血小板衍化生长因子在动脉粥样硬化和支架再狭窄中作用机制的研究进展

冯 海 张志文 陈学明

首都医科大学附属北京友谊医院血管外科，北京 100050

•医学综述•

血小板衍化生长因子在动脉粥样硬化和支架再狭窄中作用机制的研究进展

冯 海 张志文 陈学明*

首都医科大学附属北京友谊医院血管外科，北京 100050

血小板衍化生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）是一种炎症介质，其功能包括刺激结缔组织细胞的分裂增殖、细胞趋化和血管收缩等，其参与动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）的发生和发展，并且对动脉狭窄闭塞性病变行介入治疗术后的再狭窄有着重要的作用，对PDGF的研究成为治疗AS的重要研究方向之一。

血小板衍化生长因子；动脉粥样硬化；支架内再狭窄

PDGF可以刺激结缔组织细胞的分裂增殖、细胞趋化和血管收缩，与AS的发生和发展有着密切的关系，对狭窄闭塞性病变行介入治疗术后的再狭窄有着重要的作用。本文对PDGF的结构、功能和作用机制的研究进展予以综述。

1 PDGF的结构

PDGF是一种具有生物效应的肽类生长因子，相对分子质量为28～35 kDa，正常时贮存在细胞内和血小板颗粒内，在血小板激活或者血管受损时释放至细胞外环境[1]。PDGF通过自分泌或者旁分泌的方式与细胞膜上特异的血小板源性生长因子受体（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）相结合，二者共同构成了PDGF家族。

PDGF一般来源于血小板，也可以产生于内皮细胞、平滑肌细胞（smooth muscle cell，SMC）、巨噬细胞、胚胎组织或者肿瘤等[2]，其结构主要是通过二硫键共价连接形成的二聚体，一条多肽链的氨基末端第2位半胱氨酸残基与另一条肽链的第4位半胱氨酸残基连接，二链反向平行[3]。PDGF家族由PDGF-A、-B、-C和-D组成，由于分子组成的来源不同，它们可以组成同源或者异源二聚体PDGF-AA、-BB、-AB、-CC和-DD。PDGF-A一般产生于内膜损伤后增殖的SMC，PDGF-B主要由巨噬细胞和内皮细胞产生[4]。研究[3,5]提示，B链是Csis原癌基因的表达产物，定位在第22号染色体上（22q11），A链定位在第7号染色体上（7p21,22）。成熟A、B链同源性达60%。C链来自胚胎组织、肿瘤、血小板a颗粒和SMC等。D链和C链有着相同的二级结构，以同源二聚体形式构成PDGF-DD[6]。

PDGF受体分布于SMC、成纤维细胞、内皮细胞、神经胶质细胞和软骨细胞等，是含N-乙酰氨基葡萄糖和半乳糖残基的单链膜糖蛋白，根据其功能分为胞外配体结合区、跨膜区、胞内近膜区和酪氨酸蛋白激酶区。PDGF受体由α和β 2种亚基构成3种形式的二聚体，即αα、ββ和αβ。PDGF和其受体的结合方式比较复杂，研究表明A链和αα受体结合，B链和αα、ββ、αβ受体结合，C链和αα、αβ受体结合[6]，D链和ββ、αβ受体结合[7]。

2 PDGF的作用

PDGF是一种炎症介质，其生物学功能主要包括通过化学趋化作用诱导SMC、巨噬细胞和中性粒细胞聚集到人体受损部位，发生增殖反应，通过激活基因的表达诱导静止期成纤维细胞转变为增殖期细胞，并且可以上调低密度脂蛋白（LDL）受体的表达，激活蛋白激酶和糖原合成酶。PDGF通过调节前列腺素的合成而具有刺激血管收缩的作用，并且促进细胞间质的增生和基质合成等[8]。形成AS的机理包括SMC在内膜的增生，研究[8,9]提示SMC最强大的生长因子是PDGF-B，通过诱导PDGFR-β和SMC祖细胞形成和分泌，从而刺激SMC的增生，引起内膜增厚。

