RhoA/ROCK 信號通路與動脈粥樣硬化的關系＊

字嬌蕊，孔澳霞，杜 鈺，汪晨凈

（西北民族大學醫學部，甘肅 蘭州 730030）

近年來隨著人們生活品質和營養水平的不斷提高、飲食結構的逐步調整以及飲食習慣的重大改變，冠心病與腦血栓等多種常見心腦血管系統疾病潛在患者的總發病率和病死率呈逐年快速不斷上升的變化趨勢，這些多種常見疾病正在嚴重威脅著整個現代社會中每一個人的身心健康和生命安全。動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是許多心腦血管系統疾病的主要病理基礎，也是一個十分復雜的病理生理過程，有效控制AS的發生發展與演變是防治心腦血管系統疾病的關鍵環節[1-2]。有報道指出，99%的冠心病是由AS 引起的，抑制AS的形成與發展已成為高血壓、冠心病等心腦血管系統疾病治療的重要靶點，對降低此類疾病的致死風險具有重要的意義。RhoA（Ras Homologgene Family Member A,RhoA）與其主要的下游效應底物Rho激酶（Rho Associatedcoiled Coil Formingkinases，ROCK）在細胞的遷移、分化以及生存等多個不同的方面都發揮著十分重要的生物學作用[3]。近幾年的研究表明：RhoA/ROCK信號通路參與了AS從血管內皮細胞（VascularEndothelialCell,VEC）基本形態結構和組織功能的改變，到AS斑塊形成與破裂的全部病理過程[4]。因此，對RhoA/ROCK信號通路的深入研究將極大程度拓展我們對于AS等相關心腦血管系統疾病的科學認識，并且也有望為心腦血管系統疾病的治療提供新的靶點。

1 RhoA/ROCK信號通路及其生物學效應

Rho-GTP酶是一種小分子鳥嘌呤核苷酸結合蛋白，又稱小G結合蛋白，是人類Ras 結合蛋白超家族的重要成員，它主要有兩種分子形式，一種是與三磷酸鳥苷（Guanosine Triphosphate，GTP）結合所形成的有活性形式，另一種是與二磷酸鳥苷（Guanosine Diphosphate，GDP）結合形成的無活性形式[5]。有活性的Rho-GTP通常在各種細胞信號轉導催化途徑中充當著細胞信號分子轉換器或細胞分子驅動開關，其作用點位于細胞骨架及其靶基質蛋白，可發揮多種細胞生物學催化效應[6]。RhoA是整個Rho-GTP激酶家族的重要激酶之一，在調節細胞骨架、維持細胞正常形態、促進細胞增殖、遷移及調控細胞蛋白轉錄活性等多個方面都發揮著多種細胞生物學效應[7]，且在血管平滑肌細胞（Vascular Smooth Muscle Cells，VSMCs）增殖、細胞黏附、血小板聚集、接觸抑制以及細胞的生長和凋亡等多種生物學活動中同樣起著十分重要的作用。有活性的RhoA-GTP與無活性RhoA-GDP之間可相互轉換[8]。活化的RhoAGTP可通過其下游效應分子參與細胞的活化反應，最終發揮調控作用。ROCK是RhoA的關鍵下游效應器，其分子量大約為160 kDa，約含有1 300個氨基酸，可分為ROCK1（ROCKβ）和ROCK2（ROCKα）兩種不同的亞型，兩者功能各不相同[9]。許多細胞的生理功能受ROCK調控[10]，活化狀態的RhoA激酶可與ROCK的C末端調控區域結合從而激活ROCK催化區并使其活化，兩者結合構成RhoA/ROCK信號通路并發揮調節作用，結合后其調節活性可增加到原來的1.5～2倍。被激活的ROCK一方面可以使肌球蛋白輕鏈（Myosin Light Chain，MLC）發生磷酸化而牽拉肌絲導致肌絲收縮[11]，另一方面可使肌球蛋白輕鏈磷酸酶（Myosin Light Vhain Phosphase，MLCP）發生磷酸化而失活，使得磷酸化的MLC無法實現脫磷酸也失去活性，MLC磷酸化水平加重，進而間接加速了肌絲的收縮[12]。這是RhoA/ROCK信號通路參與AS發生發展的主要生物學效應。

