表皮生長(zhǎng)因子受體的反式激活及其與高血壓關(guān)系的研究進(jìn)展

盧文綜述 胡克審校

?

綜 述

表皮生長(zhǎng)因子受體的反式激活及其與高血壓關(guān)系的研究進(jìn)展

盧文綜述 胡克審校

表皮生長(zhǎng)因子受體；反式激活；高血壓；血管緊張素II

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.03.032

最近20年的研究表明，表皮生長(zhǎng)因子受體(epidemalgrowthfactorreceptor，簡(jiǎn)稱(chēng)EGFR、ErbB或HER)在心血管系統(tǒng)中起重要作用，包括心臟和血管調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，以及對(duì)血管張力的調(diào)節(jié)。EGFR不僅可以由它的多個(gè)肽配體活化，也受到許多其他因素激活，例如血管緊張素II(AngII)、內(nèi)皮素-1、去甲腎上腺素等，這一現(xiàn)象稱(chēng)為“反式激活”。許多實(shí)驗(yàn)和臨床研究已經(jīng)表明表皮生長(zhǎng)因子受體—配體依賴(lài)性活化和/或受體—配體獨(dú)立性EGFR活化涉及各種心血管疾病的發(fā)病機(jī)制，如動(dòng)脈高血壓，動(dòng)脈粥樣硬化和心肌肥大。現(xiàn)將EGFR的結(jié)構(gòu)和作用以及EGFR反式激活參與高血壓的作用機(jī)制總結(jié)如下。

1 EGFR的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)作用

EGFR家族由4個(gè)成員組成：EGFR1～EGFR4 (在人體內(nèi)也稱(chēng)為HER1～HER4)，EGFR是一種跨膜受體酪氨酸激酶，由1個(gè)細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域與保守的2個(gè)富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域(配體結(jié)合所必需)，1個(gè)單一的跨膜區(qū)(在細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)和功能中作為胞膜受體的“錨”) 和細(xì)胞質(zhì)蛋白酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域(含有6酪氨酸磷酸化位點(diǎn))組成。EGFR與配體結(jié)合后，ErbB受體二聚化，這是激活固有受體酪氨酸激酶的關(guān)鍵步驟，隨后特異性酪氨酸殘基自主磷酸化，磷酸化ErbB受體可以募集不同的接頭蛋白和Src同源域2(SH2)或磷酸結(jié)合域，二聚化和活化的ErbB受體導(dǎo)致多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活。ErbB家族受體配對(duì)后(形成同源二聚體或異源二聚體)，可導(dǎo)致不同組合信號(hào)通路的下游激活[1]。EGFR反式激活的最常見(jiàn)的機(jī)制稱(chēng)為“三重膜跨越”(triplemembranespanning)：(1)MMP或ADAM被GPCR活化；(2)ErbB配體從膜結(jié)合前體脫落到細(xì)胞外空間；(3) 活化的ErbB受體通過(guò)該配位體來(lái)觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)[2, 3]。目前已知心血管系統(tǒng)中EGFR反式激活的因素很多，例如內(nèi)皮素1、β-腎上腺素能激動(dòng)劑、醛固酮、凝血酶、激肽、嘌呤受體激動(dòng)劑、腎素原、鞘氨醇-1-磷酸(S1P)、內(nèi)源性強(qiáng)心類(lèi)固醇、脂氧化依賴(lài)性花生四烯酸衍生物、15-羥酸(15-HETE)、氧化膽固醇衍生物(氧固醇)和高血糖。在所有調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、存活和凋亡的信號(hào)傳導(dǎo)中，EGFR信號(hào)傳導(dǎo)途徑是最重要途徑之一。

