血管生成素1，2/Tie2系统在心血管疾病中的研究进展

，，

促进缺血区域的血管新生已经成为近年来治疗缺血性疾病的新思路，可能为心血管疾病的治疗提供新方法。血管生成素(angiopoietins，Angs)是一族新发现的促进血管生成因子，其家族成员包括Ang1、Ang2、鼠Ang3、人Ang4。Angs/Tie2系统与血管内皮生长因子协同控制血管内皮细胞的存活以及血管成熟。研究Angs/Tie2系统在心血管疾病中的生物学效应、表达规律以及作用机制，有助于更好地了解该系统在心血管疾病中的治疗靶点。现对目前研究最多的Ang1、Ang2及其受体Tie2与心血管疾病的关系做一综述。

1 概 述

目前冠心病(coronary heart disease，CHD)在我国发病率和死亡率呈逐年上升的趋势。心肌缺血是冠心病发病的主要机制。心肌血运重建术已经成为目前治疗冠心病主要方法。经皮冠状动脉介入治疗术(percutaneous coronary intervention，PCI)、冠状动脉搭桥术(coronary artery bypass surgery，CABG)及最佳的药物治疗(optimal medication treatment，OMT)，是目前治疗冠心病的主要手段，但是，多支冠状动脉严重狭窄的病人，不能通过PCI术或CABG术解决心脏缺血问题，因此，需要开发新的治疗。利用蛋白质或基因治疗，促进血管新生的方法，被大多数学者和临床医生称之为“治疗性血管新生”。

2 血管生成素1，2/Tie2系统

血管生成素是近年来新发现的一种特异性的内皮细胞促血管新生因子，包括Ang1、Ang2、鼠Ang3、人Ang4，它们均可作用于细胞膜上的酪氨酸激酶受体Tie2而发挥作用[1]。Angs/Tie2在胚胎期的血管发生和在成人阶段的血管新生过程中均起了重要的作用，该系统参与血管形成、血管成熟和维持成熟血管内皮的稳定性[2]。Angs家族成员与 Tie2的作用方式有所不同，Ang1和Ang4能够激活Tie2，而Ang2和Ang3则起拮抗作用，目前对Ang1和Ang2的研究较多。Ang1作用于Tie2受体，调节血管内皮细胞形成多细胞的精细血管结构，并通过细胞与细胞、细胞与基质等相互作用维持血管结构[3]，减轻血管渗漏，对保护内皮细胞功能及血管的稳定性有重要作用[4]。Ang2通过阻止Ang1与Tie2 相结合而干扰Ang1的生物活性作用[5]，大量临床试验表明，Ang2在急性肺损伤、创伤、肿瘤、急性心肌梗死、心源性休克等疾病中表达明显增加，是这些疾病的独立危险因素[6- 9]。

2.1 血管生成素1/Tie2受体的生物学效应 1985年，Ang首先在人类的结肠癌细胞系HT- 29上清中发现[10]，因其促血管生成作用而命名，由498个氨基酸组成的六聚体。基因定位于染色体18q22.3- q23，蛋白结构主要由3部分组成，包括N末端疏水性分泌信号肽、α螺旋卷曲结构域及C末端羧基纤维蛋白原样结构域。Ang1分布在成人多种正常组织中，如卵巢、胎盘、子宫、骨骼肌、小肠、前列腺，而在肝脏和心脏有少量表达。

Tie2受体属于受体酪氨酸家族的一个新成员，基因定位于染色体9p21上，包括细胞外区、跨膜区和细胞内区。Ang1与Tie2受体结合后引起Tie2的酪氨酸残基磷酸化，激活的Tie2受体可能通过多条途径产生生物学效应，如磷脂酰肌醇- 3- 激酶/蛋白激酶B途径(PI3K /AKT)[11]、NF- κB途径等[12]，促进p21等参与血管生成的调节。在这些信号转导通路中，磷脂酰肌醇- 3- 激酶/蛋白激酶B途径参与细胞的抗凋亡作用，其机制可能是通过 ABIN- 2( A20 binding inhibitors of NF- kappa B and apoptosis signaling) 蛋白抑制核因子κB途径进而抑制细胞表面黏附分子的表达[13]。此外，最新研究表明Ang1也可能通过整合素促进心肌及骨骼肌的生存，但其具体信号转导细节有待进一步研究[14]。

