盘状结构域受体1在血管重塑性疾病中的研究进展

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(1.中南大学湘雅药学院药理学系，湖南 长沙 410078；2. AME出版社；3. 心血管研究湖南省重点实验室)

心血管疾病是人类致死致残的主要原因之一，而心血管疾病的发生很大程度上是血管重塑造成的。血管重塑的发生主要与内侧SMC增殖和迁移，内膜内皮细胞失调，巨噬细胞聚集和浸润，ECM合成和降解失衡，血小板活化和凋亡障碍等过程有关[1-2]。其中SMC增殖和迁移，炎症细胞的浸润以及ECM改变是动脉粥样硬化、肺动脉高压和动脉瘤等血管重塑性疾病的细胞学基础，在血管重塑性疾病的发展过程中扮演着很重要的角色。DDR1属于盘状结构域受体(DDR)家族，是一类新的酪氨酸激酶受体(Protein tyrosine kinases,PTKs)，能特异性识别多种胶原蛋白，参与调节多种细胞的增殖、迁移和细胞外基质的异常沉积，为调控血管重塑性疾病的关键因子。本篇综述探讨了DDR1在血管重塑性疾病研究中的最新进展。

1　DDR1概述

DDR1是Johnson等在1993年筛选乳腺癌细胞中的蛋白酪氨酸激酶时发现的一种新型受体蛋白酪氨酸激酶，属于非整合型的胶原受体家族。DDR1在人体组织中定位于6 p21.3，在小鼠组织中则定位于17 C，是一种编码含913个氨基酸的蛋白质，广泛表达与人和小鼠的正常组织器官，如脑、肾脏、肺脏、肝脏、乳腺等。DDR1由一个胞外盘状结构域(extracellular discoidin domain,DS)、DS-样结构域、短胞外近膜(short extracellular juxtamembrane,EJXM)区域、跨膜螺旋域、细胞内近膜(large intracellular juxtamembrane,IJXM)区域和细胞内酪氨酸激酶结构域组成。DS域包含胶原蛋白结合位点。DS样结构域有助于胶原诱导的受体活化。EJXM包含N-和O-糖基化位点和基质金属蛋白酶的切割位点。中间的跨膜结构域通过一个跨膜亮氨酸拉链基序连接胞外和胞内区域。IJXM区域含有磷酸化酪氨酸，其可作为DDR1结合配体的停泊位点。细胞内酪氨酸激酶结构域含有同源性胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)和胰岛素受体家族成员。 DDR1有5种亚型，分别为：DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e，其中最丰富的为DDR1a和DDR1b。DDR1 a-c为编码功能性酪氨酸激酶受体，DDR1 d和DDR1 e因缺乏全部或部分酪氨酸激酶域，故不能被激活。

DDR1一般以二聚体存在，当DS域二聚化后，DDR1对胶原蛋白I，II，III，IV，V，VIII和XI具有高亲和力。DDR1被活化后，可引起细胞内酪氨酸激酶结构域酪氨酸自磷酸化，进而参与细胞内外信号的转导。与大多数RTKs不同，DDR1的酪氨酸自磷酸化过程异常缓慢，大约需要18小时才能达到完全激活。其激活速度缓慢的机制仍有待进一步研究确认，可能与DDR1二聚化先于受体激活有关。

2　DDR1与血管重塑

血管重塑涉及血管结构和形态改变，包括多种细胞的增殖、迁移和死亡，炎症细胞浸润及ECM合成和降解等复杂病理过程。研究表明，DDR1可通过诱导炎性反应，促进VSMCs增殖和迁移以及致ECM合成和降解失衡等参与血管重塑性疾病的发生与发展。

