自噬與血管再生關(guān)系的研究進(jìn)展

鄭愛甜+吳標(biāo)良

【關(guān)鍵詞】 自噬；血管；再生

中圖分類號：R364 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.03.026

自噬（autophagy）是細(xì)胞將受損細(xì)胞器及衰老的生物大分子（如變性的蛋白質(zhì)）運(yùn)輸?shù)饺苊阁w進(jìn)行消化降解，以胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)自噬體為特征的細(xì)胞自我消化過程，自噬廣泛存在于真核細(xì)胞生物[1]。目前認(rèn)為自噬在應(yīng)激防御、維持細(xì)胞的自穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)細(xì)胞的存活、調(diào)節(jié)生長發(fā)育等方面有很大作用。在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞自噬的表現(xiàn)形式有多種，其共性是通過溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)的成分。近年來，越來越多的研究證明自噬與創(chuàng)面的愈合、修復(fù)密切相關(guān)。本文將對自噬與血管再生的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 自噬對內(nèi)皮細(xì)胞功能的影響

血管再生基于完整內(nèi)皮的存在，新血管形成起始的中心環(huán)節(jié)是內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和出芽。血管內(nèi)皮細(xì)胞是覆蓋在血管內(nèi)膜表面并且相互緊密連接的單層細(xì)胞，它有效地將血液和血管壁分隔開來，具有信息傳遞、分泌生長因子、參與血管生成等多種重要的生理功能。

1.1 自噬通過生長因子對內(nèi)皮細(xì)胞功能產(chǎn)生影響

生長因子是具有刺激細(xì)胞生長活性的細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長與其他細(xì)胞功能等多效應(yīng)的多肽類物質(zhì)。研究表明，生長因子的表達(dá)會影響細(xì)胞的增殖、細(xì)胞外基質(zhì)的合成等[2]。促進(jìn)血管壁形成的常見生長因子有血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、血管生成素（ANG）、血小板源性生長因子（PDGF）、堿性成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）等。VEGF是內(nèi)皮細(xì)胞最具特異性的生長因子，對血管形成所起的作用最為關(guān)鍵，其在體內(nèi)外均可誘導(dǎo)血管新生，同時可通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮（NO）增加血管的通透性。王慷慨等[3]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)VEGF處理可顯著增加Beclin-1、ATG4、ATG5、LC3-II等自噬相關(guān)基因的表達(dá)，而自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤（methyl adenine，3-MA）預(yù)處理則顯著抑制了VEGF介導(dǎo)的 HUVECs管型形成和細(xì)胞遷移能力，表明了VEGF通過自噬誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞管型形成。宣敏等人[4]制作大鼠皮膚急性創(chuàng)面模型，觀察富血小板血漿（PRP）對創(chuàng)面新生血管的影響、PRP對自噬的影響及自噬和創(chuàng)面愈合的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PRP組創(chuàng)面較對照組明顯出現(xiàn)新生毛細(xì)血管，管腔增大，并初步形成毛細(xì)血管網(wǎng)，且與自噬相關(guān)蛋白Beclin-1、p62與CD31相關(guān)，提示PRP通過自噬的影響參與了創(chuàng)面愈合中的血管再生。同時，楊光唯等通過對靜脈血栓再通機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，3-MA通過調(diào)控自噬水平，提高血栓局部內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，促進(jìn)了毛細(xì)血管生成[5]。劉慧慧等[6]探討纖維蛋白在管腔樣結(jié)構(gòu)形成作用的研究中，發(fā)現(xiàn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在纖維蛋白的作用下可見管腔樣結(jié)構(gòu)，同時VEGF和LC3的表達(dá)隨著纖維蛋白濃度增加而增加，反映了纖維蛋白可通過激活自噬和提高VEGF的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)血管再生。Shen等[7]在經(jīng)脂肪因子Chemerin處理后的內(nèi)皮細(xì)胞中，觀察活性氧（ROS）及自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)，結(jié)果表明Chemerin通過促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的自噬，誘導(dǎo)了新生血管的形成。另有研究表明[8]，在缺氧微環(huán)境下，存在于血管內(nèi)皮的血管生成素快速釋放，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)解離，活化并促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，同時可增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞對VEGF的敏感性，從而促進(jìn)血管生成。在抗血管生成實驗中發(fā)現(xiàn)，自噬抑制劑3-MA在抑制血管生成和增加細(xì)胞凋亡中具有協(xié)同作用[8]，自噬相關(guān)基因Beclin-1通過降低血管生成素Ang蛋白及mRNA的表達(dá)，抑制細(xì)胞的增殖[9]。

