色素上皮衍生因子与动脉粥样硬化相关性的研究进展

李曼 朱平

100853 中国人民解放军总医院老年心血管内科

色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族，是大小为50 kDa的分泌性糖蛋白。PEDF最初是在人类胎儿视网膜色素上皮细胞培养液中被发现的，故命名为色素上皮衍生因子，目前已证实其存在于肝脏、肾脏、心脏、色素上皮细胞、视网膜上皮细胞和脂肪细胞等多种人体细胞中。PEDF具有抗炎、抗氧化、抑制血管新生、抗血栓形成、抑制肿瘤生成和营养神经等作用[1]。动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)越来越危害人类身体健康，目前认为，AS是慢性炎症过程[2]，氧化应激和炎症是AS发展的两个关键步骤，是AS从脂肪条纹形成到斑块破裂和血栓形成这一发展过程的主要因素[3]。新生血管形成在AS斑块的发展中可以增加斑块破裂的风险[4]，而冠状动脉粥样硬化斑块破裂和血栓形成是急性冠状动脉综合征发病的重要环节。PEDF可以通过抗炎、抗氧化、抗血管新生和抑制血栓形成等作用对AS发挥保护作用。本文就PEDF与AS之间关系的研究进展做一综述。

1 PEDF的生理作用

1.1 PEDF的抗炎作用

炎症学说认为，AS是血管慢性炎症反应[2]。炎症细胞如单核巨噬细胞、淋巴细胞等活化后释放的各种炎症因子均参与AS的形成和发展[5]。在血管壁内，炎症细胞在抗原刺激下活化并产生各种炎性细胞因子，加重AS进展。从病理学角度来看，AS的发生发展过程分为脂质条纹期、纤维性斑块、粥样斑块、斑块破裂和血栓形成等阶段。在这些病理过程中，炎症反应始终贯穿其中[6]。

PEDF可以通过多种机制发挥抗炎作用进而对AS发挥保护作用：(1)PEDF直接作用于炎症细胞。单核细胞在细胞因子刺激下转变为巨噬细胞，而后在清道夫受体介导下吞噬脂质而形成泡沫细胞，启动AS的早期病变[5]。PEDF可以抑制巨噬细胞活化并引起巨噬细胞凋亡和坏死，这一过程是通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptor-γ，PPAR-γ)及过表达p53完成的[7]；(2)PEDF抑制炎症细胞释放炎症因子。PEDF可以通过抑制白细胞介素12并且增加白细胞介素10的表达，抑制巨噬细胞活化以及释放炎症因子如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白细胞介素1[8]。在AS发生发展过程中，氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)在炎症反应中发挥重要作用，主要表现为ox-LDL诱导血管内皮细胞损伤[9]，诱导内皮细胞促炎症因子及分子表达，如活性氧(reactive oxygen species，ROS)、花生四烯酸等，并随即活化核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信号途径，导致单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)大量产生加重炎症反应。体外实验中观察到，PEDF刺激细胞后，可以抑制NADPH氧化酶介导的ROS的生成进而抑制NF-κB活化，从而导致炎症因子MCP-1和TNF-α的释放水平下降[9-10]。细胞间粘附分子1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)也称CD54，可以促进炎症细胞粘连于炎症部位，体外实验发现，在H2O2诱导下角膜成纤维细胞和脐静脉内皮细胞分泌的血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及ICAM-1急剧升高，加入PEDF可使其表达显著下降，降低炎症反应[11]；(3)PEDF直接作用于炎症因子。微囊蛋白1(caveolin-1，Cav-1)是血管内皮细胞中1种主要蛋白成分，具有促进炎症反应从而加重AS进展的作用，体外实验中观察到，Cav-1促使MCP-1等炎症因子水平升高，而PEDF可以结合于Cav-1，阻断这类炎症因子升高[12]。综上所述，PEDF不仅可以直接作用于炎症细胞，引起炎症细胞凋亡或坏死，还可抑制炎症细胞活化及释放炎症因子，或通过直接抑制炎症因子发挥抗炎作用。

1.2 PEDF的抗氧化作用

自由基医学认为，AS发病的危险因素如高血压、糖尿病、高脂血症、肥胖等都与ROS过量有关[13]。ROS是AS的始动因素，ROS修饰低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)变成ox-LDL可以造成内皮细胞损伤并诱发AS[14]。

