糖尿病中血管平滑肌细胞表型转化机制及中医药干预

正常成熟的 VSMC 呈分化或收缩表型 （ differentiated or contractile phenotype） ，特异性标 志 基 因 如 SM22α （ SM22 alpha） 、平滑肌 α-肌动蛋白（ smooth muscle alpha-actin，α-SMA） 及平滑肌肌球蛋白重链（ SM myosin heavy chain，SM-MHC） 等呈优势表达； 呈典型纺锤形，含有丰富的肌纤维； 通过表达
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信号传导及转录激活因子（ signal transducers and activators of transcription，STAT） 包括 STAT1 ～ 6。当 STAT 被磷酸 化后，以二聚体形式进入胞核内与靶基因启动子序列的特定 位点结合，促进其转录。最新的研究表明，STAT1 水平的增 加可使 VSMC 去分化［41］。 3 糖尿病中 VSMC 表型转化
［摘要］ 血管平滑肌细胞（ vascular smooth muscle cells，VSMC） 的增殖和迁移是动脉粥样硬化斑块形成、高血压等糖尿 病血管并发症的共同病理特征，而 VSMC 表型转化是 VSMC 增殖和迁移的基础，因此研究糖尿病中 VSMC 表型调节及机制，对 防治糖尿病血管并发症具有重要意义。该文拟介绍 VSMC 表型转化机制及糖尿病中 VSMC 表型的改变，并综述中药复方及单 体干预 VSMC 表型转化的研究进展，为糖尿病血管并发症的中医药防治提供参考。
Ｒho 是 GTP 结合蛋白中 Ｒas 家族的成员之一，有 ＲhoA， ＲhoB，ＲhoC 3 种异构体，ＲOCK 是 Ｒho 相关的蛋白激酶。在 VSMC 中，ＲhoA 活性是 VSMC 标志基因表达的重要决定因 素，具体表现为 ＲhoA / ＲOCK 通路调节了 SＲF 从胞质转移进 入胞核 的 过 程，过 度 激 活 的 ＲhoA 刺 激 α-SMA，SM22α 和 SMMHC 的转录，而与之相对的 是，在 Y27632 （ ＲhoA / ＲOCK 通路抑制剂） 的作用下，CArG 依赖的多种 VSMC 的标志基因 的表达降低。现有的研究表明，ＲhoA / ＲOCK 影响 VSMC 标 志基因表达表达具体机制与 CPI-17 有关［38］。
研究发现 2 型糖尿病患者 VSMC 相对于正常人形态上 由纺锤形转变为斜方形，且增殖能力增强［42-43］； 糖尿病模型 大鼠原代培 养 VSMC 相 对 于 正 常 大 鼠 α-SMA 表 达 显 著 降 低［44-45］。以上结果提示，糖尿病中存在 VSMC 表型转化，但 高糖诱导 VSMC 表型转化的机制不明。 3. 1 血糖 高糖能够诱导体外培养的大鼠原代 VSMC 表达特 异性核转录因子 ＲUNX2，减少 α-SMA 的表达，同时上调骨桥蛋 白（ osteopontin，OPN） 的表达，表明高糖可导致 VSMC 向成骨细 胞转化［46-47］。此外，高糖还可以增强 TGF-β1 诱导的 VSMC 的骨 化，其原因可能是通过激活 ELＲ-1 和 ALK-5 信号通路［48］。 3. 2 胰岛素 研究表明，胰岛素［49］及胰岛素样生长因子（ insulin-like growth factors，IGF） ［50］可诱导 VSMC 分化及对抗血小 板衍生生长因子（ platelet-derived growth factor，PDGF） 对 VSMC 的去分化作用，该效应由 PI3K 信号通路介导，且与 Foxo4 的磷酸 化和 myocardin 活性有关［39］。然而，在胰岛素抵抗情况下，PI3 K 信号通路受到抑制，胰岛素可诱导 VSMC 转分化。
［收稿日期］ 2014-04-11 ［基金项目］ 国家自然科学基金项目（ 31340006） ； 上海市自然科学 基金项目（ 13ZＲ1437600） ； 上海中医药大学中医学一流学科建设项目 （ ZYD201302） ； 普陀医院科研基金项目 （ 2013SＲ117 I，2013GQ004 I， 2013QK01） ［通信 作 者］ * 郑 建 普，博 士，Tel： （ 021 ） 22233222-54310，E-mail： zhengjianpu@ gmail. com
［关键词］ 糖尿病； 血管平滑肌细胞； 表型转化； 血管并发症； 中药
糖尿病（ diabetes mellitus） 是一种严重威胁人类健康的 慢性疾病，具有高致死率、高致残率和高医疗花费的特征，成 为当前世界各国共同面对的公共健康问题。目前，我国成人 糖尿病患病率约为 11. 6% ，总数估计超过 1 亿，成为世界第 一糖尿病大国［1］。因此，积极防治糖尿病已成为我国慢性病 防治领域的重要任务之一。
