Rab1蛋白介導的AT1R囊泡運輸在糖尿病腦梗死血管重構方面的研究進展

劉月+方邦江+王曉翠+孫麗華

摘 要 Rab1可調節血管內皮細胞等組織細胞，血管緊張素Ⅱ1型受體（AT1R）從內質網經高爾基體到細胞表面的順向運輸。血管緊張素Ⅱ不但能增加內皮祖細胞（EPCs）的數量，而且能改善EPC的增生、遷移、黏附和體外血管生成能力，AngⅡ通過AT1R介導上調內皮祖細胞的血管內皮生長因子等多種促血管新生的細胞因子的表達，促進血管再生。Rab1蛋白介導AT1R囊泡運輸在復元醒腦湯治療糖尿病腦梗死的作用機制中可能是其關鍵點。

關鍵詞 Rab1蛋白 囊泡運輸 血管重構 復元醒腦湯

中圖分類號：R289.5； R587.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533（2016）19-0045-03

Research progress of Rab1 protein-mediated AT1R vesicular transfer in the vascular remodeling of diabetic cerebral infarction*

LIU Yue**， FANG Bangjiang***， WANG Xiaocui， SUN Lihua（Longhua Hospital， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 200032， China）

ABSTRACT Rab1 can adjust histocytes， such as vascular endothelial cells， AT1R follow endoplasmic reticulum via golgi arriving to the consequent on the surface of the cell. Angiotensin Ⅱ can not only increase the number of endothelial progenitor cells， but also improve the proliferation， migration， adhesion of EPC and in vitro angiogenesis ability and can also upregulate the expression of variety of angiogenic cytokines including vascular endothelial growth factor of progenitor cells and so on by AT1R mediation so as to promote angiogenesis. Rab1 protein-mediated AT1Rs vesicle transport is an important mechanism for Fuyuan Xingnao decoction for the treatment of diabetic cerebral infarction.

KEY WORDS Rab1 protein； vesicular transfer； vascular remodeling； Fuyuan Xingnao decoction

近30年間，隨著我國人口飲食結構、生活習慣等逐漸的西式化，人口的老齡化，以及隨著現代醫學不斷進步，人口的基數也在不斷增加，我國糖尿病患者較之前增長了3～6倍，使我們逐漸成為世界糖尿病流行的中心[1]。糖尿病并發的腦梗死是最常見、最嚴重的血管并發癥，大量循證醫學研究證實，糖尿病患者腦梗死的發生率和死亡率均顯著高于非糖尿病患者，其致殘、致死率多年來一直居高不下[2]，給國民經濟帶來巨大的負擔。因此，積極探尋糖尿病腦梗死的發病機制、深入研究其有效的防治方法已成為當下極具科學意義和社會價值的重大醫學課題。

業界共識，糖尿病腦梗死缺血損傷區血運重建，對缺血區神經功能修復具有重要作用。相關研究已從不同機制證實了缺血區域的血管新生對糖尿病腦梗死預后產生顯著效應。但糖尿病腦梗死血管新生機制非常復雜，其機制尚未完全闡明。新近相關研究證據表明，Rab1蛋白介導的血管緊張素Ⅱ1型受體（angiotensinⅡ type 1 receptor，AT1R）囊泡運輸，在血運重建過程中發揮重要作用。深入研究Rab1蛋白介導的AT1R囊泡運輸在血管新生中的作用，將有望深入揭示糖尿病腦梗死發生、發展的病理機制，并將為臨床治療糖尿病腦梗死等糖尿病血管并發癥提供新的思路和研發相關藥物提供全新靶點。本文基于此目的作一闡述。

