內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化與心血管疾病的研究進展

邱浚 周建慶

心血管疾病一直是全球重點關(guān)注的問題，嚴重危害著人類的健康。大量研究強調(diào)了內(nèi)皮細胞功能障礙與一系列心血管疾病相關(guān)[1-4]。研究表明，若內(nèi)皮細胞暴露于慢性剪切應力或炎性因子中，這些因素會激活一些特定的內(nèi)皮細胞，這些細胞失去了它們的內(nèi)皮標志物，如血小板-內(nèi)皮細胞黏附分子（CD31）、血管內(nèi)皮鈣黏蛋白，獲得間充質(zhì)表型，表達纖維連接蛋白、N-鈣黏素和內(nèi)皮相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（Twist）[2，5-7]，伴隨著細胞骨架及組織成分的改變，最終細胞形態(tài)發(fā)生變化（變長、紡錘形）[2]，這一過程稱為內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（endothelial-to-mesenchymal transition,EndMT）。EndMT 作為內(nèi)皮功能障礙的一種類型，可引起一系列心血管疾病。重要的是，EndMT可能逆轉(zhuǎn)[6]。本文主要對EndMT與心血管疾病關(guān)系的研究進展作一綜述，旨在探討一些可行的治療方案。

1 EndMT的病理生理及調(diào)節(jié)機制

研究表明，EndMT在胚胎心臟發(fā)育及胚胎血管方面起重要作用[6-8]。越來越多新的研究發(fā)現(xiàn)多種信號途徑與EndMT密切相關(guān)，如轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）、Notch、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）、一氧化氮（nitric oxide,NO）和成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor,FGF）等。但目前對這些信號機制了解甚少[9-10]。EndMT主要通過TGF-β與構(gòu)成活性的Ⅱ型受體（TβRII）結(jié)合，使TGF-βⅠ型受體（TβRI）磷酸化，進而激活其下游的Smad2/3，后者與Smad4結(jié)合成復合物并向核內(nèi)轉(zhuǎn)運，調(diào)節(jié)EndMT基因的表達[11]。多種因素及細胞分子影響這些信號通路，繼而影響EndMT。Chen等[12]在培養(yǎng)的人內(nèi)皮細胞研究中發(fā)現(xiàn)，炎癥細胞因子和振蕩剪切應力可通過降低內(nèi)皮細胞成纖維細胞生長因子受體1（fibroblast growth factor receptor 1,FGFR1）的表達來激活TGF-β信號。Feng等[13]研究發(fā)現(xiàn)載脂蛋白A1（apolipoprotein A-1,ApoA-1）不僅可阻斷TGF-1誘導的內(nèi)皮功能障礙，還抑制TGF-β誘導的Smad2和Smad3的磷酸化,影響內(nèi)皮細胞的形態(tài)。Ferreira等[14]探討了TGF-β2在不同來源的大血管內(nèi)皮細胞中誘導EndMT,發(fā)現(xiàn)原代主動脈內(nèi)皮細胞對TGF-β2的反應最好。Notch家族由4個跨膜受體（Notch1-4）組成，他們被相應配體 Delta-like（DLL）1、3 和 4 以及 Jagged（Jag）1和2激活。受體被γ-分泌酶切割，釋放 Notch胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域并轉(zhuǎn)移到細胞核，與轉(zhuǎn)錄因子RBPJK/CBF1/SU（H）結(jié)合，從而激活Hes和Hey等下游靶點的轉(zhuǎn)錄[10]。Notch通過介導相鄰細胞間的信號轉(zhuǎn)導，在細胞增殖、轉(zhuǎn)分化和凋亡中起重要作用[15]。Notch信號與TGF-β和螺內(nèi)酯相互作用，共同調(diào)節(jié)EndMT過程[16]。此外，Notch信號在腫瘤進展中可能參與EndMT。Lin等[17]發(fā)現(xiàn)Notch配體在腫瘤組織中高表達，這與腫瘤的侵襲性臨床行為有關(guān)。Zhu等[18]研究發(fā)現(xiàn)腦和雞肉類ARNT-樣蛋白1（BMAL1）是一個時鐘轉(zhuǎn)錄因子，可抑制活性氧的產(chǎn)生，在血管內(nèi)皮中起保護作用，它的丟失會加重EndMT過程。由此，我們可以通過抑制與EndMT相關(guān)的信號通路及其受體和配體來減輕EndMT過程，并且為心血管疾病及其他疾病提供更多創(chuàng)新的治療方案。

