巢雄杰综述，熊国祚审校

（南华大学附属第二医院血管外科，湖南衡阳421001）

Caveolae/Caveolin-1影响PAD支架植入后血管再狭窄的作用与机制研究进展

巢雄杰综述，熊国祚审校

（南华大学附属第二医院血管外科，湖南衡阳421001）

动脉粥样硬化；血管成形术；细胞增殖；Caveolae；Caveolin；综述

随着社会的发展，人民生活水平的不断提高和饮食结构的改变，动脉硬化闭塞狭窄的发病率也随年龄的增长而增加，60岁以上发病率高达79%；动脉粥样硬化性疾病仍是全球范围内引起死亡的主要原因[1-2]，Caveolin-1作为小凹（Caveolae）的标志性蛋白，广泛存在于各种高度分化的血管细胞上，在血管再狭窄的过程中起着重要作用。

下肢动脉硬化闭塞症（PAD）所导致下肢截肢率在所有截肢患者中占40%～60%[3]。血管腔内介入技术已经成为治疗动脉硬化所致疾病的最佳治疗方法之一，然而术后血管成形不良则严重影响患者的远期预后，Caveolae/Caveolin-1在内皮细胞及血管平滑肌的增殖、迁移过程中扮演重要角色，而动脉的内膜及中膜主要是由内皮细胞和血管平滑肌细胞（VSMCs）构成[3]。本文将对Caveolae/Caveolin-1通过调节血管内皮细胞和VSMCs而影响血管成形的研究进展作一简要综述。

1 PAD支架植入后血管再狭窄的机制

腔内介入治疗PAD的方式主要有经皮球囊血管成形术（PTA）、血管内支架（Stent）、血管腔内硬化斑块旋切术等；PTA与Stent是联合治疗PAD的黄金组合，然而术后半年再狭窄率为36.8%，术后1年再狭窄率达53.3%[4]，术后血管成形不良严重影响该病的预后。支架植入术后血管再狭窄的机制目前仍未完全探明，但研究表明与血管弹性回缩、血管壁炎性反应、血栓形成、VSMCs过度增生及血管重塑关系密切[5]。

1.1 血管弹性回缩 闭塞或狭窄段血管经球囊扩张后，短时间内由于血管中膜的弹性纤维及平滑肌的收缩作用使血管急性回缩，血管腔变小甚至塌陷[6]，支架在血管内释放后并不能完全撑开血管。

1.2 血管壁炎性反应 球囊扩张及支架植入后造成血管内膜的机械性损伤，内皮下组织和胶原纤维充分暴露，功能受到破坏，引起内皮细胞损伤、过早凋亡，导致细胞因子、趋化因子和细胞黏附分子等表达明显增加，启动炎性反应，刺激炎症细胞过度增殖，诱发NO、肿瘤坏死因子-α、白介素-1等炎症因子成瀑布样释放，炎症介质黏附于血管壁和血小板激活，Turak等[7]及Gabbasov等[8]研究表明，支架植入患者的血浆成分中嗜酸性粒细胞明显升高，中性粒细胞/淋巴细胞比例大于2.73的患者术后发生血管再狭窄率达80%。

1.3 血栓形成 内皮细胞具有合成和分泌抗凝因子如凝血调节蛋白、肝素样物质、组织因子通路阻抑因子，促纤溶因子如组织型纤溶酶原激活剂，抑制血管扩张和血小板凝集的因子如血管平滑肌松弛因子、前列环素的功能，当内膜受损，内皮细胞分泌功能遭受破坏，抗血栓作用下降，血小板黏附、聚集、活化，纤维蛋白沉积，促进血栓形成[9]。

1.4 VSMCs的迁移及过度增生 VSMCs可呈现为增殖型和收缩型2种表型，正常情况下，增殖型VSMCs表达低下[10]。PTA不可避免地造成内皮细胞损伤，从而导致抑制VSMCs增殖的异类细胞连接消失，内皮细胞分泌功能紊乱分泌出许多促VSMCs迁移增殖的血小板衍生生长因子（PDGF）、缓激肽、内皮素、5-羟色胺、成纤维细胞生长因子等血管活性物质，血液中炎症细胞激活及血小板活化又可通过释放细胞因子、表皮生长因子（EGF）、组织因子等共同促进VSMCs由血管中膜向内膜转移，并由分化型向增殖型转变，引起血管内膜过度增生变厚，血管腔狭窄[11]。

