生长因子在肺动脉高压发病中的作用研究进展

李凯泽 刘广雁 陈建英

肺动脉高压（Pulmonary arterial hypertension，PAH）主要病理特征为肺动脉平滑肌细胞失控性增生、肺动脉内皮细胞功能障碍、肺血管阻力呈进行性增高［1-3］，并伴有原位血栓形成、肺动脉痉挛等特点，易增加右心衰竭发生危险性［4-5］。近年来，研究发现，生长因子与PAH发病机制可能存在一定关联性［6］。基于此，本研究对生长因子在PAH发病机制中的作用综述如下。

1 血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）

VEGF具有改善血管通透性、促进细胞外基质辩性血管内皮细胞迁移增殖及血管形成等多种功能［7］。目前，临床发现VEGF与PAH具有紧密联系，VEGF结合受体VEGFR-2形成复合体，能作用于血管内皮细胞，诱导自身磷酸化，激发酶促级联反应，调节内皮细胞诱导因子，进一步抑制细胞凋亡。因此，VEGF及受体VEGFR-2在防治血管增殖方面具有重要作用。

同时，马义丽等［8］通过40只Wistar新生大鼠还发现，缺氧诱导因子1α（Hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）、VEGF共同参与了新生大鼠缺氧性PAH的发生、发展。白波等［9］研究也指出，缺氧引起HIF-1α、VEGF1水平升高，在新生儿缺氧性PAH发生过程中起着重要作用。VEGF在早期PAH中扮演保护性角色，能促进多种细胞DNA、RNA、蛋白质等大分子物质的合成，加快细胞有丝分裂，同时其还能促进细胞膜Na+/H+交换，诱导细胞碱性化，调节磷酸肌醇循环，刺激S6激酶等。然而随病情不断加重，在缺氧环境刺激下，VEGF基因启动区缺氧反应元件，通过结合HIF-1α，利用复杂信号转导途径，直接参与肺血管重塑，从而引发肺动脉压力升高。故HIF-1α可为探讨VEGF水平在缺氧性PAH中的表达提供科学指导。

2 转化生长因子β（Transforming growth factor-β，TGF-β）

TGF-β主要类型为：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β 3、TGF-β4及TGF-β5，其中活化TGF-βl通过激活下游Smad2/3信号通路，调控炎症介导、血管增生及纤维化等多种反应，参与心血管疾病的发生、发展。研究进一步表明［10］，PAH患者TGF-β1水平明显上调，可通过调控p38丝裂原活化蛋白激酶信号通路，上调α-平滑肌肌动蛋白（a-smooth muscle actin，α-SMA）的表达，进而加快平滑肌细胞增殖、分化。同时，TGF-β1通过激活PI3K/Akt信号通路，能提高B淋巴细胞瘤-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）含量，从而预防肺动脉平滑肌细胞凋亡，增强平滑肌细胞活力。邓凯等［11］通过蛋白免疫印迹法检测右肺组织TGF-β1表达水平可知，TGF-β1水平在野百合碱诱导的PAH大鼠肺组织呈异常升高表达，是肺血管重塑及肺动脉纤维化形成的重要调节因子。另外，Tang W等［12］证实，TGF-β1激活p38/MAPK信号通路，能增加基质金属蛋白酶水平，破坏基质金属蛋白酶与组织金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）平衡，呈剂量、时间依赖性上调TIMP-1表达，抑制细胞外基质蛋白降解，反之，MMP-2、MMP-9一定程度会促进TGF-β1释放，加重血管重构。此外，低剂量TGF-β1通过激活素受体样激酶1（AKT1）激活Smad 1/5蛋白，不仅能强化肺动脉内皮细胞功能，促进内皮细胞增殖、迁移，还能诱导血管生成，相反，高剂量TGF-β1经AKT5激活Smad 2蛋白，会严重影响内皮细胞功能及存活，可见维持TGFβ1/ALK5/Smad 2/3信号通路、TGF-β1/ALK1/Smad 1信号通路平衡对保护PAH患者肺动脉内皮细胞功能、预防肺血管重塑发挥关键作用。

