1、    細胞生長因子在血管成形術后再狹窄中的作用        摘要：細胞生長因子能促進血管內皮細胞的增殖，促進血管內血栓形成，在血管成形術后血管再狹窄中起著重要作用。關鍵詞：細胞生長因子；血管成形術；再狹窄；機制中分類號：R543.3；Q26文獻標識碼：A文章編號：1005-3271（2000）05-0407-03近年來，細胞生長因子的研究有長足進展。在血液疾病，腫瘤等方面的研究國內外有較多報道，但在血管成形術(PTCA)后再狹窄中的作用，國內外報道不多，現將國內外有關文獻

2、作一綜述。1相關細胞生長因子的種類與特性1.1粒-巨噬細胞集落刺激因子粒-巨噬細胞集落刺激因子(gramulocyte macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)是一種糖蛋白，根據組織來源不同，其碳水化合物組成是多樣的，核心蛋白的分子量是14.7 KDa，糖基部分的分子量是1830 KDa，染色體的基因位點是5q21-q31。許多組織都能產生GM-CSF，如胸腺，脾，骨骼肌，肺以及巨噬細胞，成纖維細胞，內皮細胞，淋巴細胞。GM-CSF是具有較廣譜效應的造血生長因子。它不僅能刺激造血祖細胞的增殖、分化，而且對粒系成熟細胞的存活及功能起著調解作用，對于

3、中性粒細胞的功能調節作用更強。Bruno發現重組GM-CSF不僅使人巨核細胞集落形成增加，也能使集落組成的細胞數增加。GM-CSF還作用嗜酸細胞系及單核吞噬細胞系的成熟細胞。1.2血小板生成素血小板生成素(thrombopoietin,TPO)是一種低分子量糖蛋白，分子量1548 KDa。它由332個氨基酸組成，含有兩個功能區域：153個氨基酸組成的N端和179個氨基酸組成的C端。N端具有高度保守性，而C端則顯示高度種屬多樣性。TPO由一個含6個外顯子的單基因編碼，該基因位于染色體3q27-281。肝臟是合成TPO的主要場所。在正常胎兒和成人肝臟組織中TPO mRNA呈高水平表達，在骨髓成纖維

4、細胞和內皮細胞(endothelial cell,EC)中呈低水平表達，對保持人體血小板穩定極為重要。TPO是一種激素調節因子，它的分泌受外周血小板數量的影響，與血小板數量呈負相關關系。血小板增多，TPO代謝加快，血清中TPO水平下降；反之則增高，且對巨噬細胞及其前期細胞作用加強。TPO主要作用是促進巨核細胞的發育和成熟，增加其倍體數，加速胞漿成熟及量的增加并產生血小板，增加血小板數量和體積。1.3紅細胞生成素紅細胞生成素(erythropoietin,EPO)是一種酸性糖蛋白，由160個氨基酸多肽組成，分子量約3039 kDa。腎臟是合成EPO的主要器官。EPO含有三個N連接，一個N連接的糖

5、基化部位，平均糖基化程度40%，糖基化在生物活性和維持蛋白的結構和穩定上起重要作用。EPO可使祖細胞向幼紅細胞乃至成熟紅細胞方向分化和成熟。EPO還有抗氧化，穩定紅細胞膜的作用，改善紅細胞膜脂質流動性和蛋白質構象，促進膜Na+-K+-ATP酶活力，維持膜內外正常滲透壓。2促進細胞的增殖作用PTCA后半年內，30%50%的患者發生再狹窄2。再狹窄的形成是多因素作用的結果。其主要機制之一為：血管內皮細胞(vascular endothelial cell, VEC)的移行、增殖；中膜血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)向內膜遷移、增殖，并產生大量基質，

6、使內膜明顯增厚；以及粥樣硬化阻塞的加速形成，從而使血管腔縮小，甚至完全閉塞。2.1EPO術后血管內皮剝脫區臨近的EC向該區域移行、增殖，以初步覆蓋該區。當剝脫面積小時，EC迅速再生，沒有內膜增殖，當大片剝脫時則產生嚴重的內膜增殖。Philippe等(1989)報道，PTCA后24 h EPO水平顯著增高。Anagnostou等(1994)報道，重組人紅細胞生成素(rHuEPO)與人臍靜脈內皮細胞孵育，可顯著增加內皮細胞增殖，促進EC有絲分裂作用，增加EC移行及其趨化性。EPO對VEC增殖移行有劑量依賴性。rHuEPO在5 u/mL為刺激EC增殖的最適濃度，劑量越大，增殖移行越明顯。以上作用通過