2 EGFR的反式激活與Ang II和血管緊張素1型受體(AT1R)

經(jīng)典的由AngII誘導(dǎo)的EGFR信號(hào)介導(dǎo)的血管收縮機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加且其對(duì)EGFR抑制劑不敏感。最近由AngII觸發(fā)的新的細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)通路被闡釋?zhuān)碋GFR的反式激活[4, 5]。AngII或EGFR磷酸化不僅可以誘導(dǎo)血管產(chǎn)生即刻收縮，也可以導(dǎo)致血管張力持續(xù)升高，并且此作用可由EGFR抑制劑AG1478衰減。有研究證實(shí)SHRVSMC中ERK對(duì)AngII的反應(yīng)增強(qiáng)可以被EGFR激酶選擇性抑制劑所衰減[6]。抑制EGFR介導(dǎo)的血管收縮可能部分導(dǎo)致血壓下降。AngII誘導(dǎo)的EGFR激活機(jī)制包括Ca2+依賴(lài)性機(jī)制，Scr和Pyk2，Giα蛋白，金屬蛋白酶和活性氧等[7～9]。AT1R也可以反式激活EGFR并參與細(xì)胞通路，AngII可以通過(guò)AT1受體和EGF受體之間的直接作用反式激活EGFR，其過(guò)程可以不涉及細(xì)胞內(nèi)任何第二信使的參與和任何G蛋白與AT1的相互作用。有研究表明，AT1R可以“劫獲”EGFR家族信號(hào)元件，這對(duì)下游AT1R介導(dǎo)的信號(hào)和功能是至關(guān)重要的。這種“AT1R-EGFR反式激活”的機(jī)制可能涉及金屬蛋白酶介導(dǎo)的EGF配體脫落[10], 鈣離子介導(dǎo)的Pyk2的活化或者活化的EGFR與AT1R的直接作用(通過(guò)其酪氨酸殘基319)[11]。Sandoval等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)性高血壓大鼠血管平滑肌細(xì)胞，高水平的內(nèi)源性AngII可以通過(guò)AT1R和增加的氧化應(yīng)激激活c-Src并導(dǎo)致EGFR的反式激活。EGFR的活性增強(qiáng)可以活化通過(guò)ERK1/2，Giα蛋白含量表達(dá)增強(qiáng)和功能亢進(jìn)，降低cAMP水平，導(dǎo)致血管阻力增加，升高血壓。Seta等[11]研究報(bào)道AngII誘導(dǎo)的EGFR的反式激活和細(xì)胞增殖與AT1RTyr-319相關(guān)。另外，他們也發(fā)現(xiàn)AT1R定位于氨基酸312和337之間的氨基酸序列是AngII反式激活EGFR的必需元件。Li等[13]研究發(fā)現(xiàn) ，與WKY大鼠相比，自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)的VSMC的EGFR磷酸化程度升高了80 %，但EGFR的水平在2組中并沒(méi)有顯著差異。這種增強(qiáng)的磷酸化水平可以在氯沙坦的作用下恢復(fù)到正常水平。AG-1478是EGFR抑制劑，也可以使增強(qiáng)的EGFR的磷酸化水平恢復(fù)到對(duì)照組水平。這些結(jié)果提示內(nèi)源性AngII誘導(dǎo)SHR的VSMC增殖可能是通過(guò)EGFR的反式激活所介導(dǎo)。有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)特異性的反義寡核苷酸下調(diào)EGFR的表達(dá)可以顯著減少AngII皮下輸注的成年大鼠的心肌肥大。有實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)基因小鼠的心肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)突變的AT1R的過(guò)表達(dá)無(wú)法反式激活EGFR[14]。最近的一項(xiàng)研究[15]報(bào)道ET-1參與了外源性AngII誘導(dǎo)的肥大反應(yīng)，這種效應(yīng)可能是由EGFR反式激活所介導(dǎo)。George等[16]發(fā)現(xiàn)敲除TRIO、BMX和CHKA衰減AngII刺激的EGFR酪氨酸磷酸化，但是這種現(xiàn)象在EGF直接刺激EGFR的過(guò)程中并沒(méi)有出現(xiàn)，這揭示了這些蛋白如TRIO、BMX和CHKA似乎涉及到EGFR的信號(hào)通路，它們的活性很可能是必需的AT1R-EGFR反式激活的必要條件。總之，EFGR信號(hào)參與介導(dǎo)各種刺激誘導(dǎo)的血管收縮和高血壓。另外，AngII-AT2R的活化或Ang(1-7)-mas受體軸可抑制EGFR的反式激活，而去磷酸化可使這些受體失活[17, 18]。