另外，骨形成蛋白受体-2（Bone morphogenetic protein receptor2，BMPR-2）为TGF-βl重要家族成员，与80.0%家族性PAH及10.0%～40.0%其他形式的PAH均存在一定关联性［13］。BMPR-2基因杂合需借助缺氧或炎症反应，从而形成不同类型PAH，且相关遗传性PAH伴有微小RNA加工过程的变异［14］，同时，国外学者证实［15］，口服活性小分子TGF-β受体抑制剂有助于抑制PHA病程进展，预防肺血管重塑，从而进一步说明BMPR-2细胞内转导及磷酸化调控有望成为PAH在TGF-β中的治疗新靶点。

3 血小板源性生长因子（Platelet-derived growth factor，PDGF）

PDGF是一种促间质细胞增殖因子，主要包括AA、BB、AB三种异构体形式，现已有研究证实，PDGF受体特异性结合PDGF，会刺激酪氨酸残基二聚化，加快自身磷酸化，进而激活ERKl/2通路，顺序启动酶联活化反应，引发PAH［16］。同时，彭虹艳［17］研究还认为，PDGF可促进有氧条件下培养的主动脉血管平滑肌细胞糖酵解增强，结合、活化PDGFR，而活化PDGFR通过PI3K/AKT/mTOR信号转导通路上调HIF1α表达，从而降低丙酮酸脱氢酶（Pyruvate dehydrogenase，PDH）磷酸化活性，激发肺动脉平滑肌细胞Warburg效应，Warburg效应通过强化HIF1α活性正反馈其本身，从而导致肺动脉平滑肌细胞异常增殖，参与肺动脉重构的发生、发展。另外，通过逆转录聚合酶链反应发现［18］，PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-Ra、PDGF-R13 mRNA在重度特发性PAH患者中呈异常升高表达，可靶向作用于PDGFR的酪氨酸激酶抑制剂如伊马替尼抑制性治疗，防止肺动脉平滑肌细胞增殖、迁移，抑制PAH病情发展，从而进一步证明PDGF在平滑肌细胞异常增殖所致PDH中发挥关键作用，可为干预治疗PAH提供新方向。

4 结缔组织生长因子（Connective tissue growth factor，CTGF）

张蕙等［19］研究认为，肺血管重构不仅是PAH病情持续发展的关键因素，也是导致药物治疗发生抵抗的重要原因。CTGF能调控细胞外基质蛋白含量，参与血管生成、纤维化等重要生理病理过程。近期研究表明［20］，高肺血流亦可造成CTGF表达增多，有力佐证了CTGF与PAH肺血管重构存在密切联系。分析机制在于：一方面，缺氧刺激下，内皮细胞功能紊乱，导致血管内皮素-1（Endothelin-l，ET-1）、TGF-β分泌增加，发挥血管收缩及细胞增殖作用，参与肺血管重构，提高CTGF基因表达；另一方面，CTGF过度上调会激活ERKl/2通路，结合血管平滑肌细胞膜上受体，引发酶促级联反应，刺激细胞内信号分子，明显提高MMP-2活性，产生大量胶原、纤维结合素等细胞外基质，从而诱发血管平滑肌细胞异常增殖、迁移。同时冀璐［21］发现50例先天性心脏病伴PAH患儿均存在心肌纤维化与肺血管重构现象，且病情随肺动脉压力升高呈明显加重趋势。应用野百合碱导致大鼠PAH模型进一步发现［22］，CTGF mRNA在肺动脉与小动脉肥大平滑肌细胞中过度表达。推测CTGF有望成为诊断PAH的新生物标志物，为临床实施针对性治疗方案提供循证支持。

