小凹蛋白-1在动脉粥样硬化形成中的研究进展

杨翠综述，刘先哲审校

（1.三峡大学医学院，湖北宜昌443002；2.三峡大学人民医院，湖北宜昌443002）

·综述·

小凹蛋白-1在动脉粥样硬化形成中的研究进展

杨翠1综述，刘先哲2审校

（1.三峡大学医学院，湖北宜昌443002；2.三峡大学人民医院，湖北宜昌443002）

动脉粥样硬化发病率逐年升高，致力于动脉粥样硬化发生机制及其影响因素的研究也越来越深入。小凹蛋白-1作为参与调控动脉粥样硬化形成机制的转化生长因子β（TGF-β/smads）信号通路的关键因素逐渐受到重视，并不断取得新进展。本文主要从血管紧张素Ⅱ（AngiotensinⅡ，AngII）及氧化低密度脂蛋白(Oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)对小凹蛋白-1的调节及小凹蛋白-1对下游TGF-β/smads信号通路调控两方面做一综述。

动脉粥样硬化；小凹蛋白-1；TGF-β/smads；信号通路

动脉粥样硬化(Atherosclerosis，AS)严重威胁人类健康，随着人们生活水平的提高，该病的发病率和死亡率逐年上升。大量研究证实，转化生长因子β(TGF-β/smads)信号传导途径与AS发生密切相关。作为多种信号通路的关键调控点，小凹蛋白-1对维持细胞功能至关重要，对细胞的生物学行为产生关键性影响，并引起机体病理生理学变化。在AS发生过程中，小凹蛋白-1对TGF-β/smads信号传导途径的调控起着关键作用。Ang II和ox-LDL作为影响AS发生的两个重要因素，与小凹蛋白-1之间的关系已成为治疗AS的研究热点。

1 小凹蛋白的生物学特性

小凹(Caveolae)亦称细胞质膜微囊、胞膜窖，是细胞膜表面特异性的内陷微区。小凹蛋白(Caveolin)是构成小凹的核心蛋白，其分子量为17～24 kD。目前已克隆出小凹蛋白家族的3个成员：小凹蛋白-1、小凹蛋白-2和小凹蛋白-3。其中，小凹蛋白-1还包括α、β两种异构体形式[1]。小凹蛋白基因家族的结构在哺乳动物中存在高度相似性，但其在细胞中的分布具有差异性。小凹蛋白-1和小凹蛋白-2主要表达于脂肪细胞、内皮细胞和成纤维细胞[2]，而小凹蛋白-3主要见于肌细胞[3]。小凹蛋白能与多种信号分子结合形成复合体，调控众多关键信号分子的活性状态，进而控制细胞的跨膜信号转导，参与细胞的生命活动，如血管内皮细胞增殖、细胞内吞、胆固醇运输、细胞膜组装及信号转导等[4]。在信号转导过程中，小凹蛋白-1和小凹蛋白-3可分别聚合形成同聚物，而小凹蛋白-1和小凹蛋白-2则可相互结合形成异聚物表达于组织中，从而对细胞分化与增殖、肿瘤发生、肌病、血管病及神经退行性疾病等多种病理和生理过程产生调控作用[2]。其中，小凹蛋白-1是参与胆固醇平衡、分子运输和跨膜信号转导事件的主要结构组成部分，并因其调节TGF-β/smads等信号通路而与AS发生具有密切关系[5]。

2 TGF-β/smads信号转导通路

现已鉴定的TGF-β有五种异构体(TGF-β1～β5)，其中TGF-β1、β2和β3三种亚型存在于哺乳动物中。TGF-β前体无生物学活性，需通过各种蛋白酶水解被激活，继而与细胞膜表面特异性受体结合启动胞内信号转导。

TGF-β受体是存在于细胞表面的跨膜糖蛋白，属于丝/苏氨酸激酶受体家族，由3个部分组成：胞外区、跨膜区及含丝/苏氨酸激酶结构的胞内区。TGF-β可激活多个信号通路，而Smads蛋白是其主要的胞内信号转导分子。TGF-β活化后，首先与Ⅲ型受体(TβRⅢ)结合后提呈给Ⅱ型受体(TβRⅡ)或直接与TβRⅡ结合，结合了TGF-β的TβRⅡ再与Ⅰ型受体(TβRⅠ)结合，磷酸化TβRⅠ，激活Ⅰ型受体的蛋白激酶，后者使转录因子Smad2或Smad3磷酸化。磷酸化的Smad2或Smad3再与Smad4结合形成复合物从胞浆进入细胞核，进而与其他各种转录因子结合，调节TGF-β反应性基因转录，介导TGF-β反应，如：促进细胞肥大、刺激细胞外基质蛋白的合成、抑制细胞外基质蛋白的降解等[6-8]。

