組織因子途徑抑制物在高血壓血管重塑中的作用

徐 睿,代 悅,傅 羽

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院 心血管內科，黑龍江 哈爾濱150001)

高血壓(hypertension)嚴重地威脅著人類的健康[1]，據統計中國高血壓患病人數高達2.45億[2]。高血壓引起的血管重塑是心血管事件以及靶器官損害的主要危險因素[3]。目前研究發現，組織因子途徑抑制物(Tissue Factor Pathway Inhibitor，TFPI)在凝血、血管生成、心血管疾病以及腫瘤進展等多種病理改變過程中具有重要作用。既往已有TFPI抑制血管成形術后局部血管重塑的報道，本文就TFPI與高血壓血管重塑的研究進展作一綜述。

1 高血壓與血管重塑及相關機制

1.1 高血壓與血管重塑

在高血壓病理生理過程中，不僅會出現血管內皮細胞(endothelial cells，EC)活化抑制、血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)增殖和遷移并分泌多種生長因子，以及炎性細胞募集和細胞外基質(extracellular matrix，ECM)重構等病理改變；而且能夠進一步導致血管結構與功能的變化，即血管重塑[4]。血管重塑主要表現為小動脈形態學及功能上的改變，并最終導致心、腦、腎等重要靶器官損害[5]。減輕或逆轉血管重塑從而防止心腦腎損傷，已經成為高血壓治療的主要目的；且作為一種評估高血壓治療效果的重要指標，正在被廣泛研究中。

1.2 血流動力學機制

血管壁剪切力和血管壁環形張力是高血壓血管重塑過程中的主要作用力。高血壓時血管壁暴露于高水平的剪切力和增加的環形張力之下，異常機械因素促使血管活性物質、炎癥因子刺激VSMC不斷增殖、肥大、遷移、凋亡，以及ECM重組，從而導致血管重塑[6-7]。

1.3 血管活性物質機制

血管活性物質的異常分泌是高血壓血管重塑發生發展的基礎之一。目前研究較多的主要作用物質有：血管緊張素II(angiotensin II，AngII)、內皮素-1(endothelin 1,ET-1)和一氧化氮(NO)。

1.3.1AngII 全身及局部血管腎素-血管緊張素系統(renin-angiotensin-system,RAS)的激活，在高血壓大血管和阻力血管重塑過程中發揮關鍵作用[8]。而RAS系統的主要效應物是AngII，AngII不僅能夠協同VSMC衍生因子促進VSSC增生性生長，而且能夠促進相關蛋白質分泌從而促進其肥厚性生長[9]。Steppan等[10]通過給小鼠注入AngII建立高血壓模型，發現長期的高血壓會導致ECs和VSMC功能障礙，血管壁厚度顯著增加以及ECM聚積。Montezano等[11]研究也發現AngII通過多種信號通路介導促進VSMC增殖和遷移、炎癥細胞募集和ECM沉積，最終導致血管內中膜增厚和纖維化，加速血管重塑。

1.3.2ET-1 ET-1是由ECs分泌的血漿蛋白，具有強大的血管收縮活性。血漿中ET-1結合VSMC的受體ETA或 ETB后，以自分泌或旁分泌的方式發揮作用，不僅可以促進VSMC增生肥大和ECM產生，還可以調節水-鹽平衡，增加血管張力[12]。Wilcox等[13]通過動物實驗觀察到ET-1可以促進活性氧(reactive oxygen species,ROS)產生，ROS參與了VSMC肥大和增殖的調節，促進血管結構重塑和功能障礙。

1.3.3NO NO是ECs生成的主要內皮源性松弛因子。研究發現，在生理狀態下,NO的穩定分泌需要一氧化氮合酶(nitri coxide synthase,NOS)的介導。NO通過調節電解質的平衡、血管壁張力、拮抗AngII和ET-1等活性物質維持血管正常構型，抑制血管重塑[14]。

1.4 氧化應激機制

細胞內正常的ROS水平在下游信號轉導、調控細胞周期及基因表達等過程中均發揮重要作用；高濃度的ROS水平會促進氧化應激相關的轉錄因子激活，如低氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)、核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)和激活蛋白-1(activator protein 1,AP-1)等誘導細胞內氧化應激發生；并進一步促進炎性基因表達，如單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)、血管細胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM-1)和E選擇蛋白等，最終誘導VSMC增生分化[15]。Chen等[16]研究發現，氧化應激還通過加劇線粒體損傷從而促進VSMC增殖繼而導致血管重塑。