對血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖具有促進(jìn)作用的生長因子，除了上述的VEGF、血管生成素，還有如肝細(xì)胞生長因子（HGF）、胎盤源性生長因子（PIGF）等。有研究表明，HGF通過上調(diào)VEGF刺激內(nèi)皮細(xì)胞增生，PIGF可通過誘導(dǎo)單核細(xì)胞聚集、增加巨噬細(xì)胞的存活及激活 p38MAPK等方式促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長，加速新生血管的形成及側(cè)支循環(huán)的建立，且不會出現(xiàn)如VEGF促進(jìn)新生血管形成所引起水腫、低血壓等副反應(yīng)[10～11]。

上述研究表明，自噬可對多種生長因子的調(diào)節(jié)作用促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長，而內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、分化是新生血管形成的重要基礎(chǔ)，對改善創(chuàng)面血液循環(huán)、促進(jìn)創(chuàng)面愈合有重要意義。

1.2 自噬通過抗氧化應(yīng)激對內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生影響

在創(chuàng)面血管再生的過程中，局部組織缺氧、低灌注可誘導(dǎo)自噬，自噬發(fā)揮了抗氧化應(yīng)激的損傷作用，促進(jìn)了細(xì)胞的存活。韓婧等人[12]在內(nèi)皮細(xì)胞受氧化應(yīng)激損傷后其細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制研究中，發(fā)現(xiàn)姜黃素可抑制氧化應(yīng)激過程中轉(zhuǎn)錄因子的核轉(zhuǎn)位，激活了信號通路IP3K/Akt/mTOR引發(fā)自噬，從而抑制氧化應(yīng)激引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷。活性氧（ROS）可通過介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生過多的ROS而致內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷[13～14]。范俊等人[14]研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）可升高血管內(nèi)皮細(xì)胞的ROS水平，但同時可誘發(fā)自噬，防止內(nèi)皮細(xì)胞損傷。肖丹丹、劉建蘭等[15～16]研究發(fā)現(xiàn)Hcy誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞自噬的發(fā)生，在其引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷中起保護(hù)作用。連曉鵬[17]研究發(fā)現(xiàn)過氧化氫（H2O2）通過誘發(fā)細(xì)胞過度自噬致微血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷，而重組人促紅細(xì)胞生成素可通過激活信號通路PI3K/AKT/mTOR，抑制細(xì)胞過度自噬水平，達(dá)到對血管內(nèi)皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷起保護(hù)作用。糖尿病發(fā)病率越來越高，高糖可引起線粒體ROS產(chǎn)生增加，促進(jìn)氧化應(yīng)激，誘發(fā)病理性自噬，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷[18]。有研究表明，氧化型低密度脂蛋白可通過影響內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，降低內(nèi)皮細(xì)胞的抗氧化能力，抑制其活性，增強(qiáng)其氧化應(yīng)激所致的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷[19]。羅云等人[20]研究發(fā)現(xiàn)檧木皂苷C可減少ox-LDL所致的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，其作用機(jī)制可能是該藥能激活信號通路STAT3、FOxO1誘導(dǎo)自噬的發(fā)生、上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞的抗凋亡活性。研究[21～22]發(fā)現(xiàn)糖基化終末產(chǎn)物通過激活信號通路PI3K/Akt/mTOR提高自噬水平，在AGEs誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡中，自噬起到保護(hù)作用。

氧化應(yīng)激是創(chuàng)面中的常見狀態(tài)，上述研究表明了氧化應(yīng)激對創(chuàng)面自噬的重要意義，自噬可通過創(chuàng)面形成的氧化應(yīng)激促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長，促進(jìn)創(chuàng)面血管再生。

1.3 線粒體自噬

目前，血管內(nèi)皮細(xì)胞線粒體相關(guān)功能在心血管疾病中的研究受到廣泛關(guān)注。線粒體自噬，即通過自噬機(jī)制選擇性地清除老化或者受損的線粒體，實現(xiàn)能量的再循環(huán)利用過程[23]。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體自噬通過激活信號通路PINK1/Parkin清除代謝中受損的線粒體來維持其功能的完整，從而保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[23]。陳俊莉[24]在藥物阿魏酸對體內(nèi)低灌注引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的保護(hù)研究中發(fā)現(xiàn)，線粒體自噬是其重要的保護(hù)機(jī)制。在缺氧狀態(tài)下，機(jī)體會產(chǎn)生過多的ROS，因此ROS的水平可以間接反映細(xì)胞在缺血缺氧后的損傷程度，ROS同時可以誘導(dǎo)線粒體自噬，通過線粒體自噬減少自身水平，促進(jìn)細(xì)胞存活[25]。由此可見，自噬還可通過線粒體形式發(fā)揮能量調(diào)節(jié)作用，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能，促進(jìn)血管再生。

