妊娠相关蛋白A参与不稳定性动脉粥样硬化斑块的机制

胡涛 胡波



妊娠相关蛋白A参与不稳定性动脉粥样硬化斑块的机制

胡涛 胡波

动脉粥样硬化是心脑血管疾病最为重要的病变基础，不稳定斑块的破裂形成栓子可直接导致急性、严重性的心脑血管疾病事件[1-2]。因此，使用有效的实验室检查及影像学检查手段早期筛查出患者的不稳定动脉粥样硬化斑块具有重大意义。继Bayes-Genis A等[3]在2001年提出妊娠相关蛋白A(pregnancy-associated plasma protein-A，PAPP-A)是不稳定动脉粥样硬化斑块和急性冠脉综合征的标记物后关于PAPP-A调控动脉粥样硬化进展的机制以及其对急性心脑血管疾病的作用出现了大量的基础及临床研究。本研究就PAPP-A参与不稳定性动脉粥样硬化斑块进展的机制展开综述。

1 妊娠相关蛋白A的生物学特性

妊娠相关蛋白A是T.M.Lin等[4]在上世纪七十年代于妊娠妇女血浆中发现的一种与胎盘功能异常相关的物质，它是胰岛素样生长因子轴(insulin-like growth factors axis，IGF axis)的一员，也是一种新发现的锌离子结合基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)。PAPP-A基因位于人类第9号常染色体上(9q33.1)，基因位点IVS6+95 (C/G)存在多态性，包括GG、CG和CC三种基因型，Park等[5]发现IVS6+95CC和GC的人群罹患急性心肌梗死的概率要高于IVS6+95GG人群，说明IVS6+95C等位基因是急性心肌梗死的独立危险因素。这提示在基因水平PAPP-A可以参与急性心血管事件的调控。

PAPP-A在各组织中广泛分布，既存在于睾丸、子宫内膜等生殖组织中，也存在于肾、结肠等组织中；既可由血管平滑肌细胞、巨噬细胞、成纤维细胞分泌，也可以由卵泡膜细胞、蜕膜细胞、胎盘滋养层的合体细胞等生殖细胞分泌[6、7]，因此PAPP-A早已超出了“与妊娠相关的”范围。细胞分泌PAPP-A在血浆中有2种形式，即①异源四聚体形式：为一2:2的异源四聚体,包括2分子PAPP-A蛋白质亚基和2分子的嗜伊红主要碱性蛋白前体(prepro-eosinophil granule major basic protein，proMBP)，这两者之间通过二硫键连接，形成PAPP-A/proMBP[8-9]，主要存在于妊娠妇女血浆中，不具有水解酶的活性；②同源二聚体形式：由2分子PAPP-A蛋白质亚基构成，存在于男性和非妊娠女性的血浆中，具有水解酶的活性。Qin等[10]研究发现与动脉粥样硬化相关的为同源二聚体形式的PAPP-A。

PAPP-A的1个亚基包含1547个氨基酸残基，分子量20～25 Kd，包括5个主要的功能区[11]，由氮末端到碳末端依次是①G样层粘连蛋白(laminin G-like，LG)区，含243个氨基酸残基，能够起到稳定蛋白水解区的作用；②蛋白水解区，约含350个氨基酸残基，是最主要的功能区，主要依赖于2个Lin12 / Notch重复模块( Lin12 / Notch repeats,LNR)来发挥水解清除胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding proteins，IGFBPs)的作用；③功能未知区，约含540个氨基酸残基；④5个非连续性的补体调控蛋白区( complement control protein，CCP)，约含300个氨基酸残基，它可以增强妊娠相关蛋白A与细胞表面的接触能力；⑤碳末端区，约由70个氨基酸残基组成，包含1个Lin12 / Notch重复模块( Lin12 / Notch repeats,LNR)，可能与PAPP-A的水解作用有关。

