吳一凡，劉福全

(首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院介入治療科，北京 100038)

·綜述·

TGF-β—Smad信號通路和上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化在支架后血管狹窄中的研究進展

吳一凡，劉福全*

(首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院介入治療科，北京 100038)

血管支架術(shù)后存在著較高的支架處再狹窄風險，其中轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)—Smad信號通路、上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)等發(fā)揮了重要的作用。本文對TGF-β—Smad信號通路、EMT在血管支架術(shù)后再狹窄過程中的作用及相關(guān)機制進行綜述。

支架；狹窄；TGF-β—Smad信號通路；上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

血管支架術(shù)后存在著較高的支架處再狹窄風險，其中轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β， TGF-β)—Smad蛋白信號通路、上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)等發(fā)揮了重要的作用。本文對TGF-β—Smad信號通路、EMT在血管支架術(shù)后再狹窄過程中的作用及相關(guān)機制進行綜述，以期為預(yù)防和治療血管支架術(shù)后再狹窄提供更多的信息。

1 血管支架術(shù)后再狹窄概述

1.1病理變化 目前認為，血管支架術(shù)后再狹窄主要由下述三方面原因所造成：①損傷反應(yīng)所致的平滑肌細胞過度增生及細胞外基質(zhì)大量形成；②血管重塑所致的結(jié)構(gòu)紊亂，主要表現(xiàn)為早期的彈性收縮和晚期的血管重塑性狹窄；③損傷部位血小板、纖維素沉積致血栓形成以及隨之而來的血栓機化。在損傷修復(fù)過程中，新生的內(nèi)膜或中膜組織過度增生以及同時伴隨的細胞外基質(zhì)形成，是造成再狹窄的主要病理基礎(chǔ)。

1.2分子學機制 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase， MAPKS)是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是體內(nèi)多種信號通路的中介物質(zhì)，與細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase， ESK)在血管平滑肌增值過程中起到了重要作用。研究[1]表明，TGF-β可以誘導(dǎo)MAPKS/ERK發(fā)生磷酸化，并且，在該過程中，Smad3起到了連接TGF-β與MAPKS/ERK的媒介作用，當阻斷MAPKS/ERK的磷酸化作用后，TGF-β—Smad3的信號傳導(dǎo)作用以及平滑肌的增值作用則會被阻斷。

2 TGF-β—Smad信號通路、EMT與血管支架后再狹窄

2.1TGF-β及其受體、Smad蛋白的生物學特性與功能

2.1.1TGF-β及其受體 TGF-β是調(diào)節(jié)細胞生長和分化的超家族，具有多種亞型，可以影響神經(jīng)活動，且受到神經(jīng)調(diào)節(jié)[2]。TGF-β1和TGF-β2具有促進纖維化過程的作用，然而TGF-β3則具有抗纖維化的作用。冠狀動脈支架術(shù)后，患者存在較高的支架術(shù)后再狹窄風險，研究[3]發(fā)現(xiàn)，相比于術(shù)前同一部位的正常組織，支架處的狹窄組織中存在較多的TGF-β1浸潤；馬紅芳等[4]將實驗兔分為動脈受到球囊損傷組、動脈受到球囊損傷且注入人臍血干細胞組及對照組，分別于術(shù)前、術(shù)后7天以及術(shù)后14天經(jīng)耳中央動脈各采血 3 ml，測定血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)和TGF-β的含量，結(jié)果表明，與對照組相比，實驗組(動脈受到球囊損傷組及動脈受到球囊損傷且注入人臍血干細胞組)7天及14天后VEGF及TGF-β含量更高，且術(shù)后14天時，對照組血管內(nèi)膜連續(xù)完整，管腔通暢，而動脈受到球囊損傷組的動脈內(nèi)膜有不同程度的增生，管腔變窄；由此可見，TGF-β可促進局部組織的增生。

TGF-β受體(TGF-βreceptor, TβR)是TGF-β細胞膜表面高親和力結(jié)合蛋白，具有3種亞型，包括:TβR-Ⅰ、TβR-Ⅱ、TβR-Ⅲ[5]。這些受體屬絲/蘇氨酸激酶受體家族，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和含絲/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)的胞內(nèi)區(qū)3部分組成。在信號傳導(dǎo)的過程中，活化的TGF-β與受體結(jié)合，將信號進一步傳導(dǎo)。

2.1.2Smad蛋白 Smad蛋白可以分為3類，分別為受體調(diào)節(jié)的Smad 蛋白(R-Smad)、公共Smad蛋白(Co-Smad, Smad4)和抑制性Smad蛋白(I-Smad，Smad6/7)。R-Smad和Co-Smad 蛋白均具有兩個功能性的結(jié)構(gòu)域,分別為位于N端的MH1結(jié)構(gòu)域和C端的MH2結(jié)構(gòu)域[6]。MH2最主要的功能為與Smad蛋白結(jié)合，而MH1最主要的功能為將來自于胞外的信號傳遞到細胞核內(nèi)，并通過與下游分子結(jié)合作用于DNA，從而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。抑制性Smad蛋白是TGF-β/BMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的關(guān)鍵負調(diào)控分子，且介導(dǎo)TGF-β/BMP信號與其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間的信息交流。

