血管生成素-1/Tie2系統在炎癥過程中作用機制的研究進展

霍浩然（綜述），脫紅芳，彭彥輝（審校）

（1.河北省人民醫院肝膽外科，河北石家莊 050000；2.河北省邯鄲市中心醫院普外三科，河北邯鄲 056001）

血管生成素-1/Tie2系統在炎癥過程中作用機制的研究進展

霍浩然1，2（綜述），脫紅芳1*，彭彥輝（審校）1

（1.河北省人民醫院肝膽外科，河北石家莊 050000；2.河北省邯鄲市中心醫院普外三科，河北邯鄲 056001）

血管生成素1；受體，Tie-2；炎癥；綜述文獻

炎癥是組織對損傷因子所發生的防御反應，以毛細血管擴張和炎癥細胞滲出為特征，其在疾病的發生、發展過程中發揮重要作用。抑制炎癥反應達到改善全身情況，減少器官組織損傷是一種有效的治療策略。血管內皮細胞（endothelial cell，EC）是炎癥過程中各種細胞因子和生長因子作用的靶點。EC被多種因素激活后引發表型的轉變有利于炎癥細胞黏附、遷移和聚集，血管通透性增高，細胞凋亡及血管緊張度改變［1］。血管生成素-1（angiopoietin-1，Ang-1）以及具有免疫球蛋白和表皮生長因子同源性結構域的酪氨酸蛋白激酶-2（tyrosine kinase receptors with immunoglobulin and EGF homology domains receptors 2，Tie2）受體系統，具有抑制EC凋亡，抗炎，促進血管出芽、遷徙、趨化，維持血管穩定，抗血管滲漏和減輕局部炎癥等作用。在實驗動物模型中，Ang-1對于由血小板活化因子（platelet-activating factor，PAF）、血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、內毒素、緩激肽（bradykinin，BK）或其他致炎因子所導致的炎癥和血管滲漏起保護作用，能夠提高內毒素血癥患者的生存率［2］。現將Ang-1/Tie2系統參與炎癥過程的機制以及Ang-1抗炎的實驗研究資料綜述如下。

1 Ang-1/Tie受體系統的結構特點

Ang-1基因位于8q22～q23，cDNA編碼498個氨基酸，相對分子質量約為70 000，由3個結構域組成的糖蛋白，N-端疏水性分泌信號肽、第100～280氨基酸的螺旋-螺旋結構域（coiled-coil domain）和羧基末端的纖維蛋白原類似結構域（fib -rinogen-like domain，FD）。Ang-1主要由血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）和血管周圍細胞分泌，在成人的肺、冠狀動脈、皮膚、肌肉、前列腺、卵巢等組織中表達，其表達受表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、轉化生長因子2β（transforming growth factor2β，TGF2β）等的調控。

Tie是一種酪氨酸激酶樣受體，包括Tie1和Tie2。Tie2編碼1 124個氨基酸。Tie2的催化核心在其羧基末端，它總體的折疊結構類似于絲氨酸/蘇氨酸和酪氨酸激酶結構，羥基端激活環去磷酸化后才形成激活的構象。Ang-1與Tie2受體結合后，能夠引起與受體相連的磷脂酰肌醇3-激酶（phos-phatidylinostitol 3-kinase，PI 3ˊ-kinase）的亞基P85磷酸化而激活PI3-kinase。隨后活化的PI3-kinase作用磷酸肌醇脂，提高胞內1、4、5-三磷酸肌醇和3、4、5-三磷酸肌醇的含量，二者正性調節絲氨酸/蘇氨酸激酶。蘇氨酸激酶結合磷脂酰肌醇后被磷酸化，磷酸化位點在激活環Thr308和羧基端Ser473。

