RhoA/ROCK 信号通路与动脉粥样硬化的关系＊

字娇蕊，孔澳霞，杜 钰，汪晨净

（西北民族大学医学部，甘肃 兰州 730030）

近年来随着人们生活品质和营养水平的不断提高、饮食结构的逐步调整以及饮食习惯的重大改变，冠心病与脑血栓等多种常见心脑血管系统疾病潜在患者的总发病率和病死率呈逐年快速不断上升的变化趋势，这些多种常见疾病正在严重威胁着整个现代社会中每一个人的身心健康和生命安全。动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）是许多心脑血管系统疾病的主要病理基础，也是一个十分复杂的病理生理过程，有效控制AS的发生发展与演变是防治心脑血管系统疾病的关键环节[1-2]。有报道指出，99%的冠心病是由AS 引起的，抑制AS的形成与发展已成为高血压、冠心病等心脑血管系统疾病治疗的重要靶点，对降低此类疾病的致死风险具有重要的意义。RhoA（Ras Homologgene Family Member A,RhoA）与其主要的下游效应底物Rho激酶（Rho Associatedcoiled Coil Formingkinases，ROCK）在细胞的迁移、分化以及生存等多个不同的方面都发挥着十分重要的生物学作用[3]。近几年的研究表明：RhoA/ROCK信号通路参与了AS从血管内皮细胞（VascularEndothelialCell,VEC）基本形态结构和组织功能的改变，到AS斑块形成与破裂的全部病理过程[4]。因此，对RhoA/ROCK信号通路的深入研究将极大程度拓展我们对于AS等相关心脑血管系统疾病的科学认识，并且也有望为心脑血管系统疾病的治疗提供新的靶点。

1 RhoA/ROCK信号通路及其生物学效应

Rho-GTP酶是一种小分子鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，又称小G结合蛋白，是人类Ras 结合蛋白超家族的重要成员，它主要有两种分子形式，一种是与三磷酸鸟苷（Guanosine Triphosphate，GTP）结合所形成的有活性形式，另一种是与二磷酸鸟苷（Guanosine Diphosphate，GDP）结合形成的无活性形式[5]。有活性的Rho-GTP通常在各种细胞信号转导催化途径中充当着细胞信号分子转换器或细胞分子驱动开关，其作用点位于细胞骨架及其靶基质蛋白，可发挥多种细胞生物学催化效应[6]。RhoA是整个Rho-GTP激酶家族的重要激酶之一，在调节细胞骨架、维持细胞正常形态、促进细胞增殖、迁移及调控细胞蛋白转录活性等多个方面都发挥着多种细胞生物学效应[7]，且在血管平滑肌细胞（Vascular Smooth Muscle Cells，VSMCs）增殖、细胞黏附、血小板聚集、接触抑制以及细胞的生长和凋亡等多种生物学活动中同样起着十分重要的作用。有活性的RhoA-GTP与无活性RhoA-GDP之间可相互转换[8]。活化的RhoAGTP可通过其下游效应分子参与细胞的活化反应，最终发挥调控作用。ROCK是RhoA的关键下游效应器，其分子量大约为160 kDa，约含有1 300个氨基酸，可分为ROCK1（ROCKβ）和ROCK2（ROCKα）两种不同的亚型，两者功能各不相同[9]。许多细胞的生理功能受ROCK调控[10]，活化状态的RhoA激酶可与ROCK的C末端调控区域结合从而激活ROCK催化区并使其活化，两者结合构成RhoA/ROCK信号通路并发挥调节作用，结合后其调节活性可增加到原来的1.5～2倍。被激活的ROCK一方面可以使肌球蛋白轻链（Myosin Light Chain，MLC）发生磷酸化而牵拉肌丝导致肌丝收缩[11]，另一方面可使肌球蛋白轻链磷酸酶（Myosin Light Vhain Phosphase，MLCP）发生磷酸化而失活，使得磷酸化的MLC无法实现脱磷酸也失去活性，MLC磷酸化水平加重，进而间接加速了肌丝的收缩[12]。这是RhoA/ROCK信号通路参与AS发生发展的主要生物学效应。

