RhoA/ROCK 信號通路與動脈粥樣硬化的關(guān)系＊

字嬌蕊，孔澳霞，杜 鈺，汪晨凈

（西北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)部，甘肅 蘭州 730030）

近年來隨著人們生活品質(zhì)和營養(yǎng)水平的不斷提高、飲食結(jié)構(gòu)的逐步調(diào)整以及飲食習(xí)慣的重大改變，冠心病與腦血栓等多種常見心腦血管系統(tǒng)疾病潛在患者的總發(fā)病率和病死率呈逐年快速不斷上升的變化趨勢，這些多種常見疾病正在嚴重威脅著整個現(xiàn)代社會中每一個人的身心健康和生命安全。動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是許多心腦血管系統(tǒng)疾病的主要病理基礎(chǔ)，也是一個十分復(fù)雜的病理生理過程，有效控制AS的發(fā)生發(fā)展與演變是防治心腦血管系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。有報道指出，99%的冠心病是由AS 引起的，抑制AS的形成與發(fā)展已成為高血壓、冠心病等心腦血管系統(tǒng)疾病治療的重要靶點，對降低此類疾病的致死風(fēng)險具有重要的意義。RhoA（Ras Homologgene Family Member A,RhoA）與其主要的下游效應(yīng)底物Rho激酶（Rho Associatedcoiled Coil Formingkinases，ROCK）在細胞的遷移、分化以及生存等多個不同的方面都發(fā)揮著十分重要的生物學(xué)作用[3]。近幾年的研究表明：RhoA/ROCK信號通路參與了AS從血管內(nèi)皮細胞（VascularEndothelialCell,VEC）基本形態(tài)結(jié)構(gòu)和組織功能的改變，到AS斑塊形成與破裂的全部病理過程[4]。因此，對RhoA/ROCK信號通路的深入研究將極大程度拓展我們對于AS等相關(guān)心腦血管系統(tǒng)疾病的科學(xué)認識，并且也有望為心腦血管系統(tǒng)疾病的治療提供新的靶點。

1 RhoA/ROCK信號通路及其生物學(xué)效應(yīng)

Rho-GTP酶是一種小分子鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白，又稱小G結(jié)合蛋白，是人類Ras 結(jié)合蛋白超家族的重要成員，它主要有兩種分子形式，一種是與三磷酸鳥苷（Guanosine Triphosphate，GTP）結(jié)合所形成的有活性形式，另一種是與二磷酸鳥苷（Guanosine Diphosphate，GDP）結(jié)合形成的無活性形式[5]。有活性的Rho-GTP通常在各種細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)催化途徑中充當著細胞信號分子轉(zhuǎn)換器或細胞分子驅(qū)動開關(guān)，其作用點位于細胞骨架及其靶基質(zhì)蛋白，可發(fā)揮多種細胞生物學(xué)催化效應(yīng)[6]。RhoA是整個Rho-GTP激酶家族的重要激酶之一，在調(diào)節(jié)細胞骨架、維持細胞正常形態(tài)、促進細胞增殖、遷移及調(diào)控細胞蛋白轉(zhuǎn)錄活性等多個方面都發(fā)揮著多種細胞生物學(xué)效應(yīng)[7]，且在血管平滑肌細胞（Vascular Smooth Muscle Cells，VSMCs）增殖、細胞黏附、血小板聚集、接觸抑制以及細胞的生長和凋亡等多種生物學(xué)活動中同樣起著十分重要的作用。有活性的RhoA-GTP與無活性RhoA-GDP之間可相互轉(zhuǎn)換[8]。活化的RhoAGTP可通過其下游效應(yīng)分子參與細胞的活化反應(yīng)，最終發(fā)揮調(diào)控作用。ROCK是RhoA的關(guān)鍵下游效應(yīng)器，其分子量大約為160 kDa，約含有1 300個氨基酸，可分為ROCK1（ROCKβ）和ROCK2（ROCKα）兩種不同的亞型，兩者功能各不相同[9]。許多細胞的生理功能受ROCK調(diào)控[10]，活化狀態(tài)的RhoA激酶可與ROCK的C末端調(diào)控區(qū)域結(jié)合從而激活ROCK催化區(qū)并使其活化，兩者結(jié)合構(gòu)成RhoA/ROCK信號通路并發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，結(jié)合后其調(diào)節(jié)活性可增加到原來的1.5～2倍。被激活的ROCK一方面可以使肌球蛋白輕鏈（Myosin Light Chain，MLC）發(fā)生磷酸化而牽拉肌絲導(dǎo)致肌絲收縮[11]，另一方面可使肌球蛋白輕鏈磷酸酶（Myosin Light Vhain Phosphase，MLCP）發(fā)生磷酸化而失活，使得磷酸化的MLC無法實現(xiàn)脫磷酸也失去活性，MLC磷酸化水平加重，進而間接加速了肌絲的收縮[12]。這是RhoA/ROCK信號通路參與AS發(fā)生發(fā)展的主要生物學(xué)效應(yīng)。