7、內皮細胞表面的EPO特異性受體起作用。動脈中膜的移行增殖為再狹窄形成與發展的重要病理改變。其組織學特點之一是內膜增殖，主要成分VSMC。EC損傷后產生分泌的內皮素-1(endothlin-1,ET-1)具有強烈縮血管效應，促使VSMC增生和血小板聚集作用。Carlini等(1993)報道，應用rHuEPO刺激牛肺動脈內皮細胞，EPO顯著增加ET-1釋放，增加平滑肌細胞增生和肥大。rHuEPO直接刺激ET-1釋放與時間相關，在12 h達到高峰，24 h后增加VSMC移行超過正常的60%。已證實，血管緊張素(angiotensin,AT)對VSMC的移行增生有強大的促進作用。Carlini等研究表

8、明，EPO與AT受體經過4 h孵育，效果更加顯著，而且對rHuEPO增加ET-1釋放的能力遠遠超過AT和凝血酶。EPO對VSMC移行增殖起作用是通過：增加VSMC和血小板內Ca2+濃度3。很小的Ca2+濃度即可增加平滑肌細胞收縮；誘導VSMC的DNA合成；磷脂酶C在rHuEPO受體轉導中的主動作用；誘導或調節原癌基因C-fos mRNA和C-myc mRNA在VSMC中的表達4。2.2TPO血小板衍化生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)是VSMC最強的促增殖物，由粘附血小板的顆粒釋放并結合于被作用細胞表面的特異性受體，導致DNA合成和細胞增殖。PD

9、GF還來源于損傷的EC，VSMC和巨噬細胞。Ozaki等5發現，巨核細胞前體與重組人血小板生成素(rHuTPO)共同孵育，PDGF在培養基上清液中升高，血小板和巨核細胞產生的PDGF水平升高時，TPO mRNA可高度表達。PTCA后立即死亡病例的尸解及PTCA后立即血管造影表明有血小板沉積和血栓形成,術后30 min可見血小板顯著聚集。血小板聚集、活化和脫顆粒，釋放各種促凝物質、血管收縮物質和促增殖物質，刺激PDGF合成和分泌，刺激VSMC增殖，促進再狹窄發生。Wakikawa等6發現，TPO通過PDGF介導可導致血小板生成增加，并發生聚集。推測TPO在VSMC增殖移行中起一定的作用。此外，T

10、PO高度表達的鼠中，PDGF血漿水平顯著升高，可減少NO產生和釋放，從而使其舒血管作用減弱，并使內皮素縮血管作用加強，VSMC過度分裂增殖，并向內膜下移行，從而導致再狹窄的發生。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一種多效性多肽，由平滑肌細胞，粘液細胞，腎小球膜細胞等分泌，包括VEGF121，VEGF165，VEGF189，VEGF206四種類型蛋白，對內皮細胞有特殊反應，增加內皮細胞增殖。Mohle等7研究發現，TPO刺激VEGF的連續分泌，尤以VEGF165為著。TPO與巨核細胞共同孵育10 d，應用反轉錄PCR技術可探測到V

11、EGF mRNA的高度表達，推測TPO是通過VEGF介導內皮細胞增殖導致再狹窄的發生。Bobik等8研究發現，TPO與CMK細胞共同孵育，引起VEGF分泌，釋放增加有時間劑量依賴性。應用TPO(20 ng/ml)時，VEGF隨時間延長而增加，尤以12 h增加顯著，此后趨于緩慢。在10 ng/ml時，VEGF釋放可增加9倍。實驗表明，TPO是以C-Mpl為受體介導VEGF釋放。TPO還可增強ADP誘導的血小板聚集反應，并使凝血酶激活，而凝血酶刺激30 min內可使VEGF快速釋放，誘導內皮細胞增殖，導致再狹窄發生。2.3GM-CSF在損傷等應激情況下，EC和成纖維細胞可表達GM-VSF9. Bu

12、ssdino等(1989)發現，GM-CSF可誘發內皮細胞遷移和增殖，進而促進VSMC增生。循環單核細胞在血管壁聚集和巨噬細胞從血管壁游出，血漿脂質進入血管壁，攝取脂質后，增生的VSMC和單核巨噬細胞轉變為泡沫細胞，并合成大量的膠原纖維和粘多糖，與內膜下的脂肪，泡沫細胞殘骸等成分一起沉積于受損的內膜下，形成脂紋性纖維狀動脈硬化斑塊，從而促進再狹窄的發生發展。GM-CSF與人EC培養時，可顯著增加其移行、增殖能力。GM-CSF與人內皮細胞共同培養8 h，GM-CSF能以濃度依賴方式促進內皮細胞由G0期進入到s期，并且在6 d后通過DNA合成增加23倍(Nirer等，1988)。Colotta等(