2 PAPP-A与不稳定斑块的相关性

在Bayes-Genis A等[3]提出PAPP-A可以作为不稳定斑块和急性冠脉综合症的诊断指标后PAPP-A在心脑血管病中的研究逐渐增多。Giuseppe SangiorgiG等[12]选取了72例因为脑血管病而接受颈动脉内膜切除术的患者，并用酶联免疫法测定了血浆中PAPP-A的含量、用PCR法测定了组织中的PAPP-A的含量，结果显示稳定斑块患者、不稳定斑块患者、发生过纤维帽破裂并形成血栓的患者，3组人群血浆内PAPP-A的水平分别为(4.02±0.18)、(7.43±0.97)、(6.97±0.75) mIU/L 。而在上述3组人群经手术所取出的斑块组织中PAPP-A的平均分值分别为(0.62±0.06)、(2.54±0.14)、(2.71±0.12) mIU/L。发现PAPP-A是不稳定颈动脉粥样硬化斑块的标记物。

3 PAPP-A调控动脉粥样硬化进展的机制

如前所述，PAPP-A是胰岛素样生长因子轴(IGF axis)的一员。 胰岛素样生长因子轴(IGF axis)包括胰岛素样生长因子(IGF)、胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)、胰岛素样生长因子结合蛋白水解酶。而在这里根据其含量及生物学活性，我们所要研究的IGF主要指IGF-1，IGFBP主要指IGFBP-4，蛋白水解酶则主要指PAPP-A。PAPP-A调控动脉粥样硬化进展主要通过以下途径：

3.1 PAPP-A水解清除IGFBP-4，释放IGF

生理状态下IGFBP-4通过与IGF相结合而释放IGF，即PAPP-A在蛋氨酸-135 (Met-135)/赖氨酸-136/(Lys-136)两处裂解IGFBP-4[13]，从而释放IGF，使其与相应受体结合，并启动特定的信号通路。然而，IGF的增多在动脉粥样硬化的形成和发展中的作用存在矛盾。

一部分观点认为，IGF是促进动脉粥样硬化斑块不稳定进展的因子。Bayes-Genis A等[14]在2000年提出IGF与其受体结合后可以通过以下几条途径促进动脉粥样硬化进展：①促进血管平滑肌细胞的增生、迁移和细胞外基质的合成，从而加重管腔狭窄；②促进巨噬细胞吞噬氧化的低密度脂蛋白(oxLDL)形成泡沫细胞，并释放炎症介质及趋化因子，从而加速纤维帽的破裂和脂质核心的扩大；③促进内皮细胞迁移、重塑，在斑块内形成新的通透性较高的毛细血管网，加速斑块的不稳定；另一部分观点则认为，IGF是阻止动脉粥样硬化斑块不稳定进展的因子。例如Conti等[15]在2004年提出在损伤的组织或血管中IGF-1能增加一氧化氮(NO)合成，从而减少内皮细胞的损害、抑制粥样硬化斑块的进展，并最终阻止代谢综合征以及缺血性心肌损害的发生。Higashi等[16]于2009年提出IGF调控粥样硬化斑块进展的机制可能在于①在血管内皮细胞中IGF-1能够通过两条途径激活一氧化氮合酶(eNOS)促进一氧化氮(NO)的产生，即直接磷酸化eNOS和上调四羟基联苯(BH4)的表达。其中BH4可为eNOS发挥催化作用时提供电子，是该酶极为重要的辅助因子。与此同时，IGF-1还能上调抗氧化作用的酶如谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和超氧化物歧化酶(SOD)而发挥抗氧化应激，进而抗炎和抗动脉粥样硬化的作用；②在平滑肌细胞中IGF-1能够通过PI3-K/AKt途径磷酸化BCL-2抗凋亡蛋白，从而阻止氧化应激所导致的细胞凋亡；③在动脉粥样硬化斑块中IGF-1可以减少巨噬细胞分泌TNF-α和I L-6。另外，脂蛋白酯酶(LPL)能促进巨噬细胞摄取低密度脂蛋白，而IGF-1能减少巨噬细胞表达LPL，从而减慢动脉粥样硬化的进展。