2.2TGF-β—Smad信號通路介導(dǎo)的疾病

2.2.1血管內(nèi)膜增生 Shi等[7]在動物實驗中表明，受TGF-β-Smad信號傳導(dǎo)系統(tǒng)影響的細胞內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子A(vascular endothelial growth factor-A， VEGF-A)以及VEGF mRNA的含量增多，VEGF-A可以抑制平滑肌細胞的凋亡，在鼠受損的頸動脈中，Smad3和VEGF-A的表達均上調(diào)，Smad3基因的導(dǎo)入促進了VEGF的表達，若敲除VEGF-A受體或阻礙Smad3信號傳導(dǎo)，則VEGF-A抑制平滑肌細胞凋亡的作用則對應(yīng)性減弱或消失。上述現(xiàn)象表明，動脈血管成形術(shù)后，TGF-β—Smad3信號傳導(dǎo)系統(tǒng)促進平滑肌細胞中的VEGF-A的分泌，該物質(zhì)可以抑制內(nèi)膜細胞凋亡，促進內(nèi)膜增生。

2.2.2肝纖維化 肝纖維化是多種炎癥長期刺激的結(jié)果，造成肝臟局部Ⅰ型膠原蛋白的沉積。TGF-β可以下機制促進肝纖維化：①TGFβ-1可提高線粒體膜電位抑制物(mitochondrial membrane potential， MMP)和金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitor of matrix metallproteinases， TIMP)的含量，阻止細胞外基質(zhì)的降解；②TGF-β1可誘導(dǎo)肌成纖維細胞的形成；③TGF-β1通過Smad3蛋白依賴通路和非Smad蛋白依賴性通路誘導(dǎo)細胞外基質(zhì)的形成。Xu等[8]研究表明，Smad3、Smad4具有促進肝臟纖維化的作用，而Smad2、Smad7具有抑制肝臟纖維化的作用，若阻礙Smad3的作用后，Ⅰ型膠原的表達受到抑制，而阻礙Smad2的作用后，Ⅰ型膠原的表達會增強。TGF-β可通過增加如纖溶酶原激活劑-1等蛋白酶抑制物的表達來抑制細胞外基質(zhì)的降解，進而促進病情的發(fā)展[9]。

2.3 TGF-β—Smad發(fā)揮作用的影響因素

2.3.1連環(huán)素 連環(huán)素是一種在鈣黏連蛋白調(diào)節(jié)細胞之間黏連作用的過程中產(chǎn)生的細胞黏連物質(zhì)，可促進EMT的發(fā)生，并且作為助激活劑與Smad2/3粘連，連環(huán)素可以與磷酸化的Smad3結(jié)合，形成的復(fù)合物作為促進因子、促進TGF-β1誘導(dǎo)EMT[10]。

2.3.2 miR-21 研究[11]發(fā)現(xiàn)，未敲除miR-21的實驗組與敲除miR-21的對照組相比，實驗組的上皮細胞對TGF-β更加敏感，表明miR-21可促進上皮細胞對TGF-β的反應(yīng)性。

3 EMT

3.1 EMT概述 EMT為上皮細胞向間質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)化，在該轉(zhuǎn)化過程中，內(nèi)皮細胞失去了其表面的特殊性標記物及形態(tài)，獲得了間質(zhì)細胞的表型。在多細胞生物器官發(fā)展過程中，EMT促進了胚胎器官的發(fā)生；其在成人的某些機體活動過程中可再一次被活化，如損傷修復(fù)、組織再生等，也存在于纖維化和癌癥組織中。在TGF-β—Smad信號通路中，TGF-β通過激活EMT轉(zhuǎn)錄因子的表達誘導(dǎo)相關(guān)基因的重新編程；Smad蛋白與EMT轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合可以使Smad蛋白在基因水平上與其他通路相互作用[12]。

3.2 EMT參與的疾病 在上皮細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)換過程中，上皮細胞失去其黏附性，而分化成具有遷徙和轉(zhuǎn)移能力的間質(zhì)細胞。EMT有3種類型，Ⅰ型與胚胎形成和器官發(fā)育有關(guān)，Ⅱ型與纖維化有關(guān)，Ⅲ型與癌的發(fā)生與轉(zhuǎn)移有關(guān)[13]。EMT與其逆過程間充質(zhì)-上皮細胞轉(zhuǎn)化(mesenchymal-epithelial transition， MET)均存在于正常組織中，包括組織再生和胚胎的生長發(fā)育，EMT貫穿于纖維化發(fā)展的全過程，而MET則具有改善纖維化的作用。研究[14]發(fā)現(xiàn)，在肝纖維化模型中，肝臟纖維化越嚴重，肝臟組織中上皮標志物越少，而間葉細胞標志物越多，這一現(xiàn)象表明隨著肝纖維化的發(fā)展，EMT的程度逐漸加強。