3 AngII、ox-LDL对TGF-β的作用

AngII通过转录和转录后方式促进TGF-β mRNA的表达并使其转变为生物活性形式，而内源性TGF-β也可介导AngⅡ的一部分效应。阻断AngⅡ可抑制TGF-β的分泌并具有致纤维化作用，而TGF-β中和性抗体也可抑制AngⅡ诱导的细胞外基质(ECM)合成。这表明，AngⅡ可通过促进TGF-β的表达和活化使ECM合成增加[9]。关于ox-LDL对TGF-β的作用目前报道不一。对人肾小球系膜细胞的体外研究发现，ox-LDL可使TGF-βmRNA表达和蛋白分泌均增加[10]，而Sakamoto等[11]对小鼠巨噬细胞的体外实验表明，ox-LDL可通过抑制凝血酶敏感蛋白-1(Thrombospondin-1，TSP-1)的作用而使活性TGF-β生成减少，但对TGF-β前体及其活性形式均无直接影响。在对人冠状动脉内皮细胞的体外研究发现，ox-LDL可呈时间和浓度依赖性地降低活性TGF-β的合成并上调其受体表达[12]。

4 小凹蛋白-1与AS之间的关系

新近研究发现小凹蛋白-1与AS关系密切。已有报道，粥样斑中小凹蛋白-1呈低水平表达，且其低表达与不稳定斑块的一些特征密切相关[13]，如在颈动脉不稳定斑块中小凹蛋白-1的表达有所下调[14]。相关研究表明[15-16]：缺失小凹蛋白-1和载脂蛋白E的小鼠其AS的发展进程受到抑制，而使小凹蛋白-1在内皮细胞中重新表达则可扩大AS损害。原因是小凹蛋白-1的缺失可减少氧化低密度脂蛋白渗入动脉壁，促进一氧化氮的产生，使白细胞粘附分子表达减少，从而使小鼠病情发生逆转，而过表达小凹蛋白-1则可抑制内皮细胞增殖、迁移及一氧化氮产生，而血管粘附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)的表达增加，最终导致AS的形成。另外，在AS中，有学者研究发现小凹及小凹蛋白可表达于炎症细胞[17]，这可能与AS的慢性炎症损伤有关[14]。最新研究表明小凹蛋白-1可同时参与调节影响AS的两个关键因素-AngⅡ和ox-LDL介导的信号转导，且对在AS发生发展过程中起着关键作用的TGF-β/smads信号通路有重要影响。

4.1 小凹蛋白-1与AngⅡ之间的关系小凹蛋白-1与AngⅡ的Ⅰ型受体共同定位于血管平滑肌细胞胞膜中且同时表达小凹蛋白-1、小凹蛋白-2和小凹蛋白-3，但其中仅小凹蛋白-1 mRNA受AngⅡ的调节[18]。AngⅡ的受体主要包括两种亚型：AT-1R和AT-2R，其中AT-1R介导了AngⅡ已知的所有生物学作用，在AS形成中起着重要作用[19]。用AngⅡ刺激血管平滑肌细胞之后用Northern印迹分析，发现小凹蛋白-1mRNA表达增强；但在用Western印迹检测蛋白水平的时候却发现小凹蛋白-1的蛋白表达水平显著下调。而这种蛋白质水平的短暂逆转是由于AngⅡ刺激能直接提高小凹蛋白-1的蛋白降解，其机制可能与钙离子内流有关[18]。降钙素基因相关肽在抑制由AngⅡ引起的平滑肌细胞肥大和增殖的同时，发现小凹蛋白-1表达上调，说明其抑制增殖的细胞内信号传导途径可能与小凹蛋白-1的表达增强有关[20]。

