯減低，在這類患者中，還觀察到循環(huán)血管生成素樣蛋白2的水平隨著內(nèi)臟脂肪的減少而下降[27]，其中的確切機制尚不清楚，可能與吡格列酮抑制血管生成素樣蛋白2的表達有關，提示針對血管生成素樣蛋白2的治療有可能改善糖尿病及心血管疾病患者的預后。

4.2 血管生成素樣蛋白2與動脈瘤

免疫組織化學研究發(fā)現(xiàn)[28]，血管生成素樣蛋白2在腹主動脈瘤患者血管壁巨噬細胞中大量表達，而在血管生成素樣蛋白2基因敲除的氯化鈣誘導腹主動脈瘤小鼠中，盡管動脈瘤局部浸潤的巨噬細胞計數(shù)無明顯變化，但動脈瘤的發(fā)生率、瘤體大小及血管壁破壞程度顯著降低，各種促炎因子、基質(zhì)金屬蛋白酶-9等呈低表達狀態(tài)。該項研究說明，巨噬細胞也可以表達血管生成素樣蛋白2，巨噬細胞源性血管生成素樣蛋白2通過炎癥反應、胞外基質(zhì)降解介導血管壁重構，參與動脈瘤的發(fā)生。

4.3 血管生成素樣蛋白2與微血管病變

糖尿病患者的微血管病變特征為基膜增厚，可達500～800 nm，伴有基膜中糖化產(chǎn)物的沉積，這種微血管病變由遺傳與代謝紊亂決定，常常累及腎臟、視網(wǎng)膜、心肌等。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病患者腎小球中血管生成素樣蛋白2的表達顯著升高，這種可能由足細胞分泌產(chǎn)生的炎癥因子參與了腎小球局部炎性浸潤，內(nèi)皮泡沫細胞和微動脈瘤形成[7]。Li等[29]發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病患者中，尿蛋白/肌酐與血漿血管生成素樣蛋白2水平呈正相關，血管生成素樣蛋白2在糖尿病介導的微血管病變過程中具有促進作用。

冠狀動脈微血管在心肌血液供應中起重要作用，隨著CAD的高發(fā)病率及其與代謝綜合征的密切關系，冠狀動脈微血管病變對CAD的影響越來越受到重視。冠狀動脈造影正常的缺血性心臟病往往存在微血管病變，包括X綜合征和慢血流現(xiàn)象。慢血流現(xiàn)象與動脈粥樣硬化的發(fā)病機制不完全相同，它代表冠狀動脈粥樣硬化的早期階段[30]，并涉及血管內(nèi)皮細胞及微血管功能失調(diào)。鑒于其在微血管病變中的作用，血管生成素樣蛋白2可能與冠狀動脈造影正常的缺血性心臟病發(fā)生有關。

5 總結

總之，血管生成素樣蛋白2可以通過多種機制，引起炎癥反應、胰島素抵抗、內(nèi)皮功能失調(diào)等病理生理改變，促進代謝紊亂及動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展。進一步開展關于血管生成素樣蛋白2的分子機制研究，能夠增加對心血管疾病的認識，并有助于進行疾病的危險分層，而血管生成素樣蛋白2的可干預性將為心血管疾病的治療提供新的靶點。

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