ADAMTS9對動脈粥樣硬化斑塊的作用及機制研究進展

曾師婷?黃志勇?陳林發?袁燕泉?李清玉

【摘要】動脈粥樣硬化是由脂質代謝失衡和粥樣斑塊聚集在動脈壁的病變過程而引起動脈狹窄的炎癥性疾病，腦卒中、冠狀動脈性心臟病等血管疾病的主要病理過程是動脈粥樣硬化，動脈粥樣硬化性疾病具有較高的致殘致死率。近年來有相關研究報道，含Ⅰ型血小板結合蛋白基序的去整合素金屬蛋白酶9（ADAMTS9）與血管病理生理過程密切相關，能降解和組裝細胞外基質，增強平滑肌細胞增殖及遷移能力，促炎反應，促進內膜增厚，加速斑塊破裂，抗血管生成。該文總結ADAMTS9在動脈粥樣硬化發生、發展中的作用及機制。

【關鍵詞】動脈粥樣硬化；ADAMTS9；基因多態性

Research progress on the role and mechanism of ADAMTS9 in atherosclerosis Zeng Shiting△， Huang Zhiyong， Chen Linfa， Yuan Yanquan， Li Qingyu. △Guangdong Medical University， Zhanjiang 524000， China

Corresponding author， Huang Zhiyong， E-mail： dochzy@163.com

【Abstract】Atherosclerosis is an inflammatory disease of arterial stenosis caused by the imbalance of lipid metabolism and atherosclerotic plaques clustered on the arterial wall. It is the main pathological process of vascular diseases， such as stroke and coronary heart disease， etc. Atherosclerotic diseases yield high disability and death rates. Recent relevant studies have reported that ADAMTS9 is closely correlated with vascular pathophysiological processes. ADAMTS9 can degrade and assemble extracellular matrix， enhance vascular smooth muscle cell proliferation and migration， provoke pro-inflammatory response， promote intimal thickening， accelerate plaque rupture， and exert anti-angiogenesis effect. In this article， the role and mechanism of ADAMTS9 in the incidence and development of atherosclerosis were mainly summarized.

【Key words】Atherosclerosis； ADAMTS9； Gene polymorphism

動脈粥樣硬化是由脂質代謝失衡和粥樣斑塊聚集在動脈壁的病變過程而引起動脈狹窄的炎癥性疾病，腦卒中、冠狀動脈性心臟病等血管疾病的主要病理過程是動脈粥樣硬化。隨著我們老年化社會的到來，動脈粥樣硬化性疾病在社會上的影響越發明顯，其是導致殘疾和死亡的主要原因之一，對人類健康造成巨大的威脅。動脈粥樣硬化的形成及發展涉及一系列復雜的病理與生理過程，其包括血管內皮功能紊亂、脂質聚積、單核細胞聚集、血管平滑肌細胞（VSMC）增殖遷移、泡沫細胞形成、細胞外基質（ECM）重構等，不穩定斑塊破裂，繼發血栓形成，血管進一步狹窄，引發急性心腦血管疾病。因此，尋找新的治療策略或新靶點來防治這疾病是很有必要的，可是動脈粥樣硬化形成、發展病理機制復雜，將來科研研究的重點仍落在基因分子層面上，已有最新研究顯示靶向含Ⅰ型血小板結合蛋白基序的去整合素金屬蛋白酶7（ADAMTS7）的多肽疫苗可改善動脈粥樣硬化和減輕損傷后新生內膜增生［1］。近年來有相關研究報道，ADAMTS9與血管病理生理過程密切相關，其能分解和組裝ECM，增強平滑肌細胞增殖及遷移能力，促炎反應，促進內膜增厚，加速斑塊破裂，抗血管生成，在不同時期通過不同機制參與動脈粥樣硬化形成的過程。本文歸納總結ADAMTS9在動脈粥樣硬化形成、發展過程中的作用及機制。