因此，关于PAPP通过调控IGF不同时期对动脉粥样硬化进展的不一致作用，可能与不同条件、不同细胞及不同模型有关，但其具体机制仍有待进一步研究。

3.2 PAPP-A发挥金属基质酶的作用

PAPP-A是一种新发现的锌离子结合基质金属蛋白酶(MMP)，然而与其它具有锌指蛋白结构的MMPs超家族成员相比，PAPP-A的锌结合单元与甲硫氨酸结合单元之间氨基酸的数目更多，并且锌结合基因序列中的第3个H残基之后特异的残基也与一般的MMP不同，所以PAPP-A属于pappalysins这一类新家族[17]。PAPP-A作为一种MMP，具有该类蛋白酶的共性[18]，它能够降解细胞外基质、粥样斑块纤维帽的胶原纤维及弹力纤维，从而加重粥样斑块的不稳定性，使其在血流动力学发生变化时更易破裂。Bayes-Genis等[3]对因急性冠脉综合征而猝死的8例患者在死后的24 h内进行了尸检，发现在薄纤维帽、大脂质核心的不稳定斑块的血管内皮细胞、平滑肌细胞及细胞质中PAPP-A大量表达，而在稳定性动脉粥样硬化斑块中则表达很少。这一研究也提示了PAPP-A能够发挥MMP酶的作用，加重粥样斑块的不稳定性。

3.3 PAPP-A基因多态性的影响

PAPP-A基因位于人类第9号常染色体上(9q33.1)，基因是IVS6+95(rs13290387)，它主要有GG、CG、CC三个基因型。Park,Youn等[5]在平均年龄为(62.2±11.4)岁的170例急性心肌梗死患者和相匹配的平均年龄为(62.6±10.4)岁的170名健康人群中检测了IVS6+95 (C/G)的基因型，运用多元统计回归分析的方法在排除了性别、年龄、吸烟、高血压病、糖尿病、高脂血症的影响后IVS6 + 95 C基因型可以增加急性心肌梗死的发生(CG，OR：2.13；95%CI：1.12～4.07；CC，OR：1.89；95%CI：1.14～1.36；P=0.015)。IVS6+95 C基因型是急性心肌梗死的一个独立危险因子。Ruixia等[19]在北方汉族人群中也做了类似的研究，最后得出在IVS6+95(rs13290387)CC基因型的北方汉族人群中PAPP-A的水平与脑卒中密切相关。前文已述不稳定动脉粥样硬化斑块的进展是导致急性心脑血管疾病的重要原因，故以上研究说明IVS6 + 95 C基因型患者的动脉粥样硬化斑块较其它基因型者更易进展。但不同基因型所导致的PAPP-A在蛋白水平的差异目前尚缺乏相应的研究。

3.4 其它作用

Bayes-Genis等[3]研究发现，在冠心病患者血浆中PAPP-A的含量与C反应蛋白(CRP)的含量变化呈显著的相关性，而与肌钙蛋白I(TNI)和肌酸激酶KB(CK-MB)的含量变化则没有明显关系，这提示PAPP-A是一个炎性指标，但与心肌坏死无关。众所周知，动脉粥样硬化本质是血管的炎症反应，PAPP-A作为一个炎症介质，很可能是参与到血管局部的炎症反应系统中，从而发挥加重动脉粥样硬化进展的作用。

Wheatcroft等[20]提出，胰岛素抵抗是冠心病的一个独立危险因子，IGFBP-1可以降低胰岛素抵抗，并且可以促进血管壁产生NO，所以IGFBP-1可能是冠心病的一个保护性因子。而PAPP-A可以水解清除IGFBP-1，所以PAPP-A可能通过这一途径间接发挥加重动脉粥样硬化损伤的作用。但是，这一观点目前尚缺乏足够的证据支持。

4 结束语

综上所述，PAPP-A通过发挥释放IGF-1、金属基质蛋白酶(MMP)、炎性介质等综合作用，最终促进动脉粥样硬化的进展。当然，其中还有很多具体的机制不甚清楚，有待进一步研究。

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(2016-10-11收稿 2016-11-04修回)

430061 湖北省中医院药事部(胡涛) ；华中科技大学同济医学院附属协和医院神经内科[胡波(通讯作者)]

R543.5

A

1007-0478(2017)01-0083-03

10.3969/j.issn.1007-0478.2017.01.0025