血小板源性生长因子-B与血管平滑肌细胞增殖

作者：张远起（综述）， 陈小东，李建文（审校）
作者单位：广东医学院附属医院血管外科，广东湛江 524001
《广东医学院学报》2008年2月26卷1期 综述
【摘要】  血小板源性生长因子 (PDGF)可以刺激多种细胞分裂和增殖，许多血管性疾病的发生发展都有其参与。找出PDGF-B与血管增生、肥厚的关系，既能保留它正常生理功能，又能防止和减轻血管性疾病。本文就PDGF-B所致的血管平滑肌细胞异常增殖的信号转导机制以及调节因素研究进展作一综述，旨在为临床防治动脉硬化、血管损伤再狭窄、高血压等心血管系统疾病提供研究方向。
【关键词】  血小板源性生长因子；血管平滑肌细胞；新生内膜；综述文献
    血小板源性生长因子 (PDGF)是一种重要的促细胞分裂剂，通过组织局部的特异性受体发挥作用，可以刺激多种细胞分裂和增殖［1］。PDGF家族成员目前至少有4个，即PDGF-A、B、C、D。大量研究发现PDGF-B是动脉硬化(AS)形成过程中血管内皮细胞、血小板、单核巨细胞和VSMC之间相互作用的介质，在AS形成中有重要意义［2］。近年来，对PDGF-B认识不断深入，其在血管平滑肌细胞的过度增殖中的作用机制和效果备受关注。本文对PDGF-B的生物学特性、功能及其与血管平滑肌细胞增殖、血管再狭窄的研究进展做一综述。
    1  PDGF-B生物学特性
    1. 1  结构、分布
    生物活性PDGF-B分子由二硫键连接的同源或异源二聚体即PDGF-BB组成， PDGF-B分子量为28～35kD，位于22号染色体，由7个外显子组成。在成熟的PDGF分子中，PDGF-A链和B链有56%的氨基酸相同。许多组织如结缔组织、上皮组织、肌肉、神经组织的正常细胞和转化细胞及来源于造血系统的细胞都能表达和分泌PDGF。PDGF-B主要在内皮细胞表达［3］。PDGF-B受体为分子量约170～180 kD的单链膜糖蛋白，主要分跨膜区、胞内区、胞外区、信号区4部分，其中信号区为与PDGF-B结合的部位。PDGF受体是酪氨酸激酶受体PDGFR-α、β，含α、β两种亚基，一般以单体或不稳定二聚体形式存在，当PDGF- BB存在并与受体结合时，α、β亚基连在一起，以αα、αβ、ββ形式发挥作用［4］。α亚基与PDGF-A，B链均可结合，而β亚基仅与B链结合。αα、αβ及ββ型受体能与PDGF-BB配基结合而发挥作用。成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞及神经细胞等多种细胞均有PDGF受体分布，不同器官的细胞所含PDGF受体的类型有差异性［5］。PDGF及其受体在在胚胎发育过程中扮演着非常重要的角色，尤其是肾脏、血管、肺和中枢神经系统。
    1.2  功能
    PDGF-B对成纤维细胞、平滑肌细胞和中性粒细胞有趋化性，该作用在损伤组织的修复过程中极为重要。PDGF-B也是引导平滑肌细胞迁移的主要趋化分子，诱导平滑肌细胞从血管中膜迁移至内膜并聚集在由坏死的泡沫细胞组成的脂池周围，产生胶原纤维和弹力纤维组成纤维帽包绕脂池形成典型的粥样硬化斑块［6］。研究发现,PDGF-B收缩大鼠主动脉的作用较经典的血管紧张素Ⅱ的作用还要强烈，其导致大鼠血压升高的机制主要是诱导血管重构［7］。PDGF-B能刺激多种细胞如血管平滑肌细胞、成纤维细胞、胶质细胞的分裂增生，通过刺激胶原合成和胶原酶的活化作用调节胞外基质的更新，最终促进DNA合成和细胞裂解、增殖［10］。此外，PDGF-B与其受体结合后可影响骨骼肌中细胞骨架与细胞膜的作用而致细胞骨架重排，说明PDGF-B不仅是重要的促细胞分裂剂，还可能影响细胞结构。
    2  PDGF-B与血管平滑肌细胞增殖
    2.1  血管平滑肌细胞增殖
    VSMC是血管壁的主要细胞成分之一，它是决定血管活性和血管构型的重要因素。在与心血管系统有关的许多疾病中，血管活性和（或）血管构型皆会发生明显变化，如高血压［7］、动脉粥样硬化［8］、血管再狭窄等，相应的血管管壁增厚，收缩功能增强而舒张功能减弱，细胞间胶质沉积增加，血管壁顺应性下降，管腔狭窄，这些血管结构和功能的变化均涉及VSMC的参与。实际上血管舒缩反应就是VSMC的收缩和舒张，而血管壁增厚，顺应性下降则主要是源于VSMC肥大、增生，产生和分泌细胞外基质的增加等。血管内皮细胞损伤、平滑肌增殖是目前研究新生内膜形成和再狭窄的热点。血管内皮细胞的损伤导致多种炎症因子和生长调节因子的表达、激活紊乱，诱导VSMC进行表型改变，刺激VSMC从血管中膜向内膜迁移，发生过度增生和凋亡抑制。损伤的内皮细胞、激活的血小板、移行于内皮下的单核巨噬细胞以及表型转化后的合成型平滑肌细胞都能以自分泌、旁分泌形式释放大量的PDGF，PDGF与相应细胞膜PDGF受体结合，促进大量单核细胞黏附、增殖及向内膜下转移［9］，促进内皮细胞、纤维母细胞、血管平滑肌细胞的生长和增殖，促进平滑肌细胞迁移，单核巨噬细胞、平滑肌细胞内吞脂质形成泡沫细胞以及促进平滑肌细胞胆固醇合成，LDL受体表达及细胞外基质沉积。