3 EGFR的反式激活與高血壓血管功能障礙

很多可能的機(jī)制是EGFR誘導(dǎo)高血壓發(fā)展的原因。EFGR誘導(dǎo)腎臟入球小動(dòng)脈和出球小動(dòng)脈收縮，造成腎小球?yàn)V過(guò)和灌注大量減少。EGFR在DOCA鹽敏感性高血壓模型和一腎一夾高血壓大鼠模型中被認(rèn)為是胸主動(dòng)脈裸露的內(nèi)皮的一種血管收縮劑。增強(qiáng)EGFR信號(hào)有助于血管張力和腎鈉處理異常以及血管重構(gòu)，EGFR激活觸發(fā)復(fù)雜的信號(hào)事件，在細(xì)胞因子的作用下其轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)從細(xì)胞膜傳遞到細(xì)胞核，影響細(xì)胞的反應(yīng)，導(dǎo)致血管炎性反應(yīng)。鑒于炎性反應(yīng)在這些過(guò)程中的重要性，這些事件可能在高血壓血管重構(gòu)和血管內(nèi)皮功能障礙中有重要的病理生理意義。Yogi等[19]發(fā)現(xiàn)在血壓正常的2個(gè)不同大鼠品系(WKY和Wistar)1-磷酸神經(jīng)鞘氨醇S1P可誘導(dǎo)EGFR的快速磷酸化，而在高血壓動(dòng)物細(xì)胞中此反應(yīng)加劇。S1P/S1P1是促炎性信號(hào)傳導(dǎo)途徑的有效誘導(dǎo)因子，這個(gè)過(guò)程涉及到EGFR的反式激活并導(dǎo)致血管炎性反應(yīng)和高血壓的惡化。Sandoval等[12]發(fā)現(xiàn)與WKY大鼠比較，SHR的VSMC中EGFR磷酸化的程度顯著升高約65%，而EGFR在SHR的VSMC表達(dá)并沒(méi)有顯著改變。卡托普利和氯沙坦治療可以使增高的EGFR的磷酸化水平恢復(fù)到對(duì)照組的水平，但這些治療并沒(méi)有對(duì)WKY大鼠VSMC的EGFR磷酸化有任何顯著影響。而另一項(xiàng)報(bào)道[20]結(jié)果顯示與WKY大鼠比較，在SHR大鼠VSMC中，EGFR磷酸化的程度升高了45%～50%。db-cAMP可以衰減增強(qiáng)的EGFR的磷酸化，增強(qiáng)cAMP的胞內(nèi)水平。這些結(jié)果表明，EGFR的活化可能是潛在的機(jī)制，涉及到細(xì)胞內(nèi)cAMP水平降低，信號(hào)通路被激活，誘導(dǎo)EGFR的反式激活，導(dǎo)致SHR的VSMC增殖。

一些證據(jù)表明，血管EGFR信號(hào)增強(qiáng)可以使血管張力增加。與假手術(shù)組相比較，脫氧皮質(zhì)酮(deoxycortoneacetate，DOCA)鹽敏感型高血壓大鼠中EGF誘導(dǎo)的主動(dòng)脈平滑肌的收縮和MAPK的活動(dòng)顯著升高[21]。Ying等[22]報(bào)道，與正常抗鹽大鼠比較，Dahl鹽敏感高血壓大鼠的腎臟和主動(dòng)脈EGFR呈現(xiàn)出 2～3倍的高表達(dá)和磷酸化狀態(tài)。AG1478以及法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑可小幅度減小DOCA鹽敏感大鼠模型的血壓。這些結(jié)果提示EGFR的表達(dá)增強(qiáng)可發(fā)生在自發(fā)性高血壓大鼠的阻力血管，這個(gè)過(guò)程先于高血壓發(fā)病。隨著高血壓及高血壓腎損害的發(fā)展，腎血管EGFR表達(dá)也隨之增加。這些變化先于高血壓的發(fā)生，這表明它們是高血壓的促成因素而不是高血壓的結(jié)果。而Friedlander等[23]發(fā)現(xiàn)EGFR的負(fù)性調(diào)節(jié)雖然有效防止了小鼠的腎損害，但并不能降低血壓。這表明EGFR的活性可導(dǎo)致高血壓動(dòng)物血管張力的異常，這個(gè)過(guò)程雖然無(wú)法抑制總外周阻力和血壓，但至少涉及血管系統(tǒng)的某些部分[24]。這些研究結(jié)果推進(jìn)了我們對(duì)高血壓的認(rèn)識(shí)，并提供一些深入的分子基礎(chǔ)。最近對(duì)小鼠的研究表明，腹腔注射EGFR的單克隆抗體西妥昔單抗8～10d，可以導(dǎo)致正常鹽飲食的小鼠血壓升高25mmHg，而在高鹽飲食的大鼠升高34mmHg[25]。這提示EGFR信號(hào)通路不僅在鹽敏感大鼠中升高血壓，也可以在抗鹽大鼠中發(fā)揮作用，因此，EGFR抑制劑可以作為潛在的治療劑用于高血壓血管并發(fā)癥的治療。

