王志明，赵嫦清，杨丽霞

作者单位：昆明医科大学附属成都军区昆明总医院心内科，云南 昆明650032

目前AS确切的发病机制尚不明确，普遍认为是复杂病因的慢性炎症性疾病［1］。研究发现细胞外基质金属蛋白酶（Mtrix metalloproteinases，MMPs）1、2、3、7、8、9、12、13、14、15等与AS形成密切相关，特别是在急性冠状动脉综合征（Acute coronary syndrome，ACS）的发生过程中，且MMP-9已经被国外临床用于易损斑块的检测［2，3］。由于AS相关的MMPs家族成员众多，因此如何更好地抑制MMPs表达及活性，可能是稳定动脉粥样斑块的新策略；而EMMPRIN作为一种能够诱导多种MMPs从头合成的细胞膜蛋白，有望成为稳定易损斑块研究的突破口。EMMPRIN（又叫CD147）业已被证实可通过多种信号通路介导，参与AS的形成、冠心病的进展以及心肌梗死的发病过程。高度糖基化EMMPRIN（HG-EMMPRIN）可诱导MMPs生成，进而降解斑块纤维帽的细胞外基质（extracellular matrix，ECM），从而使得斑块活化、破裂、血栓形成，发展为 ACS［4，5］。既往关于EMMPRIN及其信号通路研究众多，而关于EMMPRIN围绕核因子κB（NF-κB）上下游交叉调控报道较少，且最新研究还揭示了EMMPRIN—NF-κB—EMMPRIN反馈环路这一新发现。

1 EMMPRIN简介

EMMPRIN，1982年Biswas首次在成纤维细胞-肿瘤细胞共培养试验中，将CD147（分化群147）描述作为成纤维细胞基质金属蛋白酶MMP-1生成的刺激因子。人EMMPRIN编码区由269个氨基酸组成，从N端-C端依次为1个信号肽（21个氨基酸）、2个胞外结构域（185个氨基酸）、1个跨膜结构域（24个氨基酸）和1个胞内结构域（39个氨基酸）。其中胞外结构域与糖基化相关，含有3个天冬酰胺（Asn）N-糖基化位点，分别位于近N端EC1结构域的Asn44和近C端EC2胞外结构域的Asn152、Asn186。位于IgC2型（EC1）结构域的HG-EMMPRIN可诱导MMPs生成进而参与AS的形成。而EMMPRIN跨膜结构域所包含的典型亮氨酸拉链结构，与介导和构成信号通路的多肽链、膜转运蛋白密切相关［6］，参与信号通路的形成与交叉调控。而以往研究显示胞内结构域则相对非常保守。见图1。