2 RhoA/ROCK信號通路與動脈粥樣硬化

2.1 RhoA/ROCK信號通路與血管細胞的連接

AS是一種病變位于血管的慢性炎性反應(yīng)性過程，“損傷反應(yīng)學(xué)說”是其目前較為公認的主要發(fā)病機制。VEC損害是AS的始動因素，巨噬細胞以及VSMCs的增殖、遷移在AS開始及演變過程中的多個環(huán)節(jié)起著關(guān)鍵作用。研究表明：在AS的早期形成過程中，RhoA活性顯著增加，并通過調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子-κβ（NF-κβ）活性和T淋巴細胞增殖活化ROCK[13-14]。激活的RhoA/ROCK 信號通路可通過下游靶點蛋白參與、介導(dǎo)細胞骨架結(jié)構(gòu)改變，通過參與氧化型低密度脂蛋白、凝血酶、溶血磷脂酸誘導(dǎo)的VEC黏膜屏障功能改變，繼而參與誘導(dǎo)VEC發(fā)生收縮，使MLC不斷發(fā)生磷酸化，整合素大量聚集在一起，增加VEC的通透性，并使單核/巨噬細胞、氧化型低密度脂蛋白、炎性因子等源源不斷通過VEC，并刺激中膜VSMCs增生，進而有效促進AS形成。另外，RhoA/ROCK信號通路還可以通過增強VSMCs對Ca2+的敏感性，抑制MLCP 活性，使MLCP喪失脫磷酸化能力，磷酸化MLC水平不斷升高，進而調(diào)控VSMCs收縮、遷移、增殖等細胞功能。RhoA與下游效應(yīng)分子ROCK結(jié)合，激活RhoA/ROCK信號通路，能誘發(fā)VSMCs發(fā)生有絲分裂或協(xié)同有絲分裂或影響微絲的重組、調(diào)節(jié)細胞微絲聚合，影響VSMCs收縮反應(yīng)，促使VSMCs增殖、遷移[15-16]；能參與肌動蛋白細胞骨架重組、細胞黏著、細胞分化和基因表達等多種細胞功能變化過程，進而參與如高血壓、腦栓塞等多種心腦血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程[17]。抑制RhoA/ROCK信號通路可顯著減少VSMCs的過度遷移[18]，同時調(diào)節(jié)血管張力，防止血栓形成，保護心腦血管功能[19]。

2.2 RhoA/ROCK信號通路與炎性細胞及炎癥介質(zhì)

AS是一種發(fā)生于動脈血管壁上的慢性炎癥性反應(yīng)，VEC形態(tài)結(jié)構(gòu)損傷和功能活性減退等均可使大量的血管炎癥反應(yīng)細胞被激活，誘發(fā)血管炎癥反應(yīng)。炎性細胞的大量浸潤以及炎性細胞因子的不斷產(chǎn)生，可不斷刺激成纖維細胞和結(jié)締組織增生，誘導(dǎo)這些炎癥細胞向血管內(nèi)皮損傷部位快速游走、黏附、集聚并直接穿過血管壁，激發(fā)動脈血管內(nèi)膜和中層發(fā)生細胞炎癥反應(yīng)，并促進AS的形成和發(fā)展[20]。此外，在AS發(fā)生發(fā)展過程中，斑塊內(nèi)的炎性細胞可不斷分泌大量的血管生長因子，促使斑塊內(nèi)微血管的生成。與此同時，斑塊內(nèi)膠原酶在炎性細胞因子刺激下，含量增多，使得存在于細胞外基質(zhì)中的膠原纖維被降解，進而造成AS斑塊破裂、出血及繼發(fā)性血栓形成[21]。研究結(jié)果表明：NF-κβ是一種維持體內(nèi)炎癥免疫反應(yīng)和調(diào)控體內(nèi)免疫細胞平衡的重要炎性細胞免疫因子，可通過調(diào)節(jié)炎性細胞因子基因的核轉(zhuǎn)錄過程來調(diào)控體內(nèi)炎癥反應(yīng)過程，同時調(diào)控免疫細胞發(fā)育、細胞周期以及免疫細胞的增殖和死亡等炎性細胞免疫活動。

RhoA/ROCK 信號通路可誘導(dǎo)NF-κβ由整個細胞質(zhì)向細胞核內(nèi)部移動，NF-κβ被激活，調(diào)控炎癥轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）、白介素-6（IL-6）等，并對炎癥生長因子進行轉(zhuǎn)錄，參與AS發(fā)生發(fā)展中的血管炎癥反應(yīng)過程，進而啟動炎癥反應(yīng)。隨后，TGF-β1、IL-6又可以反過來促進RhoA/ROCK信號通路的激活，因而兩者構(gòu)成惡性循環(huán)，導(dǎo)致動脈血管內(nèi)聚集大量炎癥因子，血管慢性炎癥反應(yīng)過程進行性發(fā)展、惡化[22]。此外，RhoA/ROCK信號通路所介導(dǎo)的動脈炎癥應(yīng)激反應(yīng)還會進一步加重動脈血管的內(nèi)皮組織損傷，促進MLC磷酸化，引起急性冠脈狹窄、痙攣，并在AS的形成過程中起著關(guān)鍵作用[23]。RhoA/ROCK信號通路拮抗劑則可使動脈VEC的炎癥反應(yīng)得到有效的抑制，保護血管內(nèi)皮不受損害。

