自噬信號通路在冠脈支架后血管狹窄中的研究進展

邵 磊 趙春燕 王賢良

摘? ?要：血管支架術后再狹窄是嚴重影響心腦血管患者預后的重要因素，自噬信號通路等發揮了重要的作用。本文對自噬信號通路在支架術后再狹窄過程中的可能作用及其機制進行綜述。

關鍵詞：支架;狹窄;自噬

中圖分類號：R392? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.21.009

文章編號：1006-1959（2018）21-0028-05

Progress of the Research on Autophagy Signal Pathway in Coronary Artery

Stenosis after Stent

SHAO Lei1，ZHAO Chun-yan1，WANG Xian-liang2

（Interventional Treatment Center1，Department of Cardiology2，the First Affiliated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300192，China）

Abstract：Restenosis after stenting is an important factor affecting the prognosis of cardiovascular and cerebrovascular patients， and autophagy signaling pathway plays an important role.This paper reviews the possible role and mechanism of autophagy signaling pathway in restenosis after stenting.

Key words：Stent;Stenosis;Autophagy

進入21世紀以來，經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）在我國心腦血管疾病治療中的應用日益廣泛，據文獻報道，2013年全國完成PCI手術454505 例[1]。然而，PCI術后有20%～30%患者發生血管再狹窄，是影響心血管介入治療更好發展的最大問題[2，3]。支架內再狹窄（in-stentrestenosis，ISR）是指支架植入后6～9個月冠狀造影發現其官腔直徑狹窄≥50%，其病理機制目前仍然是臨床及實驗研究爭論的焦點，也是心血管領域的研究熱點。研究表明，血管支架置入后多種因素導致血管新生內膜的增生以及血管重構[4]。近年來國內研究人員發現，血小板源性生長因子、炎癥因子在損傷部位聚集等因素都參與了ISR的病理過程[5]，以及自噬信號通路（autophagy singaling pathway）在其病理機制中也發揮了重要的作用[6]。本文對自噬信號通路在血管支架術后再狹窄過程中的作用及其機制進行綜述，以期為臨床上積極防治血管支架術后再狹窄提供更多理論支持。

1 血管支架術后再狹窄病理機制

ISR是由于異常的傷口愈合反應或是動脈血管對血運重建期間誘發的創傷適應的不良反應，是機體對損傷的一種過度的愈合反應[7]。其病理過程包括：新生內膜增生，即內膜增厚和血管重構。以往研究表明在支架植入過程后冠狀動脈內皮細胞受損，膠原組織暴露，引起血小板集聚和血栓形成;冠狀動脈粥樣斑塊破裂，脂質體質暴露，這些因素綜合作用，導致血管平滑肌細胞（VSMC）過度增殖并向內膜下遷移，以及合成大量細胞外基質使血管內膜增厚，管腔狹窄（新生的血管內膜主要由VSMC和細胞外基質組成）[8]。針對ISR的病理改變如抑制血栓形成、改善內皮功能、抑制新生內膜過度增生的機制研究受到研究人員的廣泛重視。

1.1血管內膜增生的病理機制? 血管內膜增生是指血管成形術中的內皮損傷或剝脫，并由一系列炎癥因子、游離氧自由基和促有絲分裂和趨化因子參與的病理過程。血管內膜增生由多種細胞參與，如血管內皮細胞（vascular endothelial cells，VEC）、循環祖細胞（circulating progenitor cells，CPC）、和單核或者巨噬細胞[9]。目前研究詳細的揭示了不同亞型的血管細胞參與血管支架術后再狹窄，特別是內皮細胞向間充質細胞轉分化（endothelial-to-mesenchymal transition，EndMT）。在正常心血管發育過程中，EndMT發揮了重要作用。但在病理情況下，外界刺激使血管內皮細胞喪失正常形態，且其表面的特殊性標記物改變，獲得了間質細胞的能力及表型[10]。其在血管損傷過程中可被再次激活，參與血管損傷修復、組織再生等，同時其也存在于肝組織纖維化和癌癥等疾病中。

1.2 血管重構病理機制? 血管重構是指外界刺激誘導血管壁的各種血管細胞重組及重排，其過程是代償性的，導致血管管壁增厚，管腔變窄[11]。重構過程中通常伴有新生內膜增生，并且通過血管損傷過程中的炎性反應釋放蛋白水解酶誘發，例如金屬蛋白酶（MMPs）等，從而導致細胞外基質（extracellular matrix，ECM）降解，并引起新的外基質沉積。同時，血管平滑肌細胞異常增殖也是導致血管重構的關鍵因素[12]。研究表明，在動物實驗中也觀察到自噬血管支架術后血管重構中發揮了重要影響[13]。