2 EMMPRIN/MAPK（ERK/p38MAPK/JNK）/NF-κB信号通路间的交叉调控

细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）是促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）重要的亚族信号通路之一，也是NF-κB的上游信号通路之一。研究显示EMMPRIN可以与其特异性配体亲环蛋白A（Cyclophilin A，CyPA）相结合，在巨噬细胞中通过ERK/NF-κB信号通路介导调节MMP-9分泌；并可被ERK抑制剂（U0126和PD98059）以剂量依赖性方式所阻断［7］。为进一步证明ERK是否通过NF-κB的抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）磷酸化降解，来激活下游NF-κB信号通路；Kim等［7］利用ERK抑制剂抑制ERK同时，复测下游IκB磷酸化水平和NF-κB核移位，反复多次试验均未能得到ERK—IκB—NF-κB三者之间相对应的线性关系。这或许可以说明ERK还有可能通过其他途径，譬如增强p65磷酸化来激活NF-κB信号通路［8］。Ge等［9］实验也证明了HG-EMMPRIN具有出促炎作用，可以通过ERK1/2—NF-κB信号通路介导从而增强MMP-9的表达。而Heidinger等［10］通过抑制剂来阻断MAPK的另外两个亚族信号通路p38MAPK和JNK（c-Jun N-末端激酶），却出现了ERK的基础磷酸化水平升高，增强了ERK介导的细胞信号传导和细胞应答。研究还发现，氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）通过提高p38MAPK和NF-κB蛋白活性，增加EMMPRIN和MMP-9的表达，诱导AS的发生。而姜黄素通过抑制p38 MAPK和NF-κB信号通路，使得ox-LDL诱导的巨噬细胞中MMP-9和EMMPRIN的表达显著下降［11］，这或许就是姜黄素抗AS作用的分子机制。也有报道称NF-κB是ox-LDL诱导EMMPRIN、MMP-9活化最重要因素［12］。急性冠状动脉综合征（ACS）病人合并消化道大出血导致ACS再发和死亡风险均较未出血者明显升高，除了抗凝抗栓药物停用所致的血小板聚集风险增加，缺铁本身也是一个新的叠加的促炎因素。Fan等［13］研究发现铁缺诱导THP-1巨噬细胞和泡沫细胞中EMMPRIN、MMP-9的表达水平增加，通过序惯使用p38 MAPK、NF-κB的抑制剂依次抑制p38 MAPK、NF-κB信号通路，证实EMMPRIN、MMP-9表达增加需要p38 MAPK、NF-κB的连续上游活化。表明p38 MAPK为NF-κB的上游信 号 ，即 缺 铁 可 通 过 p38 MAPK—NF-κB—EMMPRIN/MMP-9这条信号通路，诱导斑块活化、破裂、血栓形成，进而再次发展为ACS。

3 EMMPRIN/PI3K/AKT/NF-κB信号通路间的交叉调控

磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT，或蛋白激酶B，PKB）信号通路参与细胞增殖、凋亡，血管生成以及细胞侵袭等系列过程［14］；是细胞内经典信号通路之一。Rac1蛋白作为细胞内信号传导因子，在信号通路中起到类似分子开关的作用。Venkatesan等［15］研究发现EMMPRIN可以依赖Rac1蛋白，激活的是PI3K/Akt通路而不是JNK，然后导致IκBα磷酸化和降解，进而NF-κB活化诱导IL-18的表达；期间还发现EMMPRIN以时间依赖性显著诱导MMPs-2、8、9、13、14的表达。有趣的是EMMPRIN在上调MMPs表达的同时，也上调了基质金属蛋白酶组织抑制剂（Tissue inhibitor of metalloproteinases TIMPs）1和3的表达。其中MMPs与TIMPs的比例是否失衡或MMPs过度表达与否在ECM降解过程中起关键作用。Xie等［16］通过临床对照试验发现急性心肌梗死（AMI）组血清IL-18、MMP-9水平显著大于稳定性心绞痛（SA）组和空白对照组；并且体外细胞试验也证实了EMMPRIN和IL-18相互协同扩大了炎症级联反应，可能在动脉粥样硬化斑块不稳定和随后的AMI中起重要作用。在另一项全氟辛烷磺酸（PFOS）对星形胶质细胞功能影响的研究［17］，发现PFOS可以通过PI3K/AKT信号通路活化NF-κB，并以剂量和时间依赖方式促进炎性介质白细胞介素-1β（IL-1β）的分泌和表达。