2 RhoA/ROCK信號通路與動脈粥樣硬化

2.1 RhoA/ROCK信號通路與血管細胞的連接

AS是一種病變位于血管的慢性炎性反應性過程，“損傷反應學說”是其目前較為公認的主要發病機制。VEC損害是AS的始動因素，巨噬細胞以及VSMCs的增殖、遷移在AS開始及演變過程中的多個環節起著關鍵作用。研究表明：在AS的早期形成過程中，RhoA活性顯著增加，并通過調節核轉錄因子-κβ（NF-κβ）活性和T淋巴細胞增殖活化ROCK[13-14]。激活的RhoA/ROCK 信號通路可通過下游靶點蛋白參與、介導細胞骨架結構改變，通過參與氧化型低密度脂蛋白、凝血酶、溶血磷脂酸誘導的VEC黏膜屏障功能改變，繼而參與誘導VEC發生收縮，使MLC不斷發生磷酸化，整合素大量聚集在一起，增加VEC的通透性，并使單核/巨噬細胞、氧化型低密度脂蛋白、炎性因子等源源不斷通過VEC，并刺激中膜VSMCs增生，進而有效促進AS形成。另外，RhoA/ROCK信號通路還可以通過增強VSMCs對Ca2+的敏感性，抑制MLCP 活性，使MLCP喪失脫磷酸化能力，磷酸化MLC水平不斷升高，進而調控VSMCs收縮、遷移、增殖等細胞功能。RhoA與下游效應分子ROCK結合，激活RhoA/ROCK信號通路，能誘發VSMCs發生有絲分裂或協同有絲分裂或影響微絲的重組、調節細胞微絲聚合，影響VSMCs收縮反應，促使VSMCs增殖、遷移[15-16]；能參與肌動蛋白細胞骨架重組、細胞黏著、細胞分化和基因表達等多種細胞功能變化過程，進而參與如高血壓、腦栓塞等多種心腦血管系統疾病的發生發展過程[17]。抑制RhoA/ROCK信號通路可顯著減少VSMCs的過度遷移[18]，同時調節血管張力，防止血栓形成，保護心腦血管功能[19]。

2.2 RhoA/ROCK信號通路與炎性細胞及炎癥介質

AS是一種發生于動脈血管壁上的慢性炎癥性反應，VEC形態結構損傷和功能活性減退等均可使大量的血管炎癥反應細胞被激活，誘發血管炎癥反應。炎性細胞的大量浸潤以及炎性細胞因子的不斷產生，可不斷刺激成纖維細胞和結締組織增生，誘導這些炎癥細胞向血管內皮損傷部位快速游走、黏附、集聚并直接穿過血管壁，激發動脈血管內膜和中層發生細胞炎癥反應，并促進AS的形成和發展[20]。此外，在AS發生發展過程中，斑塊內的炎性細胞可不斷分泌大量的血管生長因子，促使斑塊內微血管的生成。與此同時，斑塊內膠原酶在炎性細胞因子刺激下，含量增多，使得存在于細胞外基質中的膠原纖維被降解，進而造成AS斑塊破裂、出血及繼發性血栓形成[21]。研究結果表明：NF-κβ是一種維持體內炎癥免疫反應和調控體內免疫細胞平衡的重要炎性細胞免疫因子，可通過調節炎性細胞因子基因的核轉錄過程來調控體內炎癥反應過程，同時調控免疫細胞發育、細胞周期以及免疫細胞的增殖和死亡等炎性細胞免疫活動。

RhoA/ROCK 信號通路可誘導NF-κβ由整個細胞質向細胞核內部移動，NF-κβ被激活，調控炎癥轉化生長因子-β1（TGF-β1）、白介素-6（IL-6）等，并對炎癥生長因子進行轉錄，參與AS發生發展中的血管炎癥反應過程，進而啟動炎癥反應。隨后，TGF-β1、IL-6又可以反過來促進RhoA/ROCK信號通路的激活，因而兩者構成惡性循環，導致動脈血管內聚集大量炎癥因子，血管慢性炎癥反應過程進行性發展、惡化[22]。此外，RhoA/ROCK信號通路所介導的動脈炎癥應激反應還會進一步加重動脈血管的內皮組織損傷，促進MLC磷酸化，引起急性冠脈狹窄、痙攣，并在AS的形成過程中起著關鍵作用[23]。RhoA/ROCK信號通路拮抗劑則可使動脈VEC的炎癥反應得到有效的抑制，保護血管內皮不受損害。

