组织因子途径抑制物在高血压血管重塑中的作用

徐 睿,代 悦,傅 羽

(哈尔滨医科大学附属第一医院 心血管内科，黑龙江 哈尔滨150001)

高血压(hypertension)严重地威胁着人类的健康[1]，据统计中国高血压患病人数高达2.45亿[2]。高血压引起的血管重塑是心血管事件以及靶器官损害的主要危险因素[3]。目前研究发现，组织因子途径抑制物(Tissue Factor Pathway Inhibitor，TFPI)在凝血、血管生成、心血管疾病以及肿瘤进展等多种病理改变过程中具有重要作用。既往已有TFPI抑制血管成形术后局部血管重塑的报道，本文就TFPI与高血压血管重塑的研究进展作一综述。

1 高血压与血管重塑及相关机制

1.1 高血压与血管重塑

在高血压病理生理过程中，不仅会出现血管内皮细胞(endothelial cells，EC)活化抑制、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)增殖和迁移并分泌多种生长因子，以及炎性细胞募集和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)重构等病理改变；而且能够进一步导致血管结构与功能的变化，即血管重塑[4]。血管重塑主要表现为小动脉形态学及功能上的改变，并最终导致心、脑、肾等重要靶器官损害[5]。减轻或逆转血管重塑从而防止心脑肾损伤，已经成为高血压治疗的主要目的；且作为一种评估高血压治疗效果的重要指标，正在被广泛研究中。

1.2 血流动力学机制

血管壁剪切力和血管壁环形张力是高血压血管重塑过程中的主要作用力。高血压时血管壁暴露于高水平的剪切力和增加的环形张力之下，异常机械因素促使血管活性物质、炎症因子刺激VSMC不断增殖、肥大、迁移、凋亡，以及ECM重组，从而导致血管重塑[6-7]。

1.3 血管活性物质机制

血管活性物质的异常分泌是高血压血管重塑发生发展的基础之一。目前研究较多的主要作用物质有：血管紧张素II(angiotensin II，AngII)、内皮素-1(endothelin 1,ET-1)和一氧化氮(NO)。

1.3.1AngII 全身及局部血管肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin-system,RAS)的激活，在高血压大血管和阻力血管重塑过程中发挥关键作用[8]。而RAS系统的主要效应物是AngII，AngII不仅能够协同VSMC衍生因子促进VSSC增生性生长，而且能够促进相关蛋白质分泌从而促进其肥厚性生长[9]。Steppan等[10]通过给小鼠注入AngII建立高血压模型，发现长期的高血压会导致ECs和VSMC功能障碍，血管壁厚度显著增加以及ECM聚积。Montezano等[11]研究也发现AngII通过多种信号通路介导促进VSMC增殖和迁移、炎症细胞募集和ECM沉积，最终导致血管内中膜增厚和纤维化，加速血管重塑。

1.3.2ET-1 ET-1是由ECs分泌的血浆蛋白，具有强大的血管收缩活性。血浆中ET-1结合VSMC的受体ETA或 ETB后，以自分泌或旁分泌的方式发挥作用，不仅可以促进VSMC增生肥大和ECM产生，还可以调节水-盐平衡，增加血管张力[12]。Wilcox等[13]通过动物实验观察到ET-1可以促进活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生，ROS参与了VSMC肥大和增殖的调节，促进血管结构重塑和功能障碍。

1.3.3NO NO是ECs生成的主要内皮源性松弛因子。研究发现，在生理状态下,NO的稳定分泌需要一氧化氮合酶(nitri coxide synthase,NOS)的介导。NO通过调节电解质的平衡、血管壁张力、拮抗AngII和ET-1等活性物质维持血管正常构型，抑制血管重塑[14]。

1.4 氧化应激机制

细胞内正常的ROS水平在下游信号转导、调控细胞周期及基因表达等过程中均发挥重要作用；高浓度的ROS水平会促进氧化应激相关的转录因子激活，如低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)、核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)和激活蛋白-1(activator protein 1,AP-1)等诱导细胞内氧化应激发生；并进一步促进炎性基因表达，如单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)、血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM-1)和E选择蛋白等，最终诱导VSMC增生分化[15]。Chen等[16]研究发现，氧化应激还通过加剧线粒体损伤从而促进VSMC增殖继而导致血管重塑。