1 血管緊張素Ⅱ對血管新生的影響

腎素-血管緊張素是臨床中多種疾病至關重要的發病機理，包括心血管、腦血管、腫瘤等疾病。血管張緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）是腎素-血管緊張素的重要組成部分，通過作用于細胞內皮，可以促進血管新生[3-6]。AngⅡ是一種辛肽化合物激素，通過與細胞膜表面特異受體結合，進而激活多種細胞內信號傳導途徑，發揮生物學效應。AngⅡ血管緊張素Ⅱ受體有兩種亞型，血管緊張素Ⅱ1型受體（AT1R）和血管緊張素Ⅱ2型受體（AT2R），二者均為7次跨膜G蛋白偶聯受體超家族成員，其中AT1R可以敲除小鼠在中風時血管生成能力差的基因[ 7 ]。有研究表明，內皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）是血管內皮細胞的前體細胞，在生理或病理因素刺激下，可從骨髓動員到外周血參與損傷血管的修復，在血管生成方面占主要地位[8-11]。EPCs內皮祖細胞有兩種不同的分型：一是早期EPCs內皮祖細胞，二是晚期EPCs內皮祖細胞。早期EPCs內皮祖細胞自我生成血管的能力較差[12]。晚期EPCs內皮祖細胞的發現要稍晚于早期EPCs內皮祖細胞，并且前者可以直接促進血管新生，同時具有較強的旁分泌功能[13]。研究證實[14-15]，AngⅡ不但能增加EPCs內皮祖細胞的數量， 而且能改善E P C s的增生、遷移、黏附和體外血管生成能力，但是短時間的AngⅡ的暴露可以促進血管新生，長時間的接觸會抑制晚期EPCs內皮祖細胞的血管生成能力。AngⅡ通過AT1R介導上調EPCs內皮祖細胞的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等多種促血管新生的細胞因子的表達，促進血管再生[14-15]。有關視網膜新生血管的研究結果顯示[16]，在血管新生的過程中，AngⅡ與VEGF蛋白水平呈正相關，并且在我們前期糖尿病腦梗死大鼠血管重構研究也證實，VEGF蛋白與與AngⅡ蛋白水平表達呈類似結果[17]。可以認為，AngⅡ可能通過AT1R信號轉導途徑調節缺血組織中VEGF表達并刺激VEGF促進血管新生。

目前研究表明，AT1R功能的實現與其在胞內的運輸密切相關，在內質網，AT1R經過合成、折疊、裝配后，輸送到高爾基體進行翻譯后的修飾，然后被輸送到細胞膜表面，與AngⅡ結合激發信號傳導途徑，然后結合AngⅡ的AT1R進入胞內，在溶酶體被降解并被重復再利用[18]。

2 囊泡運輸與Rab蛋白的關系

真核細胞內的各型細胞器，可以使機體的各項生理機能得以正常運行。細胞器的功能和結構是不斷變化的，細胞器之間、細胞器與細胞質膜之間的物質信息的交流也在不斷地進行著。這些交流需要靠囊泡這一介質來作為橋梁。囊泡是由單層膜包裹而成的膜性結構，其厚度從幾十nm到幾百nm不均，而從構成方面來說，囊泡可以有包被囊泡和無包被囊泡之分。囊泡主要的主要作用是進行不同膜性細胞器之間的物質能量的交換，而此功能稱之為囊泡運輸。囊泡運輸的完成主要依靠運輸軌道、馬達蛋白和貨物囊泡的支持。細胞內囊泡運輸是指囊泡將所攜帶的神經遞質、蛋白質或者其他物質轉運到特定細胞部位的過程。這些生物分子被包裹在脂質雙層膜構成的囊泡中或位于囊泡膜表面，真核細胞通過不同類型囊泡完成蛋白質、多核苷酸、多糖等生物分子的跨膜運輸，而Rab蛋白是囊泡運輸重要的調節因子[19]。Rab蛋白，是GTPases的Ras超家族成員之一，與胞內蛋白在各細胞器之間的運輸有關。Rab GTases被命名為小G蛋白，屬于Ras超家族，目前已經發現有70多種Rab蛋白，Rab蛋白通過胞吐和胞吞的方式在囊泡運輸中起重要作用[20-22]。目前研究表明，Rab1蛋白分布于內質網和高爾基體，并介導內質網至高爾基體的順向蛋白運輸[23]，并且Rab1蛋白可調節血管內皮細胞等組織細胞AT1R從內質網經高爾基體到細胞表面的順向運輸，促進血管重構[24-25]。