2 自噬信號通路與血管支架術后再狹窄

2.1自噬信號通路概況? 通常認為，溶酶體在細胞內的主要功能是降解以胞吞或者吞飲方式進入細胞的外部物質。溶酶體降解胞內成分（蛋白質和細胞器）的過程，稱之為自噬。然而，越來越多的證據表明自噬在人類疾病的發生、發展中也發揮了重要作用，自噬參與多種疾病的調控機制，包括癌癥，神經退行性疾病，心血管疾病及炎癥等。更為重要的是在營養剝奪、缺氧以及應激等情況下，細胞通過自噬作用再利用細胞質的代謝成分可以維持細胞存活[14]。自噬與血管平滑肌異常增殖密切相關。有研究表明，他汀類藥物洗脫支架，通過增強巨噬細胞自噬，抑制血管內皮細胞增生以及平滑肌細胞增殖進而改善血管支架后再狹窄[15]。自噬是一個進展性的過程，通過一系列蛋白重組和細胞內的膜易位來完成。其每個階段由不同的自噬蛋白參與調控作用。自噬蛋白是由自噬相關基因（autophagy-related gene，Atg）編碼，Atg首先在低等有機體（酵母）研究中發現并命名，在哺乳動物中也同樣發現存在這些基因的同源染色體。復雜的細胞信號調控網絡中Atg基因產物相互作用，進而調控自噬的起始和執行。Salabei JK等[16]人在離體實驗中發現，分離大鼠主動脈血管平滑肌細胞培養，給予鈣離子通道阻斷劑維拉帕米（Verapamil）增強平滑肌細胞中Atg5表達增高，Atg5蛋白是Atg12-Atg5-Atg16L1復合物的一部分，其定位于自噬體前體并在自噬體形成中起重要作用，誘導平滑肌細胞自噬水平升高，抑制增殖。結果表明給予維拉帕米和其他鈣離子通道阻斷劑激活血管平滑肌細胞的自噬機制，有助于提高對術后再狹窄的治療效果。

2.2自噬過程? 自噬過程主要包括4個階段：起始階段、聚集階段、延長階段和融合階段。

2.2.1起始階段? 由外界環境刺激，如營養剝奪或缺氧所致的內質網應激、線粒體損傷、活性氧（reactive oxygen species，ROS）積聚等細胞損傷均可引起自噬誘導信號的激活和聚集響應，通過雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）-ULK1（uncoordinated-51-like protein kinase）（在酵母中為Atg1）途徑調控自噬發生。mTOR是主要調控蛋白之一。mTOR的激活和抑制受多種途徑調控。Sakuma等[17]分離人血管支架術后再狹窄部位的血管平滑肌細胞給予rapamycin培養3 d后檢測細胞增殖及細胞周期的變化，結果表明，與單獨培養血管平滑肌細胞相比，給予rapamycin后抑制細胞增殖，阻滯細胞周期，改善血管重構。表明抑制mTOR通路的激活，繼而激活血管平滑肌細胞自噬，可以改善血管支架術后再狹窄部位重構的發生。

2.2.2聚集階段? 啟動“隔離膜”的形成，研究認為這種“隔離膜”來源于內質網和高爾基體的部分雙層膜結構[18]，并需要Ⅲ型磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）調控。Vps34（vacuolar protein sorting protein 34），一種Ⅲ型PI3K，可與多種蛋白相互作用調控自噬。Beclin1（Bcl-2相互作用蛋白，酵母中為Atg6 ） 作為調控自噬聚集的主要因子，與Vps34結合激活自噬;新發現的Rubicon蛋白通過與Vps34不同的結構域結合抑制自噬發生[19]。Tang B等[20]研究表明，給予依維莫司增強血管平滑肌中自噬蛋白Beclin1的表達，抑制細胞增殖和誘導凋亡的能力，有助于治療血管再狹窄。這些研究表明，激活自噬泡的形成可以增強血管平滑肌細胞的凋亡，抑制細胞增殖。

2.2.3延長階段? 隔離膜向周圍延伸形成雙層膜結構的自噬小體或者完整的自噬泡，并且吞噬細胞質中的蛋白質和細胞器[21]。成熟的自噬小體也可以與細胞內的吞噬泡、吞飲泡和胞內液泡（核小體）融合形成自噬內涵體（amphisomes）。在自噬體形成的延伸階段，由兩類泛素化結合系統共同調控。第1類系統，由泛素化蛋白Atg12通過Atg7（E1泛素活化酶樣蛋白）和Atg10（E2泛素交聯酶樣蛋白）介導與Atg5結合形成Atg12-Atg5復合物，該復合物再與Atg16L結合，參與自噬膜的延伸過程。第2類系統則需要通過泛素化蛋白：微管相關蛋白-1輕鏈3（microtubule-associated protein-1 light chain-3，LC3; 酵母中為Atg8）發揮作用。Atg8的同源染色體包括LC3及其相關蛋白。LC3一般在哺乳動物中有兩種編碼基因：LC3A/LC3B。LC3可被細胞內的脂質磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE）激活。PE通過Atg7 （E1-like） 和 Atg3 （E2-like） 連續激活反應與LC3- Ⅰ（無活性）結合形成LC3-Ⅱ（PE結合形式）。在哺乳動物中，LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的轉變是自噬形成的一個關鍵調節步驟[22]。細胞質中LC3-Ⅱ的重新分配，可以使LC3的著色方式從彌散轉變為點狀，這是自噬形成的一個重要指標。LC3-Ⅱ通過Atg5-Atg12-Atg16L復合物的介導與自噬體膜結合。除上述兩種泛素化結合系統，Su LY等[23]研究發現缺乏Atg5/Atg7基因的小鼠細胞，在應激情況下依然可以形成自噬體，提示自噬的形成延伸階段還有其他非依賴Atg5/Atg7途徑的參與。Zhang Y等[24]在動物和離體培養人血管內皮細胞中發現，給予西羅莫司離體培養內皮細胞3 d后，顯著抑制了血管內皮細胞的血管形成能力，同時體外培養GFP-LC3轉基因動物分離的血管給予西羅莫司刺激后，內皮細胞LC3高表達，表明西羅莫司刺激血管內皮細胞自噬增強。體外實驗結果顯示，金屬支架上生長的血管平滑肌細胞中自噬相關基因（ATG）5和ATG7顯著上調，并且Atg7促進Atg5和Atg12蛋白的二聚化，繼而影響下游因子，最終激活細胞凋亡。指出血管平滑肌細胞增殖是細胞凋亡與自噬相互作用的結果[25]。這些研究結果表明，增強自噬可以顯著抑制血管細胞的增殖。

