血小板衍生生长因子-BB对平滑肌细胞和成纤维细胞的作用及机制研究进展

华佳 廉姜芳 周建庆

血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor,PDGF）-BB是一种肽类生长因子，由二硫键连接的多肽二聚体组成。最初，PDGF-BB被认为是一种人血浆的组成部分，后被人从血小板中提取出来。经研究证实，PDGF-BB也可以由其他类型的细胞产生，如平滑肌细胞（smooth muscle cells,SMCs）、成纤维细胞、破骨细胞、巨噬细胞等。它与PDGF家族中其他细胞因子一样，与许多病理生理过程相关，能促血管生成、伤口愈合、纤维化、气道重塑和肿瘤生长[1]。有报道显示，PDGF-BB在肿瘤细胞中的作用是动态变化的，既能发挥致病作用，也能发挥保护作用，如乳腺癌的骨转移[2]。本文就PDGFBB在多种疾病中对SMCs和成纤维细胞的作用及机制研究进展作一综述。

1 PDGF-BB的生物学特征

在生物体中，PDGF信号通路主要包括四个配体和两个受体。配体均以同源或异二聚体的形式存在，表现为五种配体形式。不同配体与不同受体的亲和力也不尽相同。与配体结合后，血小板衍生生长因子受体（platelet-derived growth factor receptor,PDGFR）发生二聚，导致几个酪氨酸残基的自磷酸化，启动信号通路。不同的细胞类型对不同PDGF亚型的反应强弱取决于受体的表达水平。其中，PDGF-BB是唯一一个与3种受体（PDGFR-αα、PDGFR-αβ、PDGFR-ββ）均能结合的二聚体[3]。研究显示，PDGF可以自分泌。然而，这种细胞因子对邻近细胞的作用最常见的方式是旁分泌。PDGF激活的下游效应包括细胞周期的改变和基因表达的改变。因不同的PDGF与受体的结合能力存在差异，产生不同的结果，下游效应具有高度的细胞或事件特异性。

PDGF-BB是一种快速、早期的效应细胞因子，因微环境的变化而释放[1]，它能启动一系列生物效应，调节细胞增殖和迁移，细胞外基质（extracellular matrix,ECM）的积累，促进抗炎介质的产生，以维持组织的渗透性和血流动力学稳定、参与多种血管疾病，如动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）、血管再狭窄、纤维化及血管生成等。PDGF-BB能调节血管壁细胞，使其分泌血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF），并靶向血管内皮细胞（endothelial cells,ECs），引起有效的血管生成反应[4]。另外，PDGF-BB也能靶向间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs），是其功能调节的关键因子[5]。

2 PDGF-BB与血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells,VSMCs）

VSMCs是血管壁组成中重要的一部分，维持血管稳定性。因此，若VSMCs发生结构及功能异常，可致小动脉硬化。在血管遭受炎症刺激或损伤修复过程中，血管壁细胞可释放多种细胞因子，包括PDGF-BB，诱导VSMCs功能失调，如增殖与迁移能力上调[6]。VSMCs增殖和迁移能力上调是AS、血管再狭窄和血管重构等变化的关键和基础，增殖和凋亡之间的动态平衡对血管生理功能至关重要。VSMCs受到刺激，通过受损的ECs从中膜向内膜迁移，增殖能力增加，较多ECM逐渐被合成并分泌，不断沉积在血管中，导致内膜逐渐增厚，最终引起多种病变[7]。另外，肺动脉平滑肌细胞（pulmonary arterial smooth muscle cell,PASMCs）功能失调，容易导致血管硬化和再狭窄，形成肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension,PAH）。因此，探究VSMCs功能失调的因子，了解其分子机制成为治疗AS、血管再狭窄和PAH的主要方法。