4 展望

EGFR參與G蛋白偶聯(lián)受體、類(lèi)固醇受體和其他酪氨酸激酶信號(hào)傳導(dǎo)的交叉通路。在血管中，EGFR對(duì)基礎(chǔ)血管張力和組織穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。除了調(diào)節(jié)基礎(chǔ)血管張力和組織的平衡，EGFR也可以參與誘導(dǎo)促炎介質(zhì)的生成，改變基質(zhì)成分，增強(qiáng)血管平滑肌增殖和細(xì)胞遷移及血管重構(gòu)，從而促進(jìn)高血壓等血管疾病的發(fā)展。總之，EGFR是維持基礎(chǔ)血管穩(wěn)態(tài)和功能以及各種病理過(guò)程多信號(hào)通路的樞紐。EGFR與高血壓的作用機(jī)制尚不完全明確，需要更深入的研究。

1HolbroT,HynesNE.ErbBreceptors:directingkeysignalingnetworksthroughoutlife[J].AnnuRevPharmacolToxicol,2004,44:195-217.

2GrossmannC,GekleM.Interactionbetweenmineralocorticoidreceptorandepidermalgrowthfactorreceptorsignaling[J].MolCellEndocrinol,2012,350(2):235-241.

3LiebmannC.EGFreceptoractivationbyGPCRs:anUniversalpathwayrevealsdifferentversions[J].MolCellEndocrinol,2011,331(2):222-231.

4Villa-AbrilleMC,CaldizCI,EnnisIL,etal.Theanrepeffectrequirestransactivationoftheepidermalgrowthfactorreceptor[J].JPhysiol,2010,588(9):1579-1590.

5AndersonHD,WangF,GardnerDG.Roleoftheepidermalgrowthfactorreceptorinsignalingstrain-dependentactivationofthebrainnatriureticpeptidegene[J].JBiolChem,2004,279(10):9287-9297.

6TouyzRM,WuXH,HeG,etal.IncreasedangiotensinII-mediatedSrcsignalingviaepidermalgrowthfactorreceptortransactivationisassociatedwithdecreasedC-terminalSrckinaseactivityinvascularsmoothmusclecellsfromspontaneouslyhypertensiverats[J].Hypertension,2002,39(2Pt2):479-485.

7EguchiS,NumaguchiK,IwasakiH,etal.Calcium-dependentepidermalgrowthfactorreceptortransactivationmediatestheangiotensinII-inducedmitogen-activatedproteinkinaseactivationinvascularsmoothmusclecells[J].JBiolChem,1998,273(15):8890-8896.

8AndreevJ,GalisteoML,KranenburgO,etal.SrcandPyk2mediateG-protein-coupledreceptoractivationofepidermalgrowthfactorreceptor(EGFR)butarenotrequiredforcouplingtothemitogen-activatedprotein(MAP)kinasesignalingcascade[J].JBiolChem,2001,276(23):20130-20135.

9Ushio-FukaiM,GriendlingKK,BeckerPL,etal.Noticeofretraction.EpidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyangiotensinIIrequiresreactiveOxygenspeciesinvascularsmoothmusclecells[J].ArteriosclerThrombVascBiol,2014,34(2):e2.

10OhtsuH,DempseyPJ,FrankGD,etal.Adam17mediatesepidermalgrowthfactorreceptortransactivationandvascularsmoothmusclecellhypertrophyinducedbyangiotensinII[J].ArteriosclerThrombVascBiol,2006,26(9):e133-e137.