一、ADAMTSs及ADAMTS9

ADAMTS家族中ADAMTS類蛋白7種，分泌型金屬蛋白酶19種。ADAMTS家族蛋白廣泛存在于人體組織中，參與包括動脈粥樣硬化形成、細胞的增殖與遷移、抗血管生成及動脈瘤形成等多種生物學過程。Linfa等（2019年）認為ADAMTS7與動脈粥樣硬化和大動脈粥樣硬化型腦梗死密切關聯。Mccabe等（2015年）認為ADAMTS13與缺血性腦卒中相關。還有研究報道ADAMTS9與冠狀動脈粥樣硬化的發展有關［2］。

ADAMTS9是ADAMTS家族中最保守的成員，生成于血管內皮，其位于染色體3p 14.2-14.3，全長的酶有1 935個氨基酸，包含約40個外顯子， 基因大小為172 kb， 開放閱讀框為5 808 bp。ADAMTS9組織結構是由N端信號肽區、前導肽區、類金屬蛋白酶結構域、去整合素樣結構域、15個TSR-1 重復序列、含量豐富半胱氨酸區、間隔區、C端Gon1結構域組成。Kelwick等（2015年）和Yoshina等（2014年）報道，ADAMTS9要經過弗林蛋白酶剪切等過程才可被激活成為有活性的功能蛋白酶，類金屬蛋白酶結構域被弗林蛋白酶識別，進一步水解前導肽，使半胱氨酸與鋅離子發生分離，催化中心暴露，ADAMTS9被激活，進一步實現降解ECM，促進VSMC增殖遷移，抗血管生成等生物過程。

二、ADAMTS9與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是由脂質代謝失衡和粥樣斑塊聚集在動脈壁的病變過程而引起動脈狹窄的炎癥性疾病。在斑塊形成早期，ADAMTS9誘發血管內皮細胞損傷促使血液內脂質滲透到血管壁內，VSMC可以吞噬沉積于血管壁內皮下的脂質蛋白和壞死細胞碎片，由于巨噬細胞樣VSMC的吞噬作用弱于巨噬細胞，破壞了斑塊中脂質處理和碎片清除的強度，從而加快動脈粥樣硬化斑塊的形成。此外，脂質負荷的VSMC會分泌很多種促炎因子，氧化型（ox）-LDL和各種炎癥細胞因子可以刺激VSMC從血管中膜向內膜遷移形成新內膜和發生表型轉化。其中，巨噬細胞型VSMC衍生的泡沫細胞分泌的基質金屬蛋白酶可以破壞纖維帽中的ECM，成骨型VSMC參與脂質壞死核心的鈣化，這兩種細胞加劇斑塊的不穩定性［3-4］。ADAMTS9促進VSMC遷移與增殖，使血管內膜增厚，加速動脈粥樣斑塊進展。Sakakura等（2013年）和Kedi等（2009年）認為纖維帽的主要組分有ECM、纖維連接蛋白、VSMC，在動脈粥樣硬化斑塊形成的晚期，脂質過量的VSMC會發生崩解死亡，纖維連接蛋白和ECM被酶解，促使纖維帽變薄變脆，斑塊破裂，繼發血栓形成。現在越來越多的研究證明ADAMTS9參與了動脈粥樣硬化形成、發展的病理全過程。

1. ADAMTS9對細胞外基質成分的影響作用

血管ECM成分的變化是動脈粥樣硬化發展的主要因素［5］。Ponticos等（2014年）報道ECM的主要成分有糖胺多聚糖、蛋白多聚糖、透明質酸、纖維連接蛋白以及多種蛋白等，提供生化信號和結構支持。ADAMTS9引起的ECM重構在發育過程中是極其重要。活躍于細胞表面的ADAMTS9與纖維連接蛋白結合導致ECM質結構和功能的改變［6］。此外，多功能蛋白聚糖作為ADAMTS9關鍵底物之一，同時也是ECM的重要成分，ADAMTS9可通過酶切多功能蛋白聚糖參與調節血管的病變和斑塊穩定性［7］。

