劉 倩 楊 陽(yáng) 于世賓

組織內(nèi)新血管的生成是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程，是組織內(nèi)促血管生成因子和抑血管生成因子相互對(duì)抗的結(jié)果。目前已經(jīng)證實(shí)的促血管生成因子主要包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor，CTGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 -1(fibroblast growth factor-1，F(xiàn)GF1)、FGF2、基質(zhì)金屬蛋白酶 9(matrix metalloproteinase 9，MMP9)等。抑血管生成因子主要包括軟骨調(diào)節(jié)素1(chondromodulin 1，ChM1)、肌鈣蛋白-1(troponin-1)等，其中VEGF的研究最為廣泛［1］。新血管的生成主要分3個(gè)步驟:①炎性介質(zhì)等激活內(nèi)皮細(xì)胞;②蛋白酶降解血管內(nèi)皮基質(zhì);③內(nèi)皮細(xì)胞趨化及新生血管發(fā)生。新血管生成的影響因素較多，本文重點(diǎn)回顧雌激素、低氧及其交互在其中的作用機(jī)制。

一、雌激素與新血管生成

在正常情況下，成年后各人體組織中血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞基本不進(jìn)行有絲分裂，不會(huì)形成新血管，但女性生殖系統(tǒng)例外，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為這與女性激素尤其是雌激素有關(guān)［2］。近年來(lái)，雌激素對(duì)血管生成的影響被越來(lái)越多的學(xué)者所證實(shí)。研究表明，心肌缺血后心功能的恢復(fù)在雌性中優(yōu)于雄性，而心功能恢復(fù)與缺血部位新血管形成能力呈正比，且長(zhǎng)期雌激素治療可以改善血管的功能［3］。大量研究表明，雌激素可以通過(guò)升高骨、子宮、腦等組織中的VEGF水平進(jìn)而促進(jìn)新血管的形成［4～6］。雌激素還能上調(diào)血管生成素的分泌水平，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，以上效應(yīng)可以被雌激素受體(estrogen receptor，ER)的拮抗劑他莫西芬所阻斷［7］。卵巢切除所引起的骨量減少與雌激素缺乏所引起的VEGF水平下調(diào)關(guān)系密切［4］。此外，ERα敲除小鼠表現(xiàn)出明顯的新血管生成障礙，而且臨床上給予他莫西芬等可以顯著抑制乳腺癌等腫瘤組織中的新血管生成［2］。以上結(jié)果均提示雌激素及其受體在新血管的生成中發(fā)揮著重要作用，但其具體作用機(jī)制尚不明了。

二、低氧與新血管生成

低氧也是新血管生成的重要誘發(fā)因素，當(dāng)機(jī)體內(nèi)出現(xiàn)如心肌缺血、腦缺血、腫瘤快速生長(zhǎng)等所引發(fā)的低氧環(huán)境時(shí)，機(jī)體就會(huì)誘發(fā)新血管生成以改善組織缺氧狀況。低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一類哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)在基因轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控低氧變化最主要的因子，在促進(jìn)機(jī)體對(duì)低氧的適應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用［2］。目前HIF家族共有HIF1、HIF2和HIF3等3個(gè)成員，HIF蛋白都是由α亞基和β亞基組成的異二聚體，其中β亞基是結(jié)構(gòu)性亞基，表達(dá)于細(xì)胞核內(nèi)且不受低氧的影響，主要負(fù)責(zé)保持HIF結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和二聚化引起的活性構(gòu)象轉(zhuǎn)變;α亞基是功能性亞基，對(duì)HIF的活性與功能起決定性作用，因此目前針對(duì)HIF功能的研究主要圍繞其α亞基展開(kāi)。HIF α亞基的特性具有氧依賴性，其C末端含有1個(gè)富含脯氨酸/絲氨酸/蘇氨酸的氧依賴降解結(jié)構(gòu)域(oxygen dependent degradation domain，ODDD)。在常氧條件下，α亞基ODDD中第402及564位脯氨酸殘基被脯氨酸羥化酶(prolylhydroxylase，PHD)羥化，羥基化的脯氨酸殘基與腫瘤抑制蛋白(Von Hippel Lindau protein，pVHL)結(jié)合，隨后募集elongin C、elongin B等泛素蛋白，共同組成泛素連接蛋白酶復(fù)合體，進(jìn)而使α亞基被泛素連接蛋白酶降解。在低氧情況下(＜5%)PHD失活，不能使HIF α亞基羥基化，從而保證了α亞基的穩(wěn)定，α亞基轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞核，在核內(nèi)與β亞基結(jié)合成二聚體，進(jìn)而與靶基因上的低氧反應(yīng)元件(hypoxia response element，HRE)結(jié)合激活靶基因的轉(zhuǎn)錄［8］。

研究表明VEGF及其受體VEGFR等血管形成相關(guān)因子的啟動(dòng)子序列上均含有HRE，HIF可以直接與VEGF等因子DNA 上的HRE啟動(dòng)相關(guān)轉(zhuǎn)錄［9，10］。敲除小鼠成骨細(xì)胞中的pVHL使HIF1α亞基持續(xù)活化，可以顯著增加長(zhǎng)骨發(fā)育過(guò)程中和牽張成骨后新血管的生成，進(jìn)而產(chǎn)生大量的新骨，相反，如果敲除成骨細(xì)胞中的HIF1α則會(huì)引起牽張成骨后的新血管生成及骨形成障礙，上述反應(yīng)主要是通過(guò) VEGF介導(dǎo)的［9，10］。給予小分子的脯氨酸羥化酶抑制劑(去鐵胺等)可以穩(wěn)定HIF的表達(dá)量，也促進(jìn)新血管的生成和骨折愈合［9］。敲除小鼠成骨細(xì)胞中的HIF2α也可以引起與敲除HIF1α類似程度的骨骼內(nèi)新血管生成障礙，最終表現(xiàn)為肢體變短［8］。