2.1DDR1调节炎性反应参与血管重塑

炎症是血管重塑发生的主要驱动力。血管疾病的最初病理性改变始于各种病理因素如高脂、高糖、高血压等所导致的血管内皮细胞损伤、大量炎性因子分泌及各种炎性细胞激活。 这些炎性因子刺激SMC增殖、迁移，并分泌MMPs、血管紧张素以及转移生长因子等活性物质，进而促进血管重塑的发生与发展。作为与胶原特异性结合的酪氨酸激酶受体，DDR1被报道在炎症反应的过程中起了重要作用。在高血压性肾血管硬化、单侧输尿管梗阻和肾毒血清诱导的肾小球肾炎模型中，DDR1表达明显增加，并伴随巨噬细胞、T淋巴细胞浸润增加，炎性因子单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein1,MCP-1)、细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule,ICAM-1)和血管粘附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)表达水平增加，给予DDR1的反义寡核苷酸治疗可明显降低炎性因子水平，减少炎性细胞浸润[3-4]。在脂多糖/ D-半乳糖胺腹腔注射诱导的急性肝损伤模型，肝组织中DDR1水平明显升高，并伴随肝细胞变性坏死、大量的炎性细胞浸润及炎性因子如白细胞介素1、肿瘤坏死因子增加，而尾静脉注射DDR1- siRNA后，肝细胞肿胀、坏死和炎性细胞浸润受到明显抑制[5]。在小鼠小胶质细胞BV-2和原代小胶质细胞，胶原可诱导 DDR1激活，分泌多种炎性分子如NF-B、环加氧酶2、一氧化氮等，而使用重组DDR1- Fc融合蛋白可以抑制胶原诱导的炎症性激活[5]。进一步的研究发现，在未经活化的中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞中，DDR1表达较低，而在被炎性细胞因子白细胞介素1、肿瘤坏死因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、干扰素激活的单核细胞、中性粒细胞和抗CD3 mAb激活的淋巴细胞中，DDR1表达明显增加[6]。在人急性单核细胞白血病细胞系THP-1和巨噬细胞GM过表达DDR1，可促进THP-1细胞迁移，上调炎性因子 IL-1β、IL-8、巨噬细胞炎性蛋白-1和单核细胞趋化蛋白-1的表达和释放[7]。这些实验结果提示，DDR1可能通过上调炎性因子分泌，在慢性炎症性疾病的发生发展中起重要作用。巨噬细胞聚集、炎性细胞浸润和炎性因子大量分泌是导致MMPs降解ECM，促进AS等血管重塑性疾病发生的关键环节。在高胆固醇食物喂养的动物模型中，其动脉粥样斑块内分离的巨噬细胞中，可检测到上调的DDR1蛋白，而干扰DDR1则可减少巨噬细胞聚集和炎性细胞浸润，降低MCP-1和VCAM-1水平，减轻内膜炎性反应和ECM合成[8]。此外，与非高表达的细胞相比，高表达DDR1的细胞其伪足延伸和通过胶原纤维的速度明显增加，而后者可促进血管巨噬细胞聚集和其他炎症细胞浸润，导致血管重塑发生与发展[6]。

2.2DDR1调节SMCs增殖和迁移参与血管重塑

SMC增殖、迁移是血管重塑性疾病如AS的主要病理过程。心脑血管疾病的危险因素如高血压、高血脂、高糖等可导致炎性因子、细胞生长因子和胶原大量合成，上述物质作用于平滑肌细胞，引起细胞外间质变性、SMCs排列紊乱和过分增殖，促进血管重塑。其中，胶原是刺激细胞增殖和迁移的重要因素，DDR1作为胶原蛋白受体，在调节多种细胞的增殖和迁移中发挥了重要作用。在骨肉瘤细胞、胃癌细胞和乳腺癌细胞中，DDR1呈现高表达，且伴随着细胞增殖、迁移和侵袭增加，而敲低DDR1表达可以显著抑制细胞的这些行为[9-11]。在基底膜成分α5(IV)敲除的人脑微血管内皮细胞，DDR1表达降低，并伴随着内皮细胞增殖和迁移的减少[12]。进一步的研究发现，DDR1也可调节SMC的增殖与迁移。在颈动脉球囊导管损伤的大鼠模型，DDR1的表达显著上调。在颈动脉球囊损伤内皮的小鼠模型，血管内膜厚度显著增加并伴随 DDR1表达的上调，而敲除 DDR1可明显减少SMC的迁移，抑制血管新生内膜的形成[13]。MMPs是血管重塑过程中重要调节因子，可促进VSMCs增殖和迁移。研究发现，在小鼠的SMCs中，DDR1的缺失可降低MMP-2和 MMP-9活性，且SMCs表现出对胶原的粘附减弱，并伴随着细胞增殖和迁移受损[14]。同样，在人的SMCs中，增加DDR1的表达可上调MMP-1水平，促进SMC迁移[15]。上述研究表明，DDR1是血管重塑的重要介质，可通过上调MMPs合成，促进VSMCs增殖和迁移。此外，胶原蛋白可通过Src和ERK l/2，调节DDR1磷酸化和下游信号，影响SMC迁移[6]。