2. ADAMTS9損傷血管內皮

血管內皮損傷是動脈粥樣硬化形成啟動因素，ADAMTS9可直接裂解纖維連接蛋白損傷內膜，Wang等［6］通過固相結合分析和與純化蛋白的表面等離子體共振實驗，證明了ADAMTS9分子中有多個直接與纖維連接蛋白二聚體和原纖維結合的位點。Xu（2014年）認為血管內皮屏障受損，血液中的脂質蛋白易滲入血管壁內，在血管壁內聚集并氧化，形成具有細胞毒性的ox-LDL，隨后引發一系列反應引起內皮細胞損傷和內皮功能障礙，促進動脈粥樣斑塊形成。

3. ADAMTS9促進平滑肌細胞遷移和增殖

有多項研究顯示ADAMTS9促進VSMC增殖及遷移，基底膜是一種薄而緊密的ECM，其包繞著VSMC，限制VSMC的增殖和轉移，ADAMTS9通過降解ECM和基底膜，促進平滑肌細胞從中膜轉移到內膜，近來有譜系追蹤實驗顯示該細胞在內膜中繼續以克隆方式進行分裂，實現VSMC 的增殖和纖維帽形成［8-9］。多功能蛋白聚糖是外源凝集素家族中的大分子多功能蛋白聚糖，主要由N端G1結構域、糖胺聚糖附著區和C端G3結構域組成，有4個不同的異構體，分別為V0、V1、V2、V3［10］。已有相關實驗證明ADAMTS9能在血管組織內酶解多功能蛋白聚糖，其裂解多功能蛋白聚糖位點在Glu441-Ala442，多功能蛋白聚糖被酶解后，多功能蛋白聚糖的G1結構域表現出透明質酸結合活性，其與透明質酸結合，參與細胞遷移，原因是透明質酸可通過介導運動受體實現細胞遷移［11］。G3結構域釋放到血液里，其通過結合P-選擇素糖蛋白配體-1（PSGL-1）促進白細胞募集［12］。另外，從裸鼠的致瘤性試驗中，進一步研究發現G3結構域可直接與纖維連接蛋白、血管內皮生長因子（VEGF）、表皮生長因子（EGF）和血小板衍生生長因子結合，并促進這些細胞因子的分泌，從而實現平滑肌細胞遷移增殖和內皮細胞的黏附［10］。其中有研究通過一系列實驗證實了多功能蛋白聚糖V1通過與其EGF樣基序依賴的EGF受體之間的直接相互作用，通過EGFR-PI3K-AKT信號軸，從而促進細胞的增殖、侵襲和轉移。ADAMTS9通過不同機制促進VSMC遷移與增殖，促進血管內膜增厚，加快動脈粥樣斑塊進展［13］。

4. ADAMTS9 調節細胞炎癥因子的表達

近來多項研究結果顯示促炎因子和抗炎因子都有參與調節動脈粥樣硬化的各個階段。有絲分裂原活化蛋白激酶和核轉錄因子-κB通路被認為是誘導ADAMTS9基因的主要途徑。促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α可以調節有絲分裂原活化蛋白激酶和核轉錄因子-κB通路促進ADAMTS9高表達，從而促進ECM降解和重塑，促進動脈粥樣硬化形成［14］。Altuntas等（2015年）通過染色質免疫沉淀實驗分析發現，ADAMTS9啟動子區域有核轉錄因子-κB結合的潛在靶位點，分別為130、460、618、1 177和1 335 bp，核轉錄因子-κB誘導ADAMTS9高表達，增強細胞黏附，參與炎癥損傷的急性和慢性炎癥過程。Demircan等（2005年）報道，TNF和IL-1的聯合增強了激活的轉錄因子激活蛋白1（AP-1）和核轉錄因子-κB的表達和募集，參與ADAMTS9基因的調控。相反，抗炎因子則使ADAMTS9表達減少。Xu等［15］研究顯示微小RNA（miR）-190b通過負調控胰島素樣生長因子1和ADAMTS9影響脂質生成，miR-190b還具備促進細胞的增殖、遷移的能力。Li等［16］還通過蛋白質印跡分析顯示miR-32的過表達降低了ADAMTS9蛋白的表達。