3 PDGF参与AS形成过程

AS的发病机理复杂，基本病理学变化过程是脂纹、纤维斑块、粥样斑块和复合性病变，主要累及动脉壁内皮层和血管平滑肌层。研究表明SMC的移行、增殖与合成大量细胞外基质是导致AS发展的关键环节，而细胞因子和生长因子等在这个过程中发挥重要作用。PDGF能够刺激中膜SMC向合成表型转变，具有促进SMC增殖的能力。研究[10]表明，人AS斑块和血管成形术后冠状动脉都可以观察到PDGF和PDGF-R表达增加。在AS斑块边缘区和新生斑块区SMC内的颗粒内有大量PDGF-A链mRNA阳性表达，提示PDGF可能在AS斑块形成的初始阶段起作用。而斑块中部PDGF-B链mRNA明显增多，并且PDGF-A和PDGF-B都参与了斑块纤维的增厚[11]。

在动脉分叉处，由于低切应力和血液湍流等容易导致动脉内皮细胞损伤，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，以及合成型SMC以自分泌和旁分泌形式释放大量PDGF，PDGF与相应PDGF-R结合又能促进大量单核细胞黏附、增殖和向内膜下转移，使单核巨噬细胞黏附和聚集，巨噬细胞移行至内皮下，产生单核细胞源性泡沫细胞形成，摄取氧化低密度脂蛋白参与形成动脉硬化早期病变——脂纹。而动脉中膜的SMC在PDGF等生长因子的刺激下，迁入内膜。脂纹向斑块病变过渡过程的特征是血管中膜SMC向内膜损伤部位迁移，在内膜沉积形成增生内膜和斑块。后期病变是内膜增生、面积增大和纤维斑块形成，斑块上覆盖含高密度结缔组织的纤维帽，帽下为泡沫细胞和SMC，粥样斑块帽下方为脂质核心和坏死组织，病变继续发展，形成复合性病变，可以引起斑块内出血、斑块破裂、钙化、血栓形成和血管管腔狭窄等[12]。

4 PDGF在血管成形术和支架植入术后再狭窄中的作用

经皮腔内血管成形术（percutaneous transluminal angi-oplasty，PTA）和支架植入术后再狭窄，是影响腔内治疗血管狭窄性疾病的中期和远期治疗效果的首要因素。对再狭窄机制和治疗的研究，从开始就是热点，早期认为PTA和支架植入术后再狭窄的主要原因是新生内膜增生，其中主要是动脉中膜SMC的增生并且向内膜下迁移。而近年研究[13]将再狭窄的机理总结为动脉内膜损伤后通过血管内膜增生、血管重塑、凝血激活和血栓形成等病理生理过程引起再狭窄，是一个生长因子依赖性、局限性的血管损伤修复应答反应（或者是过度的组织损伤修复反应）。而SMC的增殖，从中膜迁移到内膜，细胞外基质的形成和外膜瘢痕形成等，是再狭窄的关键环节[13,14]。

球囊和支架的扩张是通过物理学方法，对动脉内膜造成功能性和器质性损伤，内皮细胞黏附因子表达增加，并且胶原暴露，大量血小板黏附聚集，释放PDGF。PDGF一方面具有强大的收缩血管效应，引起血管痉挛；另一方面，PDGF诱导更多的血小板聚集、激活和释放，血小板和单核细胞黏附在内皮细胞上的数量增加，两者合成和分泌多种细胞因子，触发机体一系列放大的瀑布效应，导致DNA合成和细胞增殖。PDGF刺激单核细胞形成巨噬细胞，促进SMC和成纤维细胞增生和迁移[15]。血管内膜撕裂，导致DNA合成和细胞增殖，在PDGF诱导下，中膜SMC由收缩型转变为合成型，并且由中膜逐渐移行至内膜[16]。PDGF的靶细胞是成纤维细胞和SMC，这两种细胞都能表达PDGF-α和β受体。PDGF在血管损伤后进入中膜，是促进SMC迁移、转型和增生的初始刺激。PDGF对SMC的增生和移行存在复杂的调节机制，针对PDGF及其受体的研究也从未停止。