1.5 炎癥反應機制

在高血壓等心血管疾病所發生的血管纖維化的病理性過程中，炎癥反應具有重要作用。血管炎癥涉及炎癥細胞、ECs、VSMC和ECM之間的相互作用。AngII可以促進誘導促炎細胞因子(腫瘤壞死因子-α、MCP-1、VEGF和白細胞介素-1β)的分泌，激活局部血管炎癥，導致血管壁增厚及纖維化，促進血管損傷；炎癥細胞及炎性分泌物參與還可以通過促進VSMC的增殖和遷移，導致血管重塑[17]。

1.6 細胞外基質機制

ECM是由細胞內分泌到細胞外間質堆積構成網架結構，提供力學支持的一種不可溶性蛋白質。當動脈受損時，ECM可通過合成新分子、重組原有成分以及進行蛋白質降解等導致彈性纖維變性和合成減少，促進膠原纖維沉積，參與高血壓血管重塑的過程[18]。基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是近來備受關注的一種Zn2+依賴性蛋白酶。研究發現，基質金屬蛋白酶-2(MMP-2)可通過激活轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等途徑，下調鈣調節蛋白-1(calponin-1)的表達，誘導VSMC表型轉化；還可以由Ang-II激活，通過降解組織中ECM如IV型膠原、粘連蛋白等促進VSMC重新排列與遷移[19-20]。MMPs活性失衡會促進血管收縮并損害血管舒張，刺激VSMC從收縮表型轉變為合成表型，從而促進細胞生長或遷移，這與細胞外基質成分的沉積有關[21]。

2 TFPI

2.1 TFPI的結構和功能

TFPI在mRNA選擇性剪接后產生了幾種具有不同抗凝活性的亞型，包括在所有哺乳動物中表達的TFPIα和TFPIβ以及在人類中表達的TFPIδ和僅在小鼠中表達的TFPIγ[22]。TFPI由3個Kunitz結構域串聯而成，分別為K1、K2、K3；其中K1結構域和K2結構域分別結合并抑制FVII/FVIIa和FXa的活性位點[23]，K3結構域參與脂蛋白結合，可結合肝素，配合肝素增強抗凝作用，其結合是輔因子蛋白S結合所必需的，但尚未發現抑制何種蛋白酶[24]。TFPI抑制功能的步驟首先是FXa與K2結構域的結合，這種最初的相互作用直接抑制FXa，并通過隨后TFPI的K1結構域抑制TF-FVIIa，同時也促進了TFPI-FXa-TF-FVIIa四元復合物的形成，從而抑制外源性凝血途徑[25]。

2.2 TFPI的存在形式及分布

目前已發現TFPI主要由ECs合成，VSMC、單核細胞及巨噬細胞、心肌細胞、巨核細胞及血小板等組織也均有表達[22]。在血漿中結合于脂蛋白的TFPI約占80%，主要與低密度脂蛋白相結合，為羧基末端截短型；另外20%的TFPI以游離形式循環，由10%羧基末端截短的TFPI及10%全長的TFPI組成；游離形式的TFPI相對較少但卻能提供主要的抗凝活性，并且血漿中游離態TFPI的水平可反應EC源性TFPI的水平。然而，血小板中只含有全長的TFPI，活化時TFPI會在損傷部位釋放出來，在凝血酶的產生和預防血栓形成中發揮重要的局部調節作用。研究發現，無論血漿TFPI濃度如何，血小板釋放相似數量的TFPI，并且對凝血酶生成的抑制作用強于截短的TFPI[26]。

3 TFPI與高血壓血管重塑

眾所周知，ECs、VSMC、巨噬細胞、ECM等均參與了高血壓血管重塑的調節過程中，而目前越來越多的研究發現TFPI與它們均有相關性，因此推測TFPI可能與高血壓血管重塑發生密切相關。

3.1 TFPI與內皮細胞

正常的ECs具有保證血管正常的收縮和舒張、調節促凝血與抗凝平衡以及促炎與抗炎反應等功能。當內皮功能發生障礙時，表現為血小板活化減少，促凝性以及抗血栓能力增強，炎癥細胞的黏附性增高以及血管舒張功能損傷等[27]。有研究通過建立體外ECs的缺氧/復氧損傷模型的實驗，結果表明TFPIα通過抑制自噬和Ⅲ類PI3K/Beclin-1通路減輕ECs損傷[28]。Proven?al等[29]通過實驗證明TFPI不僅能夠明顯抑制由ECs增殖帶來的血管重塑，還可抑制ERK通路和黏著斑蛋白下調ECs的遷移，從而抑制血管重塑的發生。Ghilardi等[30]也通過實驗證明水解TFPI-2可能促進ECs遷移。Holroy等[31]通過動物實驗發現除了作為TF拮抗劑的已知作用外，TFPI的羧基末端還可以通過直接阻斷血管內皮生長因子受體2(VEGFR2)的激活并減弱ECs的遷移能力來抑制血管重塑。Ivanciu等[32]在實驗研究中發現TFPI可以抑制小鼠ECs的遷移,同時TFPI抗體能夠逆轉這一過程，并且TFPI還可以促進ECs發生凋亡。此外，TFPI還能通過直接與極低密度脂蛋白受體結合抑制ECs的激活。

