钙敏感受体在动脉粥样硬化中的作用研究进展

商瑀家，李玉霞，宋佳新，李宏霞

(哈尔滨医科大学 基础医学院 病理生理学教研室， 黑龙江 哈尔滨 150086)

动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)始于动脉内膜损伤，主要累及大中动脉，是缺血性心脑血管疾病的病理基础。病变动脉内膜脂质沉积，粥样斑块形成，造成管腔狭窄，随后斑块破裂、血栓形成和血管堵塞，导致心肌梗死、卒中等急性心脑血管事件的发生。AS的发生机制复杂，目前尚不完全清楚。现有研究显示，钙敏感受体(calcium sensing receptor，CaSR)可通过影响AS进展过程中的多种环节，如内皮细胞损伤、炎性反应、平滑肌细胞的增殖和迁移及血管钙化过程，参与AS的发生发展。由此，本文就CaSR在AS中的作用作一综述。

1 CaSR概述

1.1 CaSR的结构

CaSR属于G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors，GPCRs)C家族的成员。人类的CaSR基因位于第3号染色体长臂上，其由1 078个氨基酸残基的多肽链组成，分为氨基端亲水性细胞外结构域、疏水性7螺旋跨膜结构域及胞内羧基端尾部结构域等3部分。细胞外结构域是结合Ca2+和其他配体的部位，它含有多个糖基化位点，CaSR的激活和失活突变多发生在该区；细胞内结构域和羧基端尾部有蛋白激酶C和蛋白激酶A的磷酸化位点， 可与相应的蛋白激酶结合发生磷酸化，通过激活下游的信号通路传递CaSR的相关信息[1]。

1.2 CaSR的信号通路

CaSR通过偶联G蛋白激活下游信号级联反应。通过Gq/11蛋白，CaSR激活磷脂酶C(phospholipases C，PLC)，将磷脂酰肌醇二磷酸盐(phosphatidylinositol bisophosphate，PIP2)水解为二酰甘油(diacylglycerol，DAG)和1，4，5三磷酸肌醇(inositol 1，4，5-triphosphate，IP3)，IP3扩散并与内质网表面的IP3特异性受体结合,促使细胞内储存的Ca2+释放，并通过质膜上的钙池调控钙离子通道激活Ca2+内流[2]。第二信使DAG激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，PKC进而激活Ras蛋白触发相关联的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号传导[3]。活化的CaSR可激活MAPK 途径的多种信号蛋白，包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase 1 and 2，ERK1/2)、p38激酶和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)。此外，CaSR与Gi/o蛋白偶联，抑制腺苷酸环化酶(adenylate cyclase, AC)激活和cAMP产生，且增强ERK 1/2的活性。

在生理和病理条件下，CaSR通过与其他细胞内信号传导级联相互作用，参与并调节细胞增殖、分化和凋亡等多种细胞过程[4]。

1.3 CaSR的功能与分布

1993年首次从牛甲状旁腺细胞中鉴定并克隆出CaSR。随着研究的深入发现CaSR在体内的多种组织如甲状腺、胃肠道、肾脏和骨骼等均有表达[5-8]，发挥多种功能如参与调节全身钙稳态，调控细胞增殖、分化和凋亡等。

1.4 CaSR的调节剂

CaSR的调节剂可通过影响CaSR的活性来发挥调节作用。CaSR调节剂包括3类[9]：1类为与CaSR结合后直接激动从而上调其表达的多价阳离子，如Ca2+、Mg2+和Gd3+等；2类为通过变构效应改变受体对Ca2+敏感性的生物类大分子，多为带有芳香族侧链的氨基酸以及短脂肪和小极性氨基酸，如多肽、L-氨基酸等；3类为合成类化学调节剂，包括CaSR激动剂(如NPS-R467、NPS-R568等)和CaSR抑制剂(如NPS2143、Calhex-231等)，它们通过与CaSR结合改变其敏感性。

2 CaSR在动脉粥样硬化中的作用

腹腔注射维生素D3联合高脂饮食6周建立大鼠动脉粥样硬化模型，检测到心肌CaSR表达增加；进一步联合大剂量异丙肾上腺素皮下注射的方法，复制大鼠在体动脉粥样硬化心肌梗死模型，发现大鼠心肌CaSR的表达增多并参与了动脉粥样硬化大鼠心肌梗死的发生[10]。此外，利用ApoE-/-小鼠建立AS模型证实CaSR激动剂GdCl3可降低AS小鼠的血压和血脂水平、降低细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)和CC类趋化因子受体2(C-C chemokine receptor type 2，CCR2)的表达，抑制AS斑块的形成[11]。

随着CaSR基因型与冠心病、心肌梗死等心血管疾病全因病死率之间的关系被揭示，CaSR在AS中的作用日益显现：可参与多种细胞的变化而影响AS的发生发展。

2.1 CaSR与内皮细胞损伤

血管内皮细胞(endothelial cells，ECs)是血管与血液之间的通透性屏障，血管内皮细胞损伤、功能障碍是AS发生的始动环节[12]。在人的主动脉内皮细胞有CaSR表达。使用CaSR激动剂GdCl3能够促进外周血内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)的增殖、迁移和血管形成。CaSR在动脉粥样硬化大鼠的血管内皮细胞中表达增多，其可能参与了主动脉血管内皮细胞的凋亡,进而启动AS的形成[13]。

