VE-cad與Pard3在血管內皮中的相關研究進展

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VE-cad與Pard3在血管內皮中的相關研究進展

張興通，王淼 綜述，趙鵑*審校

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院 心血管內科，黑龍江 哈爾濱150001)

血管內皮是存在于血流與血管壁之間的一層上皮細胞，在血液與組織液之間起著天然屏障[1]。血管內皮還是人體最大的內分泌器官以及多種血管活性物質的靶器官，具有維持血液正常流動、調節血管的舒縮狀態、抑制血小板聚集、抗炎等重要作用。在某些病理狀態下，血管內皮容易受到各種理化因素的刺激而受損，引起內皮功能障礙。內皮細胞連接處有許多黏附分子，VE-cad是黏附連接的主要黏附分子,是維持血管內皮細胞極性和完整性必不可少的內皮細胞特異性鈣黏蛋白[2],Pard3對維持細胞極性及緊密連接起重要作用起重要作[3]，細胞極性的形成和緊密連接的建立均是血管形成的關鍵過程。

1VE-cad的結構特點

內皮細胞粘附連接的跨膜部分由VE-cad構成，VE-cad是鈣粘蛋白家族的主要成員之一且只在內皮細胞表達，其氨基酸序列同鈣粘蛋白家族的其它成員相比既有同源性又有差異。VE-cad的C-末端區域分別與β-連環蛋白及斑珠蛋白相連形成復合體，此復合體又通過α-連環蛋白與肌動蛋白相連固定于細胞骨架[4]。此外，有報道[5]，VE-cad通過斑珠蛋白/橋粒蛋白與波形蛋白相連。斑珠蛋白的參與使VE-cad與細胞骨架的聯系更加緊密,另外還有兩個連環蛋白p120、p0071固定于VE-cad的同一膜內結構域[2]。P120具有多種功能，比如通過控制鈣粘蛋白的內化和降解來調控鈣粘蛋白水平,P120不能與α-連環蛋白相連,確保了VE-cad復合體與肌動蛋白細胞骨架固定。P0071與橋粒蛋白相互作用,為VE-cad與波形蛋白的聯系提供了另一種方式。

2VE-cad影響血管內皮的機制

2.1VE-cad影響細胞連接的相關通路

內皮細胞在人體內壽命非常長，當人體內環境趨于穩定時，不會分化。而一旦內皮細胞之間的連接遭到破壞，內皮細胞就開始遷移和分化。而且，由于內皮連接的重構，內皮細胞的功能也會受到損傷，比如維持細胞極性、阻止細胞凋亡的功能等。內皮連接在靜息條件下可傳遞穩定的信號來調節細胞的生長及內皮細胞的通透性。VE-cad可通過以下幾條通路影響細胞之間的連接。①VE-cad通過激活PI3K來阻止FoxO1的轉錄活性，PI3K激活RAC-絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，引起FoxO1的磷酸化及失活。FoxO1是claudin-5(一種內皮細胞特異性蛋白，存在于大多數的血管內皮細胞)的阻斷劑，抑制claudin-5可誘導內皮細胞緊密連接上調，細胞內皮滲透性下降[6-7]。②VE-cad可與VEGFR-2形成多蛋白復合體，限制其內化及信號傳遞活動。同樣的，VE-cad也可與TGFβ受體、PDGFβ受體、FGFR1等形成復合體起作用。最終結果是，這些復合體之間的相互作用可限制內皮細胞的增殖，維持血管內皮穩態。③一些VE-cad的配體，比如β-連環蛋白、γ-連環蛋白、p120等可從質膜穿梭到細胞核。一個典型的例子，當質膜釋放出β-連環蛋白(經典Wnt信號通路下游的重要蛋白，緊密附著VE-cad)，它反式定位于細胞核,調節細胞轉錄。在內皮細胞上被β-連環蛋白調控的基因目前了解的還相對較少，然而β-連環蛋白的轉錄活動經常影響細胞增殖，因此限制β-連環蛋白的活性有助于維持血管內膜的穩定。此外，β-連環蛋白可使FoxO1固定于claudin-5，減少claudin-5的表達，也有助于維持血管內膜的穩定。

2.2VE- cad對血管通透性及血管生成的影響

VE- cad是內皮細胞特異性鈣黏蛋白，在調控內皮細胞通透性、維持內皮細胞的完整、白細胞的遷移以及血管生成等方面起著重要作用。在小鼠體內注入阻斷VE- cad的單克隆抗體，可以引起以血管內皮細胞損傷為特征的血管通透性的增高,以及內皮下白細胞和血小板的沉積,且損傷程度與注入的量呈正相關的動態變化[8]。目前研究表明致血管通透性增高因子的靶部位是VE- cad的復合體,如凝血酶改變連環蛋白與VE- cad的結合點;組胺促使VE-cad和β-連環蛋白的酪氨酸磷酸化。VE-cad是促進血管生成的重要物質，有實驗表明[9]，在VE-cad敲除的卵黃囊和胚胎中，血管發育只停留在最初的階段。這表明VE-cad在血管生成中起著重要作用。有學者[10]通過VE-cad抗體拮抗VE-cad來阻止腫瘤血管生成，也表明VE-cad在血管生成中起重要作用。白細胞可經跨細胞通道轉運途徑，穿過內皮細胞層，但主要是內皮細胞間連接開放讓白細胞通過，通過視頻顯微鏡VEGFP(綠色熒光蛋白)轉染內皮細胞或抗體標記VE-cad和血小板內皮細胞粘附分子(PECAM-1)方法證實，在單核細胞通過內皮細胞的局部，VE-cad-catenin 復合物染色顯示丟失，因此，推測VE-cad通過內吞作用減少局部VE-cad的濃度減弱內皮細胞的連接讓白細胞通過。