2.3 RhoA/ROCK通路與動脈粥樣硬化斑塊的形成和破裂

粥樣硬化斑塊形成是AS發(fā)生的標志性病理改變[24]。從病理學(xué)分析來看，粥樣斑塊形成及演變主要可以經(jīng)歷良性脂質(zhì)斑塊條紋、纖維性脂質(zhì)斑塊、粥樣脂質(zhì)斑塊、不穩(wěn)定脂質(zhì)斑塊、斑塊細胞破裂和冠狀動脈血栓形成等幾個主要形成階段。在諸多危險因素的共同作用下，大中動脈VEC內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)及組織功能嚴重受損，脂質(zhì)不斷沉積于動脈內(nèi)膜下，使已經(jīng)受損的內(nèi)皮細胞受刺激并不斷分泌細胞因子或炎性因子，使單核巨噬細胞大量聚集、黏附于動脈內(nèi)皮，同時可刺激VSMCs增殖。聚集于血管內(nèi)皮的單核巨噬細胞和不斷增殖的VSMCs覆蓋、包裹內(nèi)部脂質(zhì)核，逐步發(fā)展形成粥樣硬化性壞死，導(dǎo)致單核巨噬細胞源性、VSMCs源性的泡沫細胞生成，以及細胞外基質(zhì)合成增加，動脈血管在這些因素共同作用下發(fā)生血管壁增厚、管壁彈性功能減弱、動脈管腔狹窄，最終形成粥樣硬化斑塊[25-26]。新形成的斑塊不穩(wěn)定，其內(nèi)部的新生血管發(fā)生破裂可造成血腫堵塞血管管腔，導(dǎo)致血管供血系統(tǒng)的急性中斷，同時斑塊表面纖維帽破裂可促使血栓形成，繼而隨血液流動進一步加重動脈管腔發(fā)生阻塞，并可能引起器官的急性梗死。

RhoA/ROCK信號通路通過調(diào)節(jié)肌動蛋白骨架、調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、分化、基因表達及凋亡等參與了AS從VEC基本結(jié)構(gòu)和組織功能發(fā)生改變到斑塊形成和破裂的多個損傷環(huán)節(jié)。RhoA/ROCK信號通路可通過削弱單核細胞尾部的黏附力，促使細胞尾部收縮，增強單核細胞穿過VEC能力；可通過抑制MLCP活性，增加VEC通透性，促使單核巨噬細胞向內(nèi)皮下遷移，促使巨噬細胞源性泡沫細胞以及粥樣斑塊形成[27]；還可以通過介導(dǎo)VSMCs增殖與遷移，促使血管新生內(nèi)膜生成以及血管管壁增厚[28]，進而使血管直徑縮小、血管壁結(jié)構(gòu)改變，造成血管重塑和狹窄損傷，通過參與激活血管緊張素Ⅱ-1型受體誘導(dǎo)細胞膜“出泡”引起細胞遷移[29]，促使AS發(fā)生斑塊破裂，破裂的斑塊隨血液流動又造成了血栓的形成。

2.4 RhoA/ROCK信號通路在動脈粥樣硬化過程中的其他損傷作用

RhoA/ROCK信號通路還參與了AS過程中的一些其他損傷性機制。激活的RhoA/ROCK信號通路可通過多個作用途徑顯著抑制內(nèi)皮細胞一氧化氮合酶（Endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）活性和磷酸化[30]，負性調(diào)節(jié)eNOS的表達，抑制eNOS在維持血管正常生理功能方面所發(fā)揮的重要作用，臨床上可通過使用RhoA/ROCK抑制劑，上調(diào)eNOS的表達；可調(diào)節(jié)包括VSMCs在內(nèi)的多種細胞微絲的重構(gòu)，通過有效增強肌動球蛋白收縮和局部細胞功能黏附來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞運動極性和基質(zhì)遷移[31]，促進AS發(fā)展；還可抑制自噬-溶酶體系統(tǒng)相關(guān)蛋白表達，加速膽固醇流入泡沫細胞，促使巨噬細胞泡沫化，加重AS 性心、腦損傷。RhoA/ROCK抑制劑可有效緩解這些損傷過程。

3 結(jié)語

許多研究證據(jù)顯示，RhoA/ROCK信號通路在AS及其相關(guān)的心腦血管系統(tǒng)疾病中扮演著重要的病理生理角色。RhoA/ROCK信號途徑的激活參與了AS發(fā)生發(fā)展的多種關(guān)鍵性病理生理過程[32]，RhoA/ROCK信號通路通過發(fā)揮介導(dǎo)炎癥活動、抑制MLCP活性、促進VSMCs收縮、增強Ca2+的敏感性、增強VEC的通透性以及介導(dǎo)VSMCs的增殖與遷移等作用，促進AS的形成與發(fā)展。因此對RhoA/ROCK信號通路的抑制必將成為防治AS及其相關(guān)疾病的一個重要的、潛在的靶點。