13、1993)研究表明，EC表面有GM-CSF受體，EC對GM-CSF受體鏈有高度親合力，推測GM-CSF對內皮細胞移行增殖作用中受體鏈起關鍵作用。GM-CSF刺激VEGF釋放，進而強烈刺激內皮細胞的有絲分裂作用。3促進血栓形成正常血管內皮表面被覆蓋一層肝素多糖類物質，有抗凝和防止血栓形成的作用。介入治療時血管內皮損傷后，血小板粘附并形成一薄覆蓋層直至血管再內皮化。損傷達中膜后，則引起纖維組織暴露于循環血中，血小板活化，導致大量血小板聚集。聚集后的血小板釋放TXA2，EPO，TPO，GM-CSF等細胞因子，進一步加強血小板聚集，導致血栓形成，而血栓形成將導致介入治療后急性與亞急性再閉塞，引起諸如急

14、性心肌梗死、死亡等不良后果，并與晚期的再狹窄形成密切相關。Mcdonald等采用放射性砷代甲硫氨酸摻入血小板的方法，發現使用大劑量EPO(15 u/鼠)于小鼠，2 d后明顯刺激血小板生成。血管內膜損傷后，EPO顯著增加ET-1的釋放，它可影響ADP所誘導的血小板的內源性ADP釋放，增強ADP誘聚反應的次級聚集波。ET-1產生的強烈縮血管效應對血管的牽拉所產生的血管壁剪切應力，可使血小板內的cGMP水平升高，從而激活血小板。Halim等16應用人臍靜脈內皮細胞培養技術及免疫組化方法發現，ET-1可促進血管內皮細胞VWF的表達，從而增強血小板的粘附反應，有促進血管內血栓形成的作用。將ET-1注入兔

15、體內發現，主動脈、肝和腎微血管壁均可見VWF表達及纖維蛋白的沉積，提示內皮素可能參與高凝狀態的形成和血管內血栓形成的過程。故推測EPO可通過ET-1引發血小板聚集，并導致血栓形成，從而進一步誘發再狹窄的發生。TPO是調節血小板生成的重要因子，增加血小板體積及數量。血管內皮損傷后，TPO可通過ADP介導引起血小板聚集，進而激活凝血酶，凝血酶是血管內皮層表面及血漿中促進血液凝集的關鍵酶。血漿中的凝血酶將纖維蛋白原轉變成纖維蛋白，啟動血塊的形成和血液凝固。這是因為血管壁內皮層被破壞，凝血酶所介導的抗凝血作用被破壞，故而凝血酶表現出促凝血作用。體內實驗顯示，直接抑制凝血酶活性或其產生均會抑制血管血小板

16、豐富區血栓的形成。TPO通過血小板聚集和凝血酶作用導致血栓形成，從而在血管成形術后再狹窄發生中起重要作用。GM-CSF亦有TPO的相似作用。再狹窄的形成是多因素參與的復雜過程，EPO，TPO及GM-CSF對其影響也復雜多樣，它們之間確切關系的闡明有待進一步研究。深入研究它們的生物學作用及其機制，可望為心血管疾病特別是PTCA后再狹窄的預防開辟新的途徑。王軍（空軍總醫院心血管內科，北京 100036） 江一清（空軍總醫院心血管內科，北京 100036）劉朝中（空軍總醫院心血管內科，北京 100036）參考文獻：1 Gurrey A，Kuang WJ,Xie MH,et al. Genomic s

17、tructure,chromosomal localization, and conserved alternative splice forms of thrombopoietinJ. Blood,1995,85(4):981.2 Nicod P,Scherrer U. Explosive growth of coronary angioplasty:success story of a less than perfect procedureJ. Circulation,1993,87:1749.3 Neusser M,Tepel M,Zidek W,et al. Erythropoieti

18、n increase cytosolic free calcium concentration in vascular smooth muscle cellsJ. Cardiovasc Res,1993,27:1233.4 Gogusev J,Zhu DL,Herembert T,et al. Effect of Erythropoietin on DNA synthesis, Proto-oncogene expression and phospholipase C activity in rat vascular smooth muscle cellsJ. Biochem Biophys Res Commun,1994,199:977.5 Ozaki SJ,Kosaka M,Ozaki KJ,et al. Thrombopoietin responsive essential thrombocythaemia with myelofibrosisJ. Br J Haem,1997,97:449.6 Wakikawa T,Shioi A,Hino M,et al. Thrombopoietin inhibits in vitro osteoclastogenesis from murine bone marrow cellsJ. Endocrinol