2 ANG-1/Tie2系統在炎癥過程中作用機制的實驗性研究

3.1 抑制炎癥細胞的遷移、黏附、聚集以及炎癥基因表達：外源性Ang-1蛋白治療，腺病毒載體轉染Ang-1基因治療或Ang-1基因過度表達小鼠模型均能通過抑制細胞黏附分子、血小板內皮細胞黏附分子-1（platelet-endothelial cell adhesion molecule-1，PECAM-1）和血管內皮黏著素（VE-adherin）等表達，減少中性粒細胞浸潤、黏附，對抗內毒素血癥或過氧化氫誘導致肺損傷的血管內膜滲漏［3］。Ang-1也通過抑制黏附分子的表達，從而干擾由黏附分子所介導的中性粒細胞和EC之間的相互作用，并能阻止腫瘤壞死因子-α引起的中性粒細胞遷徙出內皮細胞層［4］。Ang-1/Tie2系統可減少促炎基因表達和炎癥介質的產生顯著減輕局部炎癥反應，如凝血酶刺激后誘導的白細胞介素-8分泌［5］，這可能是通過Tie2受體磷酸化與核因子-κB（nuclear factorκB，NF-κB）抑制劑相互作用所介導的。Tie2受體缺陷的小鼠模型導致中性粒細胞浸潤和肺血管滲漏增加，加重了內毒素血癥引起的肺損傷［6］。這一結果表明，即使缺乏外源性Ang-1蛋白治療，Ang-1/Tie2系統仍然有抗炎功能。

2.2 調節內皮細胞通透性和抗血管滲漏：Ang-1/ Tie2系統調節EC通透性，部分是通過Rho家族小鳥苷三磷酸酶RhoA所介導的路徑調整肌球蛋白、微絲肌動蛋白（filamentous actin，F-actin）間相互作用來完成的［7］。Rho GTPase家族成員特別是RhoA在EC通透性增高中起重要作用，Rho GTP酶通過影響微絲肌動蛋白的聚合來調節EC的屏障功能。Tie2受體磷酸化后，通過PI3激酶和Rac1激活p190RhoGTPase激活蛋白（Rho家族GTPase活化蛋白，p190RhoGAp），這種蛋白有抑制RhoA活性的能力，從而抑制RhoA的活化。這一結果可減低EC高通透性和微絲肌動蛋白的形成［3］。研究［3］證實，在內毒素血癥小鼠模型中，下調的p190RhoGAp激活蛋白完全消除Ang-1抗內毒素血癥誘發的炎癥和肺血管滲漏的能力。

國外有學者研究［7］發現Ang-1的調節EC通透性與PECAM-1和鈣黏蛋白在細胞表面的重新分布及細胞間連接緊密相關。Ang-1/Tie2系統影響著跨膜結合蛋白產生的相鄰細胞間連接力，特別是血管內皮細胞鈣依賴粘連蛋白復合物。Ang-1能改變血管內皮細胞鈣依賴粘連蛋白的狀態，降低EC通透性［8］。Ang-1這些效應是由依賴于鞘氨醇激酶-1激活的細胞外信號調節激酶1/2來調節的［9］。同時Ang-1也是一種針對VEGF所介導的血管高滲透性有效的抑制劑［9］。VEGF能上調囊泡-液泡細胞器（vesicular vacuolar organelle，VVO）功能，調節血管基底膜上窗孔的開放或關閉，促血管通透性增加。而Ang-1影響了VVO的形成，同時減低了VEGF誘導磷酸化和隨后的血管內皮細胞鈣依賴粘連蛋白的細胞內攝作用［7］，從而起到抗血管滲漏的效應。

2.3 抑制內皮細胞凋亡：細胞凋亡是炎癥發病過程中的重要機制，實驗［10］證明膿毒癥小鼠肺毛細血管EC凋亡數量明顯增加。Ang-1抑制EC凋亡通過幾個途徑，其中包括磷脂酰肌醇3′激酶（PI 3′-K）/蘇氨酸激酶信號轉導通路［11］，激活NF-κB的A-20結合抑制劑（A-20 binding Inhibitor of Nuclear Factor-kappaB Activation，ABIN-2）［12］，抑制轉錄因子FoxO1介導的基因表達［13］，抑制線粒體釋放第二線粒體源的半胱氨酸天冬酶激活物（second mitochondrial derived activator of caspases，smac）和細胞色素C（cytochrome C）［14］，與上調凋亡抑制因子生存素（survivin），穩定細胞活力抑制凋亡［15］。

研究人員用可溶性Tie2受體（soluble Tie2 receptors，sTie2）阻斷人臍靜脈內皮細胞的內源性Ang-1，再給予不同劑量的外源性Ang-1，發現Tie2受體和PI 3′-K亞單位p85的磷酸化和PI 3′-K的活性均呈劑量依賴性，隨著劑量的增加內皮細胞凋亡指標逐漸下降［16］。PI3′-K的阻斷劑LY294002可阻斷Ang-1的抗凋亡作用。

天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶（caspase）是細胞凋亡中3條途徑的最后通路，在細胞凋亡過程中發揮重要作用。線粒體可釋放細胞色素C和半胱氨酸天冬酶激活物，二者都能促進半胱氨酸蛋白水解酶的表達而促進凋亡的發生。體內實驗表明，Ang-1在失血性休克大鼠模型中能防止線粒體跨膜電位崩潰，抑制線粒體釋放半胱氨酸天冬酶激活物和細胞色素C，阻止細胞凋亡［14］。