2 Caveolae/Caveolin-1 的结构与生物学功能

Caveolae是由美国生物学家Geonge Palade于1953年应用电子显微镜首次发现[12]。并观察到Caveolae是存在于高度分化的细胞胞膜上成凹陷性具有脂质双层结构的微区域，直径50～100 nm，呈烧瓶状，亦称细胞质膜微囊或胞膜窖，主要由鞘磷脂、糖基鞘磷脂、Caveolin家族蛋白及胆固醇组成，根据免疫性特征可分为Caveolin-1、Caveolin-2、Caveolin-3，而Caveolin-1作为Caveolae的标志性蛋白和结构蛋白，具有维持Caveolae的结构和功能的作用，其主要由两端得到C-端、N-端和中间的疏水区域组成，其C-端含有3个棕榈酰化的半胱氨酸残基和有2个磷酸化位点Ser80、Tyr14，磷酸化的Ser80位点与Caveolin-1的功能息息相关，而络氨酸激酶家族成员（Abl、Src家族、JAK家族等）能使Tyr14位点磷酸化，调控胞内信号转导、细胞内吞、迁移和黏附。N-端的82-101的氨基酸残基区域，与多种信号分子活化中心相似，能与多种信号分子[如酪氨酸激酶家族成员Src及Fyn、抑制蛋白激酶C（PKC）、EGF受体等]结合，引起信号因子异构或修饰从而调节分子的活性状态，称为脚手架区（CDS），是Caveolin-1的功能区域，对大多数信号分子起负性调节作用[13]。

Caveolin-1在多种高度分化终末细胞胞膜上表达丰富，尤其是内皮细胞和平滑肌细胞，Caveolin-1的CDS能与多类信号分子特异地结合，抑制信号分子的活性，形成信号通路的枢纽中心，影响信号通路的转导，如G蛋白偶联受体介导的信号转导通路、PKC介导的信号通路传导、蛋白酪氨酸激酶的级联反应等，在细胞的增殖、迁移、分化、信号转导过程中扮演重要角色[14-15]。Caveolae/Caveolin-1与肿瘤的发生、发展、迁移联系紧密，Cvaeolin-1的表达与侵蚀能力呈正相关，而肿瘤的分化程度呈负相关[17-18]。Luo等[19]及 Kiyan等[20]发现Caveolin-1在VSMCs由收缩型向增殖型表型转化过程中发挥重要作用。Caveolin-1具有内吞作用，可以吞噬胞外的大分子转移至胞内，严鹏科等[21]观察到Caveolin-1介导的胆固醇转运和流出是平衡VSMCs细胞膜上胆固醇水平的重要机制，发挥稳定细胞膜、维持细胞的正常通透性等功能。

3 Caveolae/Caveolin-1 在调节内皮细胞增殖中的作用

内皮细胞的过度增殖是引起血管再狭窄的重要原因，而内皮细胞的增殖与促血管生成因子提供的促增殖信号息息相关。正常情况下，内皮细胞处于稳定状态，由于Caveolae的特殊结构使其成为一种敏感型载体，在内皮细胞主要通过跨细胞转运功能及入胞作用转运大分子物质，在血管内膜损伤后，Caveolin-1表达上调通过抑制促增殖信号、调节细胞周期、诱导细胞凋亡等途径下调内皮细胞的增殖及抑制血管生成。

3.1 抑制信号通路的传递 许多信号分子与Caveolin的CDS有相似的连接域，可以竞争性结合信号分子，从而抑制信号转导。（1）抑制G蛋白介导的信号转导：G蛋白偶联受体如缓激肽、内皮素、乙酰胆碱、β-肾上腺素能受体等主要位于 Caveolae上。Cvaeoiln-1与失活的GSα亚单位（GDP-Caveoiln-1，联结形式）结合成复合物，抑制G蛋白α亚单位与GTP结合，影响G蛋白的GDP/GTP转换而抑制GTP酶活性，随即抑制G蛋白介导的信号通路转导的传导。（2）抑制酪氨酸激酶的级联反应Caveoiln-1与受体酪氨酸激酶受体（胰岛素和多种生长因子受体）及非受体酪氨酸激酶受体（如 SRC、JAK、FAK等）结合成复合物，抑制受体的自身磷酸化。一些酪氨酸激酶级联反应信号通路的主要分子如Ras、Raf-1、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等也位于Caveolae，房凯等[22]证实Caveolin-1上调能通过抑制 p42/44 MAPK磷酸化，从而抑制肝细胞生长因子、PDGF和血管内皮生长因子（VEGF）等生长因子的促内皮细胞增殖作用。（3）PKC介导的信号通路传导 Cvaeoiln-1与PKC的结合能抑制PKC活化，从而阻碍下游基因的被磷酸化和激活，PKC介导的信号通路传导，使得内皮细胞表型转化转型障碍，抑制表皮细胞增殖[23]。