2.1 PDGF-BB和AS 在正常血管中，较难检测到或仅能检测到微量PDGF-BB表达；当AS和血管损伤发生时，便能检测到表达量较正常血管显著上调的PDGF-BB。有研究表明，PDGF-BB在AS血管壁内的各种细胞中均有表达，在浸润性炎症细胞中也能检测到其表达[8]。同时，AS血管壁中PDGFR表达也增加。VSMCs从静止收缩型向合成型的表型调控是AS、血管再狭窄和血管重构等病理生理发生、发展过程中重要的一步[9]。在生理稳态条件下，VSMCs为静态收缩型，合成活性低，很少增殖。在血管损伤等病理生理条件下，VSMCs可转化为具有高增殖和迁移能力的合成和促炎表型，有助于血管壁的修复[10]。然而，VSMCs的表型转化在AS的发展过程中是不受调控的。因此防止异常表型转化被认为是AS预防和治疗中的一种方法[11]。PDGF-BB是VSMCs表型转化中一种极其重要的诱导因子。有报道称，PDGF-BB能致使VSMCs收缩表型标志物α-平滑肌肌动蛋白（alpha-smooth muscle actin,SMA）、平滑肌（smooth muscle,SM）22α表达量下调，证实VSMCs已发生表型转化[12]。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）是一类内肽酶，能调节细胞迁移。PDGF-BB诱导VSMCs迁移的途径部分是通过增加MMP-2、MMP-9表达实现的。血清C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白6（C1q/tumor necrosis factor-related proteins 6,CTRP6）作为脂联素化合物，对心血管疾病和代谢有多种保护作用。研究显示，CTRP6可抑制PDGF-BB诱导的VSMCs增殖、迁移[12]。非编码RNA（non-coding RNA）是一组核糖核酸，在体内普遍存在，不编码蛋白质，是许多生物过程中的重要调控因子，它包括长链非编码RNA（lncRNA）及微小RNA（miRNA）。lncRNA是一组长度超过200个核苷酸的RNA分子，与基因调控网络的关键成分直接或间接地相互作用，以改变细胞功能。miRNA通过抑制mRNA表达的翻译，或促进mRNA的降解，从而调控转录后基因表达。许多研究已经证实lncRNA/miRNA/mRNA轴在心血管疾病中具有调节作用[13]。目前已有证据表明，有几种miRNA在调控VMSCs增殖和迁移中发挥关键作用，如 miR-663、miR-21、miR-222、miR-143、miR-145和miR-451[14-16]。改变miRNA的表达，可能在血管再狭窄预防和治疗中具有潜力。程序性细胞凋亡因子（programmed cell death,PDCD）4是一种新的肿瘤抑制基因，调节多种信号传导途径。病变血管壁PDCD4表达的下调可能是VSMCs增殖和凋亡失衡的原因。研究证实，在VSMCs中加入PDGF-BB后，PDCD4蛋白表达量下调；lncRNA生长阻滞特异性转录本5可以阻断PDGFBB诱导的异常增殖、迁移，进而减轻对PDCD4的抑制[17]。

2.2 PDGF-BB和PAH PAH的病理包括中膜厚度的增加（PASMCs数量的增加和非肌肉化小动脉肌肉化），特征是肺动脉压和肺动脉阻力持续升高，导致小动脉结构重构，内径缩小，弹性下降[18]。肺血管阻力的增加是由肺血管收缩、内膜和中膜过度增生导致的血管重构和血栓形成引起的[19]。肺动脉内膜增厚部分原因是PASMCs的异常迁移及增殖。Perros等[20]发现PAH患者微细肺动脉中PDGF-B mRNA表达量偏高，免疫组化染色结果提示PDGF-BB主要在PASMCs中表达。近期有一项研究表明，PAH患者血浆中PDGF-BB表达量较正常人偏高[21]。报道显示，PDGF-BB刺激可使PAH患者PASMCs生长速度快于非PAH患者细胞的生长速度[19]。同时，PDGF-BB诱导PASMCs增殖能力对时间及剂量有所依赖[22-23]。近年来，酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor,TKIs）已被证实通过抑制PDGFR及其下游活性，可减弱甚至防止肺血管重构[24]。在大鼠和豚鼠中的一些研究表明，TKIs如伊马替尼、索拉非尼和尼洛替尼对肺动脉和肺静脉有显著的舒张作用[25-26]。伊马替尼是一种用于治疗某些类型癌症的药物，如胃肠道间质肿瘤。随着研究进展已有报道，伊马替尼可抑制PDGF-BB诱导的PAH患者中PASMCs的增殖和迁移[20]。伊马替尼对PAH静止期的PASMCs和正常的PASMCs均无诱导凋亡的作用，当PDGF-BB存在时，能促进PASMCs凋亡[27]。