2 RhoA/ROCK信号通路与动脉粥样硬化

2.1 RhoA/ROCK信号通路与血管细胞的连接

AS是一种病变位于血管的慢性炎性反应性过程，“损伤反应学说”是其目前较为公认的主要发病机制。VEC损害是AS的始动因素，巨噬细胞以及VSMCs的增殖、迁移在AS开始及演变过程中的多个环节起着关键作用。研究表明：在AS的早期形成过程中，RhoA活性显著增加，并通过调节核转录因子-κβ（NF-κβ）活性和T淋巴细胞增殖活化ROCK[13-14]。激活的RhoA/ROCK 信号通路可通过下游靶点蛋白参与、介导细胞骨架结构改变，通过参与氧化型低密度脂蛋白、凝血酶、溶血磷脂酸诱导的VEC黏膜屏障功能改变，继而参与诱导VEC发生收缩，使MLC不断发生磷酸化，整合素大量聚集在一起，增加VEC的通透性，并使单核/巨噬细胞、氧化型低密度脂蛋白、炎性因子等源源不断通过VEC，并刺激中膜VSMCs增生，进而有效促进AS形成。另外，RhoA/ROCK信号通路还可以通过增强VSMCs对Ca2+的敏感性，抑制MLCP 活性，使MLCP丧失脱磷酸化能力，磷酸化MLC水平不断升高，进而调控VSMCs收缩、迁移、增殖等细胞功能。RhoA与下游效应分子ROCK结合，激活RhoA/ROCK信号通路，能诱发VSMCs发生有丝分裂或协同有丝分裂或影响微丝的重组、调节细胞微丝聚合，影响VSMCs收缩反应，促使VSMCs增殖、迁移[15-16]；能参与肌动蛋白细胞骨架重组、细胞黏着、细胞分化和基因表达等多种细胞功能变化过程，进而参与如高血压、脑栓塞等多种心脑血管系统疾病的发生发展过程[17]。抑制RhoA/ROCK信号通路可显著减少VSMCs的过度迁移[18]，同时调节血管张力，防止血栓形成，保护心脑血管功能[19]。

2.2 RhoA/ROCK信号通路与炎性细胞及炎症介质

AS是一种发生于动脉血管壁上的慢性炎症性反应，VEC形态结构损伤和功能活性减退等均可使大量的血管炎症反应细胞被激活，诱发血管炎症反应。炎性细胞的大量浸润以及炎性细胞因子的不断产生，可不断刺激成纤维细胞和结缔组织增生，诱导这些炎症细胞向血管内皮损伤部位快速游走、黏附、集聚并直接穿过血管壁，激发动脉血管内膜和中层发生细胞炎症反应，并促进AS的形成和发展[20]。此外，在AS发生发展过程中，斑块内的炎性细胞可不断分泌大量的血管生长因子，促使斑块内微血管的生成。与此同时，斑块内胶原酶在炎性细胞因子刺激下，含量增多，使得存在于细胞外基质中的胶原纤维被降解，进而造成AS斑块破裂、出血及继发性血栓形成[21]。研究结果表明：NF-κβ是一种维持体内炎症免疫反应和调控体内免疫细胞平衡的重要炎性细胞免疫因子，可通过调节炎性细胞因子基因的核转录过程来调控体内炎症反应过程，同时调控免疫细胞发育、细胞周期以及免疫细胞的增殖和死亡等炎性细胞免疫活动。

RhoA/ROCK 信号通路可诱导NF-κβ由整个细胞质向细胞核内部移动，NF-κβ被激活，调控炎症转化生长因子-β1（TGF-β1）、白介素-6（IL-6）等，并对炎症生长因子进行转录，参与AS发生发展中的血管炎症反应过程，进而启动炎症反应。随后，TGF-β1、IL-6又可以反过来促进RhoA/ROCK信号通路的激活，因而两者构成恶性循环，导致动脉血管内聚集大量炎症因子，血管慢性炎症反应过程进行性发展、恶化[22]。此外，RhoA/ROCK信号通路所介导的动脉炎症应激反应还会进一步加重动脉血管的内皮组织损伤，促进MLC磷酸化，引起急性冠脉狭窄、痉挛，并在AS的形成过程中起着关键作用[23]。RhoA/ROCK信号通路拮抗剂则可使动脉VEC的炎症反应得到有效的抑制，保护血管内皮不受损害。

