血小板衍生生长因子在心血管疾病中的研究进展

李楠楠，印清，杜荣增

(江苏大学附属医院心内科，江苏 镇江 212000)

随着社会经济发展和国民生活方式的改变，心血管疾病的发病率逐年升高，其已成为我国城市及农村居民的首要死亡疾病，给居民和社会带来沉重经济负担[1]。目前已知的心血管疾病种类繁多，包括但不仅限于动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)、心肌纤维化及心肌梗死，此三者具有共同的病理基础，如炎症反应、氧化应激、内皮功能紊乱等。浸润的白细胞和活化的血管细胞(如内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞)分泌不同的生长因子、细胞因子和其他炎症因子在心血管疾病的发生和发展中发挥重要作用。血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)是一种具有多种生物学功能的调节性多肽,自20世纪70年代首次被发现以来得到广泛研究。PDGF信号通路通过与两种PDGF受体(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)(PDGFR-α和PDGFR-β)的作用调节纤维组织沉积和血管生成，影响组织纤维化、As、癌症等多种疾病进展。临床试验证实，伊马替尼可抑制PDGFR的酪氨酸激酶活性，可以有效治疗人类癌症[2]。研究发现，所有PDGF和PDGFR亚型均在As的病程中被检测到，且心肌成纤维细胞和肌成纤维细胞中也富含PDGFR-α和PDGFR-β[3]；心肌梗死后，梗死区的PDGF-A和PDGF-D表达水平升高，但在梗死周围的正常组织中PDGF-B及PDGF-C的表达水平却降低[4]，可见PDGF对心血管疾病的发生和进展有不容忽视的作用。研究证实，PDGF参与了慢性炎症、损伤血管内皮功能等病理过程[5]，但其在心血管疾病中的作用机制不尽相同。现就PDGF在心血管疾病中的研究进展予以综述，以期为基础生物医学研究和心血管疾病的治疗提供新方向。

1 PDGF家族的概述

1.1PDGF配体 PDGF作为血管内皮生长因子家族成员，绝大部分储存在血小板α颗粒中，但在内皮细胞、巨噬细胞等多种细胞中也有分布，其释放形式为自分泌及旁分泌，可促进内皮与间质相互作用，充当间充质来源细胞的有丝分裂原。PDGF家族由原癌基因c-sis编码，包括 A、B、C、D 4种不同的多肽链。PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C及PDGF-D在不同的时间被发现[6-7]。PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C及PDGF-D基因分别位于第7号、22号、4号及11号染色体上，除PDGF-C(6个外显子)外均由7个外显子组成[8]。其中，PDGF-B分布于血管内皮细胞、巨核细胞和神经元，PDGF-A和PDGF-C分布在上皮细胞、肌肉和神经元祖细胞，但关于PDGF-D的分布范围研究较少[7]。PDGF各配体在体内的病理生理作用多而杂，不同PDGF可参与不同疾病的发生，大致分为脉管系统类、肿瘤类及组织器官纤维化类疾病。

PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D分别由221、241、345、370个氨基酸组成，具有5种亚型：PDGF-AA、PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC及PDGF-DD。PDGF均包含1个高度保守的生长因子结构域，即PDGF/血管内皮生长因子同源结构域，而PDGF-C和PDGF-D与PDGF-A和PDGF-B的最大区别在于N端含有CUB结构域。结构的不同决定了配体激活部位不同，PDGF-A及PDGF-B的激活在胞内，与前体蛋白转化酶识别序列有关，而PDGF-C及PDGF-D的激活在胞外，与CUB结构域有关[8]。其中，PDGF-C可被组织型纤溶酶原激活物激活，而PDGF-D能被尿激酶纤溶酶原激活物激活[9]。

由上述研究可知，PDGF配体并非同一时间发现，这说明PDGF的配体类型丰富，后续的研究仍需进行，以发现更多类型的配体，阐明更多的病理机制类型，为疾病的诊断和治疗提供潜在的理论依据。此外，目前针对PDGF-D的研究尚少，其在疾病发生发展中的作用所知较少，仍需进一步探讨。