4.2 小凹蛋白-1与ox-LDL之间的关系目前研究表明，在正常的血管平滑肌细胞中小凹蛋白-1高表达，经过ox-LDL处理后，小凹蛋白-1的表达下调，胆固醇流出率显著下降，导致细胞胆固醇含量急剧上升，大量脂滴沉积于胞浆，提示小凹蛋白-1介导的细胞胆固醇流出机制受损参与ox-LDL诱导平滑肌源性泡沫细胞的形成。ox-LDL通过抑制血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cells，VSMCs)小凹蛋白-1的表达从而干扰VSMCs胆固醇流出；过度表达小凹蛋白-1可以减轻ox-LDL诱导的VSMCs内胆固醇聚集，使平滑肌源性泡沫细胞的形成延缓[21]。由于ox-LDL可以使胞膜小凹中的胆固醇含量极大地减少，促使小凹蛋白-1向细胞内转位，内皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的活性也随之减弱。因此，通过参与抑制内皮一氧化氮合酶的活性和低密度脂蛋白的氧化，小凹蛋白-1/胞膜小凹可参与影响AS的形成。

4.3 小凹蛋白-1参与调节AS发生的TGF-β/ smads信号通路目前研究认为AS主要由TGF-β/ smads信号介导发生。研究发现小凹蛋白-1对TGF-β/smads信号通路有着重要的调控作用[22]。在经典的TGF-β/smads信号转导中，小凹蛋白-1可通过直接与TβRⅠ受体相互作用抑制下游的smad 2/3的磷酸化，或促进TGF-β受体在小凹蛋白-1阳性小泡的内化过程，加快受体降解，进而阻断TGF-β/Smads信号通路[23-25]，减少1型胶原纤维的产生，从而影响AS的形成。阻断小凹蛋白-1和脂质筏依赖的内吞作用，将延长TGF-β受体的半衰期，而且在小凹蛋白-1缺陷的细胞中再表达小凹蛋白-1，TGF-β受体循环将加快[26]。此外，有研究表明，Smad泛素调节因子2(Smad ubiquitin regulatory factor 2，Smurf 2)可以通过降解TGF-βⅠ、Ⅱ型受体进而抑制TGF-β信号转导[27]。smurf 2能有效地调整smad 7在胞浆与细胞核的分布，后者又可募集smurf 2至TGF-β受体以协助smurf 2对TGF-β受体的降解[28]。因此，小凹蛋白-1与Smurf 2和Smad 7的共定位，支持小凹蛋白-1依赖的内吞在TGF-β受体降解中的作用[26]。研究小凹蛋白-1与TGF-β/smads信号通路间的相互作用对于进一步了解AS发生的分子机制，探讨与该信号通路相关疾病的发生机制及防治均有重要意义。

5 展望

小凹蛋白-1、AngII及ox-LDL与AS发生发展密切相关，并对TGF-β/smads信号通路起着重要的调控作用，在AS相关疾病的进程中扮演着举足轻重的角色。然而，很多问题还有待解决，如AngII及ox-LDL是否是通过小凹蛋白-1影响TGF-β/smads信号通路?小凹蛋白-1能否成为调节TGF-β/smads信号通路的枢纽?其参与动脉硬化各不同阶段的具体机制仍不清楚。相信针对小凹蛋白-1的表达及其作用机制的进一步研究，将会为AS的诊断和治疗提供新的线索。

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Advance of Caveolin-1 in atherosclerosis.

YANG Cui1,LIU Xian-zhe2.1.The Medical College of Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA;2.The Public Hospital Affiliated to Three Gorges University,Yichang 443000, Hubei,CHINA

The incidence of atherosclerosis increases year by year,and the research on mechanism and influence factors of atherosclerosis is unceasingly thorough.As an important regulatory factor in TGF-β/smads signal pathway,Caveolin-1 plays an role in the formation mechanism of atherosclerosis,and its function has been attached great importance increasingly with new advance constantly.This article mainly introduces how the AngII and ox-LDL regulates Caveolin-1 and how Caveolin-1 regulates TGF-β/smads signal channel.

Atherosclerosis;Caveolin-1;TGF-β/smads;Signal transduction

R541.4

A

1003—6350（2013）03—0437—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2013.03.0191

2012-09-05)

刘先哲。E-mail:yxylxz@ctgu.edu.cn