2.2 血管生成素2/Tie2受体的生物学效应 Ang2与Ang1有高度的相似性，它们有60%左右的氨基酸同源，主要表达于血管内皮细胞[15]。静息状态下Ang2在血管内皮细胞表达很少，当受到缺氧等因素刺激后，Ang2表达明显上调，竞争性抑制Ang1对Tie2受体的磷酸化，促进内皮细胞迁移，破坏内皮细胞和基质间的黏附，促进血管基膜降解，进而引起血管渗漏[16]，也可以诱导炎症因子的表达以及白细胞的聚集[17]，这一过程可能是通过抑制磷脂酰肌醇- 3- 激酶/蛋白激酶B信号通路，从而抑制血管生成，促进内皮细胞的凋亡。

3 血管生成素/Tie2系统与心血管疾病

3.1 血管生成素/Tie2系统与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化(atheroclerosis，AS)是心肌梗死、脑卒中、外周血管病等缺血性疾病的主要病理基础之一。传统的观念认为，斑块增大引起血管管腔狭窄是引发心脑血管事件的主要原因，而近年来大量临床试验表明，斑块破裂和糜烂继发血栓形成导致管腔急性闭塞是大部分急性心血管事件发生的根本原因[18]。动脉粥样硬化斑块分为稳定斑块(stable plaque，SP)和易损斑块(vulnerable plaque，VP)，研究发现，斑块内新生血管形成与AS斑块的稳定性密切相关[19]。Moreno等[20]观察269例中晚期斑块的病理切片发现，易损斑块新生血管密度明显增加，在斑块内出血以及薄帽纤维粥样斑块的病例中新生血管密度也是增加的，新生血管密度是斑块易损性的独立危险因素。动脉粥样硬化斑块内新生血管管壁不成熟，炎症因子及脂质进入斑块，容易破裂出血引起严重心血管事件[21]。因此，促进动脉粥样硬化斑块内新生血管成熟，可增强斑块的稳定性。Ang1具有维持血管结构完整性和稳定性的作用[22]。Post等[23]通过免疫组织化学染色观察人颈动脉内膜剥脱术标本，提示微血管密度与Ang2/Ang1的比值成正比，而与Ang1的浓度成反比。有研究发现斑块内新生血管早期主要表达血管内皮生长因子和Ang1，随病情的进展，往往伴随Ang2分泌的增加。这就充分说明当动脉粥样硬化斑块部位Ang2增加时，生成大量不成熟，发育不完全的血管，促进血源性炎症发生，故Ang1/Ang2的比值向Ang2倾斜，不利于粥样硬化病变的逆转。

3.2 血管生成素/Tie2系统与急性心肌梗死 急性心肌梗死是一种严重的缺血性疾病，随着新型药物的引进及治疗方案的改善，急性心肌梗死的短期和长期病死率都有非常显著的降低，但是，多支冠状动脉严重病变的病人，不能通过PCI术或CABG术解决心脏缺血问题，治疗性血管新生可能成为一种改善梗死心脏功能的新路径。Fam等[24]从12个急性冠脉综合征并行冠脉搭桥术的病人中获得缺血区和非缺血区心肌组织，通过实时聚合酶链反应首次证实人缺血区心肌组织中Ang2基因较非缺血区明显增加，而且比其他典型的血管生成因子的增加更为显著。多项临床试验研究表明，急性心肌梗死病人血清中Ang1、Tie2水平与对照组之间没有显著差别，而血清Ang2水平在急性心肌梗死病人中的表达明显增高，并且Ang2及Ang2/Ang1水平的升高伴随心肌损伤程度加重及心功能下降。运用超声靶向微泡破坏技术介导Ang1基因转染急性心肌梗死兔，2周后，Ang1的表达较对照组显著增加，行超声心动图提示基因转染兔后梗死区再灌注及心功能较对照组明显改善，梗死区域微血管的密度也有所增加，提示提高Ang1的表达，促进血管新生，可能成为一种治疗急性心肌梗死的新策略[25]。