1.2PDGFR 目前已知的PDGFR包括PDGFR-α和PDGFR-β，它们是具有5个胞外免疫球蛋白样结构域和1个胞内酪氨酸激酶结构域的跨膜蛋白，可促进胚胎发育并参与体内多种疾病的发生发展，如PDGFR-α参与胚胎原肠胚及神经、骨骼、心脏、皮肤等多个系统器官的发育，而PDGFR-β则是造血系统和血管形成建立的必要调节因素[10]。

不同二聚化形式的PDGF可以识别不同的PDGFR，其中PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB和PDGF-CC与PDGFR-α同源二聚体结合并激活，PDGF-BB和PDGF-DD与PDGFR-β同源二聚体结合并激活，PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC和PDGF-DD可与PDGFR-α和PDGFR-β结合并激活[11]。二聚化受体复合物由PDGFR与二聚化配体PDGF组成，相邻受体相互磷酸化激活激酶，同时受体自身发生磷酸化募集下游信号分子，介导下游信号通路[如Ras-促分裂原活化的蛋白激酶通路、磷脂酰肌醇-3-激酶通路和信号转导及转录激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3，STAT3)通路等][12]，从而诱导细胞增殖、迁移、存活和分化。因此，PDGF受体与配体相互作用，在心血管疾病发生和发展中发挥重要的调控作用。

2 PDGF与心血管疾病的关系

2.1PDGF与As As的病理机制为慢性炎症，其多发于大中型动脉，多重细胞参与了As的发生、发展，如内皮细胞功能受损、脂质沉积、巨噬细胞激活和迁移、平滑肌细胞增殖和迁移等[5]。在As病程中PDGF及其受体均可被检测到，可见其在As过程中发挥重要作用。

PDGF对内皮细胞功能具有双重效应。研究发现，大鼠颈动脉球囊剥脱术后PDGF-A信使RNA水平升高，PDGF-D在As血流的内皮细胞中上调[13-14]。曹波等[15]研究发现，PDGF-B具有促血管内皮侵袭及抑制增殖作用，其生理作用与水平有关，PDGF在损伤血管中表达水平升高。巨噬细胞在As进展中起重要作用，而单核细胞募集是病变起始的第一个细胞事件。动物研究表明，减少单核细胞募集可以显著减缓病变的发展，说明巨噬细胞在As形成中起致病作用[16]。PDGF-A和PDGF-B是已知的调节单核/巨噬细胞增殖和迁移的生长因子，含量丰富，在As的发生发展中起重要作用[13]。PDGF-C和PDGF-D由参与As的巨噬细胞产生，诱导基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9所致的单核细胞迁移和侵袭，参与As的进展[17]。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)是PDGF的典型细胞靶点，其能调节平滑肌细胞的增殖和迁移。脂肪条纹中检出PDGF-D显著高表达，具有促VSMC表型(如平滑肌肌球蛋白重链)转换的作用，主要与其抑制多种平滑肌细胞基因表达有关[14]。体外实验也证实，PDGF-BB在人主动脉平滑肌细胞中具有促进VSMC增殖及迁移和细胞外基质沉积的作用[18]。Song等[19]的研究则证实，PDGF-BB通过STAT3信号通路调节VSMC表型转换。高糖状态下纤溶酶原激活物抑制物活性增加，导致纤溶活性下降，增强血小板凝集，增加PDGF释放，从而促进VSMC增殖迁移[20]。在As中，PDGFR-α和PDGFR-β在血管壁上的表达广泛上调，主要由VSMC和巨噬细胞表达[17]，且PDGFR-β的表达较PDGFR-α更丰富。PDGFR-β表达和信号的增加激活VSMC从收缩型转化为分泌型[21-22]。作为多系统动脉疾病发生发展的基础，As的预防及治疗在临床至关重要，其致病机制复杂，PDGF通过影响炎症细胞、炎症反应、促进血管内膜增生及内皮细胞功能紊乱的多种机制共同参与As的进程，但其病理机制仍需深入探讨，以期为改善心脑血管疾病的预后提供理论基础。

