糖尿病中血管平滑肌细胞表型转化机制及中医药干预(1)
[摘要] 血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)的增殖和迁移是动脉粥样硬化斑块形成、高血压等糖尿病血管并发症的共同病理特征，而VSMC表型转化是VSMC增殖和迁移的基础，因此研究糖尿病中VSMC表型调节及机制，对防治糖尿病血管并发症具有重要意义。该文拟介绍VSMC表型转化机制及糖尿病中VSMC表型的改变，并综述中药复方及单体干预VSMC表型转化的研究进展，为糖尿病血管并发症的中医药防治提供参考。
[关键词] 糖尿病;血管平滑肌细胞;表型转化;血管并发症;中药
[收稿日期] 2014-04-11
[基金项目] 国家自然科学基金项目(31340006);上海市自然科学基金项目(13ZR1437600);上海中医药大学中医学一流学科建设项目(ZYD201302);普陀医院科研基金项目(2013SR117 I，2013GQ004 I，2013QK01)
, 百拇医药
[通信作者] 郑建普，博士，Tel：(021)22233222-54310，E-mail：zhengjianpu@gmail.com
糖尿病(diabetes mellitus)是一种严重威胁人类健康的慢性疾病，具有高致死率、高致残率和高医疗花费的特征，成为当前世界各国共同面对的公共健康问题。目前，我国成人糖尿病患病率约为11.6%，总数估计超过1亿，成为世界第一糖尿病大国[1]。因此，积极防治糖尿病已成为我国慢性病防治领域的重要任务之一。
糖尿病血管病变是糖尿病的主要并发症，也是导致糖尿病患者死亡的主要原因。然而，临床证据显示，严格的血糖控制对减少糖尿病患者发生心血管疾病及因心血管疾病导致的死亡风险作用有限[2]。因此，深入研究并阐明糖尿病血管病变的分子机制并在此基础上寻找新的早期干预靶点，对防治糖尿病及其血管并发症具有重要的意义[3]。糖尿病血管并发症可主要归因于血管系统内皮细胞(endothelial cells，EC)和平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)的结构及功能障碍。人们在内皮细胞功能损伤参与糖尿病血管并发症方面已有大量研究报道[4-5]，然而对于VSMC在糖尿病血管病变中的作用尚不清楚。因此，深入研究糖尿病中VSMC表型转化及机制，对于防治动脉粥样硬化、高血压等糖尿病并发症具有重要意义。
, http://www.100md.com
1 VSMC表型与主要标志基因
正常成熟的VSMC呈分化或收缩表型(differentiated or contractile phenotype)，特异性标志基因如SM22α(SM22 alpha)、平滑肌α-肌动蛋白(smooth muscle alpha-actin，α-SMA)及平滑肌肌球蛋白重链(SM myosin heavy chain， SM-MHC)等呈优势表达;呈典型纺锤形，含有丰富的肌纤维;通过表达一系列特异的收缩蛋白来调节血管张力、维持组织血流量。当血管受损或疾病状况下，VSMC转化为去分化或合成表型(dedifferentiated or synthetic phenotype)，SM22α，α-SMA及SM-MHC等标志基因表达显著下降;形态上类似成纤维细胞，肌纤维骤减，收缩功能降低;重新获得增殖、迁移及合成大量细胞外基质的能力，导致血管壁增厚、管腔狭窄、血管顺应性降低及血管重构。VSMC这种由收缩型转化为合成型的过程，称之为表型转化(phenotypic modulation)[6]。
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2 VSMC标志基因表达的调控机制
2.1 myocardin/SRF/CArG box调控机制 VSMC标志基因水平的高低在一定程度上代表了VSMC的表型转化程度，而myocardin/SRF/CArG box信号途径是VSMC标志基因最重要的表达调控机制。SM22，SMA及SM-MHC等VSMC标志基因启动子上都有一个或几个顺式元件CArG box [CC(A/T)6GG]，而血清应答因子(serum response factor， SRF)与CArG box的结合是启动VSMC特异性标志基因表达的核心机制。此外，一种强有力的SRF辅激活物——myocardin[7]可通过富含谷氨酰胺(Q-rich)结构域与SRF结合形成三聚体，SRF再作用于VSMC标志基因启动子上的CArG box从而启动VSMC标志基因转录[8-9]。此外，SRF磷酸化水平[10]及myocardin乙酰化水平[11]均能影响VSMC标志基因的表达。