急性心肌梗死后心肌细胞凋亡可以引起心室重构，因此防治心肌梗死后心肌细胞凋亡可以减少梗死面积，改善心室重构。研究发现Ang1能够使活化磷脂酰肌醇- 3- 激酶作用于磷酸肌醇脂，抑制细胞凋亡，提高细胞存活力[26]。因此，Ang1除了具有促进新生血管成熟、抑制血管渗出、抗炎作用外，还可以抑制细胞凋亡，而Ang2可以阻断Ang1介导的保护作用。研究发现，在小鼠心肌梗死组织周围注入Ang1的基因，小鼠左心室舒张及收缩末期内径均明显减小，而凋亡的心肌细胞数量也较对照组明显减少，提示血管生成素的基因治疗可能直接抑制心肌缺血时心肌细胞的凋亡，延缓心肌梗死后的心室重构和心力衰竭的进程[27]。

3.3 血管生成素/Tie2系统与心源性休克 心源性休克是由于心脏疾病或合并心功能障碍的心外疾病引起心脏泵功能下降，从而导致休克的发生，其原因包括急性心肌梗死、心肌病变、心脏机械结构异常或心律失常等[28]。心源性休克病人血管完整性的破坏常常与其预后相关。Ang1维持和保护内皮完整性的作用，而Ang2则有破坏作用。研究发现，Ang/Tie2系统在很多危重病中均起重要的角色[29]；在败血症和感染性休克病人中，血清Ang2浓度较对照组明显增加，与疾病严重程度相关，而Ang1水平减少[30]；在急性肺损伤[7- 9]和创伤[31]早期也可以看到这样的表达模式，同样的情形在心血管疾病病人中也有表现，Ang2的浓度在急性冠脉综合征[32]和充血性心力衰竭病人[33]中增加，其升高往往与疾病严重程度及并发症有关。Link等[34]研究了心源性休克病人、单纯急性心肌梗死病人以及正常人群的血清Ang1、Ang2水平，结果显示心源性休克病人较对照组血清Ang1水平减少，而Ang2水平增加，同时血清Ang2水平也与心源性休克病人28 d、1年死亡率相关，可能是其独立危险因素，提示血管生成素可能成为心源性休克的一个预后指标，并且可能是一个新的药物作用靶点，值得进一步探讨。

3.4 血管生成素/Tie2系统与冠脉侧支循环 冠心病病人建立良好的冠状动脉侧支循环(coronary collateral circulation，CCC)是心肌缺血的代偿机制，可以为缺血心肌组织提供血供，缓解症状，保护心功能，减少并发症。血管生成因子在冠脉侧支循环形成中有着重要作用。Mits等[35]于左心室及冠状窦口取血，发现冠脉侧支形成良好的病例，Tie2受体的表达明显上调，提示冠脉循环中的Tie2表达上调可能在诱导侧支循环的形成及维持其稳定性中有着重要作用，该研究还发现，Ang1与Ang2水平虽然在冠脉侧支循环良好组与不良好组之间没有明显差别，但是冠脉Ang2的表达与Tie2表达相关性有统计学意义，间接地反映了Ang2在冠脉侧支循环形成中的重要作用。因此，进一步研究冠脉侧支循环中Ang/Tie2的确切机制及表达过程，促进冠脉侧支循环的形成，可减小梗死面积，改善心功能，防止心肌重构，减少严重的心血管不良事件及并发症的发生率，进而改善病人预后。

4 展 望

Ang/Tie2系统是近年来发现的一种除血管内皮生长因子之外的一条新的血管形成信号转导通路，基于PCI术或CABG术治疗冠心病的局限性，治疗性血管新生将在冠心病的治疗中发挥重要的作用。如上所述，Ang/Tie2系统作用于冠心病的各个阶段，动脉粥样斑块不稳定性与Ang2/ Ang1的平衡密切相关，而Ang2水平的增加与急性心肌梗死、心源性休克等危重病临床严重程度及预后息息相关，运用基因转染技术增加局部Ang1的表达可改善心功能、减少梗死面积，延缓心肌梗死后的心室重构和心力衰竭的进展，冠脉Tie2水平的增加有利于侧支循环的形成。进一步研究Ang/Tie2体系的作用机制，寻找其在心血管疾病中作用靶点，探讨最适基因转染技术将会为心血管疾病的治疗提供新思路。

[1] McCarter SD，Mei SH，Lai PF，et al．Cell- based angiopoietin- 1 gene therapy for acute Lung injury[J].Am J Respir Crit Care Med，2007，175(10)：1014- 1026.