冠状动脉支架内再狭窄被认为与血管内皮损伤、血管局部炎症、平滑肌迁移和增殖有关，现有研究表明PDGF-B水平是冠状动脉支架内再狭窄的独立危险因素[23]。唐晋等[24]的研究证实，高水平PDGF-C与冠状动脉病变的严重程度可能存在一定关联。因此抑制PDGF分泌可能成为延缓As进程的新疗法。已有研究表明，PDGFR抑制剂可减缓As的进展，而舒尼替尼属于PDGFR ATP竞争性抑制剂，其药物洗脱支架可能通过抑制平滑肌细胞增殖，进而抑制新内膜形成[25]。此外，鲁索替尼也被证实可通过抑制PDGF-B激活的Janus激酶2/STAT3通路减轻内膜增生[26]。上述研究表明，PDGF靶向治疗As效果显著，这对于As的预防和治疗具有重要临床意义。

2.2PDGF与心肌纤维化 心肌纤维化发生在多种病理条件下，是许多器质性心脏病终末期的共同病理改变。心脏纤维化主要有两种类型：①心肌梗死后急性心肌细胞死亡导致局部被纤维瘢痕替代，这为心脏提供了机械稳定性和器官完整性，并可能防止致命的心脏破裂；②弥漫性间质纤维化，在没有明显心肌细胞丢失的情况下，心脏间质胶原蛋白大量沉积，这通常发生在压力或容量超负荷的情况下[27]。第二种类型的纤维化几乎没有益处，最终导致心力衰竭。无论纤维化的病因和类型如何，成纤维细胞活化为肌成纤维细胞是心脏纤维化反应的标志。

过表达的PDGFR激活PDGF/PDGFR信号通路诱发心肌成纤维细胞增殖以及向成肌成纤维细胞的转化，促进胶原蛋白生成、沉积引起心肌纤维化。在健康心肌中，PDGFR-α和PDGFR-β的共存比例仅为44.8%，在纤维化心肌中共存比例可达71.6%，而抑制PDGFR-β表达可有效减轻心肌纤维化[28]。另有研究表明，PDGF-A/PDGFR-α通过激活c-Kit诱导心脏成纤维细胞活化[29]。心肌细胞特异性过表达Pdgfa的转基因小鼠心脏发生严重的纤维化反应，心脏大小增加高达8倍，导致出生后几周内发生致命的心力衰竭[30-31]。外源性PDGF-B也可通过PDGFR-β信号通路发挥激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路的作用，引起大鼠心肌成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，且促进胶原蛋白分泌[32]。但与上述Pdgfa转基因小鼠相比，在心肌细胞中过表达Pdgfb的小鼠表型较轻，仅表现出局灶性纤维化和中度心肌肥厚[30]。Pontén等[33]证实在α-肌球蛋白重链启动子驱动下，心肌细胞过表达Pdgfc的小鼠出现广泛的心肌纤维化、心肌病和血管系统的改变，如微血管扩张和血管渗漏。同时，他们还证实过表达Pdgfd的转基因小鼠也表现出心肌纤维化和扩张性心肌病，从而导致心力衰竭，但与PDGF-C转基因小鼠相比，PDGF-D转基因小鼠表现出更严重的心肌纤维化[34]。另有研究表明，沉默心脏成纤维细胞的转化生长因子-β1能够抵消PDGF-D诱导的促纤维化作用[35]，说明PDGF-D的促纤维化作用与转化生长因子-β1有关。有研究显示，注射PDGF-B的腺病毒组小鼠心脏出现较大的瘢痕，并伴有广泛的炎症反应；注射PDGF-D的腺病毒组小鼠心脏瘢痕局限，且炎症反应轻；而注射PDGF-A或PDGF-C的腺病毒可减少瘢痕组织的数量，增加PDGFR-α阳性成纤维细胞数量[31]。可见在发育过程中或病理条件下，不同的PDGF诱导的反应可能存在很大差异。上述研究表明，PDGF与心肌纤维化的发生和发展密切相关，可通过多信号通路发挥调控作用，其可能是心脏抗纤维化治疗中的一个潜在有效靶点。