2.3 RhoA/ROCK通路與動脈粥樣硬化斑塊的形成和破裂

粥樣硬化斑塊形成是AS發生的標志性病理改變[24]。從病理學分析來看，粥樣斑塊形成及演變主要可以經歷良性脂質斑塊條紋、纖維性脂質斑塊、粥樣脂質斑塊、不穩定脂質斑塊、斑塊細胞破裂和冠狀動脈血栓形成等幾個主要形成階段。在諸多危險因素的共同作用下，大中動脈VEC內部形態結構及組織功能嚴重受損，脂質不斷沉積于動脈內膜下，使已經受損的內皮細胞受刺激并不斷分泌細胞因子或炎性因子，使單核巨噬細胞大量聚集、黏附于動脈內皮，同時可刺激VSMCs增殖。聚集于血管內皮的單核巨噬細胞和不斷增殖的VSMCs覆蓋、包裹內部脂質核，逐步發展形成粥樣硬化性壞死，導致單核巨噬細胞源性、VSMCs源性的泡沫細胞生成，以及細胞外基質合成增加，動脈血管在這些因素共同作用下發生血管壁增厚、管壁彈性功能減弱、動脈管腔狹窄，最終形成粥樣硬化斑塊[25-26]。新形成的斑塊不穩定，其內部的新生血管發生破裂可造成血腫堵塞血管管腔，導致血管供血系統的急性中斷，同時斑塊表面纖維帽破裂可促使血栓形成，繼而隨血液流動進一步加重動脈管腔發生阻塞，并可能引起器官的急性梗死。

RhoA/ROCK信號通路通過調節肌動蛋白骨架、調節細胞生長、增殖、分化、基因表達及凋亡等參與了AS從VEC基本結構和組織功能發生改變到斑塊形成和破裂的多個損傷環節。RhoA/ROCK信號通路可通過削弱單核細胞尾部的黏附力，促使細胞尾部收縮，增強單核細胞穿過VEC能力；可通過抑制MLCP活性，增加VEC通透性，促使單核巨噬細胞向內皮下遷移，促使巨噬細胞源性泡沫細胞以及粥樣斑塊形成[27]；還可以通過介導VSMCs增殖與遷移，促使血管新生內膜生成以及血管管壁增厚[28]，進而使血管直徑縮小、血管壁結構改變，造成血管重塑和狹窄損傷，通過參與激活血管緊張素Ⅱ-1型受體誘導細胞膜“出泡”引起細胞遷移[29]，促使AS發生斑塊破裂，破裂的斑塊隨血液流動又造成了血栓的形成。

2.4 RhoA/ROCK信號通路在動脈粥樣硬化過程中的其他損傷作用

RhoA/ROCK信號通路還參與了AS過程中的一些其他損傷性機制。激活的RhoA/ROCK信號通路可通過多個作用途徑顯著抑制內皮細胞一氧化氮合酶（Endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）活性和磷酸化[30]，負性調節eNOS的表達，抑制eNOS在維持血管正常生理功能方面所發揮的重要作用，臨床上可通過使用RhoA/ROCK抑制劑，上調eNOS的表達；可調節包括VSMCs在內的多種細胞微絲的重構，通過有效增強肌動球蛋白收縮和局部細胞功能黏附來調節內皮細胞運動極性和基質遷移[31]，促進AS發展；還可抑制自噬-溶酶體系統相關蛋白表達，加速膽固醇流入泡沫細胞，促使巨噬細胞泡沫化，加重AS 性心、腦損傷。RhoA/ROCK抑制劑可有效緩解這些損傷過程。

3 結語

許多研究證據顯示，RhoA/ROCK信號通路在AS及其相關的心腦血管系統疾病中扮演著重要的病理生理角色。RhoA/ROCK信號途徑的激活參與了AS發生發展的多種關鍵性病理生理過程[32]，RhoA/ROCK信號通路通過發揮介導炎癥活動、抑制MLCP活性、促進VSMCs收縮、增強Ca2+的敏感性、增強VEC的通透性以及介導VSMCs的增殖與遷移等作用，促進AS的形成與發展。因此對RhoA/ROCK信號通路的抑制必將成為防治AS及其相關疾病的一個重要的、潛在的靶點。