血管重塑是指血管在PTA或者支架植入后产生的一系列几何学变化。再狭窄的机制中，负性血管重塑是指紧靠支架边缘的近、远端血管直径减小，管腔面积减少。主要是血管中膜SMC向内膜下迁移和增殖，细胞外基质合成增加，管腔比例和几何形状也发生改变。受损的内膜和纤维胶原基质成分可以逐步恢复收缩功能，使已经扩张的血管回缩，导致慢性血管重塑，PDGF可以由剂量依赖性刺激受损的成纤维细胞增生[5,16]，参与细胞外基质的过度沉积和血管的瘢痕收缩，在血管重塑中起着重要作用。

5 目前临床应用

PTA或者支架植入术后再狭窄的研究目的是如何抑制或者减缓再狭窄的过程。新生内膜增生导致动脉闭塞，是腔内治疗术后再狭窄的标志，PDGF在SMC由中膜迁移至内膜中起到重要作用。因此，学者们针对PDFG拮抗剂进行了广泛、深入的研究。

当前研究提示二环喹恶啉类，例如AGl295和AGl296对PDGF-R及其家族成员具有较高的作用性和选择性，它可以有效地预防PTA术后再狭窄。三环喹恶啉更具有亲水力，具有更好的生物利用度。作为PDGF-R的选择性抑制剂，AGL2033和AGL2043可以被置于纳米粒中经输送球囊释放[15]，并且这些药物冠状动脉支架已经在临床应用。其他药物包括：⑴ 抑制血小板聚集和PDGF释放的药物，例如吲哚美辛栓（Indomethacin）；⑵ 竞争性阻断PDGF-R的药物，例如曲匹地尔（Trapidil）；⑶ 酪氨酸激酶抑制剂，例如RPRl01511A、SU9518等；⑷ 抑制蛋白激酶C活性药物，例如溴隐亭（Bromocriptine）[17-20]。这类PDGF拮抗剂的应用已经被实验研究证明有效；但是其实际意义尚未在临床中得到充分证实，PDGF拮抗剂作为对预防再狭窄的重要研究内容之一，仍然存在很多未知领域，需要进一步探索。

6 小结

PDGF参与AS及其腔内治疗术后再狭窄的过程，并且起着重要作用，将PDGF及其受体的相互作用作为研究的靶位，可以在下肢动脉硬化闭塞性疾病中进行研究。由于标本取材方便，将成为研究和治疗AS的重要方向之一。

[1] Inoue K, Cynshi O, Kawabe Y, et al. Effect of BO-653 and probucol on c-MYC and PDGF-A messenger RNA of the iliac artery after balloon denudation in cholesterol-fed rabbits[J]. Atherosclerosis, 2002, 161 (2): 353-363.

[2] Cao R, Brakkenhielm E, Li X, et al. Angiogenesis stimulated by PDGF-CC, a novel member in the PDGF family, involves activation of PDGFR-alphaalpha and -alphabeta receptors[J]. FASEB J, 2002, 16 (12): 1575-1583.

[3] Heldin CH, Westermark B. Mechanism of action and in vivo role of platelet-derived growth factor[J]. Physiol Rev, 1999, 79 (4): 1283-1316.

[4] Yang X, Thomas DP, Zhang X, et al. Curcumin inhibits plateletderived growth factor-stimulated vascular smooth muscle cell function and injury-induced neointima formation[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006, 26 (1): 85-90.

[5] Lee KP, Sudjarwo GW, Jung SH, et al. Carvacrol inhibits atherosclerotic neointima formation by downregulating reactive oxygen species production in vascular smooth muscle cells[J]. Atherosclerosis, 2015, 240 (2): 367-373.

[6] Zhang N, Khachigian LM. Injury-induced platelet-derived growth factor receptor-alpha expression mediated by interleukin-1beta (IL-1beta) release and cooperative transactivation by NF-kappaB and ATF-4: IL-1beta facilitates HDAC-1/2 dissociation from promoter[J]. J Biol Chem, 2009, 284 (41): 27933-27943.

[7] LaRochelle WJ, Jeffers M, McDonald WF, et al. PDGF-D, a new pmtease-activated growth factor[J]. Nat Cell Biol, 2001, 3 (5): 517-521.

