钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ与血管重塑的研究进展

董　杰，李　慧

山西省中医院(太原 030001)，E-mail：123djyaya@163.com



钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ与血管重塑的研究进展

董杰，李慧

山西省中医院(太原 030001)，E-mail：123djyaya@163.com

摘要：血管重塑与多种心血管疾病密切相关。血管平滑肌细胞(VSMC)表型转换是血管重塑和内膜增生的显著特征，也是基因表达变化的结果。Ca2+信号可以通过调节VSMC增殖，迁移和基因转录促进血管重塑。钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)可以通过促VSMC表型转换来调节细胞增殖，迁移和基因表达。因此，Ca2+信号可能通过CaMKⅡδ促进VSMC表型转换和血管重塑。

关键词：心血管疾病；内膜增生；血管重塑；血管平滑肌细胞；钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ

心血管系统疾病是我国常见高发病。近年发现，多种心血管疾病与血管平滑肌细胞(VSMC)异常增殖、迁移及凋亡密切相关。机体受到不良刺激后，VSMC会从静息状态转变成增生状态，并从血管中层向内膜迁移，形成新的血管内膜，这是血管重塑和内膜增生的一个显著特征[1]。钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)是细胞内重要的细胞信号转导分子及调节蛋白，在心血管疾病中起关键的作用。本研究就近年来国内外CaMKⅡ在血管重塑中作用的研究进展作一综述。

1CaMKⅡ的结构

CaMKⅡ分子量约为600 kD，由12个或14个亚基组成。每个亚基含3个不同的单元域，即氨基端的催化域、中间的调节域及羧基端的结合域。CaMKⅡ属多基因家族，分别编码α、β、γ、δ四个亚基，在心脏中以CaMKⅡδ表达为主。目前发现哺乳动物心脏中主要表达CaMKⅡδB和CaMKⅡδC两种剪接体，这两种剪接体由于结构与细胞定位不同而发挥不同功能[2]。

2CaMKⅡ在血管重塑过程中的作用

血管重塑的根本原因之一是VSMC发生表型转化。VSMC增生、肥大、表型转化是血管重塑的重要内容。当内皮损伤后，VSMC增殖、迁移至血管内膜，导致内膜增生，致使动脉粥样硬化和再狭窄。CaMKⅡ不同亚型的表达、定位及活性是调控VSMC表型转化的关键点。上调CaMKⅡ的表达导致结合生长因子引起大鼠VSMC中Ca2+信号增强及基因转录，从而促进合成表型和血管重塑。CaMKⅡ对VSMC的收缩、生长和迁移起重要作用。上调CaMKⅡδ2的表达或下调CaMKⅡγ的表达均可启动VSMC增殖。采用siRNA技术抑制CaMKⅡδ2表达发现VSMC增殖减轻；而在大体实验损伤反应中，几乎可以完全阻止新生内膜的形成[3]。因此，改变CaMKⅡδ的功能可以调节VSMC增殖和血管重塑，但CaMKⅡδ在血管重塑中确切的分子机制尚不清楚。

2.1CaMKⅡ与血管平滑肌细胞增殖大量研究证实Ca2+信号通路和CaMKⅡ参与调节细胞增殖。体外实验发现，采用siRNA技术抑制CaMKⅡδ的表达或突变CaMKⅡδ2抑制CaMKⅡ活性，在细胞周期中通过影响G2/M期转化，抑制VSMC增殖[4]。近期研究显示，体外培养CaMKⅡδ基因敲除小鼠VSMC，其增殖速度落后于对照组。更有证据表明，CaMKⅡδ影响G2/M周期转化是依赖于p53和p21基因表达[5]。因此，下调CaMKⅡδ的表达可能是由于阻止VSMC通过细胞周期中的G1/S限制点，使其不能进入S期来实现其抑制VSMC增殖的作用，但机制尚不清楚。

2.2CaMKⅡ与血管平滑肌细胞迁移CaMKⅡ可被多种理化因素激活，如血小板衍生生长因子等。用药物或siRNA来抑制CaMKⅡδ可阻止VSMC的迁移，激活CaMKⅡ能促进VSMC极化[6]。因此，在细胞迁移过程中，CaMKⅡ的表达和定位可以协调细胞内复杂的活动。CaMKⅡ可能间接地与其他细胞内信号分子相互作用而影响细胞迁移。在VSMC中将CaMKⅡ加入到活化的ERK1/2途径中可以应对Ca2+依赖性激活，它的影响依赖于src-家族酪氨酸激酶的活性，PYK2，EGF受体酪氨酸激酶的转录激活。激活Rac通路和在单层刮伤实验中高尔基体分化时，在VSMC中也发现CaMKⅡδ表达增高[6]。黏着斑激酶(FAK)通过Rac、酪氨酸激酶及ERK1/2信号通路使细胞迁移[7]，因此CaMKⅡ也许是其潜在的靶基因，但导致细胞迁移的具体机制尚且未知。

