表皮生长因子受体的反式激活及其与高血压关系的研究进展

卢文综述 胡克审校



综 述

表皮生长因子受体的反式激活及其与高血压关系的研究进展

卢文综述 胡克审校

表皮生长因子受体；反式激活；高血压；血管紧张素II

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.03.032

最近20年的研究表明，表皮生长因子受体(epidemalgrowthfactorreceptor，简称EGFR、ErbB或HER)在心血管系统中起重要作用，包括心脏和血管调节细胞生长和增殖，以及对血管张力的调节。EGFR不仅可以由它的多个肽配体活化，也受到许多其他因素激活，例如血管紧张素II(AngII)、内皮素-1、去甲肾上腺素等，这一现象称为“反式激活”。许多实验和临床研究已经表明表皮生长因子受体—配体依赖性活化和/或受体—配体独立性EGFR活化涉及各种心血管疾病的发病机制，如动脉高血压，动脉粥样硬化和心肌肥大。现将EGFR的结构和作用以及EGFR反式激活参与高血压的作用机制总结如下。

1 EGFR的结构和生物学作用

EGFR家族由4个成员组成：EGFR1～EGFR4 (在人体内也称为HER1～HER4)，EGFR是一种跨膜受体酪氨酸激酶，由1个细胞外结构域与保守的2个富含半胱氨酸的结构域(配体结合所必需)，1个单一的跨膜区(在细胞的信号传导和功能中作为胞膜受体的“锚”) 和细胞质蛋白酪氨酸激酶结构域(含有6酪氨酸磷酸化位点)组成。EGFR与配体结合后，ErbB受体二聚化，这是激活固有受体酪氨酸激酶的关键步骤，随后特异性酪氨酸残基自主磷酸化，磷酸化ErbB受体可以募集不同的接头蛋白和Src同源域2(SH2)或磷酸结合域，二聚化和活化的ErbB受体导致多种细胞内信号转导途径的激活。ErbB家族受体配对后(形成同源二聚体或异源二聚体)，可导致不同组合信号通路的下游激活[1]。EGFR反式激活的最常见的机制称为“三重膜跨越”(triplemembranespanning)：(1)MMP或ADAM被GPCR活化；(2)ErbB配体从膜结合前体脱落到细胞外空间；(3) 活化的ErbB受体通过该配位体来触发细胞内信号传导[2, 3]。目前已知心血管系统中EGFR反式激活的因素很多，例如内皮素1、β-肾上腺素能激动剂、醛固酮、凝血酶、激肽、嘌呤受体激动剂、肾素原、鞘氨醇-1-磷酸(S1P)、内源性强心类固醇、脂氧化依赖性花生四烯酸衍生物、15-羟酸(15-HETE)、氧化胆固醇衍生物(氧固醇)和高血糖。在所有调节细胞增殖、分化、存活和凋亡的信号传导中，EGFR信号传导途径是最重要途径之一。

2 EGFR的反式激活与Ang II和血管紧张素1型受体(AT1R)

经典的由AngII诱导的EGFR信号介导的血管收缩机制是细胞内Ca2+增加且其对EGFR抑制剂不敏感。最近由AngII触发的新的细胞信号级联通路被阐释，即EGFR的反式激活[4, 5]。AngII或EGFR磷酸化不仅可以诱导血管产生即刻收缩，也可以导致血管张力持续升高，并且此作用可由EGFR抑制剂AG1478衰减。有研究证实SHRVSMC中ERK对AngII的反应增强可以被EGFR激酶选择性抑制剂所衰减[6]。抑制EGFR介导的血管收缩可能部分导致血压下降。AngII诱导的EGFR激活机制包括Ca2+依赖性机制，Scr和Pyk2，Giα蛋白，金属蛋白酶和活性氧等[7～9]。AT1R也可以反式激活EGFR并参与细胞通路，AngII可以通过AT1受体和EGF受体之间的直接作用反式激活EGFR，其过程可以不涉及细胞内任何第二信使的参与和任何G蛋白与AT1的相互作用。有研究表明，AT1R可以“劫获”EGFR家族信号元件，这对下游AT1R介导的信号和功能是至关重要的。这种“AT1R-EGFR反式激活”的机制可能涉及金属蛋白酶介导的EGF配体脱落[10], 钙离子介导的Pyk2的活化或者活化的EGFR与AT1R的直接作用(通过其酪氨酸残基319)[11]。Sandoval等[12]研究发现，在自发性高血压大鼠血管平滑肌细胞，高水平的内源性AngII可以通过AT1R和增加的氧化应激激活c-Src并导致EGFR的反式激活。EGFR的活性增强可以活化通过ERK1/2，Giα蛋白含量表达增强和功能亢进，降低cAMP水平，导致血管阻力增加，升高血压。Seta等[11]研究报道AngII诱导的EGFR的反式激活和细胞增殖与AT1RTyr-319相关。另外，他们也发现AT1R定位于氨基酸312和337之间的氨基酸序列是AngII反式激活EGFR的必需元件。Li等[13]研究发现 ，与WKY大鼠相比，自发性高血压大鼠(SHR)的VSMC的EGFR磷酸化程度升高了80 %，但EGFR的水平在2组中并没有显著差异。这种增强的磷酸化水平可以在氯沙坦的作用下恢复到正常水平。AG-1478是EGFR抑制剂，也可以使增强的EGFR的磷酸化水平恢复到对照组水平。这些结果提示内源性AngII诱导SHR的VSMC增殖可能是通过EGFR的反式激活所介导。有研究发现通过特异性的反义寡核苷酸下调EGFR的表达可以显著减少AngII皮下输注的成年大鼠的心肌肥大。有实验研究转基因小鼠的心肌细胞，发现突变的AT1R的过表达无法反式激活EGFR[14]。最近的一项研究[15]报道ET-1参与了外源性AngII诱导的肥大反应，这种效应可能是由EGFR反式激活所介导。George等[16]发现敲除TRIO、BMX和CHKA衰减AngII刺激的EGFR酪氨酸磷酸化，但是这种现象在EGF直接刺激EGFR的过程中并没有出现，这揭示了这些蛋白如TRIO、BMX和CHKA似乎涉及到EGFR的信号通路，它们的活性很可能是必需的AT1R-EGFR反式激活的必要条件。总之，EFGR信号参与介导各种刺激诱导的血管收缩和高血压。另外，AngII-AT2R的活化或Ang(1-7)-mas受体轴可抑制EGFR的反式激活，而去磷酸化可使这些受体失活[17, 18]。

