支架植入后抑制平滑肌细胞过度增殖的研究进展

胡枝敏 凌望 吴美平

[摘要] 支架内再狭窄（ISR）是限制支架植入术效果并严重影响患者生活质量的主要并发症，血管损伤部位的平滑肌细胞过度增殖是早期ISR形成的主要原因。药物涂层支架和生物可降解支架的问世虽然减轻了ISR危险程度，但是晚期并发症仍处于较高的水平，且生物可降解支架的适用材料还处于探索阶段。本文主要从抑制平滑肌细胞过度增殖的方面，总结平滑肌细胞在ISR进程中的相关机制及治疗手段，希望为临床治疗及实验研究提供思路。

[关键词] 支架内再狭窄;血管平滑肌细胞;研究进展

[中图分类号] R654.2          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）03（a）-0027-04

[Abstract] In-stent restenosis （ISR） is a major complication that limits the efficacy of stent implantation and seriously affects patients′ quality of life. The excessive proliferation of smooth muscle cells at the site of vascular injury is the main reason for the formation of early ISR. Although the advent of drug-coated stents and biodegradable stents has reduced the risk of ISR， late complications are still at a high level， and the applicable materials of biodegradable stents are still in the exploration stage. This article mainly summarizes the related mechanisms and treatment methods of smooth muscle cells in the process of ISR from the aspect of inhibiting the excessive proliferation of smooth muscle cells， hoping to provide ideas for clinical treatment and experimental research.

[Key words] In-stent restenosis; Vascular smooth muscle cells; Research progress

支架植入术能有效改善血管狭窄性病变，但是支架植入的同时会对血管内皮细胞（VECs）造成损害，植入早期即可发生支架内再狭窄（ISR）。内皮损伤导致血小板活化并产生黏附，随之释放促炎因子，减少组织纤溶酶原激活剂并增加纤维蛋白生成、激活凝血酶，从而促进血管平滑肌细胞（VSMCs）增殖和迁移、细胞外基质形成、内膜增生和富含血小板的血栓形成，最终导致再狭窄[1]。随着支架材料的发展，目前已有金属裸支架（BMS）、药物涂层支架（DES）以及生物可降解支架（BVS）。BVS理论上可在DES的基础上，减少后期支架本体对血管内膜的影响，但是该支架的适用材料仍处于探索阶段[2]。目前外周血管狭窄时常用BMS进行治疗，冠脉狭窄时则使用DES[3]。紫杉醇、雷帕霉素及雷帕霉素衍生物等药物位于支架药物涂层，可在使用DES患者体内缓慢持续地释放，减少血管平滑肌细胞过度增生或促进内皮重建[4-5]。与BMS比较，DES显著减少术后早期ISR的发生率[6]，但是在术后晚期，ISR的发生率仍处于较高水平[7]。VSMCs的过度增殖是ISR发生早期的主要因素。机械扩张对已受到斑块影响的血管壁造成进一步的损伤，进而刺激炎性反应、组织重建和修复。该过程的主要表现就是VSMCs过度增殖，侵入血管腔隙导致腔隙变窄[8]。因此，本文主要综述了VSMCs在ISR进程中的相关机制及调控方法，发现转化生长因子-β（TGF-β），血小板衍生生长因子（PDGF）及其衍生物（PDGF-BB）与VSMCs的增殖最为密切，另外剪切应力、血管内皮生长因子（VEGF）和早期生长反应基因-1（Egr-1）等对VSMCs的增殖也有影响。

1 TGF-β及下游信号通路

1.1 TGF-β浓度的影响

周孜孜[9]体外培养人主动脉平滑肌细胞（HA.VSMCs），用不同浓度的重组人TGF-β1进行干预，经细胞活性检测或细胞迁移试验观察细胞增殖及迁移情况。结果显示，TGF-β1浓度<5 ng/mL时，HA.VSMCs增殖水平随着TGF-β1浓度增加逐渐升高;而当浓度>5 ng/mL时，细胞增殖水平降低。

杜明昭[10]从抑制TGF-β的促进细胞外基质分泌功能的角度对ISR的治疗进行探索，构建了一种由硫酸鱼精蛋白和两种功能基因质粒DNA组成的聚电解质多层膜。负载的人肝细胞生长因子（HGF）基因促进HGF分泌和VECs增殖，负载的人TGF-β1基因短发夹RNA（TGF-β1-shRNA）基因可以抑制TGF-β1分泌，从而抑制细胞外基质分泌，达到同时促进VECs增殖与抑制细胞外基质分泌的治疗效果，实现抑制ISR目的。

1.2 ERK相关信号通路

ERK是将信号刺激由表面受体转导至细胞核内的关键物质，Ras同源基因-Rho相关螺旋卷曲蛋白激酶（Rho-ROCK）信号通路是TGF-β的主要下游效应物[11]，两者在VSMCs增殖和表型变化中均发挥作用。孙岚等[12]研究发现，非对称性二甲基精氨酸（ADMA）通过Rho/ROCK信号通路和ERK1/2信号交联诱导VSMCs迁移和表型转化，该作用可以被L-精氨酸抑制。另外，Luo等[13]研究发现，ERK1/2信号通路及下游还受血管紧张素受体AT1相关受体蛋白和其配体调控，参与调控VSMCs增殖、遷移、收缩和松弛。

