血管平滑肌细胞的表型

 
      血管平滑肌不仅可以通过收缩活动对血管功能进行瞬时调节，还可以通过表型转换和增殖改变血管管壁厚度和形态，从而对血管功能产生持久的影响。
一、 血管平滑肌细胞的表型
      发育中的VSMC为分泌表型，与成熟的即收缩表型平滑肌细胞的梭形形态不同，外形为鹅卵石形，也被称为上皮形或菱形。分泌型平滑肌细胞含有大量与蛋白质合成有关的细胞器，而收缩型平滑肌细胞内主要成分为肌丝。分泌型平滑肌细胞呈现很高的增殖速率、明显的迁移活性和很强的细胞外基质合成能力，这些细胞外基质包括胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖、钙黏素和整合素。在发育阶段平滑肌细胞与内皮细胞形 成大量的缝隙连接，这一过程对于 血管成熟很关键。与此相反，收缩表型的平滑肌细胞增殖或周转率很低，迁移活性及合成细胞外基质的速率也很低。-些标志蛋白的表达丰度在不同表型平滑肌细胞表达不同，例如，PDGF-A、细胞间 黏附分子1 ( ICAM1 )、I型钙调蛋白结合蛋白 ( I-caldesmon )、 骨桥蛋白( osteopontin )、 基质Gla蛋白(matrixGlaprotein，MGP)、胶原蛋白I和IV、连接蛋白43等在VSMC从分泌型转为 收缩型过程中表达逐渐降低;而a1-、β1- 和a7-整合素、转录辅激活因子心肌素(myocardin)、N-/T-钙黏蛋白、0-和y-平滑肌肌动蛋白、结蛋 白、平滑肌蛋白22a ( SM22a )、羧肽酶样蛋白、平滑肌调宁蛋白、h型钙调蛋白结合蛋白、meta 型黏着斑蛋白、主动脉优先表达基因1 ( aortic preferentially expressed gene1，APEG1) 多肽、富 含半胱氨酸蛋白2 ( cysteine-rich protein 2，CRP2 )等在VSMC从分泌型转为收缩型过程中表达逐渐升高。由于不同表型血管平滑肌细胞标志蛋白的表达量不同，因而在检测平滑肌表型时应至少测定2种标志蛋白质的表达量变化，并结合形态、增生和迁移特征进行分析。目前，平滑肌肌球蛋 白重链( smooth muscle myosin heavy chain，SM- MHC )和平滑肌蛋白( smoothelin)是鉴定平滑肌收缩表型的两个较好的标志蛋白质。SM-MHC在活体研究中发现只在平滑肌细胞表达，且在胚胎发育中仅在平滑肌细胞被观察到；平滑肌蛋白可作为SM-MHC的辅助检测指标，其检测灵敏度高，在培养的血管平滑肌向分泌型转变时其表达迅速、均一地下调。当平滑肌增殖时细胞视 黄醇结合蛋白1 ( cellular retinol binding protein 1， CRBP1 )表达可迅速而显著地上调，因而是一个鉴定平滑肌分泌表型的较好标志蛋白。
二、成熟血管平滑肌细胞的表型转化及调节机制
      成熟的骨骼肌和心肌细胞是终末分化细胞，即表型不能再改变。而成熟的VSMC拥有很强的可塑性，在局部环境变化时可以发生显著、可逆的表型转变。如受到损伤时血管平滑肌能够从收缩表型很快转化为分泌表型，当损伤修复、局部环境恢复正常后，血管又可重新获得收缩表型。在一些心血管疾病如高血压、动脉粥样硬化、糖尿病时血管平滑肌转化并保持在分泌表型，平滑肌过度增生、迁移及大量合成细胞基质，是导致血管功能障碍的重要原因。需要指出的是，虽然VSMC表型转化的观念广为接受，迄今尚未获得单个成熟的VSMC从收缩型转化为分泌型的直接证据，VSMC是否具有潜在祖细胞特征也尚不清楚。最近一个研究提出血管受到损伤时中膜源性多能血管干细胞(multipotential vascular stem cell， MVSC )可分化为VSMC、内皮细胞以及其他血管功能性细胞。在血管中膜，MVSC占平滑肌细胞总数的不到10%1201。