血管细胞信号转导

        细胞信号转导（cellular signal transduction）是一个涵盖非常广泛的概念。机体内所有的生理、生化过程，本质上都属于信号转导的范畴。细胞的信号转导伴随着细胞的整个生命过程，信息量巨大，过程复杂，至今未能完全阐明。
        血管细胞的信号转导系统不仅在心血管生理功能的调节中发挥重要作用，还与血管疾病如高血压、动脉粥样硬化等的发生密切相关，因此阐明血管信号转导系统的结构和功能是揭示心血管系统活动规律的关键。
一、细胞信号转导的一般模式
        细胞水平的信号转导一般模式为跨膜信号转导（transmembrane signal transduction）即由细胞外向细胞内（乃至细胞核内）传递的跨膜信息转导过程。
        信号转导系统（signal transduction system 或 cell signaling system）由受体或能接受信号的其他成分、细胞内的信号转导通路以及其作用的终端所组成。
        构成细胞信号转导通路的各个元件之间相互作用，使细胞在接受外来刺激信号时做出反应。细胞信号转导系统中的一个上游信号分子可以激活几个下游信号分子，以此类推，从而产生信号的级联放大，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发细胞相应的功能改变。
        细胞信号的转导过程是一个复杂且有序的过程，该过程涉及信号的始发、各级信使对信号的放大和整合，信号到达效应器产生作用，最后信号被终止，系统重新恢复到初始状况。
二、血管活动的调节信号
（一）理化因子
        作用于心血管细胞的化学信号有神经递质、激素以及心血管分泌的多种局部作用的生物活性物质。内皮细胞也可合成和释放多种活性物质，包括内源性舒张因子，如一氧化氮、前列环素以及内皮源性收缩因子，如内皮素Ⅰ、血管紧张素Ⅱ、血栓素A2（thromboxane A2 ,TXA2）和前列腺素PGH2 等。
        物理信号包括血压、血流、心脏搏动和血液充盈时对心肌和血管平滑肌所产生的牵张力刺激等。这些机械刺激不仅可直接激活细胞的信号转导通路，还能促进全身和局部激素和生物活性物质的释放，与化学信号相互引发、相互作用。
（二）血管活性物质
        1.经典血管活性物质包括：神经递质、肾素-血管紧张素系统、激肽释放酶-激肽系统、经典激素（例如胰岛素，生长激素，甲状腺激素）、血管内皮产生的活性物质、细胞生长因子、多肽类、前列腺素。
         2.非经典血管活性物质包括：气体分子、循环miRNA等。
（三）细胞内环境变化的信号
        对于细胞而言，氧化还原状态发生变化后，对细胞膜及细胞内分子所产生的氧化或还原作用，引起结构和构象的改变，在细胞的信号转到过程中也发挥着重要的调控功能。内质网应激（endoplasmic reticulum stress,ERS）也能作用于心血管细胞，引发细胞内信号转导。
三、血管调节信号的感受与转导
（一）受体与非受体途径
        经典的受体概念认为受体是细胞的一类信号转导分子，它作用的第一步是识别（recognition）信号分子，与信号分子呈特异性结合（specific binding），第二步是将信号转变成细胞的反应，即信号转导。除受体-配体途径的经典信号传导方式外，近年的研究发现存在一些非受体途径的信号转导方式。
（二）离子通道及电信号
        离子通道是细胞膜（或内质网膜）上的跨膜蛋白质，可由一个或数个亚单位组成，形成一个贯穿脂质双层膜的亲水性孔道。大多数离子通道经常是相对静止的，只在特殊刺激作用下发生反应，即孔道的开放或关闭。离子通道有三类：①配体（化学）门控离子通道（ligand-gated/chemically-gated ion channel）②机械门控例子通道（mechanically-gated ion channel）③电压门控离子通道（voltage-gated ion channel）。
（三）G蛋白和核苷酸环化酶
        G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）是一类位于细胞膜胞质面，能与GDP或GTP结合的糖蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。环核苷酸是在生物体的多数代谢及生长发育过程的调节中起重要作用的第二信使。
（四）磷酸肌醇与钙信号
        很多配体与受体结合后可以激活另一种G蛋白Gq（G蛋白的一种亚组族），Gq可以激活膜上的磷脂酶C（PLC），PLC将膜脂质中的磷脂酰肌醇二磷酸迅速水解为第二信使物质。Ca⁺作为第二信使，它可直接作用于底物蛋白发挥调节作用，还可与钙调蛋白CaM生成复合物参与许多生理过程的调节。
（五）蛋白激酶和蛋白磷酸酶
        细胞信号转导体系中，由蛋白激酶和蛋白磷酸酶参与的蛋白质的可逆磷酸化是细胞内信号转导的主要方式。
（六）细胞缝隙连接与信号转导
        细胞间还可以通过细胞的直接接触、黏合以及连接进行信号转导，细胞连接还包括缝隙连接和突触连接两类。
（七）活性氧信号
        生物体产生的反应活性氧类（reactive oxygen species,ROS）主要包括超氧阴离子、羟自由基、单线态氧、过氧化氢、过氧化物自由基以及一氧化氮和过氧亚硝酸基等，在化学反应性能方面比O₂活泼的含氧物质。亲脂性底物、膜可通透性氧化剂和细胞生长因子能调节细胞内的氧化还原状态，当生成的活性氧浓度不太高时，可真以为细胞的第二信使激活PTK家族、MAPK家族、转录因子等的信号转导通路。
（八）细胞外基质与血管重构的信号转导
        血管重构（vascular remodeling）指血管在一定条件下其结构和功能发生相适应的变化。血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell,VSMC）在血管重构中起着重要的作用，它的增殖、凋亡和表型改变在该过程中扮演重要角色。
        细胞信号转导系统虽然是由一条条信号通路组成，但这些通路间是存在相互作用的。一种刺激往往可同时激活细胞内的数条信号通路，而同一细胞也可能同时接受不同的信号刺激，不同的信号转导通路间存在交互通话。它们相互调节、相互协同和相互制约，形成高度有序的复杂的信号网络。另外，机体对细胞内信号转导蛋白存在不同层次的抑制和拮抗，信号转导蛋白之间又有着相互协同作用，反映了信号调节的复杂性、严密性和精确性。