VE-cad与Pard3在血管内皮中的相关研究进展



VE-cad与Pard3在血管内皮中的相关研究进展

张兴通，王淼 综述，赵鹃*审校

(哈尔滨医科大学附属第一医院 心血管内科，黑龙江 哈尔滨150001)

血管内皮是存在于血流与血管壁之间的一层上皮细胞，在血液与组织液之间起着天然屏障[1]。血管内皮还是人体最大的内分泌器官以及多种血管活性物质的靶器官，具有维持血液正常流动、调节血管的舒缩状态、抑制血小板聚集、抗炎等重要作用。在某些病理状态下，血管内皮容易受到各种理化因素的刺激而受损，引起内皮功能障碍。内皮细胞连接处有许多黏附分子，VE-cad是黏附连接的主要黏附分子,是维持血管内皮细胞极性和完整性必不可少的内皮细胞特异性钙黏蛋白[2],Pard3对维持细胞极性及紧密连接起重要作用起重要作[3]，细胞极性的形成和紧密连接的建立均是血管形成的关键过程。

1VE-cad的结构特点

内皮细胞粘附连接的跨膜部分由VE-cad构成，VE-cad是钙粘蛋白家族的主要成员之一且只在内皮细胞表达，其氨基酸序列同钙粘蛋白家族的其它成员相比既有同源性又有差异。VE-cad的C-末端区域分别与β-连环蛋白及斑珠蛋白相连形成复合体，此复合体又通过α-连环蛋白与肌动蛋白相连固定于细胞骨架[4]。此外，有报道[5]，VE-cad通过斑珠蛋白/桥粒蛋白与波形蛋白相连。斑珠蛋白的参与使VE-cad与细胞骨架的联系更加紧密,另外还有两个连环蛋白p120、p0071固定于VE-cad的同一膜内结构域[2]。P120具有多种功能，比如通过控制钙粘蛋白的内化和降解来调控钙粘蛋白水平,P120不能与α-连环蛋白相连,确保了VE-cad复合体与肌动蛋白细胞骨架固定。P0071与桥粒蛋白相互作用,为VE-cad与波形蛋白的联系提供了另一种方式。

2VE-cad影响血管内皮的机制

2.1VE-cad影响细胞连接的相关通路

内皮细胞在人体内寿命非常长，当人体内环境趋于稳定时，不会分化。而一旦内皮细胞之间的连接遭到破坏，内皮细胞就开始迁移和分化。而且，由于内皮连接的重构，内皮细胞的功能也会受到损伤，比如维持细胞极性、阻止细胞凋亡的功能等。内皮连接在静息条件下可传递稳定的信号来调节细胞的生长及内皮细胞的通透性。VE-cad可通过以下几条通路影响细胞之间的连接。①VE-cad通过激活PI3K来阻止FoxO1的转录活性，PI3K激活RAC-丝氨酸/苏氨酸蛋白酶，引起FoxO1的磷酸化及失活。FoxO1是claudin-5(一种内皮细胞特异性蛋白，存在于大多数的血管内皮细胞)的阻断剂，抑制claudin-5可诱导内皮细胞紧密连接上调，细胞内皮渗透性下降[6-7]。②VE-cad可与VEGFR-2形成多蛋白复合体，限制其内化及信号传递活动。同样的，VE-cad也可与TGFβ受体、PDGFβ受体、FGFR1等形成复合体起作用。最终结果是，这些复合体之间的相互作用可限制内皮细胞的增殖，维持血管内皮稳态。③一些VE-cad的配体，比如β-连环蛋白、γ-连环蛋白、p120等可从质膜穿梭到细胞核。一个典型的例子，当质膜释放出β-连环蛋白(经典Wnt信号通路下游的重要蛋白，紧密附着VE-cad)，它反式定位于细胞核,调节细胞转录。在内皮细胞上被β-连环蛋白调控的基因目前了解的还相对较少，然而β-连环蛋白的转录活动经常影响细胞增殖，因此限制β-连环蛋白的活性有助于维持血管内膜的稳定。此外，β-连环蛋白可使FoxO1固定于claudin-5，减少claudin-5的表达，也有助于维持血管内膜的稳定。

2.2VE- cad对血管通透性及血管生成的影响

VE- cad是内皮细胞特异性钙黏蛋白，在调控内皮细胞通透性、维持内皮细胞的完整、白细胞的迁移以及血管生成等方面起着重要作用。在小鼠体内注入阻断VE- cad的单克隆抗体，可以引起以血管内皮细胞损伤为特征的血管通透性的增高,以及内皮下白细胞和血小板的沉积,且损伤程度与注入的量呈正相关的动态变化[8]。目前研究表明致血管通透性增高因子的靶部位是VE- cad的复合体,如凝血酶改变连环蛋白与VE- cad的结合点;组胺促使VE-cad和β-连环蛋白的酪氨酸磷酸化。VE-cad是促进血管生成的重要物质，有实验表明[9]，在VE-cad敲除的卵黄囊和胚胎中，血管发育只停留在最初的阶段。这表明VE-cad在血管生成中起着重要作用。有学者[10]通过VE-cad抗体拮抗VE-cad来阻止肿瘤血管生成，也表明VE-cad在血管生成中起重要作用。白细胞可经跨细胞通道转运途径，穿过内皮细胞层，但主要是内皮细胞间连接开放让白细胞通过，通过视频显微镜VEGFP(绿色荧光蛋白)转染内皮细胞或抗体标记VE-cad和血小板内皮细胞粘附分子(PECAM-1)方法证实，在单核细胞通过内皮细胞的局部，VE-cad-catenin 复合物染色显示丢失，因此，推测VE-cad通过内吞作用减少局部VE-cad的浓度减弱内皮细胞的连接让白细胞通过。