[2] Mammoto T，Parikh SM，Mammoto A，et al．Angiopoietin- 1 requires p190RhoGAP to protectagainst vascular leakage in vivo[J].J Biol Chem，2007，282(33)：23910- 23918.

[3] Fisher J，Douglas JJ，Linder A，et al．Elevated plasma angiopoietin- 2 levels are associated with fluid overload，organ dysfunction，and mortality in human septic shock[J].Crit Care Med，2016，44(11)：2018- 2027.

[4] Mei SH，McCarter SD，Deng Y，et al．Prevention of LPS- induced acute lung injury in mice by mesenchymal stem cells overexperssing angiopoietin 1[J].PLoS Med，2007，4(9)：e269.

[5] Yuan HT，Khankin EV，Karumanchi SA，et al．Angiopoietin 2 is a partial agonist/antagonist of Tie2 signaling in the endothelium[J].Mol Cell Biol，2009，29(8)：2011- 2022.

[6] Iribarren C，Phelps BH，Darbinian JA，et al.Circulating angiopoietins- 1 and - 2，angiopoietin eceptor Tie- 2 and vascular endothelial growth factor- A as biomarkers of acute myocardial infarction： a prospective nested case- control study[J].BMC Cardiovasc Disord，2011，11：31.

[7] Gallagher DC，Parikh SM，Balonov K，et al．Circulating angiopoietin 2 correlates with mortality in a surgical population withacute lung injury/adult respiratory distress syndrome[J].Shock，2008，29(6)：656- 661.

[8] Parikh SM，Mammoto T，Schultz A，et al．Excesscir culating angiopoietin- 2 may contribute to pulmonary vascular leak in sepsis in humans[J].PLoS Med，2006，3(3)：e46.

[9] Ong T，McClintock DE，Kallet RH，et al.Ratio of angiopoietin- 2 to angiopoietin- 1 as a predictor of mortality in acute lung injury patients[J].Crit Care Med 2010，38(9)1845- 1851.

[10] Fett JW，Strydom DJ，Lobb RR，et al.Isolation and characerization of angiogenin，an angiogenic protein from human carcinoma cells[J].Biochemistry，1985，24(20)：5480- 5486.

[11] Findley CM，Cudmore MJ，Ahmed A，et al.VEGF induces Tie 2 shedding via a phosphoinositide 3- kinase/Akt dependent pathway to modulate Tie2 signaling[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2007，27(12)：2619- 2626.

[12] Simoes DC，Vassilakopoulos T，Toumpanakis D，et al.Angiopoietin- 1 protects against airway inflammation and hyperreactivity in asthma[J].Am J Respir Crit Care Med，2008，177(12)：1314- 1321.

[13] Karmpaliotis D，Kosmidou I，Ingenito EP，et al．Angiogenic growth factors in the pathophysiology of a murine model of acute lung injury[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2002，283(3)：L585- L595.

[14] Weber CC，Cai H，Ehrbar M，et al．Effects of protein and gene transfer of the angiopoietin- 1 fibrinogen- like receptor- binding domain on endothelial and vessel organization[J].J Biol Chem，2005，280(23)：22445- 22453.

[15] David S，van Meurs M，Kümpers P.Does low angiopoietin- 1 predict adverse outcome in sepsis [J].Circ Res，2010，14(4)：180.

[16] Brindle NP，Saharinen P，Alitalo K.Signaling and functions of angiopoietin- 1 in vascular protection [J].Circ Res，2006，98(8)：1014- 1023.

[17] Eklund L，Olsen BR．Tie receptors and their angiopoietin ligands arecontext - dependent regulators of vascular remodeling[J].Exp Cell Res，2006，312(5)：630- 641.