2.3DDR1调节ECM合成与降解参与血管重塑

ECM是血管壁的主要成分，是一个活跃的和不断变化的结构，可调节血管细胞迁移、增殖、积聚和死亡等，因此，ECM稳态在血管重塑中起重要作用。生理条件下，ECM合成和降解在机体内处于动态平衡，病理条件下，ECM合成增加或降解减少，可导致血管壁基质堆积，管腔狭窄，而ECM降解增多，则导致血管重塑性疾病如AS斑块不稳定并易于破裂。研究发现，在ECM合成与降解失衡的过程中，DDR1发挥了重要作用。在博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中，DDR1表达明显增加，敲除DDR1后，ECM合成明显减少[16]。 在输尿管梗阻模型和肾小球肾炎中，DDR1呈现高表达，敲除DDR1后可减少ECM合成[4]。在特发性肺纤维化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis，IPF)患者中，DDR1表达上调，激活DDR1后可抑制Fas配体诱导的成纤维细胞死亡，增加 ECM合成，而DDR1- siRNA可消除这些作用[17]。在颈动脉球囊内膜损伤的小鼠模型中，颈动脉DDR1表达明显上调，且伴随SMC增殖、迁移和ECM合成增加[13]。上述研究说明DDR1可能通过促进多种细胞分泌ECM，参与血管重塑。VSMCs迁移与增殖是肺动脉高压、AS等血管重塑性疾病的发病基础，而ECM降解是启动VSMCs迁移与增殖的必要过程。研究发现，在动脉粥样硬化小鼠模型中，DDR1呈现高表达，并可促进ECM降解，致使斑块易于破裂；反之，DDR1的靶向缺失可使ECM合成增多，产生富含细胞外基质的斑块[8]。在高脂喂养的小鼠血管壁细胞，敲除DDR1后，斑块内积聚大量ECM，且主动脉窦斑块显著增厚和稳定性增加[14]。上述研究表明，DDR1作为胶原基质的传感器，在血管重塑的不同阶段均起了重要作用，既可通过增加ECM合成，参与血管的负性重塑(表现为血管狭窄，顺应性降低)，也可促进 ECM降解，介导血管的正性重塑(表现为基质降解，斑块脆弱和易破裂)。

胶原是ECM的主要成分。MMPs是分解ECM的锌依赖性内切蛋白酶，在血管重塑过程中参与胶原的降解。血管损伤或受到其他病理因素刺激时，释放过多的MMPs，加重ECM降解。研究发现，MMPs活性增加不仅可促进炎性细胞的迁移和浸润、肿瘤细胞侵袭，使基底膜的完整性被破坏，而且在AS等血管重塑过程中可调控基质的重建：一方面VSMCs增生迁移并分泌大量ECM；另一方面又产生或激活MMPs，使ECM降解增多，促使斑块变薄并最终破裂。研究表明，DDR1被胶原激活后，可介导MMPs分泌和活性的增加。在肝癌细胞、垂体腺瘤细胞等多种肿瘤细胞，DDR1高表达或活化后可上调MMPs活性，促进细胞的迁移和侵袭[18-19]。在DDR1缺失的SMCs中，MMP2和MMP9活性降低[13]；反之DDR1可增加MMP2和MMP9的活性，而MMP2和MMP9的产生或活性增加，会导致AS斑块中细胞间基质成分及基底膜Ⅳ型胶原降解而弱化斑块。另外，TGF-β1是ECM重要的调节因子，通过上调Ⅰ型胶原表达，可促进损伤血管的重塑过程。在LDL受体基因敲除的小鼠颈动脉SMCs，DDR1与TGF-β相互作用，在AS斑块形成中限制了ECM的沉积[20]。

3　小　　结

DDR1是一类新型的酪氨酸激酶受体，可通过调节SMCs增殖和迁移、炎性反应和ECM合成和降解等参与血管重塑过程。尽管在AS等血管重塑性疾病中DDR1的研究已经取得一定进展，但其具体的分子机制尚需进一步阐明。