肝細(xì)胞生長因子及其受體在肺動脈高壓發(fā)病中的作用及可能的機制

1、肝細(xì)胞生長因子及其受體在肺動脈高壓發(fā)病中的作用及可能的機制         【關(guān)鍵詞】  高血壓，肺性;新生血管化，病理性;內(nèi)皮生長因子;肝細(xì)胞生長因子肝細(xì)胞生長因子（HGF）是一種血管內(nèi)皮特異性生長因子，具有促內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和新生血管生成的作用，其在周圍血管缺血損傷、心肺組織損傷的動物模型中均有明確的治療性血管再生作用，本文重點介紹它在肺動脈高壓中的作用及可能的機制。   肺動脈高壓（PAH）是一類進(jìn)行性肺血管閉塞性疾病，目前尚無法從根本上治療，肺移植或心肺聯(lián)合移植是其最終的治療

2、手段。究其原因，重度的進(jìn)行性、不可逆性肺血管損害是其頑固性和難治性的根源。故闡明PAH發(fā)生的關(guān)鍵機制，在形成不可逆肺血管病理改變之前，建立起一套行之有效的針對性的延緩或者遏制肺血管重構(gòu)的手段尤為重要。目前，國內(nèi)外很多學(xué)者都把目光投向改善血管重構(gòu)、促進(jìn)血管再生的研究上，這是當(dāng)前PAH研究的熱點、難點，也是糾治PAH的希望所在。   1 HGF與PAH   HGF作為一種具有明顯的促血管再生作用的細(xì)胞因子而倍受青睞。在肢體缺血、心肌梗死的動物模型上應(yīng)用基因轉(zhuǎn)染等分子生物學(xué)技術(shù)證實了HGF具有確實、可靠的促血管再生作用，能夠明顯改善缺血和壞死組織的血供，從而改

3、善其功能 1 。另外，有研究表明，在正常大鼠的肺組織中導(dǎo)入HGF的cDNA能夠明顯增加相應(yīng)肺組織的毛細(xì)血管密度、血流量和降低肺血管阻力 2 。本文將著重介紹HGF在PAH發(fā)病過程中可能的作用以及在相應(yīng)治療上的應(yīng)用前景。   肺血管重構(gòu)是PAH重要的病理特征。盡管發(fā)病原因不盡相同，各種類型的PAH卻有著共同的病理改變:肺動脈內(nèi)膜增生、外膜纖維化、肌性肺動脈中膜血管平滑肌細(xì)胞增生和肥大、膠原蛋白沉積，無肌性肺小動脈出現(xiàn)中膜平滑肌層，引起肺血管管腔狹窄、閉塞，最終導(dǎo)致肺腺泡動脈數(shù)量減少、肺血管床儲備減少、肺動脈阻力持續(xù)升高，這是公認(rèn)的肺動脈壓居高不下的根本原因所在 6 。多年以來

4、，國內(nèi)外學(xué)者從多個方面探討了PAH的發(fā)病機制。證實了與PAH相關(guān)的易感基因 3 、危險因素 4-5 、遺傳因素以及血管平滑肌細(xì)胞鉀通道缺陷 6 、內(nèi)皮損傷 7 等許多因素與PAH的發(fā)生有關(guān)，其中肺動脈內(nèi)皮損傷引起的內(nèi)皮功能紊亂在PAH的肺血管重構(gòu)中的作用更引人關(guān)注。   正常肺血管內(nèi)皮是不僅是血管和血液之間物質(zhì)交換的通透性屏障，而且能向血管局部釋放多種生物活性物質(zhì)，如一氧化氮（NO）、前列環(huán)素（PGI 2 ）、內(nèi)皮素（ET-1）、血小板源性生長因子（PDGF）、血管緊張素II（AT-II）及成纖維母細(xì)胞生長因子（FGF）等 6 ，通常認(rèn)為，NO、PGI 2 的擴血管和抗平滑

5、肌細(xì)胞生長作用與ET-1、AT-II、PDGF、FGF的收縮血管、促平滑肌細(xì)胞生長作用處于平衡狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)血管的張力和平滑肌細(xì)胞的生長，以維持整個血管的穩(wěn)定性。內(nèi)皮受損必然導(dǎo)致收縮因子和舒張因子平衡的失調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致白細(xì)胞、血小板黏附，血栓形成和平滑肌細(xì)胞異常增生，引起肺血管管腔狹窄、閉塞，最終導(dǎo)致有效肺腺泡動脈數(shù)量減少、肺血管床儲備減少、肺動脈阻力持續(xù)升高。有證據(jù)表明，PAH患者一氧化氮合成酶（NOS）和前列環(huán)素合成酶的表達(dá)減少導(dǎo)致NO和PGI 2 顯著減少 8-9 ;另有文獻(xiàn)報道，PAH患者肺內(nèi)高度表達(dá)ET，并且血漿中ET的水平同PAH的嚴(yán)重預(yù)后密切相關(guān) 10 。低表達(dá)的血管舒張因子（如N