2.3VE-cad与动脉粥样硬化

VE-cad表达及分布的改变可促进动脉粥样硬化的发展。VE-cad不仅在正常动脉内膜表达，也在动脉粥样硬化病变处内膜表达并且可以反映病变的严重程度以及血管新生水平。VE-cad的表达与斑块的不稳定性，血管狭窄程度以及不良心血管事件相关[11-13]。血管内皮完整性被破坏以及炎性细胞侵入斑块组织，导致新生血管VE-cad水平下降。动脉粥样硬化病变处受血管以及血流的干扰可形成不同的形态[14]，受此影响，VE-cad在动脉粥样硬化病变处的表达水平也高于在普通内皮细胞连接处的表达[14-15]。关于血流对VE-cad分布影响的研究显示[15]，由不同血流方式引起的细胞连接重构会导致VE-cad在细胞膜上的再分布，体内和体外研究表明生理性脉搏流方式以及往复式血流对细胞连接的重构可产生不同影响。往复式血流区域缺乏内皮连接重构为内皮细胞高通透性提供了基础，动脉粥样硬化选择性的分布于血流复杂以及动脉压力大的区域。在人类血浆中也可检测到VE-cad的表达，当发生冠状动脉硬化时，冠状动脉内血液中VE-cad水平明显高于外周动脉，冠状动脉内血液中VE-cad水平增高是冠状动脉硬化的独立危险因素[16]。血浆中检测出VE-cad表明内皮细胞活化或功能障碍，可能是由病变的血管内膜所释放。2型糖尿病患者，尤其是伴有冠状动脉硬化的患者血浆VE-cad水平明显升高。另外，VE-cad可被内皮细胞上的解聚素以及金属蛋白酶ADAM 10降解，导致粘附连接分解[17]，增加血管内膜通透性，VE-cad的降解也许是刺激内皮细胞迁移的机制之一。

3Pard3的结构特点

Pard3是Pard蛋白家族中的重要一员，最初被命名为ASIP，对上皮细胞的顶-基极性及紧密连接的形成起重要的作用。在哺乳动物上皮细胞，Pard3、Pard6、aPKC 形成三元复合体定位于细胞的顶端，并对上皮细胞紧密连接和细胞极性的形成具有重要的作用，但越来越多的研究发现Pard3也表达与内皮细胞。Pard3是一个支架蛋白，包含Pard3A和Pard3B，但Pard3B几乎不与Pard6、aPKC作用，起作用的主要是Pard3A，Pard3A主要有180K、150K和100K三个亚型[3]。

4Pard3与VE-cad的联系

目前关于Pard3的研究多集中于对神经管的发育以及初级胚胎形成方面[18]，在内皮层面的研究还相对较少。Sandrn等人证实Pard蛋白复合体存在于内皮细胞，Pard3、Pard6与VE-cad直接相连。Zhao等人[19]进一步发现Pard3与VE-cad都在内皮细胞的细胞膜上表达，Koh等人发现Pard3参与血管内皮管腔的形成，Adam F等人[20]发现VE-cad-Pard3-α-catenin复合体参与调节内皮细胞cPLA2α高尔基体的活性，通过共培养发现Pard3或α-catenin缺失可促进血管腔的形成，与活性cPLA2α释放增加相一致，这种增加可被cPLA2α消融阻断，这表明通过下调Pard3/α-catenin诱导的cPLA2α活性增加可促进血管内皮腔的形成。

VE-cad与Pard3在内皮细胞上的联系由Pard3上的PDZ3以及VE-cad的C末端区域调控。为详细阐述此蛋白复合体的结构基础，Robert等人[21]用1H-15N HSQC NMR光谱学识别出VE-cad与Pard3-PDZ3的结合位点，在这些实验中，15N标记的Pard3-PDZ3与一个合成肽滴定，组成了VE-cad的最后16个氨基酸,VE-cad被映射到Pard3-PDZ3自由配体的3D结构上，引起化学位移扰动。与C末端肽绑定一致，β2-α2绑定槽上的残留物显示了最突出的化学位移扰动。推测：接近VE-cad C末端区域的氨基酸序列与pard3-PDZ区域相互作用。在上皮细胞，Pard3、Pard6直接与aPKC相连形成三重复合体，此复合体通过Pard3与JAM-A之间形成联系而使细胞与细胞之间紧密相连，然而在VE-cad/CHO细胞中，aPKC并不出现于基于VE-cad的细胞连接中。由于Pard6可独立于Pard3与aPKC直接相连，Sandrn等人[22]分析了VE-cad/CHO以及JAM-A/CHO细胞的Pard6异位表达之后aPKC在细胞连接处的表达，发现在内皮细胞VE-cad/Pard复合体缺乏aPKC。目前，关于Pard3与VE-cad的联系仍有待进一步明确。

VE-cad是内皮细胞黏附连接的主要黏附分子，在血管性疾病中的发生发展中起重要作用，越来越多研究发现Pard3在内皮细胞上表达并与VE-cad之间存在某种联系，参与一些病理生理过程，但目前国内对相关研究报道较少，本文旨在对近来相关研究做一综述，希望对接下来的研究有进一步的指导意义。

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(收稿日期：2015-05-20)

文章编号：1007-4287(2016)02-0326-03

*通讯作者

基金项目：国家自然科学基金(81301276)；黑龙江省留学归国科学基金项目(LC2011C13)