2.3VE-cad與動脈粥樣硬化

VE-cad表達及分布的改變可促進動脈粥樣硬化的發展。VE-cad不僅在正常動脈內膜表達，也在動脈粥樣硬化病變處內膜表達并且可以反映病變的嚴重程度以及血管新生水平。VE-cad的表達與斑塊的不穩定性，血管狹窄程度以及不良心血管事件相關[11-13]。血管內皮完整性被破壞以及炎性細胞侵入斑塊組織，導致新生血管VE-cad水平下降。動脈粥樣硬化病變處受血管以及血流的干擾可形成不同的形態[14]，受此影響，VE-cad在動脈粥樣硬化病變處的表達水平也高于在普通內皮細胞連接處的表達[14-15]。關于血流對VE-cad分布影響的研究顯示[15]，由不同血流方式引起的細胞連接重構會導致VE-cad在細胞膜上的再分布，體內和體外研究表明生理性脈搏流方式以及往復式血流對細胞連接的重構可產生不同影響。往復式血流區域缺乏內皮連接重構為內皮細胞高通透性提供了基礎，動脈粥樣硬化選擇性的分布于血流復雜以及動脈壓力大的區域。在人類血漿中也可檢測到VE-cad的表達，當發生冠狀動脈硬化時，冠狀動脈內血液中VE-cad水平明顯高于外周動脈，冠狀動脈內血液中VE-cad水平增高是冠狀動脈硬化的獨立危險因素[16]。血漿中檢測出VE-cad表明內皮細胞活化或功能障礙，可能是由病變的血管內膜所釋放。2型糖尿病患者，尤其是伴有冠狀動脈硬化的患者血漿VE-cad水平明顯升高。另外，VE-cad可被內皮細胞上的解聚素以及金屬蛋白酶ADAM 10降解，導致粘附連接分解[17]，增加血管內膜通透性，VE-cad的降解也許是刺激內皮細胞遷移的機制之一。

3Pard3的結構特點

Pard3是Pard蛋白家族中的重要一員，最初被命名為ASIP，對上皮細胞的頂-基極性及緊密連接的形成起重要的作用。在哺乳動物上皮細胞，Pard3、Pard6、aPKC 形成三元復合體定位于細胞的頂端，并對上皮細胞緊密連接和細胞極性的形成具有重要的作用，但越來越多的研究發現Pard3也表達與內皮細胞。Pard3是一個支架蛋白，包含Pard3A和Pard3B，但Pard3B幾乎不與Pard6、aPKC作用，起作用的主要是Pard3A，Pard3A主要有180K、150K和100K三個亞型[3]。

4Pard3與VE-cad的聯系

目前關于Pard3的研究多集中于對神經管的發育以及初級胚胎形成方面[18]，在內皮層面的研究還相對較少。Sandrn等人證實Pard蛋白復合體存在于內皮細胞，Pard3、Pard6與VE-cad直接相連。Zhao等人[19]進一步發現Pard3與VE-cad都在內皮細胞的細胞膜上表達，Koh等人發現Pard3參與血管內皮管腔的形成，Adam F等人[20]發現VE-cad-Pard3-α-catenin復合體參與調節內皮細胞cPLA2α高爾基體的活性，通過共培養發現Pard3或α-catenin缺失可促進血管腔的形成，與活性cPLA2α釋放增加相一致，這種增加可被cPLA2α消融阻斷，這表明通過下調Pard3/α-catenin誘導的cPLA2α活性增加可促進血管內皮腔的形成。

VE-cad與Pard3在內皮細胞上的聯系由Pard3上的PDZ3以及VE-cad的C末端區域調控。為詳細闡述此蛋白復合體的結構基礎，Robert等人[21]用1H-15N HSQC NMR光譜學識別出VE-cad與Pard3-PDZ3的結合位點，在這些實驗中，15N標記的Pard3-PDZ3與一個合成肽滴定，組成了VE-cad的最后16個氨基酸,VE-cad被映射到Pard3-PDZ3自由配體的3D結構上，引起化學位移擾動。與C末端肽綁定一致，β2-α2綁定槽上的殘留物顯示了最突出的化學位移擾動。推測：接近VE-cad C末端區域的氨基酸序列與pard3-PDZ區域相互作用。在上皮細胞，Pard3、Pard6直接與aPKC相連形成三重復合體，此復合體通過Pard3與JAM-A之間形成聯系而使細胞與細胞之間緊密相連，然而在VE-cad/CHO細胞中，aPKC并不出現于基于VE-cad的細胞連接中。由于Pard6可獨立于Pard3與aPKC直接相連，Sandrn等人[22]分析了VE-cad/CHO以及JAM-A/CHO細胞的Pard6異位表達之后aPKC在細胞連接處的表達，發現在內皮細胞VE-cad/Pard復合體缺乏aPKC。目前，關于Pard3與VE-cad的聯系仍有待進一步明確。

VE-cad是內皮細胞黏附連接的主要黏附分子，在血管性疾病中的發生發展中起重要作用，越來越多研究發現Pard3在內皮細胞上表達并與VE-cad之間存在某種聯系，參與一些病理生理過程，但目前國內對相關研究報道較少，本文旨在對近來相關研究做一綜述，希望對接下來的研究有進一步的指導意義。

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(收稿日期：2015-05-20)

文章編號：1007-4287(2016)02-0326-03

*通訊作者

基金項目：國家自然科學基金(81301276)；黑龍江省留學歸國科學基金項目(LC2011C13)