此外，Caveolin-1还能与内皮型一氧化氮合酶（eNOS）作用，使eNOS发生酪氨酸磷酸化，降低eNOS活性，导致NO生成减少，并且同时破坏已存在的NO活性，使NO促内皮细胞生长、迁移及血管重塑和血管新生的效应受抑制[24]。

3.2 调节细胞周期 Caveolin-1导致血清诱导的内皮细胞H3-胸腺嘧啶的掺入量降低，高表达Caveolin-1的内皮细胞在G0/G1期分布增多，在S期分布减少，这充分证实了Caveolin-1可以通过阻碍内皮细胞进入S期来抑制细胞增殖[25]。而 Capozza等[26]发现 Caveolin-1上调能抑制p42/44MAPK信号转导通路，由此推测，Caveolin-1可能是通过抑制p42/44MAPK信号通路从而抑制内皮细胞进入S期的。Caveolin-1还可以与PKC的活性部位直接结合，负调控PKC的活性来抑制内皮细胞增殖[27]。

3.3 诱导细胞凋亡 Caveolin-1表达上调可以抑制EGFR-Ras-Raf-Mapk通路，促进细胞凋亡，抑制细胞增殖。

4 Caveolae/Caveolin-1 调节VSMCs增殖与迁移的机制

VSMCs的过度增殖与迁移是导致血管再狭窄的关键步骤，Caveolae/Caveolin-1能调节VSMCs的增殖主要是通过3个方面：一是通过对信号通路的抑制作用；二是分泌多种血管活性物质影响VSMCs的增殖；三是抑制血管张力。

4.1 通过对信号通路的抑制作用 Caveolin-1可以阻止表皮生长因子受体（EGFR）和血管紧张素受体-1（AT1R）在Caveolae的双向转运，从而下调AT2对EGFR的活化来介导VSMCs的增殖[28]。Caveolae破坏后，VSMCs的增殖受到抑制，其可能的机制是破坏Caveolae，转化生长因子-β（TGF-β）/Smad信号通路转导增强，导致下调Smad2磷酸化和下游的信号转导的能力下降[27]。李正杨等[29]发现Caveolin-1可以显著抑制位于胞膜上微囊的Ras、Raf和ERK等信号通路，抑制细胞增殖信号向核内的转导，从而抑制VSMCs的增殖。

4.2 分泌多种血管活性物质影响VSMCs的增殖 VEGF作为血管内皮细胞产生的促血管平滑肌增殖因子，血管内膜损伤后Caveolin-1表达上调，抑制内皮细胞产生过多的VEGF及降低VEGF活性，从而使抑制VEGF对VSMCs的过度促增殖作用。血管损伤时血小板及炎症细胞释放一种高效的促VSMCs分裂的丝裂原PDGF，从而促进VSMCs增殖与迁移，而Caveolin-1可以通过负性调控ERK-MAPK信号通路，从而抑制PDGF的产生[30]。

4.3 抑制血管张力 在生理情况下内皮源性超极化因子（EDHF）可以引发血管舒张，当血管内膜受到损伤时，VSMCs上表达的瞬时阳离子通道产生的TRPV4与Caveolin-1及依赖Ca2+活化的钾通道共同组成连接子，连接子可产生EDHF使血管处于舒张状态，避免血管挛缩，引起血管狭窄[31]。

5 总结及展望

Caveolin-1可与血管内皮细胞及VSMCs表面多种分子相互作用，影响血管成形过程中多种信号转导通路，从而发挥对血管损伤后抑制内膜过度增殖，从而延缓血管再狭窄，但由于Caveolae/Caveolin-1对血管内皮细胞及VSMCs迁移与增殖的调控作用涉及多种信号通路，具体的调控机制仍未完全探明，所以Caveolae/Caveolin-1对血管成形的进一步研究将成为探索的目标，Caveolae/Caveolin-1有望成为预防和治疗动脉粥样硬化性疾病PTA及Stent术后血管再狭窄的新靶点，为临床治疗及预防血管狭窄性疾病提供新思路及新途径。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.14.012

:A

:1009-5519（2015）14-2124-03

2015-03-26）

湖南省自然科学基金资助项目（2015JJ2117）。

巢雄杰（1988-），男，湖南岳阳人，硕士研究生，主要从事血管外科研究；E-mail：836266949@qq.com。

熊国祚（E-mail：55752528@qq.com）。