自噬与血管再生关系的研究进展

郑爱甜+吴标良

【关键词】 自噬；血管；再生

中图分类号：R364 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.03.026

自噬（autophagy）是细胞将受损细胞器及衰老的生物大分子（如变性的蛋白质）运输到溶酶体进行消化降解，以胞质内出现自噬体为特征的细胞自我消化过程，自噬广泛存在于真核细胞生物[1]。目前认为自噬在应激防御、维持细胞的自稳态、促进细胞的存活、调节生长发育等方面有很大作用。在细胞内，细胞自噬的表现形式有多种，其共性是通过溶酶体降解细胞内的成分。近年来，越来越多的研究证明自噬与创面的愈合、修复密切相关。本文将对自噬与血管再生的研究进展进行阐述。

1 自噬对内皮细胞功能的影响

血管再生基于完整内皮的存在，新血管形成起始的中心环节是内皮细胞的增殖、迁移和出芽。血管内皮细胞是覆盖在血管内膜表面并且相互紧密连接的单层细胞，它有效地将血液和血管壁分隔开来，具有信息传递、分泌生长因子、参与血管生成等多种重要的生理功能。

1.1 自噬通过生长因子对内皮细胞功能产生影响

生长因子是具有刺激细胞生长活性的细胞因子，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质。研究表明，生长因子的表达会影响细胞的增殖、细胞外基质的合成等[2]。促进血管壁形成的常见生长因子有血管内皮生长因子（VEGF）、血管生成素（ANG）、血小板源性生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子β（TGF-β）等。VEGF是内皮细胞最具特异性的生长因子，对血管形成所起的作用最为关键，其在体内外均可诱导血管新生，同时可通过刺激内皮细胞产生一氧化氮（NO）增加血管的通透性。王慷慨等[3]研究发现经VEGF处理可显著增加Beclin-1、ATG4、ATG5、LC3-II等自噬相关基因的表达，而自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（methyl adenine，3-MA）預处理则显著抑制了VEGF介导的 HUVECs管型形成和细胞迁移能力，表明了VEGF通过自噬诱导内皮细胞管型形成。宣敏等人[4]制作大鼠皮肤急性创面模型，观察富血小板血浆（PRP）对创面新生血管的影响、PRP对自噬的影响及自噬和创面愈合的相互关系，发现PRP组创面较对照组明显出现新生毛细血管，管腔增大，并初步形成毛细血管网，且与自噬相关蛋白Beclin-1、p62与CD31相关，提示PRP通过自噬的影响参与了创面愈合中的血管再生。同时，杨光唯等通过对静脉血栓再通机制的研究发现，3-MA通过调控自噬水平，提高血栓局部内皮细胞的增殖，促进了毛细血管生成[5]。刘慧慧等[6]探讨纤维蛋白在管腔样结构形成作用的研究中，发现人脐静脉内皮细胞在纤维蛋白的作用下可见管腔样结构，同时VEGF和LC3的表达随着纤维蛋白浓度增加而增加，反映了纤维蛋白可通过激活自噬和提高VEGF的表达，促进细胞增殖，诱导血管再生。Shen等[7]在经脂肪因子Chemerin处理后的内皮细胞中，观察活性氧（ROS）及自噬相关蛋白的表达，结果表明Chemerin通过促进血管内皮细胞的自噬，诱导了新生血管的形成。另有研究表明[8]，在缺氧微环境下，存在于血管内皮的血管生成素快速释放，促进内皮细胞与细胞外基质解离，活化并促进血管内皮细胞的迁移，同时可增强血管内皮细胞对VEGF的敏感性，从而促进血管生成。在抗血管生成实验中发现，自噬抑制剂3-MA在抑制血管生成和增加细胞凋亡中具有协同作用[8]，自噬相关基因Beclin-1通过降低血管生成素Ang蛋白及mRNA的表达，抑制细胞的增殖[9]。

对血管内皮细胞增殖具有促进作用的生长因子，除了上述的VEGF、血管生成素，还有如肝细胞生长因子（HGF）、胎盘源性生长因子（PIGF）等。有研究表明，HGF通过上调VEGF刺激内皮细胞增生，PIGF可通过诱导单核细胞聚集、增加巨噬细胞的存活及激活 p38MAPK等方式促进内皮细胞生长，加速新生血管的形成及侧支循环的建立，且不会出现如VEGF促进新生血管形成所引起水肿、低血压等副反应[10～11]。