2.2 CaSR与炎性反应

炎性反应是动脉粥样硬化性疾病的基本特征，亦是其始动因子，贯穿于AS发生、发展的各个阶段。动脉粥样硬化炎性反应学说认为AS是一种慢性炎性反应性疾病，其特征为内皮下脂质和免疫细胞的异常积聚。氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoproteins，oxLDL)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNFα)、白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)等多种促炎因子引起内皮细胞功能障碍、血管局部中性粒细胞和单核细胞浸润，促进脂质沉积，导致AS的发生[14]。

佛波酯(phorbol 12-myristate 13-acetate,PMA)刺激分化的人急性白血病单核细胞(human acute monocytic leukemia cell line, THP-1)有CaSR的功能性表达；进一步使用CaSR激动剂GdCl3活化CaSR，通过Gq-PLC-IP3通路促进IL-1β和TNFα的分泌。CaSR可能通过以下2个机制参与AS炎性反应过程：1)促炎因子可刺激CaSR启动子区域上的NF-κB反应元件，通过NF-κB途径触发CaSR基因转录。伴随细胞表面CaSR表达的增加，细胞对Ca2+的反应增加；2)在血管损伤和炎性反应部位的细胞外液中，高浓度的Ca2+激活CaSR促进单核/巨噬细胞聚集。使用Ca2+或拟钙剂NPS-R467激活外周血单核细胞的CaSR，可以剂量依赖性增强单核细胞趋化性、增加其同源受体CCR2在细胞表面的表达，二者协同增强单核细胞对趋化因子单核细胞趋化蛋白-1(macrophage chemoattractant protein 1,MCP-1)的反应。在小鼠单核-巨噬细胞J774和人外周血单核细胞中均存在CaSR表达,细胞外Ca2+浓度≥2.8 mmol/L或CaSR激动剂新霉素可增强单核/巨噬细胞趋化性以及DNA的合成。CaSR的表达降低可抑制动脉粥样硬化炎性反应，进一步减轻血管钙化，延缓AS的发展进程[15]。

2.3 CaSR与血管平滑肌细胞

2.3.1 CaSR与血管平滑肌细胞增殖、迁移: 在多种致AS因素的作用下，血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)由管壁中膜向内膜的迁移并分泌多种血管活性物质、生长因子、细胞外基质及降解酶类，这些物质一方面促进平滑肌细胞增殖，另一方面促进肌细胞从血管中层穿越基底膜迁移至内膜，参与AS斑块的形成[16]。大鼠主动脉平滑肌细胞有CaSR mRNA和蛋白的表达；应用Ca2+和新霉素活化CaSR，可进一步活化MEK1/ERK1/2信号传导通路，诱导VSMCs的DNA合成和增殖。缺氧能够增加大鼠肺动脉VSMCs的CaSR蛋白表达，促进缺氧性肺动脉平滑肌细胞的增殖[17]。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)通过调节细胞外基质沉积和降解、血管平滑肌细胞增殖和炎性反应等过程影响斑块的稳定性[18]。大鼠颈动脉平滑肌细胞存在CaSR表达；进一步的应用CaSR激动剂GdCl3可通过增加MMP-2、9及PCNA表达，促进颈动脉VSMCs的增殖和迁移[19]。oxLDL以时间和剂量依赖性方式促进大鼠主动脉平滑肌细胞MMP-2的表达和活性，应用CaSR拮抗剂可通过抑制PI3K/Akt信号通路减少oxLDL诱导的MMP-2的产生[20]。以上结果提示，CaSR的活化可促进VSMCs增殖和迁移而影响AS过程。

2.3.2 CaSR与血管钙化：血管钙化是VSMCs转分化的一个活跃过程，是AS、糖尿病、慢性肾病等多种疾病的共同病理特征。动脉粥样硬化的钙化主要发生在血管内膜。研究表明,AS过程中血管钙化出现较早,亚临床的AS早期即出现骨相关蛋白的表达,当脂质条纹形成时,组织学上就可以检测到钙化的存在[21]。在AS的早期阶段，持续的炎性刺激促进成骨活性的微钙化，随着成骨细胞标志物(如碱性磷酸酶、骨桥蛋白、骨钙素等)的表达增加，VSMCs 向成骨样细胞表型转化，生成钙化结节[22]。在两步次全肾切除法复制大鼠尿毒症心脏间质纤维化和心脏微血管疾病模型基础上，应用CaSR激动剂NPS-R568可显著延缓VSMCs向成骨样细胞表型的转化，表明激活CaSR能够抑制该转分化过程。CaSR激动剂NPS-R568活化VSMCs的CaSR可有效延缓尿毒症ApoE-/-小鼠的血管钙化过程并抑制AS的进展[23]。

3 总结

随着对CaSR研究的深入，针对CaSR治疗已成为疾病治疗或预防潜在的靶点。CaSR激动剂盐酸西那卡塞(cinacalcet)现已用于甲状旁腺功能亢进的治疗[24]；CaSR激动剂雷诺酸锶(strontium ranelate)使骨磷灰石晶体的量得以保持，现已成为临床治疗骨质疏松的一线药物[25]。越来越多的研究结果表明，CaSR调节剂有望成为治疗AS的潜在治疗药物。

为了深入揭示心血管系统CaSR的生理功能及其在AS相关心血管疾病中的作用，需采用转基因、基因沉默以及microRNA等技术，进一步深入开展相关研究。