 2.2  血小板源性生长因子介导的血管平滑肌细胞增殖信号转导途径

    （1）磷酯酰肌醇-3激酶( PI3K) 途径：PDGFR2β亚基突变后丢失酪氨酸激酶2区,可以抑制PDGF-BB诱导的大鼠主动脉血管平滑肌细胞DNA合成。PDGFR-β亚基第708、719位置上的酪氨酸残基丢失则不能和PI3K结合而抑制DNA的合成,但这种受体突变并不影响p120GTP酶激活蛋白和磷酯酶C-γ的结合,也不影响Raf的激活，提示PI3K在PDGF-B诱导增殖过程中起主要作用［10-12］。（2）Ras途径：PDGF与VSMCS上的受体结合后激活膜上的一种小分子G蛋白(ras 蛋白) ,通过ras/ GTP 逐级激活MAPKKK/MAPKK/ ERK通路,促进细胞的有丝分裂［13-14］。用转染法使VSMC 获得突变型显性负ras后,可抑制PDGF-B诱导的DNA合成以及由气囊损伤引起的细胞增殖反应。p21ras需要异戊二烯基化后才有活性,而利用抑制其异戊二烯基化的药物(HMG CoA抑制剂) 能够阻断PDGF-B诱导的VSMC有丝分裂、迁移,提示p21ras在此过程中起重要作用。（3）磷脂酶激活途径：PDGF-B与血管平滑肌细胞上的受体结合后, 激活细胞内酪氨酸蛋白激酶(TPK),进而激活磷脂酶C,刺激肌醇磷酸产生三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)。IP3主要作用于内质网,DAG可激活蛋白激酶C,蛋白激酶可使核蛋白体上丝氨酸残基磷酸化,从而促进DNA的合成。而三磷酸肌醇IP3作为第二信使诱导c-myc基因表达,使胞内DNA合成加快［15］。（4）Ca2+离子途径［16］：PDGF-B可以促进VSMC 的细胞外Ca2+内流和内Ca2+释放增加。Ca2+内流可通过电压依赖性二氢吡啶敏感性钙通道,也可通过能被无机离子Ni2+和Co2+阻断而对有机钙离子拮抗剂不敏感的通路进入细胞［17］。PDGF-BB促Ca2+内流的作用可被酪氨酸磷酸化酶抑制剂阻断,说明PDGF-BB促Ca2+内流需要细胞内某些蛋白的磷酸化。（5）其它途径：可以引起受体自动磷酸化和在酪氨酸残基上的胞浆底物磷酸化；还可以启动细胞核内c-myc,c-fos,c-jun 基因的转录,并使其水平升高,继而激发与细胞分裂有关的各种转录调节因子的合成。

    4  小结

    综上所述，PDGF-B作为结缔组织源性细胞强有力的促有丝分裂剂，许多血管性疾病的发生发展都有PDGF-B的参与。了解PDGF-B与血管增生、肥厚的关系，有利于找出既能保留PDGF-B正常生理功能又能防止和减轻血管性疾病的有效方法。目前对PDGF-B所致的血管平滑肌细胞异常增殖的信号转导机制以及调节因素等方面认识还不够全面，所以有必要对其进行深入研究。随着认识的不断健全，将可能为临床防治动脉硬化、血管损伤再狭窄、高血压等心血管系统疾病提供新的理论依据。

【参考文献】
［1］ Hoch R V,Soriano P.Roles of PDGF in animal development［J］．Development，2003,130:4679-84.