5. ADAMTS9 與血管生成

ADAMTS9是一種獨立自主的內源性血管生成抑制劑，其是血管生成的關鍵參與者，人類血管內皮細胞缺乏該基因會導致管狀結構增多。不同于ADAMTS1抗血管生成機制，ADAMTS9既不能切割血栓反應蛋白1和血栓反應蛋白2，也不能結合VEGF-165。但Koo等（2010年）認為ADAMTS9與ADAMTS1活性位點序列是相同的，而且其還包含15個潛在的抗血管生成TSR。已有很多研究發現ADAMTS9通過不同機制參加不同腫瘤的血管生成。Du等（2013年）研究表明ADAMTS9在胃癌中通過抑制AKT/mTOR信號通路來抑制VEGF的表達，控制細胞增殖、細胞凋亡和新血管生成的過程。Wang等［17］還發現甲基轉移酶樣蛋白3通過對YTH結構域家族蛋白2/ADAMTS9軸調節促進胃癌生長和血管生成。有報道稱，ADAMTS9通過成纖維細胞生長因子和VEGF-5的抗血管生成作用直接影響腫瘤的進展和轉移。多篇文獻表明ADAMTS9通過有效抑制血管生成，控制乳腺腫瘤、食管腫瘤和鼻咽腫瘤等腫瘤細胞增殖［18］。Hoffmann等（2015年）研究發現信號轉導及轉錄激活蛋白3（STAT3）是各種炎癥信號和血管生成的關鍵調控因子，在卒中發生后，血管內皮細胞中STAT3缺失導致ADAMTS9表達增加，進而抗血管生成、抑制軸突生長和促進ECM重塑。

三、ADAMTS9基因多態與動脈粥樣硬化

最近一些全基因組相關性研究（GWAS）的薈萃分析發現，ADAMTS9位點與動脈粥樣硬化形成的危險因素相關，包括2型糖尿病、2型胰島素抵抗、吸煙、冠狀動脈鈣化、頸動脈內中膜厚度［19］。在2017年一項關于臺灣人群研究顯示ADAMTS9（rs73832338、rs9985304、rs4317088、rs9831846）與認知衰老相關［20］。在2018年和2022年的兩篇 GWAS的薈萃分析中顯示ADAMTS9（rs4611812、rs6795735、rs17676309）與 頸動脈內中膜厚度密切相關。在2019年和2020年GWAS的薈萃分析中顯示ADAMTS9（rs4607103）與胰島素敏感性和ADAMTS9表達水平相關。在全基因組關聯分析中，ADAMTS9（rs4607103）是目前被研究最多的一個多態位點，Zeggini等（2008年）發現ADAMTS9蛋白結構上游38 kb處的rs4607103多態性（rs6795735和rs4607103存在連鎖不平衡）與2型糖尿病相關。Boesgaard等（2009年）在歐裔人群研究，發現rs4607103的C等位基因可降低胰島素敏感性，促進胰島素釋放。因此，探討ADAMTS9（rs4607103、rs6795735、rs17676309、rs4611812、rs73832338、rs9985304、rs4317088、rs9831846）的基因多態性與動脈粥樣硬化性疾病遺傳易感性的關聯，對深入了解心腦血管缺血性疾病的發生、發展機制具有重要意義。

四、小 結

綜上所述，ADAMTS9在不同時期，以不同的方式參與了動脈粥樣硬化、血栓形成和血管新生等病理過程中，其是研究動脈粥樣硬化性疾病遺傳易感性的重要基因，深入研究如何調控其表達，從而有效預防和控制動脈粥樣硬化性疾病的發生，為心腦血管疾病早期預防，以及危險人群篩選提供新的思路，并且ADAMTS9與動脈粥樣硬化疾病遺傳易感性相關發病機制仍需要不斷研究。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2023-03-25）

（本文編輯：楊江瑜）