2 EndMT在動脈粥樣硬化中的作用

動脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）是一種進行性的疾病，受血流分布區(qū)血管疾病和許多全身因素（高血壓、高血脂、吸煙、糖尿病等）的生物力學刺激，而炎癥是許多疾病的常見發(fā)病機制，也是AS的重要組成部分。過去的研究已經(jīng)證實，各種炎癥細胞均與AS病變有關(guān)。越來越多的證據(jù)表明，EndMT是炎癥應激和內(nèi)皮功能障礙之間相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[19]。在炎癥因子（IFN-γ、TNF-α、IL-1β）刺激下，保護性內(nèi)皮 FGFR1信號會明顯降低，而EndMT間質(zhì)標記物卻增加，最終導致TGF-β信號傳導和EndMT，并且驅(qū)動AS的進展[1]。此外，EndMT的間質(zhì)標志物纖維連接蛋白，在AS區(qū)的沉積促進了NF-κB活性，從而維持了AS區(qū)域的炎癥環(huán)境[20]，而且纖維連接蛋白在促進AS斑塊的形成中也起一定作用。其他炎癥相關(guān)的刺激，如剪切應力和氧化應激也影響著AS斑塊的進展。Mahmoud等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，在低剪切應力作用下，Snail是內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動因素，其可通過增強血管通透性促進早期AS的形成。Evrard等[6]在ApoE基因敲除小鼠主動脈斑塊中發(fā)現(xiàn)了顯著的氧化應激，并且與病變的嚴重程度呈正相關(guān)。

3 EndMT在靜脈移植及血管重塑中作用

靜脈是行經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention,PCI）或冠狀動脈旁路移植術(shù)（Coronary artery bypass grafting,CABG）的常用管道，但40%的靜脈在移植1年后就失敗了，其原因可能是靜脈在移植后長期受動脈壓力的影響，各細胞群之間相互作用，誘導血管重塑，隨后這些細胞漸漸地失去內(nèi)皮細胞表型，獲得了平滑肌樣間質(zhì)表型[23]，這表明靜脈移植重建過程中，也可發(fā)生EndMT。Evrard等[6]利用小鼠體內(nèi)細胞系追蹤模型發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮源性細胞通過EndMT過程促進了新生內(nèi)膜的形成，這依賴于Smad2/3-slug信號通路的早期激活。利用TGF-β中和抗體可導致EndMT的降低，進而使新生內(nèi)膜形成減少，由此得出結(jié)論，EndMT干預靜脈移植重建過程[2]。EndMT過程中各種刺激因素導致內(nèi)皮細胞基底膜降解，細胞間連接丟失，促進細胞遷移到內(nèi)膜，導致內(nèi)膜增生[24]。有學者證實內(nèi)皮源性NO可以調(diào)節(jié)血管收縮，并且在血液流量增加時介導的血管直徑增加，有效防止了內(nèi)皮功能障礙[25]。EndMT參與AS斑塊形成[27]，肺動脈高壓[26]和其他血管再狹窄[23]重塑過程。肺血管重塑是肺動脈高壓的重要結(jié)構(gòu)改變，這一過程涉及動脈全層的改變，并且多種炎癥細胞參與其中，隨后的血流動力學改變導致右心室功能衰竭及死亡[26]。此外，AS斑塊中聚集的炎性單核細胞和巨噬細胞通過刺激內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞促進AS相關(guān)的血管壁改變[27]。