6、O、PGI 2 ）和高表達(dá)血管收縮因子（如ET）不僅影響著肺血管的張力，更為重要的是，還促進(jìn)了肺血管結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，這是啟動和加劇PAH的重要原因 6 。   2 HGF及其受體的生物學(xué)特性   HGF是一種間充質(zhì)來源的多功能性細(xì)胞因子，廣泛分布于肝、肺、心臟和腎等多種組織細(xì)胞，通過與其特異性受體c-met結(jié)合而廣泛調(diào)控著各種類型細(xì)胞的分化、增殖、再生、運動、遷移和形態(tài)發(fā)生，并對胚胎發(fā)育、組織器官再生、傷口愈合和血管發(fā)生起重要的調(diào)節(jié)作用。另外，近年還發(fā)現(xiàn)HGF也是一種血管內(nèi)皮特異性生長因子，具有促內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和新生血管生成的作用 11-13 。值得一提

7、的是，經(jīng)研究證實，PAH的形成恰恰是與肺血管內(nèi)皮功能紊亂密不可分 14 。因此，改善肺血管內(nèi)皮的功能紊亂將能夠改善PAH患者的肺血管重構(gòu)，從而達(dá)到治療的目的。HGF調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能和促血管生成的生物學(xué)功能具體表現(xiàn)為以下四個方面:   2.1 刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖 近年研究發(fā)現(xiàn)HGF也是一種血管內(nèi)皮特異性生長因子，可呈劑量依賴性促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的DNA的合成，而且HGF刺激的DNA合成明顯強于堿性成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），提示HGF具有強大的促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖作用 15-16 ，但是，HGF和VEGF對血管平滑肌細(xì)胞的DNA合成沒有影響，而添加b

8、FGF則會引起血管平滑肌細(xì)胞中DNA合成的明顯增加，表明HGF與VEGF一樣是一種內(nèi)皮特異性生長因子 16 。   2.2 抗血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡 體外研究表明，HGF可以抑制無血清培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞DNA合成的減少和細(xì)胞死亡，且可以防止高濃度的D-葡萄糖可誘導(dǎo)主動脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和壞死 17 ?，F(xiàn)已證實，HGF通過extracellular signal-related kinase（ERK）/signal transducers and activators of transcription（STAT3）/Akt等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活來發(fā)揮抗血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡作用 18 。

9、60;  2.3 促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分泌VEGF而抑制ET的合成 經(jīng)證實，不論是離體還是在體，HGF都能夠明顯的促進(jìn)VEGF的mRNA表達(dá)，而且在促血管生成方面具有協(xié)同作用 19 。研究表明，在HGF存在的情況下，人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞（HCAEC）內(nèi)皮素-1（ET-1）的分泌顯著減少，并呈HGF濃度依賴性，用1nmol/L的HGF與HCAEC分別孵育3，5h后，RT-PCR分析顯示HCAEC細(xì)胞ET-1mRNA的表達(dá)分別減少了71%和59% 20 。其機制有待進(jìn)一步闡明。   2.4 激活一氧化氮合酶（NOS） 近年來的研究表明，HGF也可以影響血管內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合成酶

10、（eNOS）的表達(dá)。蛋白印記分析表明HGF可強烈刺激HGSVEC細(xì)胞（人大隱靜脈內(nèi)皮細(xì)胞系）iNOS的表達(dá)，在HGF處理HGSVEC后2h蛋白印記法就可以檢測到iNOS表達(dá)的明顯上調(diào)，68h達(dá)高峰，16h后仍有處于較高水平 21 。PI3-K作為HGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游信號分子參與其對iNOS的轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。另外，有研究證實HGF能引起快速的微血管的舒張，可為NO阻斷劑所抑制，這種短期的效應(yīng)是HGF誘導(dǎo)的eNOS表達(dá)上調(diào)的結(jié)果。對牛主動脈內(nèi)皮細(xì)胞（BAEC）的研究證實HGF可誘導(dǎo)eNOS活性相關(guān)Ser1179位點的磷酸化，這種作用可為PI3-K抑制劑和激活缺陷的Akt完全阻斷，但卻不為MEK抑制劑所