3.2 TFPI與平滑肌細胞

高血壓發生血管重塑的另一個關鍵特征是VSMC的增殖和遷移。有研究通過在體外用含有TFPI的重組腺病毒(Ad-TFPI)轉染至大鼠VSMC，證明了TFPI誘導VSMC凋亡并抑制其增殖，可能是通過抑制JAK-2/STAT-3信號通路的磷酸化所實現的[33]。進一步的實驗還證明TFPI通過抑制MCP-3和其受體CC趨化因子受體2(CCR2)的表達以及阻斷ERK1/2和PI3K/AKT信號通路的磷酸化來抑制TNF-α誘導的VSMC增殖[34]。此外，Zheng等[35]研究發現TFPI通過抑制MMP-2和MMP-9的活性以及抑制FAK磷酸化來抑制VSMC的增殖和遷移。

3.3 TFPI與巨噬細胞

巨噬細胞作為重要的炎癥細胞，在高血壓血管重塑的發展過程中起著至關重要的作用。巨噬細胞可以分泌大量的趨化因子(MCP-1等)、粘附分子(ICAM-1等)和促炎因子，誘導炎癥細胞聚集，加速血管重塑。Roma-Lavisse等[36]研究發現極化巨噬細胞主要可分為兩類，即具有促炎作用的M1巨噬細胞和具有抑制炎癥并促進組織修復作用的M2巨噬細胞。Espada等[37]研究表明在M2巨噬細胞中，膽固醇晶體可以誘導依賴內質網應激途徑的促炎反應，TFPI可能通過抑制M2巨噬細胞促炎因子的上調和抗炎細胞因子的下調，對內質網應激誘導的炎癥反應起到抑制作用。Chen等[38]通過動物實驗證明TFPI在VSMC的表達能夠抑制巨噬細胞遷移抑制因子的分泌，從而抑制炎癥細胞的轉化與延伸，進而抑制炎癥反應的發生。Pan等[39]研究發現重組TFPI(rTFPI)可誘導巨噬細胞凋亡，其作用是通過上調Fas/FasL實現的。這些證據均提示TFPI可能通過抑制炎癥從而發揮抗血管重塑的作用。

3.4 TFPI與基質金屬蛋白酶

正常機體中的MMPs活性非常低，主要由內源型基質金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMP)進行調控；在高血壓的發生發展過程中，氧化還原狀態受損會激活MMPs，當組織內TIMPs與MMPs含量比例失衡后,可抑制膠原酶導致ECM降解減少，膠原蛋白過度沉積促進血管重塑[40]。TIMPs的N端和C端結構域分別由125和65個氨基酸構成,N端結構域的單獨單元折疊是發揮抑制MMPs效應的主要結構，其可直接與MMPs的活性間隙結合從而發揮效應。目前研究已經發現TFPI分子結構中的一個區域與TIMP氨基末端具有相似的氨基酸序列，可能作為MMPs的抑制劑，抑制MMPs的活性和表達以延緩血管重塑的過程[41]。與其相比較，TFPI不僅能夠抑制MMPs的活性，還可以促進VSMC凋亡并抑制其遷移與增殖，作用發揮更為廣泛[35，42]。Hong等[42]還發現TFPI-2可直接或間接調節MMPs和纖溶酶原的激活從而阻止ECM水解,延緩血管重塑的發生與發展。

4 總結與展望

高血壓血管重塑的發生發展是一個復雜的過程，目前尚無TFPI抑制高血壓血管重塑的直接研究。推測TFPI可能通過抑制ECs活性、增殖和遷移、抑制VSMC的增殖和遷移、抑制促炎因子的分泌以及通過阻斷MMPs活性調節ECM重構來抑制高血壓血管重塑的發生發展，從而可用于開發減輕高血壓血管疾病的新治療方法。當然，TFPI可能還存在很多相關作用機制參與高血壓血管重塑。未來可以進一步深入研究TFPI與不同類型的高血壓所致的血管重塑之間的相互關系，以及TFPI各種亞型在高血壓血管重塑中是否發揮著不同作用。目前的研究成果提示我們TFPI對高血壓血管重塑的作用可能成為預防和改善高血壓血管重塑的新方法，并為高血壓的臨床治療提供新的思路。