有证据表明血管外膜和内膜都存在可分化为VSMC的祖细胞，血管外来源包括骨髓和经循环其他细胞来源的祖细胞、干细胞也参与血管重期271 血清应答因子( serum response factor. Or， SRF ) 属于MADS盒( MCMI， Agamous， Deficiens and SRF box )转录因子超家族，通过与其顺式 元件CArG盒( CC[A/T]6GG )结444合调控平滑肌标志基因的转录，与平滑肌表型转化密切相关。研究发现转录辅激活因子心肌素和核转录因子EIkI在血清应答因子上竞争同一结合位点。在正常氧条件下肺血管平滑肌内血清应答因子与心肌索的结合状态促进平滑肌标志基因的转录和收缩表型的保持，缺氧时心肌素表达下调，导致血 清应答因子与EIk 1结合增强，平滑肌向分泌型转化。血管受损时升高的PDGF-BB也可以通过Ras/Raf/MEK/ERK激酶通路使EIk1磷酸 化、EIk1 取代心肌素与血清应答因子结合，促进平滑肌向分泌型转化。NF-KB可以通过与心肌素结合抑制其活性，这可能是炎症如动脉粥 样硬化时平滑肌向分泌型转化的一一个机制， 有证据提示蛋白酶体途径的降解也是心肌素表达下调的原因之一。
      在多种平滑肌细胞分化模型和多种刺激包括 凝血酶、鞘氨醇-1-磷酸( sphingosine 1-phosphate， S1P )、 转化生长因子β、钙离子、骨形态发生蛋 白2 ( bone morphogenetic protein 2，BMP2 )和张力引起的平滑肌特异的转录上调过程中， RhoA激活是一个必需环节。RhoA 激活后通 过ROK或透光相关成蛋白( diaphanous-related formin， DRF ) mDial和mDia2使肌动蛋白多聚 化，继而心肌素相关转录因子( myocardin-related transcription factor，MRTF )转人细胞核内，与血清应答因子结合，刺激平滑肌标志基因转录和向 收缩表型转化。RhoA 依赖的MRTF核转位是平 滑肌细胞分化的一个重要 调控机制，这一机制可因血清应答因子和心肌素高表达、增强的G蛋白偶联受体依赖性RhoA激活以及相对高的RhoA下游效应分子表达而增强。另一方面，ERK可通过使MRTF的454位点丝氨酸磷酸化，导致MRTF核转位抑制，使平滑肌向分泌表型转化。 近年来研究表明在血管损伤和一些心 血管疾病如动脉粥样硬化时，基因表观调控对平滑肌分化和表型转化起重要作用。在平滑肌分化时，与平滑肌编码基因如SMa-actin和SMMHC基因启动子相关的组蛋白尾段被翻译后修饰，如组蛋白3和4被乙酰化、组蛋白3的赖氨酸4和79被二甲基化。这些修饰使含有平滑肌编码基因启动子的染色质展开，从而使血清应答因子-心肌素复合物能与CArG盒结合，促进平滑肌相关基因转录。在体内i血管损伤后，以及在体外受到促进平滑肌表型转化的刺激如PDGF和氧化磷脂时，平滑肌相关基因转录的抑制被认为与组蛋白3和4乙酰化受阻以及组蛋白3的赖氨酸79甲基化受阻有关。表观调控的一个重要方面是microRNA调控，平滑肌特异性核糖核酸酶 II Dicer敲除研究表明，microRNA 对VSMC发育、分化和收缩功能有着关键影响。在原代人肺动脉平滑肌细胞中，PDGF通过上调miRNA-24抑制BMP信号，诱导分泌表型，包括抑制收缩型基因的表达和刺激细胞增殖。与之相反，miRNA-143/145具有促进VSMC向收缩型转 化、抑制细胞增殖效能。miRNA-143/145 被发现抑制多个促进细胞向分泌型转化的分子，包括Kruppel样因子4和5、核转录因子EIk1以及血管紧张素转换酶。在小鼠单独敲除miRNA-145或敲除miRNA-143和miRNA-145可以显著降低主动脉和股动脉收缩型平滑肌细胞的数目，同时增加分泌型VSMC数目，提示miRNA-143/145在调节VSMC表型转化中起关键作用。