[18] Souza CF，Doi H，Mintz GS，et al．Morphological changes and clinical impact of unstable plaques within untreated segments of acute myocardial infarction patients during a 3- year follow- up： an analysis from the HORIZONS- AMI trial[J] ．Coron Artery Dis，2015，26 (6) ： 469- 475.

[19] 莫显刚，陈庆伟，蒋金.动脉粥样硬化斑块内新生微血管的研究进展[J].中华心血管病杂志，2010，38(12)：1139- 1141.

[20] Moreno PR，Purushothaman KR，Fuster V，et al．Plaque neovascularization is increased in ruptured atherosclerotic lesions of human aorta：implications for plaque vulnerability[J].Circulation，2004，110(14)：2032- 2038.

[21] Rademakers T，Douma K，Hackeng TM，et al．Plaqueassociated vasa vasorum in aged apolipoprotein E- deficientmice exhibit proatherogenic functional features in vivo[J] ．Arterioscler Thromb Vasc Biol，2013，33 (2)：249- 256．

[22] Koh GY.Orchestral actions of angiopoietin- 1 in vascular regeneration[J].Trend Mol Med，2013，19(1)：31- 39.

[23] Post S，Peeters W，Busser E，et al．Bclance between angiopoietin- l and angiopoietin- 2 is in favor of angiopoietin- 2 in atherosclerotic plaques with high microvessel density[J].J Vas c Res，2008，45(3)：244- 250.

[24] Fam NP，Arab S，Billia F，et al．Increased myocardial expression of angiopoietin- 2 in patients undergoing urgent surgical revascularization for acute coronary syndromes[J].Can J Cardiol，2010，26(7)：365- 370.

[25] Deng Q，Hu B，Cao S.Improving the effcacy of therapeutic angiogenesis by UTMD- mediated Ang- 1 gene delivery to the infarcted myocardium[J].Int J Mol Med，2015，36(2)：335- 344.

[26] Brindle NP，Saharinen P，Alitalo K.Signaling and functions of angiopoietin- 1 in vascular protection[J].Circ Res，2006，98(8)：1014- 1023.

[27] Sun L，Cui M，Wang Z，et al.Mesenchymal stem cells modified with angiopoietin- 1 improve remodeling in a rat model of acute myocardial infarction[J].Biochem Biophys Res Commun，2007，357(3)：779- 784.

[28] Thiele H，Allam B，Chatellier G，et al．Shock in acute myocardial infarction：the Cape Horn for trials [J].Eur Heart J，2010，31： 1828- 1835.

[29] Van Meurs M，Kumpers P，Ligtenberg JJ，et al．Bench- to- bedside review：angiopoietin signalling in critical illness- a futuretarget?Crit Care，2009，13(2)：207.

[30] Giuliano JS，Lahni PM，Harmon K，et al．Admission angiopoiet inlevels in children with septic shock[J].Shock，2007，28(6)：650- 654.

[31] Ganter MT，Cohen MJ，Brohi K，et al.Angiopoietin- 2，marker and mediator of endothelial activation with prognostic significance early after trauma[J]? Ann Surg，2008，247(2)：320- 326.

[32] Chong AY，Caine GJ，Freestone B，et al.Plasma angiopoietin- 1，angiopoietin- 2，and angiopoietin receptortie- 2 levels in congestive heart failure[J].J Am Coll Cardiol，2004，43(3)423- 428.

[33] Lee KW，Lip GY，Blann AD.Plasma angiopoietin- 1，angiopoietin- 2，angiopoietin eceptor tie- 2，and vascular endothelial growth factor levels in acute coronary syndromes[J].Circulation，2004，110(16)：2355- 2360.

[34] Link A，Poss J，Rbah R，et al．Circulating angiopoietins and cardiovascular mortality in cardiogenic shock[J].Eur Heart J，2013，34(22)：1651- 162.

[35] Mits H Angiopoietin- 1，angiopoietin- 2 and tie- 2 in the coronary circulation of patients with and without coronary collateral vessels[J].Circ J，2007，71(3)：343- 347.