, 百拇医药 2.2 调节VSMC表型转化的其他转录因子 一些转录因子可通过SRF影响VSMC标志基因的表达。首先发现的是与SRF形成三聚体的一些辅激活物，如转录因子Elk-1(Ets-like transcription factor-1)，它们通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)磷酸化后与SRF结合从而影响VSMC标志基因的表达。另外，一些Nkx和Gata家族成员，如Nkx3.1，Nkx3.2和Gata-6，它们在平滑肌细胞亚型有表达，并通过和SRF的相互作用来调控VSMC分化标志基因的表达[12]。
作为VSMC分化标志基因的最关键调控因子，myocardin本身表达水平或其转录活性易受其他转录因子的影响和调节。如KLF4[13]，UBR5[14]，CHIP[15]，Nrf3[16]，TSHZ3与SOX9[17]等可调节myocardin的表达水平，TDG[18]，Runx2[19]，Foxf1[20]，MAPK14[21]，Egr2[22]，BMP[23]等可直接影响myocardin或相关转录因子与SRF的相互作用。
, http://www.100md.com
2.3 microRNAs与VSMC表型转化 microRNAs(miRs)是经核糖核酸酶加工后的一类非编码小RNA分子，只在特定的组织和特定的发育阶段表达，在细胞生长和发育过程中起多种作用。最近的研究发现，许多miRs在血管壁中不同程度地表达以此来调控VSMC表型，且疾病状态下这些miRs水平会发生改变[24]。其中，诱导VSMC分化的miRs主要有miR-1[25]，miR-10a[26]，miR-21[27]，miR-133[28]，miR-143/145[29]及miR-204[30]等，它们在收缩型VSMC中大量表达，而在疾病过程中表达水平降低。此外，诱导VSMC去分化的miRs主要有miR-24[31]，miR-26a[32]，miR-31[33]，miR-146a[34]，miR-208[35]及miR-221[36]等。, 百拇医药(毛晓东 程卓安 郑建普)
[关键词] 糖尿病;血管平滑肌细胞;表型转化;血管并发症;中药
[收稿日期] 2014-04-11
[基金项目] 国家自然科学基金项目(31340006);上海市自然科学基金项目(13ZR1437600);上海中医药大学中医学一流学科建设项目(ZYD201302);普陀医院科研基金项目(2013SR117 I，2013GQ004 I，2013QK01)
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[通信作者] 郑建普，博士，Tel：(021)22233222-54310，E-mail：zhengjianpu@gmail.com
糖尿病(diabetes mellitus)是一种严重威胁人类健康的慢性疾病，具有高致死率、高致残率和高医疗花费的特征，成为当前世界各国共同面对的公共健康问题。目前，我国成人糖尿病患病率约为11.6%，总数估计超过1亿，成为世界第一糖尿病大国[1]。因此，积极防治糖尿病已成为我国慢性病防治领域的重要任务之一。
糖尿病血管病变是糖尿病的主要并发症，也是导致糖尿病患者死亡的主要原因。然而，临床证据显示，严格的血糖控制对减少糖尿病患者发生心血管疾病及因心血管疾病导致的死亡风险作用有限[2]。因此，深入研究并阐明糖尿病血管病变的分子机制并在此基础上寻找新的早期干预靶点，对防治糖尿病及其血管并发症具有重要的意义[3]。糖尿病血管并发症可主要归因于血管系统内皮细胞(endothelial cells，EC)和平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)的结构及功能障碍。人们在内皮细胞功能损伤参与糖尿病血管并发症方面已有大量研究报道[4-5]，然而对于VSMC在糖尿病血管病变中的作用尚不清楚。因此，深入研究糖尿病中VSMC表型转化及机制，对于防治动脉粥样硬化、高血压等糖尿病并发症具有重要意义。
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1 VSMC表型与主要标志基因