另外PI3K/Akt还可以激活下游的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR），形成PI3K/Akt/mTOR信号通路参与介导自噬的调节［18-20］。研究发现人前列腺癌PC-3细胞在饥饿条件下培养时明显增加了EMMPRIN的表达水平，使用RNA干扰抑制EMMPRIN后，显著促进了绿色荧光蛋白-微管相关蛋白1轻链3（GFP-LC3）斑点形成，并增强了自噬相关蛋白LC3-Ⅱ的表达；且LC3-Ⅱ水平与磷酸化AKT（p-AKT）、磷酸化的哺乳动物雷帕霉素蛋白mTOR（p-mTOR）两者水平呈明显负相关。表明EMMPRIN可以通过PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制细胞的自噬调节，进而阻止了自限性自噬引起的细胞死亡［21］；该过程种饥饿可以被认为是最重要的自噬诱导剂［22］。CD147与肿瘤的发生和转移密切相关［23］，Gou等［24］在对肝细胞癌（HCC）的研究中也发现，在饥饿的早期阶段肝癌细胞系中CD147的蛋白水平显著上调；通过特异性小干扰RNA（siRNA）沉默CD147，可以显著促进饥饿诱导的细胞死亡；与饥饿对照组相比CD147-siRNA转染的肝癌细胞中pmTOR水平显着下调，同时表现出肝癌细胞凋亡和自噬水平显著增加。表明CD147在饥饿的肝癌细胞中表达水平增加，并且可以通过上调p-mTOR水平来减少肝癌细胞的死亡。研究表明mTOR抑制剂（如雷帕霉素或依维莫司）的哺乳动物靶点具有抑制细胞增殖并引发自噬，能够有效预防及延缓动脉粥样硬化的发病，起到多效抗动脉粥样硬化作用［25］；目前雷帕霉素药物洗脱支架已广泛应用于冠心病的介入治疗。

4 EMMPRIN/NF-κB反馈环路调控与自噬

自噬是一种细胞自我消化过程［26］，在抑制炎症、凋亡以及促进泡沫细胞的形成发挥着重要作用［27］。基础自噬在动脉粥样硬化中具有保护作用［28］，而过度的自噬却会导致细胞死亡［29］，不利于斑块的稳定。Liang等［30］新近研究表明，EMMPRIN激活NF-κB信号通路后，又进一步增强了EMMPRIN自身的表达，从而在ox-LDL刺激的巨噬细胞中形成EMMPRIN—NF-κB—EMMPRIN反馈环。该反馈环路通过影响细胞促炎因子的释放来负调节巨噬细胞的自噬，进而可以增加动脉粥样斑块的不稳定性。实验还证实PI3K/Akt/mTOR信号通路在EMMPRIN调节的巨噬细胞自噬中起较少作用。

Wu等［31］使用胆固醇抑制剂MβCD阻断肝细胞癌（HCC）细胞中CD147内化之后，流式检测发现CD147在细胞膜上的表达水平下降，而由金属蛋白酶10（ADAM10）介导的对胞外结构域切割作用表达增强；在溶酶体中的CD147胞内结构域进一步加工产生经典的核定位信号序列，并可以通过NF-κB—瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体（TRAIL）—caspase8—ATG3途径调节HCC细胞自噬。这也表明了原本认为相对非常保守的EMMPRIN胞内结构域，在 NF-κB—TRAIL—caspase8—ATG3通路所介导的HCC细胞自噬中起非常重要的作用。研究还发现Toll样受体4（toll-like receptor 4，TLR4）也可以激活NF-κB信号通路，进而介导细胞自噬与炎症反应［32-33］。在将野生型（WT）和TLR4敲除小鼠喂食正常或高脂肪饮食，评价其炎症信号蛋白（TLR4，NF-κB和JNK）和自噬标记（Atg5，Atg12，LC3B和p62）水平的研究中发现，尽管TLR4敲除本身并不影响Atg5，Atg12，LC3B和p62水平，但它抵消了高脂肪饮食摄入所诱导的自噬变化。研究还提示了TLR4敲除可能通过激活依赖于NF-κB/JNK通路的自噬来抑制炎症和活性氧簇（ROS），进而改善了高脂饮食引发的细胞应激和心脏炎症［34］。

5 总结与展望

尽管近些年冠心病的药物和介入治疗都取得了长足的发展，但是冠心病人病率及致死率依然高居不下，冠心病的综合防治任重而道远。细胞内各种信号通路的调节在动脉粥样硬化的形成过程中扮演着重要的角色，EMMPRIN如何通过各种信号通路介导细胞的炎症与自噬反应，依然是动脉粥样硬化研究的一个重要方向。鉴于细胞信号通路在动脉粥样硬化中交叉调控的繁杂机制，加强对信号通路尤其是信号通路间的交叉调控研究，进而找出适宜的阻断途径，将为动脉粥样硬化、冠心病的防治找到新的突破口。

（本文图1见插图1-1）