2.3 CaMKⅡ与血管平滑肌细胞基因转录CaMKⅡ在细胞核内有活性，能识别Ca2+信号的频率、幅度和持续时间，是介导细胞核钙调节基因转录的关键因子。VSMC上存在的多种钙离子相关通道与血管重塑性疾病相关联，如L-型钙离子通道、TRPC、钙库上IP3R通道及钙激活的钾通道等。在合成表型细胞中激活K+通道、IP3受体和TRPC通道，可以使相应的促细胞生长和增殖的基因转录[8]。Ca2+信号在激活转录耦合的模型中可能是通过调节Rho/ROCK、磷酸酶和CaMKs途径。但CaMKⅡ具体调节VSMC基因转录机制仍未知。

CaMKⅡ潜在的转录因子的靶点之一是环磷酸腺苷(cAMP)反应元件结合蛋白(CREB)。CREB可被蛋白激酶A、蛋白激酶C和CaMK等磷酸化。CREB不仅介导胞内cAMP的转录信息，同时也介导胞内钙的转录[9]。CREB表达的下调与一些血管疾病有关，暗示它在调节正常VSMC功能中起到重要的作用。有报道称[10]，VSMC基因转录是依赖Ca2+途径激活CREB导致的，并且在凝血酶的刺激下，CREB1与细胞增殖活性呈正相关。在体外实验中，CaMKⅡ与CaMKⅣ能使CREB的Set133磷酸化，利用反义寡核苷酸或同源基因重组使CaMKⅣ失活，最大限度阻止了CREB的Ser133B磷酸化反应。CaMKⅣ的活性与CREB的Ser133磷酸化与去磷酸化呈现出较好的时间相关性[11]。

CaMKⅡ通过促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路，激活肌球蛋白轻链激酶，肌球蛋白轻链20磷酸化，使VSMC对收缩张力反应性增加[12]。研究表明，抑制大鼠VSMC中CaMKⅡ活性，导致对血管紧张素Ⅱ刺激的肥厚增生性反应减弱，这一过程可能是CaMKⅡ调控HDAC4/MEF2信号通路所致[13]。此外，在CaMKⅡN基因敲除小鼠模型上，损伤一侧颈动脉后会引起新生内膜形成减少。进一步研究发现CaMKⅡ能够激活Akt/Mdm2信号通路，通过抑制p21表达，调节血管平滑肌细胞增殖，刺激血管损伤后新生内膜的形成[5]。

3靶向CaMKⅡ研究进展

在心血管疾病动物模型中，CaMKⅡ的表达和活性均明显增加。因此，通过抑制CaMKⅡ的表达可减少心血管疾病的病死率，CaMKⅡ的抑制剂包括化学合成的抑制剂、生物合成的抑制性多肽三磷酸腺苷(ATP)及抑制性蛋白。有研究发现CaMKⅡ抑制剂能够降低血管细胞黏附分子-1的表达，推测抑制CaMKⅡ可延缓动脉粥样硬化的发生；钙调蛋白物特异性抑制剂(AIP)是一种新合成的多肽类物质，1 μmol/L AIP就可以完全抑制CaMKⅡ的活性[14-15]。

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小RNA，在许多疾病发展过程中发挥关键作用。VSMC中存在大量的miRNAs，它们参与了血管重塑过程中多种细胞应答过程。其中miR-21是参与血管重塑的一个重要的miRNA，在VSMC和内皮细胞中发挥关键作用[16]。通过miRNA抑制剂调节miRNA的表达水平亦可间接治疗血管重塑，但目前合成的miRNA抑制剂在活体水平的转入技术需要更深入的证明和评估。

4展望

血管重塑是一个复杂过程，与血管平滑肌细胞异常增殖和迁移具有密切关系，但确切机制尚不清楚。目前研究表明CaMKⅡ对平滑肌细胞收缩、生长和迁移起重要作用。因此，CaMKⅡ抑制剂有望成为一类有效治疗心血管疾病的药物。随着对CaMKⅡ的深入研究，将进一步明确其在心血管疾病发生和发展中的重要作用，为临床疾病的治疗提供新的思路和方法。

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(本文编辑薛妮)

中图分类号：R329.2R256.2

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．08．015

文章编号：1672-1349(2016)08-0846-03

(收稿日期：2015-09-27)