內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(endothelium-mesenchymal transformation， EndMT)是EMT的特殊類型，與胚胎期心血管的發(fā)育與成人血管重塑、血管損傷修復(fù)機制等密切相關(guān)。在EndMT的過程中，內(nèi)皮細胞逐漸失去原本的細胞表型，獲得間質(zhì)細胞的細胞表型，具有遷徙、轉(zhuǎn)移的能力。在動物肺靜脈處植入支架后，支架處受損的靜脈早期即會發(fā)生EndMT，同時TGF-β—Smad信號通路被激活；且除了急性血管損傷外，慢性的血管損傷亦會發(fā)生EndMT過程[15]。

3.3 EMT的調(diào)節(jié)因素 TGF-β—Smad信號通路介導(dǎo)的EMT在再狹窄過程中起到了重要的作用。小劑量的TGF-β(<10 ng/ml)即可引起α-平滑肌蛋白的表達，表明該劑量的TGF-β可以完全誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。

4 TGF-β信號通路、EMT與再狹窄之間的關(guān)系

TGF-β—Smad蛋白信號通路、EMT的發(fā)生機制以及支架后再狹窄的病理過程既相互獨立又相互依存。血管支架術(shù)后再狹窄組織中存在著較多的TGF-β1，同時Smad3在血管平滑肌細胞中的表達相應(yīng)增加，表明TGF-β—Smad信號通路在支架術(shù)后再狹窄以及血管平滑肌細胞增生的過程中有重要的作用；EMT的典型表現(xiàn)為上皮細胞表型的改變，轉(zhuǎn)化為具有遷徙和轉(zhuǎn)移能力的間質(zhì)細胞，TGF-β—Smad信號通路貫穿于EMT的整個過程中，TGF-β可激活EMT轉(zhuǎn)錄因子的表達以誘導(dǎo)相關(guān)基因的重新編程，Smad蛋白與EMT轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合可以使Smad蛋白在基因水平上與其他通路相互作用。由此可得出，信號通過TGF-β—Smad蛋白信號傳導(dǎo)通路促進EMT的發(fā)生，導(dǎo)致支架術(shù)后血管再狹窄的發(fā)生。

5 小結(jié)

血管支架術(shù)后，支架處血管存在較高的再狹窄率，再狹窄處存在較多的TGF-β1的浸潤。TGF-β通過與其受體結(jié)合，將信號進一步傳遞。EMT主要表現(xiàn)為表面標記物的改變以及細胞表型的改變，可存在于腫瘤轉(zhuǎn)移、血管硬化以及支架術(shù)后再狹窄等病理過程中，該過程的調(diào)節(jié)可涉及多種信號傳導(dǎo)通路，其中，TGF-β起到了重要的作用。血管支架術(shù)后，因支架對局部血管的破壞作用，局部炎癥細胞蓄積，TGF-β—Smad信號傳導(dǎo)系統(tǒng)被激活，通過一系列的磷酸化、分子結(jié)合等將信號傳入核內(nèi)，導(dǎo)致EMT的發(fā)生，進而導(dǎo)致局部內(nèi)皮細胞失去其表面標記物以及細胞表型，轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，局部肌成纖維細胞增生，支架再狹窄。目前，支架術(shù)后再狹窄為世界性難題，成功的血管支架植入術(shù)后的患者仍然存在著較高的再狹窄率，與裸支架相比，藥物涂層支架雖然可降低再狹窄率，亦存在一些新的問題，仍需不斷的研究，探索出有效的預(yù)防和治療方法。

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Progresses of TGF-β—Smad signaling pathways and epithelial-mesenchymal transition in stented blood vessel stenosis

WUYifan,LIUFuquan*

(DepartmentofInterventionalTherapy,BeijingShijitanHospital，CapitalMedicalUniversity,Beijing100038,China)

There is a high risk of re-stenosis after implanting blood vessels stent, the processes involves the transforming growth factor-β (TGF-β)—Smad signaling pathways, epithelial-mesenchymal transition (EMT) and so on. The function of TGF-β—Smad signal pathways and EMT in vascular stent re-stenosis and the relevant mechanism were reviewed in this paper.

Stents; Stenosis； TGF-β—Smad protein signal； Epithelial-mesenchymal transition

吳一凡(1991—)，女，河北滄州人，在讀碩士。研究方向：腫瘤介入治療。E-mail: 15511799371@qq.com

劉福全，首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院介入治療科，100038。E-mail: lfuquan@aliyun.com

2016-09-01

2017-01-04

R816

A

1672-8475(2017)03-0182-04

10.13929/j.1672-8475.201609002