1.5 炎症反应机制

在高血压等心血管疾病所发生的血管纤维化的病理性过程中，炎症反应具有重要作用。血管炎症涉及炎症细胞、ECs、VSMC和ECM之间的相互作用。AngII可以促进诱导促炎细胞因子(肿瘤坏死因子-α、MCP-1、VEGF和白细胞介素-1β)的分泌，激活局部血管炎症，导致血管壁增厚及纤维化，促进血管损伤；炎症细胞及炎性分泌物参与还可以通过促进VSMC的增殖和迁移，导致血管重塑[17]。

1.6 细胞外基质机制

ECM是由细胞内分泌到细胞外间质堆积构成网架结构，提供力学支持的一种不可溶性蛋白质。当动脉受损时，ECM可通过合成新分子、重组原有成分以及进行蛋白质降解等导致弹性纤维变性和合成减少，促进胶原纤维沉积，参与高血压血管重塑的过程[18]。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是近来备受关注的一种Zn2+依赖性蛋白酶。研究发现，基质金属蛋白酶-2(MMP-2)可通过激活转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等途径，下调钙调节蛋白-1(calponin-1)的表达，诱导VSMC表型转化；还可以由Ang-II激活，通过降解组织中ECM如IV型胶原、粘连蛋白等促进VSMC重新排列与迁移[19-20]。MMPs活性失衡会促进血管收缩并损害血管舒张，刺激VSMC从收缩表型转变为合成表型，从而促进细胞生长或迁移，这与细胞外基质成分的沉积有关[21]。

2 TFPI

2.1 TFPI的结构和功能

TFPI在mRNA选择性剪接后产生了几种具有不同抗凝活性的亚型，包括在所有哺乳动物中表达的TFPIα和TFPIβ以及在人类中表达的TFPIδ和仅在小鼠中表达的TFPIγ[22]。TFPI由3个Kunitz结构域串联而成，分别为K1、K2、K3；其中K1结构域和K2结构域分别结合并抑制FVII/FVIIa和FXa的活性位点[23]，K3结构域参与脂蛋白结合，可结合肝素，配合肝素增强抗凝作用，其结合是辅因子蛋白S结合所必需的，但尚未发现抑制何种蛋白酶[24]。TFPI抑制功能的步骤首先是FXa与K2结构域的结合，这种最初的相互作用直接抑制FXa，并通过随后TFPI的K1结构域抑制TF-FVIIa，同时也促进了TFPI-FXa-TF-FVIIa四元复合物的形成，从而抑制外源性凝血途径[25]。

2.2 TFPI的存在形式及分布

目前已发现TFPI主要由ECs合成，VSMC、单核细胞及巨噬细胞、心肌细胞、巨核细胞及血小板等组织也均有表达[22]。在血浆中结合于脂蛋白的TFPI约占80%，主要与低密度脂蛋白相结合，为羧基末端截短型；另外20%的TFPI以游离形式循环，由10%羧基末端截短的TFPI及10%全长的TFPI组成；游离形式的TFPI相对较少但却能提供主要的抗凝活性，并且血浆中游离态TFPI的水平可反应EC源性TFPI的水平。然而，血小板中只含有全长的TFPI，活化时TFPI会在损伤部位释放出来，在凝血酶的产生和预防血栓形成中发挥重要的局部调节作用。研究发现，无论血浆TFPI浓度如何，血小板释放相似数量的TFPI，并且对凝血酶生成的抑制作用强于截短的TFPI[26]。

3 TFPI与高血压血管重塑

众所周知，ECs、VSMC、巨噬细胞、ECM等均参与了高血压血管重塑的调节过程中，而目前越来越多的研究发现TFPI与它们均有相关性，因此推测TFPI可能与高血压血管重塑发生密切相关。

3.1 TFPI与内皮细胞

正常的ECs具有保证血管正常的收缩和舒张、调节促凝血与抗凝平衡以及促炎与抗炎反应等功能。当内皮功能发生障碍时，表现为血小板活化减少，促凝性以及抗血栓能力增强，炎症细胞的黏附性增高以及血管舒张功能损伤等[27]。有研究通过建立体外ECs的缺氧/复氧损伤模型的实验，结果表明TFPIα通过抑制自噬和Ⅲ类PI3K/Beclin-1通路减轻ECs损伤[28]。Provençal等[29]通过实验证明TFPI不仅能够明显抑制由ECs增殖带来的血管重塑，还可抑制ERK通路和黏着斑蛋白下调ECs的迁移，从而抑制血管重塑的发生。Ghilardi等[30]也通过实验证明水解TFPI-2可能促进ECs迁移。Holroy等[31]通过动物实验发现除了作为TF拮抗剂的已知作用外，TFPI的羧基末端还可以通过直接阻断血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)的激活并减弱ECs的迁移能力来抑制血管重塑。Ivanciu等[32]在实验研究中发现TFPI可以抑制小鼠ECs的迁移,同时TFPI抗体能够逆转这一过程，并且TFPI还可以促进ECs发生凋亡。此外，TFPI还能通过直接与极低密度脂蛋白受体结合抑制ECs的激活。