上述研究表明，自噬可对多种生长因子的调节作用促进内皮细胞生长，而内皮细胞的增殖、分化是新生血管形成的重要基础，对改善创面血液循环、促进创面愈合有重要意义。

1.2 自噬通过抗氧化应激对内皮细胞产生影响

在创面血管再生的过程中，局部组织缺氧、低灌注可诱导自噬，自噬发挥了抗氧化应激的损伤作用，促进了细胞的存活。韩婧等人[12]在内皮细胞受氧化应激损伤后其细胞的保护机制研究中，发现姜黄素可抑制氧化应激过程中转录因子的核转位，激活了信号通路IP3K/Akt/mTOR引发自噬，从而抑制氧化应激引起的内皮细胞损伤。活性氧（ROS）可通过介导内皮细胞产生过多的ROS而致内皮细胞功能损伤[13～14]。范俊等人[14]研究发现血管紧张素Ⅱ（Ang Ⅱ）可升高血管内皮细胞的ROS水平，但同时可诱发自噬，防止内皮细胞损伤。肖丹丹、刘建兰等[15～16]研究发现Hcy诱导内皮细胞自噬的发生，在其引起的血管内皮细胞损伤中起保护作用。连晓鹏[17]研究发现过氧化氢（H2O2）通过诱发细胞过度自噬致微血管内皮细胞氧化应激损伤，而重组人促红细胞生成素可通过激活信号通路PI3K/AKT/mTOR，抑制细胞过度自噬水平，达到对血管内皮细胞的氧化应激损伤起保护作用。糖尿病发病率越来越高，高糖可引起线粒体ROS产生增加，促进氧化应激，诱发病理性自噬，导致血管内皮细胞损伤[18]。有研究表明，氧化型低密度脂蛋白可通过影响内皮细胞的结构，降低内皮细胞的抗氧化能力，抑制其活性，增强其氧化应激所致的血管内皮细胞损伤[19]。罗云等人[20]研究发现檧木皂苷C可减少ox-LDL所致的血管内皮细胞损伤，其作用机制可能是该药能激活信号通路STAT3、FOxO1诱导自噬的发生、上调血管内皮细胞的抗凋亡活性。研究[21～22]发现糖基化终末产物通过激活信号通路PI3K/Akt/mTOR提高自噬水平，在AGEs诱导的内皮细胞凋亡中，自噬起到保护作用。

氧化应激是创面中的常见状态，上述研究表明了氧化应激对创面自噬的重要意义，自噬可通过创面形成的氧化应激促进内皮细胞生长，促进创面血管再生。

1.3 线粒体自噬

目前，血管内皮细胞线粒体相关功能在心血管疾病中的研究受到广泛关注。线粒体自噬，即通过自噬机制选择性地清除老化或者受损的线粒体，实现能量的再循环利用过程[23]。研究发现，线粒体自噬通过激活信号通路PINK1/Parkin清除代谢中受损的线粒体来维持其功能的完整，从而保护血管内皮细胞[23]。陈俊莉[24]在药物阿魏酸对体内低灌注引起血管内皮细胞损伤的保护研究中发现，线粒体自噬是其重要的保护机制。在缺氧状态下，机体会产生过多的ROS，因此ROS的水平可以间接反映细胞在缺血缺氧后的损伤程度，ROS同时可以诱导线粒体自噬，通过线粒体自噬减少自身水平，促进细胞存活[25]。由此可见，自噬还可通过线粒体形式发挥能量调节作用，保护内皮细胞功能，促进血管再生。

2 自噬与血管重塑

2.1 自噬对血管平滑肌细胞的作用

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）作为血管壁中层的重要细胞组成部分，对血管壁结构和功能的维持有着重要的作用。张佩佩[26]研究发现，雷帕霉素能通过溶酶体途径激活自噬，抑制VSMC增殖，反映了自噬参与VSMC的增殖。胡鹏飞等[27]以AGEs刺激血管平滑肌细胞后，发现VSMC的迁移和增殖能力明显增强，且自噬相关蛋白表达增加，而经自噬抑制剂处理的VSMC，其增殖能力明显减弱，提示了AGEs通过诱导自噬促进了血管平滑肌细胞的增殖。邱伟文等[28]研究发现氧化低密度脂蛋白对血管平滑肌细胞的增殖亦有促进作用，而脑心通能明显抑制该现象，其机制主要与该药能降低血管平滑肌细胞的自噬水平有关。实验表明，自噬相关基因LC3表达增加，增强了VSMC的增殖迁移能力[29]，说明了PDGF通过诱导自噬刺激VSMC表型转化，促进血管重塑。

2.2 自噬对成纤维细胞、细胞外基质的作用

血管重塑以内皮细胞及平滑肌细胞的出芽、增生、迁移为主要特征，外膜的成纤维细胞（AF）发生表型转化，后经过增殖、分化，同时分泌大量纤维粘连蛋白及Ⅰ型胶原，对新生的毛细血管进行必要的修饰过程[30]。宣敏[4]的实验研究发现自噬相关基因LC3、Beclin-1在皮肤创缘处、新生肉芽组织的血管内皮细胞及成纤维细胞中均可见阳性表达，间接表明了自噬参与了成纤维细胞在创面愈合中的作用。另外，细胞外基质在血管生成过程中能给予内皮细胞与周围组织提供联系，防止新生血管塌陷[31]。早在1996年，就有研究结果表明，成纤维细胞是创面修复中血管重塑的主要细胞[32]。既往，大家一致认为VEGF仅局限表达于血管内皮细胞，之后研究发现血管外膜成纤维细胞也分泌VEGF，而且VEGF还参与介导成纤维细胞促进血管重构的过程[33]。邹刚玲等[34]研究发现血管紧张素Ⅱ通过增强自噬活性促进成纤维细胞的迁移和增殖能力。Marchesi等发现缺失PC5/6基因的大鼠（ecKO）血管重塑能力较正常大鼠下降，表明了成纤维细胞通过诱导自噬参与血管重塑的过程[35]。同时，细胞外基质降解产物也可通过诱导自噬的活性促进成纤维细胞增生、新生毛细血管形成[36]。

上述研究表明，自噬不但促进了血管内皮细胞的生长，还参与了血管重塑的重要过程，在创面血管再生中发挥重要作用，是血管再生的重要调控机制。

3 小结与展望

综上所述，目前已有很多研究表明自噬活動参与血管再生，且对自噬有调控作用的信号通路也多有研究。自噬作为血管再生过程中的重要参与者，同时自噬的激活可产生负面效应抑制血管生成，且其在血管形成的促进与抑制作用处于一种动态平衡，然而，自噬会在什么条件下被过度激活，会不会影响其他细胞的反应，并且如何有效地控制自噬水平，是否还存在其他自噬调控的靶点，相关的研究比较少。相信随着研究的深入，自噬介导血管再生的明确机制会逐渐明朗，具有广阔的研究前景。

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（收稿日期：2017-01-09 修回日期：2017-02-11）

（编辑：潘明志）