研究显示，作为PDGFR的非特异性抑制剂，伊马替尼能够改善自发性高血压大鼠的心室重塑程度，这可能与其抑制心肌纤维化有关[36]。另有实验证实，伊马替尼通过抑制异丙肾上腺素诱导的PDGFR激活减轻心肌纤维化[37]。此外，注射PDGFR-α特异性抗体也可有效减轻心房纤维化[38]。可见，PDGF在心肌纤维化中的作用不仅仅局限在理论层面，其相应的抑制剂(如伊马替尼)在临床中的应用取得了明确的抗心肌纤维化效果，这对于目前心肌纤维化的治疗具有重要意义。但相关研究仍停留在动物实验阶段，PDGF应用于临床仍需进一步探索，以抑制心肌纤维化进程，改善心脏重构，提高患者临床预后。

2.3PDGF与心肌梗死 心肌梗死是指一段心肌因长时间缺血而坏死、凋亡。其病理基础为冠状动脉堵塞、心肌血流中断，主要与动脉中粥样硬化斑块破裂引起血栓形成有关[39]。而有效的血运重建是减少心肌细胞丢失，提高心肌细胞存活率的关键，同时采取综合干预措施减少胶原沉积和炎症反应等也有利于患者预后。

Koizumi等[40]对接受经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型心肌梗死患者的血清PDGF-BB水平进行研究发现，PDGF-BB水平与缺血时间呈正相关，与肌酸激酶同工酶水平呈负相关。且PDGF-A和PDGF-D在梗死组织中表达增加，PDGF-B及PDGF-C在梗死周围的正常组织中表达减少，PDGFR-α和PDGFR-β则在梗死早期和晚期水平升高，提示PDGF对梗死心肌的血管生成、炎症和纤维化反应有调节作用。因此，PDGF联合基因治疗可能是改善梗死心脏心功能的一种很有前途的治疗策略。有研究表明，在慢性心肌梗死大鼠模型中，联合PDGF-B和碱性成纤维细胞生长因子基因转移对血管生成和动脉生成具有协同作用，从而缩小梗死范围并改善心功能[41]。关于小鼠的心肌缺血模型证实，PDGF-C蛋白疗法能够促进再血管化，提高梗死心脏的血管密度和平滑肌细胞覆盖率[42]。既往研究[43]表明，心肌内注射PDGF-AB因子进行预处理可以促进缺血心肌的血管新生和减小梗死面积。Huynh[44]也发现，心肌梗死急性期使用重组PDGF-AB能使心肌收缩力得到改善、微血管新生增加；进一步研究发现，其并非通过减少瘢痕组织而是通过降低梗死后瘢痕成分的异质性来改善心肌梗死后心功能的恢复。研究表明，心肌梗死后，PDGFR的表达增强并伴随炎症和纤维化反应，而阻断PDGFR可以减少梗死和非梗死心肌的纤维化，病理机制分析发现抑制PDGFR-α和PDGFR-β表达能够减少梗死区域胶原沉积；亚组分析发现，抑制PDGFR-β对新生血管的生成和功能有一定影响[45]。此外，M2B型巨噬细胞也可通过抑制PDGFR激酶活性对心肌梗死损伤后的心肌重构有保护作用，心肌梗死的早期开始抗PDGFR治疗，其潜在的抗厌氧作用和抑制瘢痕形成可能导致心脏破裂风险增加[46]。上述研究均为心肌梗死治疗中应用PDGF因子或其基因载体提供理论基础。

但目前针对PDGF在心肌梗死治疗中的作用存在一定争议，因此需开展多中心大样本的研究，以为心肌梗死后续的治疗提供理论支持。

3 小 结

PDGF参与各类心血管疾病，且在疾病的发生发展中发挥重要作用，其广泛表达于多种不同类型的细胞中，具有多效性。PDGF可促进As、心肌纤维化进展，PDGF及PDGFR拮抗剂治疗可改善心功能、增加血管生成。这些研究为PDGF及PDGFR拮抗剂成为心血管疾病治疗的新靶点提供了理论基础。然而，未来仍需要对PDGF在心血管系统中的功能和调控机制的分子基础进行深入研究，且目前这些研究主要集中在动物实验层面，PDGF治疗效果还需大型临床试验进一步支持。而PDGF广泛表达于多种不同类型的细胞中，如何提高其治疗的特异性、减少副作用也是临床亟须解决的一个重要问题。