三、雌激素-低氧交互在新血管生成中的作用

HIF在雌激素上調(diào)VEGF表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)新血管生成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究表明外源性雌激素可以通過(guò)激活PI3K/Akt通路上調(diào)子宮、卵巢癌細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞中HIF1α的表達(dá)，進(jìn)而使ERα和HIF1α入核并與VEGF的啟動(dòng)子結(jié)合，最終上調(diào)VEGF的表達(dá)，這一(雌激素上調(diào)VEGF表達(dá))效應(yīng)可以被雌激素受體拮抗劑Fulvestrant和HIF1抑制劑YC-1阻斷［11］。另一項(xiàng)針對(duì)子宮內(nèi)膜癌的研究顯示，在常氧(20%)條件下(HIF1α因降解而無(wú)法存在)，E2無(wú)法上調(diào)VEGF的表達(dá)，而利用氯化鈷(CoCl2)阻斷細(xì)胞內(nèi)的HIF1α降解后，E2刺激可以引發(fā)HIF1α核內(nèi)轉(zhuǎn)位，同時(shí)伴有VEGF水平的上調(diào)，該結(jié)果進(jìn)一步提示HIF1α在外源性雌激素所誘導(dǎo)的VEGF上調(diào)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用［12］。反之，低氧也可以直接調(diào)控 ERα、ERβ的表達(dá)。在沒(méi)有雌激素參與的情況下低氧能通過(guò) HIF1α 激活 ERα、ERβ［13］。另一項(xiàng)研究顯示低氧可以輕度下調(diào)ERα水平，顯著上調(diào)ERβ水平，抑制HIF1α的表達(dá)能消除低氧所誘導(dǎo)的ERβ上調(diào)并上調(diào)ERα水平［14］。研究顯示ERα參與了低氧對(duì)乳腺癌干細(xì)胞的增殖效應(yīng)，該效應(yīng)可以被 ERα拮抗劑阻斷［15］。特異性敲除成骨細(xì)胞中的 pVHL使HIF1α、HIF2α持續(xù)活化(類似于低氧效應(yīng))可以有效改善卵巢切除所引發(fā)的新血管生成障礙及骨量減少，同時(shí)卵巢切除可以顯著降低因VHL敲除所引起的HIF1α、HIF2α和VEGF蛋白的上調(diào)，這進(jìn)一步提示在新血管生成及后續(xù)的破骨-成骨偶合中雌激素-低氧效應(yīng)之間存在明顯的交互效應(yīng)［16］。

此外，ER和HIF在細(xì)胞內(nèi)的降解存在競(jìng)爭(zhēng)性。最新研究顯示 ERα和 HIF1α、HIF2α都是細(xì)胞內(nèi)pVHL靶向底物，都可以被泛素化進(jìn)而降解，且它們之間存在競(jìng)爭(zhēng)性，低氧條件下由于HIFα亞基不能被降解，ERα就會(huì)被 pVHL更多地結(jié)合，進(jìn)而降解［17］。由此不難看出，雌激素與低氧不但可以調(diào)控對(duì)方的下游受體，而且ER、HIF在細(xì)胞內(nèi)的水平也存在密切的聯(lián)系?？梢?jiàn)雌激素與低氧、ER與HIF在調(diào)節(jié)新血管生成中存在明顯的交互作用。

四、展 望

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthirtis，OA)是一種發(fā)生率高、嚴(yán)重威脅人類運(yùn)動(dòng)功能的疾病，其主要病理表現(xiàn)為早期的關(guān)節(jié)軟骨退行性變及軟骨下骨吸收，晚期可出現(xiàn)軟骨血管化、軟骨剝脫、邊緣性骨贅形成(新骨形成)等反應(yīng)。關(guān)節(jié)軟骨的血管化是OA晚期的重要病理學(xué)基礎(chǔ)［8，18］。研究表明，抑制新血管生成可以有效降低OA進(jìn)程中的滑膜炎、減緩受累關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)改變，顯著緩解疼痛，但具體機(jī)制有待闡明。大量證據(jù)顯示體內(nèi)雌激素水平降低與OA的發(fā)生關(guān)系密切，且多數(shù)研究顯示雌激素替代療法可以有效降低絕經(jīng)后女性的OA發(fā)生率。低氧是與OA發(fā)生關(guān)系密切的又一重要因素，同時(shí)晚期OA軟骨組織中HIF1α和HIF2α顯著上調(diào)?？梢?jiàn)雌激素、低氧都在OA的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，而雌激素-低氧交互可能在OA的發(fā)生發(fā)展尤其是OA新血管生成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，今后圍繞雌激素-低氧交互在OA新血管生成中的具體作用機(jī)制展開(kāi)系統(tǒng)的研究，有望闡明OA的發(fā)生機(jī)制，為OA的治療提供新思路。

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