蛋白激酶C对高血压状态下血管平滑肌收缩的调节作用及机制的研究进展*

周远群 杨艳

(西南医科大学心血管医学研究所医学电生理学教育部和四川省重点实验室、四川省心血管疾病防治协同创新中心，四川 泸州 646000)

高血压是常见的心血管疾病，也是心、脑血管病最重要的危险因素。其发生机制非常复杂，包括神经元、激素、肾和血管机制。了解控制血压的生理机制及其病理改变将有助于研究高血压的病理机制，从而有效控制血压升高和治疗高血压。

在高血压实验模型和临床患者中，动脉血管壁增厚、血管收缩增强和血管舒张减弱，上述因素共同导致血管平滑肌张力增加，使血管外周阻力和血压升高。研究表明，蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)与血管平滑肌功能密切相关。高血压时，PKC的表达或活性显著增加，引起血管过度收缩以及营养性血管变化，而使用PKC抑制剂靶向抑制血管PKC的表达，可以明显减少高血压动物的血管平滑肌活动过度[1]。本文针对高血压状态下，血管平滑肌中PKC表达和活性的改变及引起这些改变的机制的最新研究进展做一综述。

1 PKC对血管收缩的影响

肌球蛋白轻链(Myosin light chain20，MLC20)磷酸化是血管平滑肌收缩的主要决定因素。血管收缩激动剂如苯肾上腺素(Phenylephrine，PE)等与其G蛋白偶联受体(G proteincoupled receptors，GPCR)相互作用，使磷脂酰肌醇双磷酸(Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2)水解，生成三磷酸肌醇(Inositol 1,4,5-trisphosphate，IP3)和甘油二酯(Diacylglycerol，DAG)。IP3刺激肌浆网释放Ca2+，而DAG激活蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)，使分子量为17kDa的PKC增强性抑制蛋白(PKC-potentiated phosphatase inhibitor protein-17 kDa，CPI-17)发生磷酸化，抑制MLC磷酸酶(MLC phosphatase，MLCP)催化亚单位MYPT1(Myosin phosphatase target subunit 1)的活性，从而使MLC20磷酸化水平增高，血管平滑肌收缩增强。

PKC是丝氨酸/苏氨酸激酶家族，由9种不同的基因编码，并由10种同种型组成[2]。常规(c)PKC(α，βI，βII和γ)和新型(n)PKC(δ，ε，η和θ)都需要磷脂和DAG进行活化，而c型PKC的活化还需要依赖于Ca2+；非典型(a)PKC(ζ，ι/λ)活化也需要磷脂，但不依赖于DAG和Ca2+[3]。

PKC参与许多生理和病理过程，学者们通过测定PKC mRNA表达、蛋白质水平和活性，以及通过研究PKC抑制剂的作用、PKC敲除小鼠和转基因大鼠中血管反应性的变化，发现了PKC在血管收缩中的重要作用[4]。PKC可以通过调节离子通道、离子泵改变细胞内钙离子浓度，以及收缩蛋白的Ca2+致敏和Ca2+非依赖收缩途径的活化来影响血管平滑肌收缩。PKC易位至细胞表面还可以触发一系列蛋白激酶，其最终与收缩肌丝相互作用并引起血管平滑肌收缩。在某些情况下，PKC可以抑制血管平滑肌收缩[5]。

2 PKC与高血压

高血压是一种多因素疾病，其发生机制非常复杂，但最终表现为血管平滑肌张力增加，导致外周血管阻力和血压升高。研究表明，血管平滑肌中PKC的表达或活性增加可引起血管过度收缩以及营养性血管变化，进而诱发高血压。此外，PKC和高血压之间的关系还可能涉及血管内皮、细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)和基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMPs)介导的血管重塑、氧化应激和自由基、肾血流动力学和肾素-血管紧张素系统、神经元变化和交感神经过度活跃、血管炎症以及与炎性细胞因子和其他代谢因子的潜在相互作用[3]。

2.1 自发性高血压中PKC的变化

PKC活化能够增强血管收缩，其表达上调也参与高血压病理改变过程。大量研究表明PKC在自发性高血压大鼠(Spontaneously hypertensive rats，SHR)血管平滑肌中表达增高、活性增强，而γ-interferon可以将其恢复到正常对照大鼠的PKC水平，表明PKC与高血压中的细胞因子之间存在相互作用。SHR中乙酰胆碱诱导的内皮依赖性舒张和相关总外向钾电流的幅度减小是由于血管壁中PKCδ活性的增加，使用RNA干扰技术的PKCδ同种型基因沉默可以使SHR中受损的血管功能正常化[6]。