因此，我們推測Rab1蛋白介導的AT1R囊泡運輸在糖尿病腦梗死血管重構中具有重要作用，將為研究糖尿病腦梗死等糖尿病血管并發癥等發病機制和治療帶來全新的思路和方法。

3 復元醒腦湯的作用機理

糖尿病腦梗死，屬中醫“消渴病中風病”范疇，糖尿病在高血糖的長期情況下會引發多種并發癥，其中腦梗死是重要的并發癥之一[26]。Djelilovic-Vranic等[27]的研究表明，糖尿病是腦梗死的誘發因素。腦血管病急性期病勢暴急，“復元醒腦法”是根據龍華醫院已故全國著名老中醫胡建華教授的學術經驗，并結合課題組在長期臨床實踐所提出，《素問·上古天真論》所記“女子七七”、“男子八八”天癸絕，腎精虧耗，形神俱敗，此為中風的發病機理，元代沈金鏊謂“元氣虛為中風之根也”， 我們在此基礎之上提出糖尿病腦梗死的發病主要以“元氣虛損為根本，痰瘀互結、痰熱生風”為核心病機[28]，并自擬復元醒腦湯（藥物組成為：人參、三七、石菖蒲、生天南星、水蛭、大黃、益母草）。方中用大黃配人參起到了攻補兼施的作用，人參大補元氣，補脾益肺，脾氣強健，肺氣宣降有度，同時人參還能補氣生血，氣血充足，達到驅邪扶正的目的；大黃通腑泄熱，涼血活血，清熱解毒，痰瘀通過泄下之效得以清除，因大黃苦寒沉降之性，善能瀉熱，活血逐瘀通經之能，即可下瘀血，又可清瘀熱，最終達到痰瘀熱俱清，經脈運行通暢的目的；三七活血化瘀，止血定痛，補虛強壯，三七具有止血不留瘀，化瘀不傷正的特點，配伍人參可提高正氣，與大黃合用可逐瘀通經；水蛭為蟲類藥，破血逐瘀通經之力強，張錫純認為本品“破瘀血而不傷新血， 專人血分而不損氣分”，為逐瘀之佳；《本草綱目》中對益母草有這樣的描述：“活血、破血、調經、解毒”，本品主入血分，尤善于活血祛瘀通經，疏肝解郁；天南星歸肝經，善走經絡，尤以祛風痰而止痙厥為重；石菖蒲性味辛苦溫，芳香走竄，既有開竅醒神之效，又可化濕豁痰，擅長治療痰濕之邪蒙蔽清竅。諸藥合用，起“復元醒腦、逐瘀化痰、泄熱熄風”之功。經多年臨床運用表明，復元醒腦湯對糖尿病腦梗死中患者的血糖、胰島素抵抗和神經缺損癥狀等療效顯著[29]。相關研究結果顯示[30-33]，復元醒腦湯可顯著改善腦梗死面積、腦微循環動態變化大鼠腦血流量變化、神經行為學體征、穩態葡萄糖輸注率、缺血組織血管形態學、缺血區域新生血管密度，并提升缺血腦組織中SDF-1、CXCR4、VEGF基因和蛋白表達，使內皮祖細胞增殖能力、遷移能力、黏附能力增強，改善血腦屏障，減輕腦組織水腫，緩解炎性細胞浸潤，進而改善神經功能的缺損程度[30-33]。復元醒腦湯對miRNAs相關信息分子具有良性調控作用，是促進血管再生，建立側枝循環，改善糖尿病腦梗死腦損傷的作用機制之一。