4 EndMT在心肌纖維化中的作用

在正常情況下，成纖維細胞在維持細胞外基質(zhì)的穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，并且在對病理刺激的反應中[28]，呈現(xiàn)出一種激活的肌成纖維細胞表型，這與過度的膠原沉積密切相關(guān)[29]。其中肌成纖維細胞是心肌纖維化的主要細胞成分[30]。心肌纖維化是動態(tài)過程，主要導致心室舒張功能受限，繼而產(chǎn)生一系列血流動力學改變[31-32]。內(nèi)皮功能障礙促進心肌纖維化的另一個機制可能是通過EndMT。在EndMT過程中，內(nèi)皮細胞的表型發(fā)生改變，細胞失去極性和細胞連接，獲得侵襲和遷移能力，促進成纖維細胞生長，增加細胞外膠原，降低心室順應性，從而導致心肌纖維化[31]。Zeisberg等[33]表明EndMT在慢性壓力超負荷過程中對病理性心肌纖維化有顯著的促進作用。同時，Illigens等[31]發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）可通過抑制TGF-β和Smad 2的表達，降低成纖維細胞的數(shù)量，這不僅防止了膠原的沉積，而且抑制EndMT及心肌纖維化過程。此外，Cho等[32]研究證實，TGF-β1是肌成纖維細胞分化的主要調(diào)節(jié)因子，靶向性TGF-β信號通路在心臟成纖維細胞中可能具有減輕心肌纖維化的治療潛力。然而EndMT在導致心肌纖維化方面仍然存在爭議，Morris等[34]利用譜系追蹤成人內(nèi)皮細胞，并未發(fā)現(xiàn)心臟纖維化中任何EndMT的證據(jù)，這與EndMT導致心臟纖維化的研究相矛盾，事實上，成纖維細胞除了起源于EndMT細胞，另一種內(nèi)皮源性成纖維細胞系，也會導致在壓力超負荷情況下的心肌纖維化。對此，我們?nèi)孕枰M一步的研究來探討EndMT在成人心臟纖維化的作用及相應的分子機制。

5 Endmt在肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）中的作用

PAH是一種致命的進行性肺血管疾病，病理學表現(xiàn)為肺血管持續(xù)收縮、肺動脈重塑、遠端動脈血栓形成導致肺動脈阻力和肺動脈壓升高[35]。從確診之日起5年生存率為68%[36]。近年來，EndMT被認為與PAH閉塞性血管病變的形成有關(guān)[35]。此外，越來越多的研究表明EndMT在PAH中的作用占重要地位。在PAH患者中，EndMT引起的心肌纖維化和膠原生成增加，最終導致右心室肥厚，但恢復右心室功能的機制尚不清楚。Ying等[38]采用野百合堿（MCT）建立發(fā)生PAH大鼠模型，發(fā)現(xiàn)心內(nèi)膜層可能通過EndMT參與心室纖維化，導致右心室肥厚。在體外和體內(nèi)，低氧可以誘導EndMT。其中的作用尚不清楚，這也是PAH發(fā)病過程中的一個重要環(huán)節(jié)。Zhang等[39]研究發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導轉(zhuǎn)錄因子-1（Hypoxia inducible transcription factor-1α,HIF-1α）是細胞缺氧反應的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，PAH時缺氧性肺微血管內(nèi)皮細胞中HIF-1α活性顯著升高。且HIF-1α和Twist1基因敲除能有效阻斷缺氧誘導的內(nèi)皮細胞。其可能通過與Twist1基因啟動子結(jié)合并激活Twist1的轉(zhuǎn)錄和表達來調(diào)節(jié)EndMT。

為了更好地了解PAH發(fā)病及其進展的確切分子機制，還應考慮其他因素，包括炎癥、缺氧等。在肺動脈中EndMT的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)信號通路的闡明將為PAH的發(fā)病機制提供新的認識。

6 展望

EndMT參與了多種心血管疾病的病理生理過程，這些疾病是全球發(fā)病率和死亡率的主要原因。目前，醫(yī)學界有許多關(guān)于EndMT分子機制的研究，但大多研究都局限在標志物的表達上，對其相關(guān)調(diào)控機制的研究仍較少，并且研究多集中在臨床前實驗，缺少可靠的人體臨床病理資料。因此，EndMT相關(guān)分子機制仍需要進一步的探索。干預EndMT治療心血管疾病有著較廣闊的前景，可以使用阻斷EndMT關(guān)鍵信號通路的藥物，阻止EndMT的發(fā)生，并且聯(lián)合對血壓、血脂的控制來減輕、延緩心血管疾病的發(fā)展。