钾通道具有PKC敏感性，与高血压的发展密切相关。钾通道的开放，如大电导Ca2 +激活钾通道(Large-conductance calcium-activated potassium channel，BKCa)，导致膜超极化和血管舒张[7]。研究表明，高血压时BKCa通道对动脉收缩的调节会发生改变。BKCa通道由成孔α亚基(BKα)和辅助β、γ亚基组成，其亚基的调节运输是控制动脉收缩的功能机制[8]。在SHR和Wistar-Kyoto(WKY)大鼠脑动脉中，BKα总蛋白、表面BKα和β1蛋白的表达量相似，一氧化氮(Nitric oxide，NO)或膜去极化可以刺激β1亚基的表面转运，但这种作用在SHR中受到抑制；此外，SHR脑动脉中PKCα和PKCβII的蛋白表达和活性均高于WKY大鼠，而PKC抑制剂可以恢复SHR动脉中β1亚基的表面转运、BKCa通道活化和由NO介导的血管舒张。这些结果表明，活化的PKC可以阻断β1亚基表面运输，其抑制BKCa通道并导致SHR脑血管舒张功能障碍[9]。

胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide-1，GLP-1)对心血管系统发挥直接和间接作用，包括改善内皮功能和心脏功能，调节血管张力，降低血压，减少动脉粥样硬化，并发挥肾脏保护作用。研究表明，与WKY肾动脉相比，SHR肾动脉中PKCβ表达增加，PKCα、PKCβ或总PKC表达没有差异。在SHR中，GLP-1受体表达降低，且Exendin-4(GLP-1受体激动剂)对血管的舒张效应显著降低，但都能被PKC和PKCβ抑制剂恢复。因此，PKCβ的表达和活性增加可能是GLP-1受体下调的主要介质，从而使其介导的高血压血管舒张效应降低[10]。

PKC通过使CPI-17发生磷酸化，抑制MLCP，参与钙敏感机制对血管平滑肌的调节。一些研究通过调查年轻(5-6周)SHR高血压发展过程中血管收缩和PKC活性之间的关系，从而进一步确定了PKC在自发性高血压中的作用。研究表明，在SHR和WKY大鼠中，高钾诱导的完整肠系膜动脉的收缩，以及用α-毒素透化血管后由细胞内Ca2+增加引起的收缩没有明显差异；而用PKC激动剂佛波醇二酯(Phorbol-12,13-dibutyrate，PDBu)处理后，SHR中高钾诱导的收缩显著增强，其透化血管中由细胞内Ca2+增加引起的收缩也比WKY更为显著。此外，PKC抑制剂H-7和calphostin C对SHR血管收缩的抑制作用更强[11]。这些实验表明PKC对血管平滑肌中收缩蛋白的Ca2+敏感性在年轻SHR的高血压前期明显增强，同时，血管平滑肌中PKC的激活发生在明显的高血压之前，表明PKC在高血压发展中的致病作用。而在本实验室的研究中发现，PE在老年(>18月)SHR的肠系膜动脉中引起的最大收缩显著增加。PE作用于血管平滑肌细胞肾上腺素能α1受体后，能激活G蛋白耦联受体信号通路，通过增加胞内钙离子浓度激活下游MLCK和激活PKC介导的下游信号通路从而诱导血管收缩。有研究报道，与WKY相比，在SHR主动脉中PKC抑制剂显著抑制去甲肾上腺素(Norepinephrine，NE)引起的收缩。因此我们推测，PE作用于肾上腺素能α1受体后，其下游信号分子如PKC的表达及活性增强后导致MLC磷酸化增强可能是老年SHR肠系膜动脉上PE引起的最大收缩显著增加的原因之一，但其具体机制仍需进一步研究。

此外，在WKY和SHR的血管平滑肌中也观察到PKC的表达和活性存在性别差异。在完整的雌性WKY中，PDBu处理后，血管平滑肌的收缩强度以及PKCα、δ和ζ的表达和活性比雄性弱，并且这种差异在SHR血管平滑肌中更为显著。在阉割和完整的雄性大鼠中，PDBu诱导的收缩强度和PKC活性相似；但与完整的雌性大鼠相比，在卵巢切除(Ovariectomized，OVX)的大鼠中更强。用17β-雌二醇皮下植入物可以使OVX雌性大鼠中PDBu收缩幅度和PKC活性降低，这种作用在SHR更强。这些实验表明，与雄性大鼠相比，雌性大鼠的血管平滑肌收缩幅度和PKCα、PKCδ、PKCζ的表达和活性均有所下降，这些差异很可能是由雌激素介导的，并在高血压中更为明显[12]。而有研究发现，雄激素可以调节PKCδ的表达，对PKCδ介导的动脉收缩和高血压有显著的控制作用[13]。因此，抑制PKCδ可能是治疗由雄激素诱导的高血压的潜在靶标。