4 結語

糖尿病合并腦梗死的發生率在逐年上升，對人類的生活生產造成了嚴重的影響，基于Rab1蛋白介導的AT1R的囊泡運轉在血管新生的作用，以及我們前期研究工作基礎與證據，認為通過復元醒腦湯干預腦皮質微血管內皮細胞和糖尿病腦梗死大鼠梗死部位缺血腦組織中Rab1的表達及其介導的AT1R在囊泡的運輸變化，闡釋糖尿病腦梗死發生的病理機制和復元醒腦湯促進血管重構的相關分子機制，這將是一個重要切入點，并且為研究如何防治糖尿病腦梗死等糖尿病血管并發癥將提供一條新的思路，對深入探討糖尿病發病機制、制定防治策略、新藥研發具有重要的現實與科學意義。

參考文獻

[1] 糖尿病防控評估研究小組. 中國糖尿病防控藍皮書[M].武漢： 華中科技大學同濟醫學院出版社， 2011： 5.

[2] 林蘭. 糖尿病中西醫結合診療規范[M]. 北京： 軍事醫學科學出版社， 2010： 58-68.

[3] Ferrario CM， Strawn WB. Role of the renin-angiotensinaldosterone system and proinflammatory mediators in cardiovascular disease[J]. Am J Cardiol， 2006， 98（2）： 121-128.

[4] Nicholls MG， Richards AM， Agarwal M. The importance of the renin-angiotensin system in cardiovascular disease[J]. J Hum Hypertens，1998， 12（5）： 295-299.

[5] Egami K， Murohara T， Shimada T， et al. Role of host angiotensin II type 1 receptor in tumor angiogenesis and growth[J]. J Clin Invest， 2003，112（1）： 67-75.

[6] Suganuma T， Ino K， Shibata K， et al. Functional expression of the angiotensin II type 1 receptor in human ovarian carcinoma cells and its blockade therapy resulting in suppression of tumor invasion， angiogenesis， and peritoneal dissemination[J]. Clin Cancer Res， 2005， 11（7）： 2686-2694.

[7] Sasaki K， Murohara T， Ikeda H， et al. Evidence for the importance of angiotensin II type 1 receptor in ischemiainduced angiogenesis[J]. J Clin Invest， 2002， 109（5）： 603-611.

[8] Pelliccia F， Cianfrocca C， Rosano G， et al. Role of endothelial progenitor cells in restenosis and progression of coronary atherosclerosis after percutaneous coronary intervention： a prospective study[J]. JACC Cardiovasc Interv， 2010， 3（1）： 78-86.

[9] Hirschi KK1， Ingram DA， Yoder MC. Assessing identity， phenotype， and fate of endothelial progenitor cells[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2008， 28（9）： 1584-1595.

[10] Ribatti D. The involvement of endothelial progenitor cells in tumor angiogenesis[J]. J Cell Mol Med， 2004， 8（3）： 294-300.

[11] Gao D， Nolan DJ， Mellick AS， et al. Endothelial progenitor cells control the angiogenic switch in mouse lung metastasis[J]. Science， 2008， 319（5860）： 195-198.

[12] Rehman J1， Li J， Orschell CM. et al. Peripheral blood“endothelial progenitor cells” are derived from monocyte/ macrophages and secrete angiogenic growth factors[J]. Circulation， 2003， 107（8）： 1164-1169.

[13] Hur J， Yoon CH， Kim HS， et al. Characterization of two types of endothelial progenitor cells and their different contributions to neovasculogenesis[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2004， 24（2）： 288-293.

[14] McCarthy CA， Widdop RE， Denton KM， et al. Update on the angiotensin AT（2） receptor[J]. Curr Hypertens Rep， 2013， 15（1）： 25-30.

[15] 孫文文， 任國慶， 汪奕斌， 等. 血管緊張素Ⅱ對外周血早期內皮祖細胞血管內皮生長因子表達的影響[J]. 中國動脈硬化志， 2011， 19（8）： 651-654.

[16] 劉鶴南， 陳曉隆. 血管緊張素Ⅱ和血管內皮生長因子在視網膜新生血管中的表達及意義[J]. 國際眼科雜志， 2010， 10（8）： 1481-1484.