[8] Wang D, Wang Q, Yan G, et al. Phloretin inhibits plateletderived growth factor-BB-induced rat aortic smooth muscle cell proliferation, migration, and neointimal formation after carotid injury[J]. J Cardiovasc Pharmacol, 2015, 65 (5): 444-455.

[9] Song MC, Kim EC, Kim WJ, et al. Meso-dihydroguaiaretic acid inhibits rat aortic vascular smooth muscle cell proliferation by suppressing phosphorylation of platelet-derived growth factor receptor beta[J]. Eur J Pharmacol, 2014, 744 (12): 36-41.

[10] Chadjichristos CE, Morel S, Derouette JP, et al. Targeting connexin 43 prevents platelet-derived growth factor-BB-induced phenotypic change in porcinecoronary artery smooth muscle cells[J]. Circ Res, 2008, 102 (6): 653-660.

[11] Malabanan KP, Sheahan AV, Khachigian LM. Plateletderived growth factor-BB mediates cell migration through induction of activating transcription factor and tenascin-C[J]. Am J Pathol, 2012, 180 (6): 2590-2597.

[12] Iida M, Tanabe K, Matsushima-Nishiwaki R, et al. Adenosine monophosphate-activated protein kinase regulates plateletderived growth factor-BB-inducedvascular smooth muscle cell migration[J]. Arch Biochem Biophys, 2013, 530 (2): 83-92.

[13] Choi BK, Cha BY, Yagyu T, et al. Sponge-derived acetylenic alcohols, petrosiols, inhibit proliferation and migration of platelet-derived growth factor (PDGF)-induced vascular smooth muscle cells[J]. Bioorg Med Chem, 2013, 21 (7): 1804-1810.

[14] Park ES, Yoo JM, Lim Y, et al. Inhibitory effects of docetaxel on platelet-derived growth factor (PDGF)-BB-induced proliferation of vascular smooth muscle cells through blocking PDGF-receptor β phosphorylation[J]. J Pharmacol Sci, 2011, 116 (2): 204-213.

[15] Zafiropoulos A, Fthenou E, Chatzinikolaou G, et al. Glycosaminoglycans and PDGF signaling in mesenchymal cells[J]. Connect Tissue Res, 2008, 49 (3): 153-156.

[16] Ho HC, Chang HC, Ting CT, et al. Caffeic acid phenethyl ester inhibits proliferation and migration, and induces apoptosis in platelet-derived growthfactor-BBstimulated human coronarysmooth muscle cells[J]. J Vasc Res, 2012, 49 (1): 24-32.

[17] Son JE, Hwang M , Lee E, et al. Persimmon peel extract attenuates PDGF-BBinduced human aortic smooth muscle cell migration and invasion through inhibition of c-Src activity[J]. Food Chem, 2013, 141 (4): 3309-3316.

[18] Chen Z, Lee FY, Bhalla KN, et al. Potent inhibition of platelet-derived growth factor-induced responses in vascular smooth muscle cells by BMS-354825 (dasatinib)[J]. Mol Pharmacol, 2006, 69 (5): 1527-1533.

[19] Han JH, Kim Y, Jung SH, et al. Murrayafoline A induces a G0/G1-phase arrest in platelet-derived growth factor-stimulated vascular smooth muscle cells[J]. Korean J Physiol Pharmacol, 2015, 19 (5): 421-426.

[20] Kim DY, Won KJ, Yoon MS, et al. Chrysanthemum boreale flower floral water inhibits platelet-derived growth factorstimulated migration and proliferation in vascular smooth muscle cells[J]. Pharm Biol, 2015, 53 (5): 725-734.

The research progress of the platelet-derived growth factor in atherosclerosis and instent restenosis

FENG Hai ZHANG Zhi-wen CHEN Xue-ming*

Department of Vascular Surgery, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

platelet-derived growth factor; atherosclerosis; in-stent restenosis

R331.1＋43 R543.5

A

10.19418/j.cnki.issn2096-0646.2016.06.13

首都医科大学附属北京友谊医院科研基金启动项目（yyqdkt2013-18）*

陈学明，E-mail：Fenghai543@126.com