2.2 肺动脉高血压中PKC的变化

肺血管高反应性是肺动脉高压的主要特征，有研究发现肺血管高反应性部分依赖于PKC信号传导[14]。PKCα、β、δ、ε和ζ通过使肌球蛋白轻链磷酸化、Ca2+通道激活或K+通道抑制参与平滑肌收缩，并且已提出PKC可以作为肺动脉高血压的治疗靶点[15]。

研究表明，骨形态发生蛋白受体II基因突变与55%的家族性肺动脉高血压有关[16]，并发现PKCβ是其相关信号传导途径之一[17]。睡眠呼吸暂停引起的间歇性缺氧诱导的全身和肺部高血压大鼠模型中，内皮素(Endothelin，ET-1)诱导的肺血管收缩反应性增强由PKCβ介导[18]。在缺氧诱导的肺部高血压动物的肺动脉中，PKC抑制剂减弱ET-1诱导的血管收缩和细胞内钙离子浓度以及与钙库相关的血管收缩反应，表明PKC有助于肺动脉血管平滑肌的Ca2+致敏和Ca2+内流[19]。

PKCα缺乏的小鼠肺动脉对血管收缩剂血栓素A2(Thromboxane A2，TXA2)的反应性增强，可能通过增加了肺动脉中TXA2受体(TP受体)的表达引起[20]。缺乏PKCɛ的小鼠显示缺氧性肺血管收缩降低，电压门控钾通道Kv3.1表达增加和膜超极化；另一方面，与慢性缺氧野生型小鼠相比，PKCɛ缺失小鼠肺动脉血压增加更明显，而吸入NO后血压降低，表明PKCɛ可能是缺氧调节中NO合成酶的重要信号中间体[21]。此外，在肺动脉高血压Fawn-hooded大鼠模型中，PKC抑制环磷酸腺苷(Cyclic adenosine monophosphate，cAMP)诱导的BKCa通道活化并通过磷酸二酯酶引起高血压肺动脉平滑肌的肺血管收缩[22]。

2.3 盐敏感性高血压中PKC的作用

饮食中钠摄入量的增加会导致盐敏感个体产生高血压。与对照大鼠相比，脱氧皮质酮醋酸酯(Deoxycorticosterone acetate，DOCA)盐敏感性高血压大鼠的血压和心脏/体重的比值明显增加。PKC抑制剂GF109203X降低DOCA盐高血压大鼠的基础张力和丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)或细胞外调节蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)活性，表明DOCA-盐高血压大鼠的血管张力和MAPK活性增加可能涉及PKC通路[23]。进一步研究发现，在高盐饮食诱导的高血压小鼠中，PKCα和ERK1/2活性增加，且主动脉TRPV4依赖性收缩增强，具体表现为TRPV4通过激活Ca2+/PKC/ERK1/2通路激活高血压小鼠主动脉胞浆型磷脂酶A2(Cytosolic phospholipase A2，cPLA2)依赖性收缩[24]。

PKC还可以影响肾素-血管紧张素-醛固酮系统和血压的肾控制机制。Heitzer等人研究了具有两个肾一夹(2K-1C)高血压和对照大鼠的主动脉血管功能。与对照相比，高血压大鼠中PDBu诱导的血管收缩增强，并且超氧化物产生增加，血管功能障碍和超氧化物产生被超氧化物歧化酶和PKC抑制剂calphostin C标准化。因此，2K-1C大鼠的肾血管性高血压与血管超氧化物增加和血管扩张功能受损有关，可能是由于PKC介导的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NAD(P)H)依赖性氧化酶激活[25]。同时，其他研究还表明，PKC可能影响肾小动脉Na+/Ca2+交换机制，导致肾血管扩张缺陷和盐敏感的高血压[26]。