2.4 其他證實Ang-1具有抗炎效應的動物模型實驗：氣道毛細血管能夠表達P-選擇素、細胞間黏附分子等靜脈標記物，并且是由脂多糖誘導急性炎癥中白細胞粘連的部位，Ang-1基因過度表達導致氣道毛細血管重塑。全身應用sTie2阻斷內源性Ang-1抑制毛細血管重塑，誘導靜脈標記物，可促進白細胞進入感染肺支原體的小鼠氣道。研究結果［17］表明，封鎖Ang-1/Tie2通路，是氣道炎癥的有效治療方法。

此外，在內毒素處理過的動物模型中，Ang-1能夠減少內皮素1（endothelin-1），這是一種炎癥介質同時也是一種血管收縮劑，同時增加ARDS發病中的保護因素血紅素氧合酶-1（hemoxygenase-1，HO-1）［18］。而由腺病毒轉染Ang-1的動物模型比內毒素或高氧引起的肺損傷及內毒素引起的休克動物模型存活率提高了不止2倍［19］。

3 目前研究仍存在的問題

與其他生長因子如VEGF、EGF比較，我們對血管生成素家族了解尚少，并且缺乏相關的小干涉RNA（small interfering RNA；siRNA）和質粒的廣泛應用，甚至缺少基本的研究工具如市售的小鼠Ang-1ELISA試劑盒。而且，Ang-1/Tie2系統參與抑制炎癥反應過程機制復雜，涉及多條信號傳導通路和多個正向、負向調節因子，進一步研究抑制炎癥反應的信號傳導通路及其啟動機制和拮抗因素，以及Ang-1/Tie2系統與其他因子間的關系，對于炎性疾病防治和相關藥物的開發應用具有重要意義。

目前Ang-1的給藥方式包括局部或全身應用外源性Ang-1蛋白、重組Ang-1、細胞療法（注射血管緊張素-1過表達間充質干細胞）、腺病毒載體轉染、轉基因動物等方法。但是尚無比較這幾種給藥方式的途徑、劑量、開始最佳時間、有效性與安全性的相關實驗研究。

此外，鑒于Ang-1存在的抗炎效應有學者提出，Ang-1的水平是否能夠成為預測炎癥反應中持續器官衰竭（＞48 h）和延長住院期生物標記。Whitcomb等［20］采用酶聯免疫吸附法測定了312例重癥急性胰腺炎患者的Ang-1、Ang-2水平，發現輕型和重型急性胰腺炎患者較入院時血清Ang-1水平差異并無統計學意義。因此，關于血清Ang-1水平能否成為預測炎性疾病嚴重程度的指標，以及Ang-1是否在除EC之外的其他細胞上存在受體；Ang-1是調節血管滲漏的炎癥反應還是僅能調節血管EC通透性增高的炎癥反應均尚未明確。上述這些問題均需在今后的研究中作更進一步的探討。

4 結 語

Ang-1的抗炎機制可歸納為：抑制炎癥細胞遷移、黏附及炎癥基因表達；調節內皮細胞通透性；抑制內皮細胞凋亡；維持血管穩定、抗血管滲漏等。而目前仍沒有針對炎癥病因的治療措施，甚至沒有關于炎癥前潛在因素和在發病過程中細胞相互作用方面的有效信息。而抗炎和抗血管通透性的藥物表現出抗藥性原因可能是人類微血管獨特屬性［21］和多種炎癥因子刺激、血管高滲透性導致的表現。Ang-1/Tie2系統可能提供了一個恰當的新的治療靶點，因為它控制著對抗多重刺激造成的炎癥和血管高滲透性的廣泛通路［22］。

總之，Ang-1/Tie系統在炎癥過程中的作用及其機制和應用前景已初露端倪。Ang-1/Tie系統的研究，不僅有利于加深對炎癥發病機制的認識，而且對于急性肺損傷、重癥胰腺炎、膿毒血癥等臨床相關疾病的防治亦有重要現實意義。

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10.3969/j.issn.1007-3205.2012.07.048

R631

A

1007-3205（2012）07-0866-04

2011-03-03；

2011-03-28

霍浩然（1984-），男，河北邯鄲人，河北省邯鄲市中心醫院醫師，醫學碩士，從事肝膽外科疾病診治研究。

*通訊作者