11SetaK,SadoshimaJ.Phosphorylationoftyrosine319oftheangiotensinIItype1receptormediatesangiotensinII-inducedtrans-activationoftheepidermalgrowthfactorreceptor[J].JBiolChem,2003,278(11):9019-9026.

12SandovalYH,LiY,Anand-SrivastavaMB.TransactivationofepidermalgrowthfactorreceptorbyenhancedlevelsofendogenousangiotensinIIcontributestotheoverexpressionofGialphaproteinsinvascularsmoothmusclecellsfromSHR[J].CellSignal,2011,23(11):1716-1726.

13LiY,LévesqueLO,Anand-SrivastavaMB.EpidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyendogenousvasoactivepeptidescontributestohyperproliferationofvascularsmoothmusclecellsofSHR[J].AmJPhysiolHeartCircPhysiol,2010,299(6):H1959-H1967.

14ZhaiP,GaleottiJ,LiuJ,etal.AnangiotensinIItype1receptormutantlackingepidermalgrowthfactorreceptortransactivationdoesnotinduceangiotensinII-mediatedcardiachypertrophy[J].CircRes,2006,99(5):528-536.

15CorreaMV,NollyMB,CaldizCI,etal.Endogenousendothelin1mediatesangiotensinII-inducedhypertrophyinelectricallypacedcardiacmyocytesthroughEGFRtransactivation,reactiveOxygenspeciesandNHE-1[J].PflugersArch,2014,466(9):1819-1830.

16GeorgeAJ,PurdueBW,GouldCM,etal.AfunctionalsiRNAscreenidentifiesgenesmodulatingangiotensinII-mediatedEGFRtransactivation[J].JCellSci,2013,126(Pt23):5377-5390.

17ShibasakiY,MatsubaraH,NozawaY,etal.AngiotensinIItype2receptorinhibitsepidermalgrowthfactorreceptortransactivationbyincreasingassociationofSHP-1tyrosinephosphatase[J].Hypertension,2001,38(3):367-372.

18AkhtarS,YousifMH,DhaunsiGS,etal.Angiotensin-(1-7)inhibitsepidermalgrowthfactorreceptortransactivationviaaMasreceptor-dependentpathway[J].BrJPharmacol,2012,165(5):1390-1400.

19YogiA,CalleraGE,AranhaAB,etal.Sphingosine-1-phosphate-inducedinflammationinvolvesreceptortyrosinekinasetransactivationinvascularcells:upregulationinhypertension[J].Hypertension,2011,57(4):809-818.

20GusanS,Anand-SrivastavaMB.cAMPattenuatestheenhancedexpressionofGiproteinsandhyperproliferationofvascularsmoothmusclecellsfromSHR:roleofROSandROS-mediatedsignaling[J].AmJPhysiolCellPhysiol,2013,304(12):C1198-C1209.

21KimJ,LeeCK,ParkHJ,etal.Epidermalgrowthfactorinducesvasoconstrictionthroughthephosphatidylinositol3-kinase-mediatedmitogen-activatedproteinkinasepathwayinhypertensiverats[J].JPharmacolSci,2006,101(2):135-143.

22YingWZ,SandersPW.EnhancedexpressionofEGFreceptorinamodelofsalt-sensitivehypertension[J].AmJPhysiolRenalPhysiol,2005,289(2):F314-F321.

23FriedlanderG,TerziF.AngiotensinandEGFreceptorcross-talkinchronickidneydiseases:towardsanewtherapeuticapproach[J].BullAcadNatlMed,2006,190(4-5):927-933, 933-934.

24BeltowskiJ,Jazmroz-WisniewskaA.TransactivationofErbBreceptorsbyleptininthecardiovascularsystem:mechanisms,Consequencesandtargetfortherapy[J].CurrPharmDes,2014,20(4):616-624.

25PidkovkaN,RaoRE,MeiSJ,etal.Epoxyeicosatrienoicacids(EETs)regulateepithelialSodiumChannelactivitybyextracellularsignal-regulatedkinase1/2 (ERK1/2)-mediatedphosphorylation[J].JBiolChem,2013,288(7):5223-5231.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81370181)

430060 武漢大學(xué)人民醫(yī)院呼吸科

胡克，E-mail:zhmat3000@163.com

2014-12-12)