正常成熟的VSMC呈分化或收缩表型(differentiated or contractile phenotype)，特异性标志基因如SM22α(SM22 alpha)、平滑肌α-肌动蛋白(smooth muscle alpha-actin，α-SMA)及平滑肌肌球蛋白重链(SM myosin heavy chain， SM-MHC)等呈优势表达;呈典型纺锤形，含有丰富的肌纤维;通过表达一系列特异的收缩蛋白来调节血管张力、维持组织血流量。当血管受损或疾病状况下，VSMC转化为去分化或合成表型(dedifferentiated or synthetic phenotype)，SM22α，α-SMA及SM-MHC等标志基因表达显著下降;形态上类似成纤维细胞，肌纤维骤减，收缩功能降低;重新获得增殖、迁移及合成大量细胞外基质的能力，导致血管壁增厚、管腔狭窄、血管顺应性降低及血管重构。VSMC这种由收缩型转化为合成型的过程，称之为表型转化(phenotypic modulation)[6]。
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2 VSMC标志基因表达的调控机制
2.1 myocardin/SRF/CArG box调控机制 VSMC标志基因水平的高低在一定程度上代表了VSMC的表型转化程度，而myocardin/SRF/CArG box信号途径是VSMC标志基因最重要的表达调控机制。SM22，SMA及SM-MHC等VSMC标志基因启动子上都有一个或几个顺式元件CArG box [CC(A/T)6GG]，而血清应答因子(serum response factor， SRF)与CArG box的结合是启动VSMC特异性标志基因表达的核心机制。此外，一种强有力的SRF辅激活物——myocardin[7]可通过富含谷氨酰胺(Q-rich)结构域与SRF结合形成三聚体，SRF再作用于VSMC标志基因启动子上的CArG box从而启动VSMC标志基因转录[8-9]。此外，SRF磷酸化水平[10]及myocardin乙酰化水平[11]均能影响VSMC标志基因的表达。
, 百拇医药 2.2 调节VSMC表型转化的其他转录因子 一些转录因子可通过SRF影响VSMC标志基因的表达。首先发现的是与SRF形成三聚体的一些辅激活物，如转录因子Elk-1(Ets-like transcription factor-1)，它们通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)磷酸化后与SRF结合从而影响VSMC标志基因的表达。另外，一些Nkx和Gata家族成员，如Nkx3.1，Nkx3.2和Gata-6，它们在平滑肌细胞亚型有表达，并通过和SRF的相互作用来调控VSMC分化标志基因的表达[12]。
作为VSMC分化标志基因的最关键调控因子，myocardin本身表达水平或其转录活性易受其他转录因子的影响和调节。如KLF4[13]，UBR5[14]，CHIP[15]，Nrf3[16]，TSHZ3与SOX9[17]等可调节myocardin的表达水平，TDG[18]，Runx2[19]，Foxf1[20]，MAPK14[21]，Egr2[22]，BMP[23]等可直接影响myocardin或相关转录因子与SRF的相互作用。
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2.3 microRNAs与VSMC表型转化 microRNAs(miRs)是经核糖核酸酶加工后的一类非编码小RNA分子，只在特定的组织和特定的发育阶段表达，在细胞生长和发育过程中起多种作用。最近的研究发现，许多miRs在血管壁中不同程度地表达以此来调控VSMC表型，且疾病状态下这些miRs水平会发生改变[24]。其中，诱导VSMC分化的miRs主要有miR-1[25]，miR-10a[26]，miR-21[27]，miR-133[28]，miR-143/145[29]及miR-204[30]等，它们在收缩型VSMC中大量表达，而在疾病过程中表达水平降低。此外，诱导VSMC去分化的miRs主要有miR-24[31]，miR-26a[32]，miR-31[33]，miR-146a[34]，miR-208[35]及miR-221[36]等。, 百拇医药(毛晓东 程卓安 郑建普)