5 成纤维细胞生长因子（Fibroblast growth factor，FGF）

FGF主要分为碱性分子（bFGF）、酸性分子（aFGF）2种形式，经体外实验可知［23］，将FGF加入毛细血管内皮细胞培养中，加快细胞增殖、分裂，生成毛细血管样管腔，可见FGF对血管内皮细胞具有较强趋化作用。另外，缺血、缺氧会损害细胞完整性，导致机体释放大量FGF，会损伤动脉内壁，促进肺动脉平滑肌细胞增殖、分裂及细胞外基质沉积，提高血管狭窄发生风险，增加动脉压力。另外，王永丽［24］通过对比70例慢性阻塞性肺疾病并发PAH患者、45例COPD未发生PAH患者发现，随病情程度不断加重，COPD并发PAH患者血清bFGF水平出现降低趋势，并与肺动脉收缩压呈明显负相关关系。bFGF不仅能促进纤维丝等多种细胞外基质成分的合成，还能诱导内皮细胞移行，构建新血管，同时其还能促进血管平滑肌细胞等多种细胞迁移，且PDGF促进血管平滑肌细胞迁移也是通过诱导内源性bFGF发挥作用。此外，缺氧环境下会激活丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein，MAP）介导途径，进而上调FGF-1、FGF-2、PDGF及成纤维细胞内皮素A型受体的表达，促进肺动血管收缩及血管重塑。

6 胰岛素样生长因子（Insulin-like growth factor，IGF）

IGF为促生长的多肽类物质，包括2种亚型：IGF-1、IGF-2，其中低氧条件下，IGF-1可刺激大血管平滑肌细胞DNA合成，诱导肺血管结构重建，参与细胞异常增殖与凋亡，其机制可能与受体结合后激活蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase kinase 1，MEK 1）通路，活化转录因子环磷酸腺苷反应成分结合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB），促进抗凋亡蛋白Bcl-2表达，从而达到抑制凋亡的最终目的［25］。另外，IGF-1及其受体抗凋亡作用，一定程度会破坏血管壁细胞增殖与凋亡平衡，异常增殖肺血管壁细胞，减少凋亡，从而导致肺血管重建。由此可知，IGF-1及其受体在低氧性肺血管重建中具有重要作用，可为PAH发病机制提供新的解释。近年来，随医疗技术日益成熟，IGF-1拮抗剂抑制或运用反义IGF-1基因技术被逐渐应用于抑制肿瘤生长方面，取得了良好成效，因此，推测此方法可能成为阻止肺血管重建、治疗PAH的有效方法。

7 肝细胞生长因子（Hepatocyte growth factor，HGF）

HGF经信号转导，能发挥抗纤维化作用，避免器官结构重建［26］。吉圣珺等［27］研究指出，HGF通过抑制血管内皮细胞凋亡，有助于保护肺血管结构完整性，延缓PAH进程。原因在于：一方面，HGF通过激活血管内皮细胞p38丝裂原活化蛋白激酶等信号通路，诱导血管内皮细胞参与PAH血管形成与内皮再生，从而降低PAH发生危险性［28］；另一方面，当血管内皮细胞损伤时，HGF可激活细胞外调节蛋白激酶1/2信号转导通路，保证细胞核RNA稳定性，提高肺微血管内皮细胞增殖率及体外培养时细胞贴壁率，抑制一氧化氮（Nitric oxide，NO）及细胞间粘附分子1（intercellu laradhesionmolecule 1，ICAM 1）表达，从而缓解缺氧损伤所致肺微血管内皮细胞损伤，保护其正常生理功能。此外，研究还发现，HGF可与其他生长因子及细胞因子相互协同，减少肺组织内ET-1含量，起着预防血管收缩的作用［29］。由此可见，HGF一定程度可通过防止ET-1释放，延缓PAH形成进程，为临床治疗PAH指引新方向，但仍需进一步临床试验数据验证。

8 结语

VEGF、TGF-β、PDGF、CTGF、FGF、HGF等生长因子在PAH病理基础中发挥重要作用。早期通过分子生物学技术与方法，探讨生长因子的表达，不仅利于临床明确PAH发病机制，也有助于通过调控相关生长因子水平，可为临床早期诊断PAH、实施对症治疗、逆转PAH病程奠定科学基础。