ROS在诱导细胞死亡通路中发挥重要作用，导致心肌细胞凋亡、坏死或自噬。PEDF可以通过抑制NADPH氧化酶途径、减少ROS产生等发挥其抗氧化作用并抑制细胞凋亡。体外实验结果表明，在缺氧-复氧条件下，过度表达PEDF可以导致人类心肌细胞线粒体膜电位的衰减和线粒体膜转换孔的功能障碍，从而导致ROS的含量减少[3]。暴露在TNF-α中的人脐静脉内皮细胞ROS产生增多，在NADPH氧化酶途径中，PEDF可以抑制TNF-α产生，并在mRNA和蛋白水平抑制TNF-a诱导的白细胞介素6表达，从而发挥其抗氧化作用[15]。并且，PEDF和PEDF肽段44-mer(PEDF功能片段)可以调节超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶水平，促进ROS和丙二醛的清除[16]。通过对比缺氧处理的心肌细胞和原发性心肌细胞发现，缺氧后心肌细胞凋亡和坏死明显增加，而PEDF肽段44-mer可以抑制细胞凋亡蛋白酶3及受体相互作用蛋白(receptor-interacting protein 3，RIP3)的表达，从而减少了细胞凋亡和细胞坏死的发生率。

1.3 PEDF具有抗血管新生作用

近年研究发现，AS斑块内常出现病理性新生血管，它们可能促进AS病变的进展，甚至诱发斑块内出血和斑块破裂，并导致急性冠状动脉综合征甚至心肌梗死等并发症的发生。

PEDF是目前已知最强的内源性抗血管新生因子，其抗血管新生作用强于血小板反应蛋白和血管内皮抑制素[17]。PEDF抑制血管新生作用主要通过两种机制：(1)一方面，诱导内皮细胞凋亡。PEDF主要通过三酰甘油脂肪酶(adipose triglyceride lipase，ATGL)和层粘连蛋白受体(laminin receptor，LR)两个受体发挥作用，前者主要介导三酰甘油在肝脏和脂肪组织分解，而后者主要在内皮细胞中发挥抗血管新生作用[18]。LR可以结合在血管内皮细胞上，诱导内皮细胞凋亡和抑制内皮细胞迁移，从而发挥其抗血管新生作用[19]。PEDF诱导内皮细胞凋亡的途径不是通过损伤已经生成的内皮细胞，而是通过激活FAS-FAS配体死亡通路实现的，只有活化的内皮细胞可以表达FAS配体，FAS-FAS配体死亡通路被激活后可诱导内皮细胞凋亡[20]。(2)另一方面，破坏促血管生成因子与抗血管生成因子之间的平衡。VEGF是调节血管新生的重要因子，PEDF可抑制VEGF因子诱导的血管内皮细胞迁移和增殖[17，21-23]。PEDF还可抑制缺血诱导的视网膜新生血管形成：在视网膜上皮细胞中观察到，随着缺血程度增加，促进新生血管生成的VEGF表达增加，而抑制新生血管生成的PEDF表达也增加[24]。此外，通过对20条新鲜的主动脉样本和来自40个尸体样本的80条石蜡固定的冠状动脉进行研究发现，PEDF含量与微血管的数量呈负相关，机制可能与其抑制血管新生作用相关。动物实验中已证实，局部注射PEDF蛋白后的大鼠与磷酸盐缓冲液处理的大鼠相比，新生血管数量可以减少31%[25]。

1.4 PEDF抑制血栓形成作用

AS斑块破裂和血栓形成是引发急性心肌梗死的重要原因。

PEDF通过抑制血小板聚集、抑制血小板激活和作用于血液中纤溶系统等机制发挥抑制血栓形成作用[26]。P选择素是一种血小板迁移及超氧化物形成的标记物，Takenaka等[27]在小鼠模型中发现PEDF可以抑制P选择素的形成进而抑制颈动脉血栓形成。CD40与CD40配体(CD40L)之间的相互作用是AS血栓形成的重要环节，在大鼠的血小板中，PEDF抑制糖尿病患者晚期糖基化终产物(advanced glycation end products，AGEs)诱导的CD40L表达，从而抑制血小板活化和聚集[28]，因此抑制血小板CD40L表达可能是预防血栓形成的新靶点[29]。PEDF还可以通过减少血小板内硝基络氨酸水平从而抑制胶原诱导的血小板激活[30]。此外，PEDF也可影响血液中纤溶系统，在动物实验中发现，随着小鼠体内PEDF水平的增加，PEDF可以通过降低小鼠纤溶酶原激活物抑制剂1的活性抑制抗纤溶酶的活性，从而抑制血小板聚集延长小鼠出血时间[16，31]。