［2］ Boucher P, Gotthardt M, Li W P, et al. LRP: role invascular wall integrity and protection from atherosclerosis［J］. Science,2003,300:329-332.

［3］ Tanaga K, Bujo H, Zhu Y, et al. LRP1B attenuates the migration of smooth muscle cells by reducing membrane localization of urokinase and PDGF receptors［J］. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2004,24:1422-1428.

［4］ Tallquist M, Kazaluaskas A. PDGF signalling in cells and mice［J］.Cytokine Growth Factor Rev, 2004，15:205-213.

［5］ Board R, Jayson G C. Platelet-derived growth factor receptor (PDGFR): a target for anticancer therapeutics［J］. Drug Resist Updat， 2005，8(1-2):75-83.

［6］ Dandre F, Owens G K. Platelet-derived growth factor-BB and Ets-1 transcription factor negatively regulate transcription of multiple smooth muscle cell differentiation marker genes［J］. Am J Physiol Heart Circ Physiol， 2004，286:H2042-H2051.
［7］ Li J, Zhu X, Chen M, et al. Myocardin-related transcription factor B is required incardiac neural crest for smooth muscle differentiation and cardiovascular development［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 2005,102: 8916-8921.

［8］ Vindis C, Escargueil-Blanc I, Elbaz MD et al.Esensitization of platelet-derived growth factor receptor-beta by oxidized lipids in vascular cells and atherosclerotic lesions: prevention by aldehyde scavengers［J］.Circ Res,2006,98(6):785-92.

［9］ 王云雅，汪静,邓敬兰，等.放射性PDGFR反义寡核苷酸对血管平滑肌细胞增殖和凋亡的影响［J］.心脏杂志,2006,18(4):388-390.

［10］ McKinnon R D,Waldron S，Kiel M E.PDGF alpha-receptor signal strength controls an RTK rheostat that integrates phosphoinositol 3'-kinase and paospholipase Cgamma pathways during oligodendrocyte maturation［J］．J Neurosci,2005,25 (14):3499-3508.

［11］ Werth C, Stuhlmann D, Cat B,et al.Stromal resistance of fibroblasts against oxidative damage: involvement of tumor cell-secreted platelet derived growth factor (PDGF) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K) activation［J］. Carcinogenesis， 2008,3 ［Epub ahead of print］.

［12］ Francy J M,Nag A,Concroy E J,et al. Sphingosine kinase 1 expression is regulated by signaling through PI3K, AKT2, and mTOR in human coronary artery smooth muscle cells［J］.Biochim Biophys Acta,2007,1769(4):253-265.

［13］ 李英,段惠军. Raf／MEK／ERK信号转导通路在糖尿病肾病发生发展中的作用［J］.国际内分泌代谢杂志,2007, 27(7):269-271.

［14］ Nakata S, Fujita N,Kitagawa Y,et al.Regulation of platelet-derived growth factor receptor activation by afadin through SHP-2: implications for cellular morphology ［J］.J Biol Chem, 2007,282 (52):37815-37825.

［15］ Sandilands E,Cans C,Fincham V J,et a1.RhoB and actin polymerization coordinate Src activation with endosome-mediated delivery to the membrane［J］.Dev Cell,2004,7(6):855-869.

［16］ Kojima N,Hori M, Murata T,et a1.Different profiles of Ca2+ responses to endothelin-1 and PDGF in liver myofibroblasts during the process of cell differentiation.Br J Pharmacol,2007 ,151(6):816-827.

［17］ Egan G G,Wainwright C L,Wadsworth R W,et a1.PDGF-induced signaling in proliferating and differentiated vascular smooth muscle: effects of altered intracellular Ca(2+) regulation［J］．Cardiovasc Res,2005, 67(2):308-316.