[17] 糜公仆， 鄧華聰， 李永玲， 等. 2型糖尿病患者血管緊張素II與胰島β細胞分泌功能的關系探討[J]. 中華內分泌代謝雜志， 2011， 27（3）： 219-223.

[18] Selyunin AS， Reddick LE， Weigele BA， et al. Selective protection of an ARF1-GTP signaling axis by a bacterial scaffold induces bidirectional trafficking arrest[J]. Cell Rep， 2014， 6（5）： 878-891.

[19] Thomas JD， Zhang YJ， Wei YH. Rab1A is an mTORC1 activator and a colorectal oncogene[J]. Cancer Cell， 2014， 26（5）： 754-769.

[20] Cherfils J， Zeghouf M. Regulation of small GTPases by GEFs， GAPs， and GDIs[J]. Physiol Rev 2013， 93（1）： 269-309.

[21] Davis S， Ferro-Novick S. Ypt1 and COPII vesicles act in autophagosome biogenesis and the early secretory pathway[J]. Biochem Soc Trans， 2015， 43（1）： 92-96.

[22] Grossmann AH， Yoo JH， Clancy J， et al. The small GTPase ARF6 stimulates β-catenin transcriptional activity during WNT5A-mediated melanoma invasion and metastasis[J]. Sci Signal， 2013， 6（265）： 1125-1140.

[23] 李運成， 王關嵩， 魏征華， 等. Rab1對海水干預肺微血管內皮細胞b腎上腺素受體表達的調節作用[J]. 解放軍醫學雜志， 2012， 37（8）： 833-836.

[24] Yin H， Li Q， Qian G， et al. Rab1 GTPase regulates phenotypic modulation of pulmonary artery smooth muscle cells by mediating the transport of angiotensin II type 1 receptor under hypoxia[J]. Int J Biochem Cell Biol， 2011， 43（3）： 401-408.

[25] Li Y， Wang G， Lin K， et al. Rab1 GTPase promotes expression of b-adrenergic receptors in rat pulmonary microvascular endothelial cell[J]. Int J Biochem Cell Biol， 2010， 42（7）： 1201-1209.

[26] 劉波， 張曉艷， 繆京莉. 2 型糖尿病患者脂代謝紊亂與大血管病變的關系[J]. 現代中西醫結合雜志， 2011， 20（1）： 5-6.

[27] Djelilovic-Vranic J， Alajbegovic A， Zelija-Asimi V， et a1. Predilection role diabetes mellitus and dyslipidemia in the onset of ischemic stroke[J]. Med Arh， 2013， 67（2）： 120-123.

[28] 胡建華工作室. 胡建華學術經驗擷英[M]. 上海： 上海中醫藥大學出版社， 2005： 150-151.

[29] 方邦江， 周爽， 陳寶瑾， 等. 復元醒腦湯對糖尿病并發急性腦梗死胰島素抵抗干預作用的臨床研究[J]. 上海中醫藥雜志， 2009， 43（5）： 14-15.

[30] 方邦江， 周爽， 沈俊逸， 等. 復元醒腦湯對糖尿病腦梗死大鼠腦組織血流量及含水量影響的實驗研究[J]. 老年醫學與保健， 2012， 18（6）： 381-384.

[31] 黃金陽， 王宏， 方邦江. 復元醒腦湯對糖尿病腦梗死大鼠血-腦屏障干預作用的實驗研究[J]. 江蘇中醫藥， 2013， 45（8）： 68-70.

[32] 陳淼， 王宏， 方邦江. 復元醒腦湯治療糖尿病合并腦梗死的機制研究[J]. 中國急救醫學， 2013， 33（7）： 654-657.

[33] 趙平， 沈俊逸， 方邦江， 等. 復元醒腦湯對糖尿病腦梗死大鼠腦組織梗死體積的影響[J]. 上海中醫藥大學學報， 2013， 9（5）： 66-68.