2 PEDF与AS

2.1 PEDF可能是AS的生物标记物[32]

我国一项临床研究纳入了317例冠状动脉粥样硬化性心脏病患者，通过评估这些患者血管炎症(测量FDG-PET值)和颈动脉内膜中层厚度，发现PEDF含量与血管炎症和颈动脉内膜中层厚度独立相关，由此认为PEDF可能是AS的生物标记物[30]。AS患者血浆PEDF含量较健康人明显降低，且AS患者体内PEDF含量可能预测心血管不良事件远期发生概率。Takenaka等[27]研究纳入了急性冠状动脉综合征患者51例，年龄、性别匹配对照组21例，通过对比两组人群血浆中PEDF含量，发现急性冠状动脉综合征组患者血浆PEDF含量明显低于健康对照组。我们前期课题组成员Liu等[33]的研究纳入了200例急性冠状动脉综合征患者和160例健康对照者，通过测定血浆PEDF含量发现，ACS患者血浆PEDF含量明显低于对照组，且历时6个月随访发现，发生主要不良心血管事件的患者较不发生者体内PEDF含量更低，差异有统计学意义。AS患者体内的PEDF含量较少可能与低氧相关，目前认为低氧可以通过调节多种致AS因子如VEGF、促血管生成素1、促血管生成素2、成纤维细胞生长因子、胎盘生长因子等诱发AS，而缺氧可以抑制PEDF的表达[34]。在缺氧环境下，人类的心肌细胞和成纤维细胞的PEDF表达可以下降50%[35]。Yamagishi 和Matsui[36]提出，金属基质蛋白酶2和9在缺氧条件下被激活，可能与PEDF低表达有关。综上所述，PEDF可能是AS的重要标记物，并且PEDF含量高低可能与远期心血管事件的发生相关。

2.2 PEDF可以增加心肌梗死小鼠心脏储备，抑制左室重构

研究发现，局部过表达PEDF可以降低心肌细胞的收缩性，通过抑制磷酸化蛋白的磷酸化作用和抑制钙离子介导的蛋白激酶C-α依赖的PEDF受体的表达，从而增加心肌梗死小鼠的心脏储备。人为建立心肌梗死小鼠，依据体重连续静脉注射PEDF两周，结果显示1周后小鼠梗死区域的PEDF含量明显减少，静脉注射PEDF可以抑制细胞凋亡和氧化应激，并且通过抑制生长因子β及Ⅲ型胶原表达抑制心肌细胞纤维化，8周后观察到注射PEDF组相比对照组，可以明显改善左心室射血分数，改善舒张期功能障碍，抑制心室质量指数增加[37]。由此可见，PEDF可以通过抑制心肌细胞凋亡改善心肌梗死小鼠的左心室射血分数，增加心脏储备，抑制左室重构。

3 总结与展望

心血管疾病已成为威胁人类健康的三大疾病之一。动脉粥样硬化的发病机制引起越来越多的人重视。PEDF通过抗炎、抗氧化、抗血管新生等作用，对AS发挥保护作用，然而具体机制尚不明确。近期我们课题组一项临床研究证实，冠心病患者血浆PEDF含量与冠状动脉狭窄程度呈正相关，这项研究对辅助冠状动脉造影判定冠状动脉狭窄程度具有重要意义[38]。然而PEDF是否能够成为远期心血管事件的预测因子，仍需我们进一步随访。有研究表明，血浆PEDF水平与冠状动脉斑块的稳定程度相关[39]。PEDF可以通过抑制心肌细胞凋亡改善心肌梗死小鼠的左心室射血分数，增加心脏储备，抑制左室重构，然而相关机制尚不明确，其临床意义有待进一步探讨。因此，PEDF可以从多个方面发挥对心血管的保护作用，进一步研究PEDF作用机制，对心血管病的防治、预后具有重大意义。

利益冲突：无

参 考 文 献

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