3 EGFR的反式激活与高血压血管功能障碍

很多可能的机制是EGFR诱导高血压发展的原因。EFGR诱导肾脏入球小动脉和出球小动脉收缩，造成肾小球滤过和灌注大量减少。EGFR在DOCA盐敏感性高血压模型和一肾一夹高血压大鼠模型中被认为是胸主动脉裸露的内皮的一种血管收缩剂。增强EGFR信号有助于血管张力和肾钠处理异常以及血管重构，EGFR激活触发复杂的信号事件，在细胞因子的作用下其转导信号从细胞膜传递到细胞核，影响细胞的反应，导致血管炎性反应。鉴于炎性反应在这些过程中的重要性，这些事件可能在高血压血管重构和血管内皮功能障碍中有重要的病理生理意义。Yogi等[19]发现在血压正常的2个不同大鼠品系(WKY和Wistar)1-磷酸神经鞘氨醇S1P可诱导EGFR的快速磷酸化，而在高血压动物细胞中此反应加剧。S1P/S1P1是促炎性信号传导途径的有效诱导因子，这个过程涉及到EGFR的反式激活并导致血管炎性反应和高血压的恶化。Sandoval等[12]发现与WKY大鼠比较，SHR的VSMC中EGFR磷酸化的程度显著升高约65%，而EGFR在SHR的VSMC表达并没有显著改变。卡托普利和氯沙坦治疗可以使增高的EGFR的磷酸化水平恢复到对照组的水平，但这些治疗并没有对WKY大鼠VSMC的EGFR磷酸化有任何显著影响。而另一项报道[20]结果显示与WKY大鼠比较，在SHR大鼠VSMC中，EGFR磷酸化的程度升高了45%～50%。db-cAMP可以衰减增强的EGFR的磷酸化，增强cAMP的胞内水平。这些结果表明，EGFR的活化可能是潜在的机制，涉及到细胞内cAMP水平降低，信号通路被激活，诱导EGFR的反式激活，导致SHR的VSMC增殖。

一些证据表明，血管EGFR信号增强可以使血管张力增加。与假手术组相比较，脱氧皮质酮(deoxycortoneacetate，DOCA)盐敏感型高血压大鼠中EGF诱导的主动脉平滑肌的收缩和MAPK的活动显著升高[21]。Ying等[22]报道，与正常抗盐大鼠比较，Dahl盐敏感高血压大鼠的肾脏和主动脉EGFR呈现出 2～3倍的高表达和磷酸化状态。AG1478以及法尼基转移酶抑制剂可小幅度减小DOCA盐敏感大鼠模型的血压。这些结果提示EGFR的表达增强可发生在自发性高血压大鼠的阻力血管，这个过程先于高血压发病。随着高血压及高血压肾损害的发展，肾血管EGFR表达也随之增加。这些变化先于高血压的发生，这表明它们是高血压的促成因素而不是高血压的结果。而Friedlander等[23]发现EGFR的负性调节虽然有效防止了小鼠的肾损害，但并不能降低血压。这表明EGFR的活性可导致高血压动物血管张力的异常，这个过程虽然无法抑制总外周阻力和血压，但至少涉及血管系统的某些部分[24]。这些研究结果推进了我们对高血压的认识，并提供一些深入的分子基础。最近对小鼠的研究表明，腹腔注射EGFR的单克隆抗体西妥昔单抗8～10d，可以导致正常盐饮食的小鼠血压升高25mmHg，而在高盐饮食的大鼠升高34mmHg[25]。这提示EGFR信号通路不仅在盐敏感大鼠中升高血压，也可以在抗盐大鼠中发挥作用，因此，EGFR抑制剂可以作为潜在的治疗剂用于高血压血管并发症的治疗。

4 展望

EGFR参与G蛋白偶联受体、类固醇受体和其他酪氨酸激酶信号传导的交叉通路。在血管中，EGFR对基础血管张力和组织稳态至关重要。除了调节基础血管张力和组织的平衡，EGFR也可以参与诱导促炎介质的生成，改变基质成分，增强血管平滑肌增殖和细胞迁移及血管重构，从而促进高血压等血管疾病的发展。总之，EGFR是维持基础血管稳态和功能以及各种病理过程多信号通路的枢纽。EGFR与高血压的作用机制尚不完全明确，需要更深入的研究。

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国家自然科学基金资助项目(No.81370181)

430060 武汉大学人民医院呼吸科

胡克，E-mail:zhmat3000@163.com

2014-12-12)