2.3 RhoA/ROCK通路与动脉粥样硬化斑块的形成和破裂

粥样硬化斑块形成是AS发生的标志性病理改变[24]。从病理学分析来看，粥样斑块形成及演变主要可以经历良性脂质斑块条纹、纤维性脂质斑块、粥样脂质斑块、不稳定脂质斑块、斑块细胞破裂和冠状动脉血栓形成等几个主要形成阶段。在诸多危险因素的共同作用下，大中动脉VEC内部形态结构及组织功能严重受损，脂质不断沉积于动脉内膜下，使已经受损的内皮细胞受刺激并不断分泌细胞因子或炎性因子，使单核巨噬细胞大量聚集、黏附于动脉内皮，同时可刺激VSMCs增殖。聚集于血管内皮的单核巨噬细胞和不断增殖的VSMCs覆盖、包裹内部脂质核，逐步发展形成粥样硬化性坏死，导致单核巨噬细胞源性、VSMCs源性的泡沫细胞生成，以及细胞外基质合成增加，动脉血管在这些因素共同作用下发生血管壁增厚、管壁弹性功能减弱、动脉管腔狭窄，最终形成粥样硬化斑块[25-26]。新形成的斑块不稳定，其内部的新生血管发生破裂可造成血肿堵塞血管管腔，导致血管供血系统的急性中断，同时斑块表面纤维帽破裂可促使血栓形成，继而随血液流动进一步加重动脉管腔发生阻塞，并可能引起器官的急性梗死。

RhoA/ROCK信号通路通过调节肌动蛋白骨架、调节细胞生长、增殖、分化、基因表达及凋亡等参与了AS从VEC基本结构和组织功能发生改变到斑块形成和破裂的多个损伤环节。RhoA/ROCK信号通路可通过削弱单核细胞尾部的黏附力，促使细胞尾部收缩，增强单核细胞穿过VEC能力；可通过抑制MLCP活性，增加VEC通透性，促使单核巨噬细胞向内皮下迁移，促使巨噬细胞源性泡沫细胞以及粥样斑块形成[27]；还可以通过介导VSMCs增殖与迁移，促使血管新生内膜生成以及血管管壁增厚[28]，进而使血管直径缩小、血管壁结构改变，造成血管重塑和狭窄损伤，通过参与激活血管紧张素Ⅱ-1型受体诱导细胞膜“出泡”引起细胞迁移[29]，促使AS发生斑块破裂，破裂的斑块随血液流动又造成了血栓的形成。

2.4 RhoA/ROCK信号通路在动脉粥样硬化过程中的其他损伤作用

RhoA/ROCK信号通路还参与了AS过程中的一些其他损伤性机制。激活的RhoA/ROCK信号通路可通过多个作用途径显著抑制内皮细胞一氧化氮合酶（Endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）活性和磷酸化[30]，负性调节eNOS的表达，抑制eNOS在维持血管正常生理功能方面所发挥的重要作用，临床上可通过使用RhoA/ROCK抑制剂，上调eNOS的表达；可调节包括VSMCs在内的多种细胞微丝的重构，通过有效增强肌动球蛋白收缩和局部细胞功能黏附来调节内皮细胞运动极性和基质迁移[31]，促进AS发展；还可抑制自噬-溶酶体系统相关蛋白表达，加速胆固醇流入泡沫细胞，促使巨噬细胞泡沫化，加重AS 性心、脑损伤。RhoA/ROCK抑制剂可有效缓解这些损伤过程。

3 结语

许多研究证据显示，RhoA/ROCK信号通路在AS及其相关的心脑血管系统疾病中扮演着重要的病理生理角色。RhoA/ROCK信号途径的激活参与了AS发生发展的多种关键性病理生理过程[32]，RhoA/ROCK信号通路通过发挥介导炎症活动、抑制MLCP活性、促进VSMCs收缩、增强Ca2+的敏感性、增强VEC的通透性以及介导VSMCs的增殖与迁移等作用，促进AS的形成与发展。因此对RhoA/ROCK信号通路的抑制必将成为防治AS及其相关疾病的一个重要的、潜在的靶点。