1.3 TGF-β/Smad信號通路

TGF-β及其下游Smad信号通路的活化促进VSMCs向收缩型转换，并上调VSMCs分化标志物SMa-actin、SM22a[14]。蔡松志[15]研究发现，TGF-β通过Smad2/3通路调控micro RNA-206及其靶点锌指核转录因子（ZFP580），而过表达microRNA-206可以降低细胞的SMa-actin、SM22a表达水平，抑制ZFP580表达和联接蛋白43（CX43）的激活，从而抑制VSMCs的分化和增殖。

2 PDGF及其衍生物PDGF-BB

综合各项在PDGF诱导VSMCs增殖的细胞模型基础上的研究，发现PDGF及衍生物PDGF-BB对ISR的促进主要与ERK、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、以及丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）等信号通路相关。

2.1 ERK相关信号通路

Dong等[16]使用PDGF-BB诱导VSMCs增殖，发现黄芩苷可减少增殖细胞核抗原（PCNA）表达，抑制细胞周期调控因子激活，增加G0/G1期细胞周期阻断因子p27的水平，通过抑制PDGF受体β（PDGFRβ）-ERK1/2信号通路抑制VSMCs增殖，并且在动物颈动脉球囊损伤模型中，黄芩苷具有显著抑制内膜增生的效果。

2.2 PI3K/AKT相关信号通路

PI3K/Akt信号通路的活化对VSMCs的增殖和迁移也有促进作用[17]。Sun等[18]发现PI3K/AKT下游哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）可被剪切应力及其下游腺苷单磷酸激活蛋白激酶（AMPK）抑制，从而抑制VSMCs收缩基因的表达。而在药物中，雷帕霉素或是当归黄芪联合用药均可以通过抑制PI3K/AKT抑制VSMCs的过度增殖，后者还具有减少细胞外基质沉积的功效[19-20]。

2.3 MAPKs相关信号通路

Doronzo等[21]研究发现，MAPKs可以被一氧化氮（NO）-环磷酸鸟苷依赖性蛋白激酶信号通路激活，促进转录调节因子GATA-6和平滑肌肌球蛋白重链表达，进而参与维持血管平滑肌细胞分化表型。随后，Yang等[22]设计了稳定释放NO支架涂层，这种涂层能够抑制平滑肌细胞的增殖和迁移，减少血小板活化。同时促进内皮黏附，有助于血管再内皮化。

3 VEGF相关信号通路

一般来说，VEGF介导的血管内皮化有利于减轻ISR的严重程度，但是其对VSMCs的促增殖作用将加重ISR[23]。为了探究VEGF是否可以在特定条件下同时介导内皮化、抑制VSMCs过度增殖，Gareri等[24]将转染了VEGF基因并稳定表达的VECs与VSMCs共培养，发现过表达VEGF可以介导血管内皮化，同时抑制VSMCs的增殖。

4 Egr-1相关信号通路

Egr-1是炎症启动的关键因子，受肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、内皮素-1、PDGF-BB、游离血红素、ERK-1/2等调控，调节白细胞介素-6（IL-6）和其他炎性反应相关基因表达，参与机体炎症和免疫反应[25-26]。例如血管损伤后释放的血红素能够通过活性氧（ROS）信号通路，上调Egr-1，导致VSMCs增殖迁移[26];在ISR模型中，血管紧张素Ⅱ可通过上调Egr-1促进VSMCs表型转换并增殖，该作用在一定范围内与浓度和作用时间呈正相关[27]。

5 小结

综上所述，血管损伤后VSMCs受多种细胞因子和信号通路调控，采取不同的调控方式抑制VSMCs过度增殖。但是仅通过调控VSMCs不能很好地抑制ISR的发生发展，后期如何促进血管再内皮化也是解决问题的关键。损伤的VECs恢复和再生主要通过内皮剥脱区附近的VECs和骨髓源性内皮祖细胞（EPCs）增殖实现。EPCs可分化为成熟的、功能性的VECs，受动员后能修复VECs受损的部位[28]。促血管生成因子等药物促使EPCs进入血液循环[29]。另外，外源性干细胞的定向分化和相关细胞因子的分泌也可以促进内皮修复[30]。

目前实验研究多以一种细胞为实验基础，能够在抑制VSMCs增殖的条件下促进血管再内皮化的实验较少。例如文中提到的构建同时负载HGF和TGF-β1-shRNA支架涂层的方法;构建稳定释放NO支架涂层的方法;过表达VEGF的方法。解决问题的关键在于平衡VECs和VSMCs的分化、增殖和迁移。因此，需要更多的实验研究验证上述方案，或提出更合适的方案抑制ISR的发生发展。

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（收稿日期：2019-11-05  本文編辑：王晓晔）