2.2.4融合階段? 自噬小體或自噬內涵體與溶酶體融合形成具有降解能力的自噬溶酶體（autolysosome）。同時，LC3B也與自噬體膜結合。隨后通過Atg4B使細胞膜上的LC3B-II去脂化或者通過自噬內涵體內的蛋白水解酶降解重新成為LC3B-I，與膜脫離以供重新利用。成熟的自噬體融合過程需要一些蛋白的參與，包括小GTP酶（如Rab7），C型Vps蛋白，UVRAG和溶酶體相關膜蛋白（如LAMP2）[26]。到目前為止已經發現了超過33個Atg及其相關蛋白。隨后通過一系列的溶酶體蛋白水解酶（如組織蛋白酶和其他酸性水解酶）消化密閉在自噬溶酶體中的內容物，進而將降解的成分釋放到細胞質中，通過生物合成途徑再利用。

2.3 自噬信號通路參與的血管疾病

2.3.1自噬與冠狀動脈粥樣硬化癥（atherosclerosis，AS）? Liu BX等[27]觀察到，白藜蘆醇，作為自噬誘導劑，通過激活Sirt1介導的自噬清除oxLDL誘導的RAW264.7細胞凋亡，表明白藜蘆醇離體情況下對AS保護作用，表明白藜蘆醇激活Sirt1介導的自噬可能作為治療AS的新療法。此外，在高膽固醇血癥兔模型中，給予白藜蘆醇可以使動脈粥樣硬化斑塊大小和密度的降低以及初始層厚度的降低，這表明白藜蘆醇具有潛在的治療AS的作用[28]。但是，有研究表明，白藜蘆醇不能增加他汀類藥物的抗動脈粥樣硬化作用[29]。因此，當白藜蘆醇與其它降低血脂類藥物組合使用時，應充分考慮各自的藥理作用。

2.3.2自噬與缺血性腦血管疾病? Shen M[30]等動物研究大鼠腦組織皮質經受打擊后24、48 h后，取腦組織進行蛋白質印跡分析，免疫組織化學或電子顯微鏡檢查。觀察到雄性大鼠腦組織中LC3-Ⅱ顯著增加。免疫組織化學結果顯示，在急性創傷后，LC3標記蛋白擴散到海馬同側皮質區和丘腦中，并誘導神經元死亡。此外，在這些區域通過電子顯微鏡觀察到自噬泡，次級溶酶體。這些數據表明，創傷誘導的自噬不僅限于哺乳動物腦組織，并且與體外營養剝奪研究相似[31]。然而，缺血性細胞死亡的機制以及其動力學是復雜的。特別是在局部缺血區域中的一些細胞表現出自噬蛋白質標志物的存在，如Beclin 1和LC3-Ⅱ[32]。在局限性病灶和短暫性腦缺血的動物模型中觀察到大量自噬體及自噬蛋白的表達。這些結果表明，在腦血管缺血損傷過程中自噬發揮了重要作用。

3 總結

血管支架術后再狹窄是影響手術預后的重要因素，在支架處局部血管內皮細胞增生，存在嚴重的血管重構。而在新型藥物涂層型支架周圍提高自噬蛋白表達，將信號通路進一步傳遞，抑制血管細胞異常增殖。自噬過程的調節涉及多種信號傳導通路，如，LC3Ⅰ/Ⅱ和Beclin1起到了重要的作用。目前，血管支架術后再狹窄依然是世界性難題，血管支架植入術成功后的患者仍然存在著很高的再狹窄率，與金屬裸支架相比，藥物涂層支架可一定程度上降低再狹窄率，但依然存在機制不明確等問題，仍需不斷的深入研究，為臨床上預防和治療提供新的理論支持。

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