3.2 TFPI与平滑肌细胞

高血压发生血管重塑的另一个关键特征是VSMC的增殖和迁移。有研究通过在体外用含有TFPI的重组腺病毒(Ad-TFPI)转染至大鼠VSMC，证明了TFPI诱导VSMC凋亡并抑制其增殖，可能是通过抑制JAK-2/STAT-3信号通路的磷酸化所实现的[33]。进一步的实验还证明TFPI通过抑制MCP-3和其受体CC趋化因子受体2(CCR2)的表达以及阻断ERK1/2和PI3K/AKT信号通路的磷酸化来抑制TNF-α诱导的VSMC增殖[34]。此外，Zheng等[35]研究发现TFPI通过抑制MMP-2和MMP-9的活性以及抑制FAK磷酸化来抑制VSMC的增殖和迁移。

3.3 TFPI与巨噬细胞

巨噬细胞作为重要的炎症细胞，在高血压血管重塑的发展过程中起着至关重要的作用。巨噬细胞可以分泌大量的趋化因子(MCP-1等)、粘附分子(ICAM-1等)和促炎因子，诱导炎症细胞聚集，加速血管重塑。Roma-Lavisse等[36]研究发现极化巨噬细胞主要可分为两类，即具有促炎作用的M1巨噬细胞和具有抑制炎症并促进组织修复作用的M2巨噬细胞。Espada等[37]研究表明在M2巨噬细胞中，胆固醇晶体可以诱导依赖内质网应激途径的促炎反应，TFPI可能通过抑制M2巨噬细胞促炎因子的上调和抗炎细胞因子的下调，对内质网应激诱导的炎症反应起到抑制作用。Chen等[38]通过动物实验证明TFPI在VSMC的表达能够抑制巨噬细胞迁移抑制因子的分泌，从而抑制炎症细胞的转化与延伸，进而抑制炎症反应的发生。Pan等[39]研究发现重组TFPI(rTFPI)可诱导巨噬细胞凋亡，其作用是通过上调Fas/FasL实现的。这些证据均提示TFPI可能通过抑制炎症从而发挥抗血管重塑的作用。

3.4 TFPI与基质金属蛋白酶

正常机体中的MMPs活性非常低，主要由内源型基质金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMP)进行调控；在高血压的发生发展过程中，氧化还原状态受损会激活MMPs，当组织内TIMPs与MMPs含量比例失衡后,可抑制胶原酶导致ECM降解减少，胶原蛋白过度沉积促进血管重塑[40]。TIMPs的N端和C端结构域分别由125和65个氨基酸构成,N端结构域的单独单元折叠是发挥抑制MMPs效应的主要结构，其可直接与MMPs的活性间隙结合从而发挥效应。目前研究已经发现TFPI分子结构中的一个区域与TIMP氨基末端具有相似的氨基酸序列，可能作为MMPs的抑制剂，抑制MMPs的活性和表达以延缓血管重塑的过程[41]。与其相比较，TFPI不仅能够抑制MMPs的活性，还可以促进VSMC凋亡并抑制其迁移与增殖，作用发挥更为广泛[35，42]。Hong等[42]还发现TFPI-2可直接或间接调节MMPs和纤溶酶原的激活从而阻止ECM水解,延缓血管重塑的发生与发展。

4 总结与展望

高血压血管重塑的发生发展是一个复杂的过程，目前尚无TFPI抑制高血压血管重塑的直接研究。推测TFPI可能通过抑制ECs活性、增殖和迁移、抑制VSMC的增殖和迁移、抑制促炎因子的分泌以及通过阻断MMPs活性调节ECM重构来抑制高血压血管重塑的发生发展，从而可用于开发减轻高血压血管疾病的新治疗方法。当然，TFPI可能还存在很多相关作用机制参与高血压血管重塑。未来可以进一步深入研究TFPI与不同类型的高血压所致的血管重塑之间的相互关系，以及TFPI各种亚型在高血压血管重塑中是否发挥着不同作用。目前的研究成果提示我们TFPI对高血压血管重塑的作用可能成为预防和改善高血压血管重塑的新方法，并为高血压的临床治疗提供新的思路。