11、影響，表明HGF通過PI-K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)使Akt磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致eNOS的磷酸化和激活 22 。   3 應(yīng)用前景   HGF的這些作用使其在心血管疾病的防治及其發(fā)病機制的研究方面?zhèn)涫芮嗖A，當(dāng)前，探索HGF與各種疾病之間的關(guān)系已經(jīng)成為研究的熱點。血中HGF水平已被證實同多種心血管疾病的活動及其預(yù)后密切相關(guān)。局部HGF合成減少也與動脈粥樣硬化、再狹窄和高血壓等心血管疾病密不可分，Ono等發(fā)現(xiàn)大鼠梗死心肌組織中HGF含量與對照組比較，經(jīng)歷一個從急性期的代償性升高到慢性期明顯降低的失代償過程 23 。提示，無論在動物還是人的心血管系統(tǒng)，局部HGF含量的減少都可能與

12、心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。生理條件下，經(jīng)證實肺內(nèi)HGF/C-Met系統(tǒng)主要存在于型肺泡上皮細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞和肺血管內(nèi)皮細(xì)胞，Sakamaki等在小鼠肺葉切除模型上研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后殘肺、肝腎組織中的HGF/c-met濃度均明顯升高，而且升高是發(fā)生在上皮細(xì)胞的代償性DNA合成之前 24 ，有報道證實，激活HGF/c-met系統(tǒng)將對于防止肺血管內(nèi)皮損傷修復(fù)、維持肺血管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定具有十分重要的意義 2 ，HGF和c-met表達(dá)的下調(diào)可能在PAH發(fā)展中起促進(jìn)作用。已證實缺氧可以引起內(nèi)皮細(xì)胞HGF和c-met表達(dá)的下調(diào) 25 ，但是在PAH發(fā)展過程中 HGF和c-met的表達(dá)狀況如何還有待闡明。另外，有

13、證據(jù)表明，重組HGF可以促進(jìn)大鼠和兔缺血肢體中側(cè)支循環(huán)的形成、顯著改善缺血肢體的血供和肌肉萎縮，HGF基因療法在大鼠糖尿病后肢缺血模型中也被證實具有顯著的血管新生效應(yīng) 1 ，HGF基因介導(dǎo)的內(nèi)皮化療法也在再狹窄動物模型上取得顯著的療效。在美國，已經(jīng)開始使用VEGF基因?qū)υ侏M窄和缺血性疾病進(jìn)行臨床治療，并取得了良好的效果 26 。與VEGF基因治療相比，HGF基因治療有其獨特的特點，它沒有VEGF致水腫的副作用，其促血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖作用更強，可促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-1的合成和激活具有纖溶活性的uPA，同時與VEGF一樣具有抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的作用 27 。這些資料表明，使用HGF可以提高治療心血

14、管疾病特別是PAH的效果。   近年來，通過刺激肺血管新生、促進(jìn)肺血管內(nèi)皮細(xì)胞再生和修復(fù)途徑阻止PAH肺血管病變的發(fā)展已經(jīng)成為研究的熱點，VEGF、AG-II等基因療法相繼被證實在實驗性PAH中具有顯著的保護效果 28-29 。Ono等應(yīng)用在體HGF cDNA轉(zhuǎn)染到正常大鼠的肺組織，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后肺組織HGF濃度明顯增加，肺毛細(xì)血管密度、肺血流量較對照組均有明顯增加，而肺血管阻力卻明顯降低 2 ，說明HGF在肺組織具有明顯的促血管生成作用，對改善肺循環(huán)有積極作用。因此，HGF基因療法在PAH防治中可能具有重要的臨床價值。   綜上所述，HGF及其受體在PAH

15、發(fā)病中的作用機制，目前認(rèn)為是通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖、防止其凋亡，并促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分泌擴血管物質(zhì)如NO和VEGF等，從而改善血管重構(gòu)、緩解PAH的臨床癥狀。它作為一種強大血管內(nèi)皮特異性生長因子、血管再生因子使其在PAH防治中可能有著廣闊的應(yīng)用前景。進(jìn)一步的研究可為闡明PAH的發(fā)病機制，探索防治PAH的有效途徑、提高患者的生存率、生存質(zhì)量提供一個新的思路。         【參考文獻(xiàn)】  1 Taniyama Y，Morishita R，Aoki M，et al.Therapeutic angio-genesis

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