糖尿病血管病变是糖尿病的主要并发症，也是导致糖尿 病患者死亡的 主 要 原 因。然 而，临 床 证 据 显 示，严 格 的 血 糖 控制对减少糖尿病患者发生心血管疾病及因心血管疾病导 致的死亡风险作用有限［2］。因此，深入研究并阐明糖尿病血 管病变的分子机制并在此基础上寻找新的早期干预靶点，对 防治糖尿病及其血管并发症具有重要的意义［3］。糖尿病血 管并发症可主要归因于血管系统内皮细胞（ endothelial cells， EC） 和平滑肌细胞（ vascular smooth muscle cells，VSMC） 的结 构及功能障碍。人们在内皮细胞功能损伤参与糖尿病血管 并发症方面已有大量研究报道［4-5］，然而对于 VSMC 在糖尿 病血管病 变 中 的 作 用 尚 不 清 楚。因 此，深 入 研 究 糖 尿 病 中 VSMC 表型转化及机制，对于防治动脉粥样硬化、高血压等糖 尿病并发症具有重要意义。 1 VSMC 表型与主要标志基因
磷酯酰肌醇 3 激酶（ PI3 K） 是特异性的催化磷酯酰肌醇 3 位羟基磷酸化而产生的具有第二信使作用的激酶，丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶（ Akt） 处于 PI3 K / AKT 通路的中心环节。PI3 K / Akt 信号通路在细胞存活和凋亡中起着重要作用，胰岛素 等生长和存活因子都可以激活 PI3 K / Akt 信号途径。有研究 显示，Foxo4 可以通过其和 myocardin 的相互作用来抑制 myocardin 的活性，而 PI3 K / Akt 调控了这一机制［39］。
第 39 卷第 24 期 2014 年 12 月
Vol. 39，Issue 24 December，2014
糖尿病中血管平滑肌细胞表型转化机制及中医药干预
毛晓东1 ，程卓安1 ，郑建普1，2*
（ 1. 上海中医药大学 附属普陀医院 实验中心，上海 200062； 2. 上海中医药大学 附属普陀医院 心内科，上海 200062）
一系列特异的收缩蛋白来调节血管张力、维持组织血流量。 当血管受损或疾病状况下，VSMC 转化为去分化或合成表型 （ dedifferentiated or synthetic phenotype ） ，SM22α，α-SMA 及 SM-MHC 等标志基因表达显著下降； 形态上类似成纤维细 胞，肌纤维骤减，收缩功能降低； 重新获得增殖、迁移及合成 大量细胞外基质的能力，导致血管壁增厚、管腔狭窄、血管顺 应性降低及血管重构。VSMC 这种由收缩型转化为合成型的 过程，称之为表型转化（ phenotypic modulation） ［6］。 2 VSMC 标志基因表达的调控机制 2. 1 myocardin / SＲF / CArG box 调控机制 VSMC 标志基因 水平的高低在一定程度上代表了 VSMC 的表型转化程度，而 myocardin / SＲF / CArG box 信号途径是 VSMC 标志基因最重 要的表达调控机制。SM22，SMA 及 SM-MHC 等 VSMC 标志 基因启动子上都有一个或几个顺式元件 CArG box ［CC（ A / T） 6 GG］，而 血 清 应 答 因 子 （ serum response factor，SＲF） 与 CArG box 的结合是启动 VSMC 特异性标志基因表达的核心 机制。此外，一种强有力的 SＲF 辅激活物———myocardin［7］可 通过富含谷氨酰胺（ Q-rich） 结构域与 SＲF 结合形成三聚体， SＲF 再作用于 VSMC 标志基因启动子上的 CArG box 从而启 动 VSMC 标 志 基 因 转 录［8-9］。此 外，SＲF 磷 酸 化 水 平［10］ 及 myocardin 乙酰化水平［11］均能影响 VSMC 标志基因的表达。 2. 2 调节 VSMC 表型转化的其他转录因子 一些转录因子 可通过 SＲF 影响 VSMC 标志基因的表达。首先发现的是与 SＲF 形成三聚体的一些辅激活物，如转录因子 Elk-1（ Ets-like transcription factor-1） ，它们通过丝裂原活化蛋白激酶 （ mitogen-activated protein kinase，MAPK） 磷酸化后与 SＲF 结合从 而影响 VSMC 标志基因的表达。另外，一些 Nkx 和 Gata 家族 成员，如 Nkx3. 1，Nkx3. 2 和 Gata-6，它们在平滑肌细胞亚型 有表达，并通过和 SＲF 的相互作用来调控 VSMC 分化标志基 因的表达［12］。
TGF-β 是一种多效性的细胞因子，通过与其特异性受体 TＲI 和 TＲII 结合，并经由 Smad 蛋白发挥作用。在 VSMC 中， TGF-β 可通过 ALK5 增加 Smad2 和 Smad3 的磷酸化水平，使它 们与 Smad4 结合并以复合物的形式进入细胞核，通过与多种不 同的转录因子的相互作用从而调控 VSMC 标志基因的表达［37］。
细胞外调节蛋白激酶（ extracellular regulated protein kinases，EＲK） 包括 EＲK1 和 EＲK2，是将信号从表面受体传导至 细胞核的关键。myocardin 的激活区可以被 EＲK 磷酸化，从 而减少 VSMC 标志基因的表达。一些酪氨酸受体如 PDGF 受体 β 的激活可以触发 Ｒas / Ｒaf / MEK / EＲK 通路，导致 Elk-1 的磷酸化、VSMC 标志基因的表达的减少和 SＲF 依赖的生长 基因的上调［40］。