2 自噬與血管重塑

2.1 自噬對血管平滑肌細(xì)胞的作用

血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）作為血管壁中層的重要細(xì)胞組成部分，對血管壁結(jié)構(gòu)和功能的維持有著重要的作用。張佩佩[26]研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素能通過溶酶體途徑激活自噬，抑制VSMC增殖，反映了自噬參與VSMC的增殖。胡鵬飛等[27]以AGEs刺激血管平滑肌細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)VSMC的遷移和增殖能力明顯增強(qiáng)，且自噬相關(guān)蛋白表達(dá)增加，而經(jīng)自噬抑制劑處理的VSMC，其增殖能力明顯減弱，提示了AGEs通過誘導(dǎo)自噬促進(jìn)了血管平滑肌細(xì)胞的增殖。邱偉文等[28]研究發(fā)現(xiàn)氧化低密度脂蛋白對血管平滑肌細(xì)胞的增殖亦有促進(jìn)作用，而腦心通能明顯抑制該現(xiàn)象，其機(jī)制主要與該藥能降低血管平滑肌細(xì)胞的自噬水平有關(guān)。實驗表明，自噬相關(guān)基因LC3表達(dá)增加，增強(qiáng)了VSMC的增殖遷移能力[29]，說明了PDGF通過誘導(dǎo)自噬刺激VSMC表型轉(zhuǎn)化，促進(jìn)血管重塑。

2.2 自噬對成纖維細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)的作用

血管重塑以內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞的出芽、增生、遷移為主要特征，外膜的成纖維細(xì)胞（AF）發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，后經(jīng)過增殖、分化，同時分泌大量纖維粘連蛋白及Ⅰ型膠原，對新生的毛細(xì)血管進(jìn)行必要的修飾過程[30]。宣敏[4]的實驗研究發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)基因LC3、Beclin-1在皮膚創(chuàng)緣處、新生肉芽組織的血管內(nèi)皮細(xì)胞及成纖維細(xì)胞中均可見陽性表達(dá)，間接表明了自噬參與了成纖維細(xì)胞在創(chuàng)面愈合中的作用。另外，細(xì)胞外基質(zhì)在血管生成過程中能給予內(nèi)皮細(xì)胞與周圍組織提供聯(lián)系，防止新生血管塌陷[31]。早在1996年，就有研究結(jié)果表明，成纖維細(xì)胞是創(chuàng)面修復(fù)中血管重塑的主要細(xì)胞[32]。既往，大家一致認(rèn)為VEGF僅局限表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞，之后研究發(fā)現(xiàn)血管外膜成纖維細(xì)胞也分泌VEGF，而且VEGF還參與介導(dǎo)成纖維細(xì)胞促進(jìn)血管重構(gòu)的過程[33]。鄒剛玲等[34]研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ通過增強(qiáng)自噬活性促進(jìn)成纖維細(xì)胞的遷移和增殖能力。Marchesi等發(fā)現(xiàn)缺失PC5/6基因的大鼠（ecKO）血管重塑能力較正常大鼠下降，表明了成纖維細(xì)胞通過誘導(dǎo)自噬參與血管重塑的過程[35]。同時，細(xì)胞外基質(zhì)降解產(chǎn)物也可通過誘導(dǎo)自噬的活性促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生、新生毛細(xì)血管形成[36]。

上述研究表明，自噬不但促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長，還參與了血管重塑的重要過程，在創(chuàng)面血管再生中發(fā)揮重要作用，是血管再生的重要調(diào)控機(jī)制。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，目前已有很多研究表明自噬活動參與血管再生，且對自噬有調(diào)控作用的信號通路也多有研究。自噬作為血管再生過程中的重要參與者，同時自噬的激活可產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)抑制血管生成，且其在血管形成的促進(jìn)與抑制作用處于一種動態(tài)平衡，然而，自噬會在什么條件下被過度激活，會不會影響其他細(xì)胞的反應(yīng)，并且如何有效地控制自噬水平，是否還存在其他自噬調(diào)控的靶點(diǎn)，相關(guān)的研究比較少。相信隨著研究的深入，自噬介導(dǎo)血管再生的明確機(jī)制會逐漸明朗，具有廣闊的研究前景。

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（收稿日期：2017-01-09 修回日期：2017-02-11）

（編輯：潘明志）