血管生成和信号转导机制同为当前两大热点研究领域。近年来在促血管生成的介导因子及其在血管内皮细胞中的信号转导机制等方面的研究取得了重要进展。
目前,血管生成研究主要涉及肿瘤和心血管两个学科领域,尤其在肿瘤方面,研究非常深入。肿瘤血管生成致病机理较为成熟,对信号转导机制研究也较为清晰,其中MAPK家族被认为是血管生成信号通路的重要成员,具有调节细胞生长与分化等不同的功能。而在心血管疾病尤其心肌缺血方面的信号转导机制却鲜有研究,尤其益气活血中药改善缺血心肌功能、促进血管新生的信号转导机制更少有报道。
MAPK家族主要分为三个亚类:ERKl/2、JNK以及p38MAPK。ERKl/2信号通路被生长因子活化;而JNK通路和p38/ HOG-1通路,是由紫外线、渗透压变化、细胞因子(IL-1)、TNF和生理应激而激活,统称MAPK应激信号通路。以前大量的研究证实VEGF、FGF、PDGF、EGF等细胞因子主要通过丝裂原活化的蛋白激酶信号途径介导细胞增殖。但越来越多的研究发现,低氧诱导产生的许多生长因子可通过PI3K途径介导血管平滑肌细胞(VSMC)增殖,并且MAPK可作为PI3K下游的靶分子,通过PI3K/ MAPK途径调节细胞增殖。
PI3K是许多生命活动中关键的信号分子,PI3K介导的信号转导通路调节细胞的分裂、分化、凋亡等活动。当生长因子与细胞膜受体结合后激活PI3K,磷酸化细胞膜上肌醇环中第3位轻基产生3-PIP、3,4-PIP2和3,4,5-PIP3,这些产物可作为第二信使作用于其下游的与细胞生长密切相关的蛋白或激酶,如AKT,最终活化和上调cyclinD1引起细胞增殖。
AKT参与由生长因子激活的经P13K介导的信号转导过程日益受到关注。PKB的表达可以在缺血区域诱导产生新生血管,近来也表明其能够维持受损心肌组织的完整性,介导信号转导途径。
AKT是PI3K下游直接的靶蛋白。PDGF等多种生长因子都能通过PDGF受体上酪氨酸(Y740/Y751)位点磷酸化后产生与PI3 K的p85亚基结合的高亲和位点,诱导PKB的激活。此外,由于PI3K的p110亚基也可直接与小分子GTP酶Ras相互作用,活化的Ras也可通过PI3K部分激活PKB。PKB还可通过细胞核内信号转导通路直接作用于核转录因子CREB,引起特定基因的表达。PI3K激活的PKB可以介导多种生长因子如PDGF、EGF、胰岛素、凝血酶dGF-1及NGF等所诱发的细胞生长。
本实验结果表明,益气活血中药当归补血汤能够促进缺血区域VEGF的表达;同时不同程度促进PI3K的表达,较模型组与倍它乐克组具有明显优势。通过对PI3K的促表达作用,从而进一步启动了下游信号途径的激活。倍它乐克组和当归补血汤中剂量组较为明显促进AKT蛋白的表达,模型组、当归补血汤小剂量组却明显激活MAPK蛋白表达。通过以上途径,最终使得缺血区域心肌的VEGF蛋白表达增强,产生缺血区域血管生成作用。这表明益气活血中药从不同途径进行了抗缺血缺氧及促血管生成的作用。
同时缺血缺氧也是一个重要的信号启动机制,实验中显示其作用较为明显。已经证实益气活血药物具有提高人体免疫力,增强自我修复能力的作用。我们课题组前期研究也表明,益气活血中药当归补血汤能够改善心肌缺血,促进血管生成。在缺血缺氧的刺激下,心肌细胞、血管内皮细胞遭受到了破坏,机体启动保护机制,通过促进细胞增加、血管增加来改善损害,但局部而应急的反应不能挽救大面积的损伤。益气活血药物通过调节细胞信号转导机制,启动生长、增殖信号,促进新生血管生成,增强了机体抗修复能力,可望配合应对超过自我修复能力的损伤。
新的血管生成因子及其信号转导机制的研究不仅是发育生物学和细胞生物学的基础课题,更具有重要的临床意义,可以说人类多数疾病都与血液循环和新血管生成有关。然而,血管生成的促进和抑制,是否会影响肿瘤的消长,同时又是否影响缺血心肌侧枝的成熟,这仍是研究的难点。虽然这些研究还比较初步,但进展很快,必将为多种疾病的有效治疗提供一些新的思路。
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