3 PDGF-BB与成纤维细胞

在结缔组织中，最多见的细胞类型是成纤维细胞。它的来源多种多样，包括造血、组织来源的上皮细胞、纤维细胞、内皮细胞和周细胞。成纤维细胞合成并分泌胶原蛋白，用于形成组织的结构框架[28]，它在炎症反应过程中能对周围环境的变化做出反应，一经激活便增殖、分化为肌成纤维细胞（myofibroblasts,MFs），转移至创面合成新的ECM，表达大量肌动蛋白束并收缩创面[1]。目前已证明，PDGF-BB激活成纤维细胞后可以增加其迁移速度，并诱导它们向MFs分化，参与创伤愈合。这种作用被认为是通过成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）-2 介导的[29]。MFs也可保留在组织中，分泌生长因子和ECM成分，增强周围细胞和ECM收缩力，参与支气管壁重塑和肝纤维化。

3.1 PDGF-BB和肺部疾病 PDGF-BB能靶向成纤维细胞，调节ECM沉积和重构。ECM的沉积和重构是肺纤维化、慢性阻塞性肺病、哮喘等多种炎症性肺部疾病的重要病理特征[30]。此前，已有研究证实，缺氧与这些疾病的发病机制有关，主要通过增加促炎细胞因子和生长因子分泌实现，如转化生长因子（transforming growth factor,TGF）-β和PDGF-BB[31]。缺氧对ECM产生和细胞增殖的影响是复杂的，并且在不同细胞类型和生长因子调节之间存在差异[32]。有研究显示，用PDGF-BB干预人肺成纤维细胞（human lung fibroblasts,HLFs），可抑制缺氧依赖的MMPs的分泌，并增加可溶性胶原的合成。在此过程中，缺氧与PDGF-BB两者间的作用是相互的，缺氧或许能促进PDGF-BB分泌，PDGF-BB可能促进或抑制其他缺氧依赖性反应。PDGF-BB/PDGFRβ在调控成纤维细胞功能方面具有重要作用，特别是在精准控制和平衡迁移与黏附方面[30]。

3.2 PDGF-BB和肝纤维化 肝纤维化是肝细胞受到大量损伤后发生的一种创伤愈合反应，ECM蛋白在其中积累。据报道，肝星状细胞（hepatic stellate cells,HSCs）经活化后，细胞内组织金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP）-1表达量增加，抑制MMPs活性，促进ECM积聚[33]。在肝纤维化小鼠模型中，随着血小板在肝窦状内皮细胞中聚集，肝内PDGF-BB含量也增加[34]。PDGF-BB是活化的HSCs和MFs强有力的有丝分裂原和趋化因子[35]。PDGFBB/PDGFRβ轴可促进HSCs激活和纤维化，能启动一系列级联反应，激活下游细胞外调节蛋白激酶（ERK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路促进细胞增殖，增强整合素αvβ3介导的细胞迁移[36-37]。此外，据报道，脂肪因子也具有些许抗肝纤维化作用[38]。葛利巴唑（saroglitazar,SGZ）是一种芳基烷氧基丙酸衍生物，可用于调节血脂异常。近期研究显示，SGZ能够抗硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）诱导的大鼠肝纤维化，并且改善肝脏的结构和功能。SGZ的部分作用可能是通过抑制PDGF-BB诱导的纤维化途径，抑制下游TIMP-1的活性，从而改善肝纤维化[33]。研究表明，PDGF-BB血清水平可为肝纤维化的诊断提供一定依据[39]。

3.3 PDGF-BB和真皮创面修复 人真皮成纤维细胞（human dermal fibroblasts,HDFs）参与真皮创面的修复和重塑。体外研究表明，PDGF-BB是HDFs趋化的重要丝裂原和强有力的原动力。PDGF-BB能够促进HDFs生成多种基质蛋白，其中包括纤连蛋白、胶原蛋白和透明质酸[40-42]。此外，PDGF-BB还能激活HDFs中胶原酶的合成[43]。据报道，PDGF-BB对HDFs增殖能力调控具有浓度依赖性[44]。

4 小结

综上所述，目前PDGF-BB对VSMCs和成纤维细胞的调控研究取得了重大进展，如促进细胞增殖、迁移表型转化和ECM沉积，进而引起内膜增厚、血管重构、气道重塑、纤维化。它在多种疾病的发生、发展过程中起着重要作用，包括AS、PAH、肝纤维化和真皮创面修复。其潜在的具体分子机制目前虽已有部分研究，但尚未完全明确，今后仍需要进一步研究。