高盐饮食和子宫腔蛋白质剥夺导致血浆葡萄糖、胰岛素和血压显著升高，使乙酰胆碱引起的内皮依赖性血管舒张减弱。与用内皮型一氧化氮合酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯(N-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME)处理的对照动脉相比，胰岛素诱导的血管收缩在糖尿病高血压大鼠中显著增强，PKC抑制剂Ruboxistaurin可以部分抑制胰岛素刺激的血管收缩。表明PKC抑制改善功能性内皮细胞胰岛素抵抗和平滑肌细胞对胰岛素的超敏反应，但不能恢复糖尿病高血压大鼠中乙酰胆碱介导的血管舒张[27]。

2.4 妊娠高血压和先兆子痫中PKC的变化

正常妊娠通常与血压下降、子宫血流量增加和血管收缩剂的血管反应性降低有关。妊娠绵羊的子宫动脉和妊娠晚期大鼠的主动脉显示血管收缩减弱和PKC活性降低。此外，与未妊娠大鼠相比，妊娠晚期主动脉中Ca2+依赖性PKCα和Ca2+非依赖性PKCδ、PKCζ的表达、激活和易位减少[28]。慢性缺氧可增强妊娠绵羊的子宫血管张力，并与PKC活性增加有关[29]。怀孕期间的缺氧可能会减弱性类固醇激素/受体的作用，从而导致妊娠子宫动脉PKC活化增强。增加的BKCa通道活性在妊娠期间抑制PKC介导的羊子宫动脉收缩，而妊娠缺氧可以上调PKC并抑制BKCa[30]。缺氧还可能通过PKC依赖性机制抑制内向整流性钾离子通道(Inwardly rectifying potassium channel，KIR)，并可能导致缺氧时先兆子痫中子宫血管血流动力学的适应不良和胎儿宫内生长受限[31]。

在5%至7%的妊娠中，女性患有先兆子痫，其特征是血管阻力和血压严重升高。Khalil等人建立了妊娠期高血压的动物模型，与对照相比，用NO合酶抑制剂L-NAME处理的晚期妊娠大鼠的血压更高，且苯肾上腺素诱导的主动脉收缩更强，且PKCα、PKCδ的表达和活性增加[32]，表明了PKCα和PKCαδ与妊娠期高血压血管收缩和血管阻力增加有关。

3PKC抑制剂作为高血压血管功能的调节剂

PKC的亚细胞定位可以决定血管平滑肌活性的状态，并且可以用于高血压的诊断和预后[11]。目前，Ca2+通道阻滞剂已用于治疗高血压和冠状动脉痉挛，而PKC可作为治疗血管疾病的替代靶标[33]。PKC siRNA可靶向血管疾病中的特定PKC同种型。PKCδ基因沉默与短发夹RNAs(shRNAs)-静脉内给予的质粒传递系统使自发性高血压大鼠的血管功能和血压正常化[6]。PKC假底物抑制肽的靶向递送可用于局部血管疾病。PKC抑制剂可以涂在支架上，并在血管痉挛区域以有效浓度直接释放。PKCβII和PKCδ抑制剂包被的支架或球囊在实验性试验中显示出功效[34]。

PKC抑制剂有利于调节高血压中的血管平滑肌功能，特别是当与其他治疗方式组合使用时。PKC抑制剂可以增强Ca2+通道阻滞剂对血管收缩的抑制作用。靶向Ca2+非依赖性PKC可能对Ca2+通道阻滞剂治疗无效的高血压有益。通过Rho激酶和MAPK抑制剂也可以增强PKC抑制剂在减少血管收缩和血压中的作用。RhoA / Rho激酶引起MLC磷酸酶的抑制，从而增强Ca2+-MLC激酶依赖性血管平滑肌收缩，并可能在高血压的发展和进展中发挥作用。PKC与其他途径如ROS，MMP和炎性细胞因子之间的相互作用也可能与血管疾病有关。同种型特异性PKC抑制剂与抗氧化剂、MMP抑制剂和细胞因子拮抗剂的组合使用可为对Ca2+拮抗剂不敏感的高血压的治疗提供多重方法[3]。

4 总结与展望

目前，已经有大量研究证实PKC在各类高血压中起重要作用，且涉及多种信号途径。但在老年高血压中，PKC的变化及信号途径尚不清楚，仍需进一步研究。此外，虽然已有PKC抑制剂尝试作为高血压血管功能的调节剂，但还没有真正意义上的PKC抑制剂用于高血压治疗。为了获得达到更好治疗高血压目的临床治疗药物，开发具有良好的酶选择性和药物动力学的PKC同种型特异性抑制剂是今后的药物研究一个策略。