组织因子途径抑制物-2与动脉粥样硬化研究的进展
发表时间：2009-06-13 浏览次数：881次
作者:张小英,金红,王东明 作者单位：汕头大学医学院第一附属医院心内科，广东 汕头 515041 △汕头大学医学院2005级硕士研究生
【摘要】 组织因子途径抑制物-2(tissue factor pathway inhibitor-2，TFPI-2)，是一种分之量为32 KD的Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂，过去也称为胎盘蛋白-5(placental Protein-5，PP-5)、细胞基质丝氨酸蛋白酶抑制剂(matrix serine protease inhibitor，MSPI)。TFPI-2在细胞外基质的更新，血管平滑肌细胞的迁移和增殖，纤维蛋白溶酶的活化等过程起重要的调节作用，因此在防止动脉粥样硬化发生发展方面有着至关重要的作用，本文概述TFPI-2在动脉粥样硬化疾病发生、发展中的最新研究进展。
【关键词】 丝氨酸蛋白酶抑制剂；动脉粥样硬化；基质金属蛋白酶；肌,平滑,血管
动脉粥样硬化(Atherosclerosis，AS)是一种慢性炎症反应性疾病，AS的形成过程也是细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)重构的过程。TFPI-2在维持ECM的结构完整，防止AS发生、发展方面有着至关重要的作用，本文概述TFPI-2在AS疾病发生、发展中的最新研究进展。
1 TFPI-2的基因与结构组成 人类TFPI-2的编码基因定位于染色体上的7q22，基因全长为7 kb，与其他Kunitz物相似，含有5个外含子和4个内含子。3端侧翼区全长为535 bp，TFPI-2基因的启动区域有3个转录起始位点[1]。TFPI-2的mRNA启动子有典型的管家基因的特征。它也没有典型的TATA盒或CAAT盒，而是富含GC序列。TFPI-2的5端侧翼区含有几个转录因子连接位点：MyoD，LYF1，NF-Y，GATA，oct-1，AP-1，Sp1，NF1，NF-kB和egr-1[2]。其中NF1，NF-kB及egr-1/Sp1等的结合位点在TFPI-2的上调中发挥重要调控作用。AP-1的结合点为TFPI-2的负调控区，AP-1可通过细胞外信号调节激酶（ERK）/丝裂活化蛋白激酶（MAPK）通路的活化而抑制TFPI-2的表达[3]。 TFPI-2是广谱丝氨酸蛋白酶抑制剂，由235个氨基酸组成，有22个信号肽残基，成熟的TFPI-2蛋白含有212个氨基酸，其中有18个半胱氨酸和2个N-甲基化位点[4]。TFPI-2具有3个高度保守性的Kunitz结构域，从N末端到C末端分别称为K1、K2和K3。 TFPI-2通过KD1的精氨酸残基抑制蛋白酶活性[5]，KD2和KD3通过与补体C1q受体的球状区域(gC1qR)的相互作用而使得TFPI-2定位于ECM[6]，从而进一步发挥TFPI-2延缓ECM降解的作用。
2 TFPI-2的产生和分布 TFPI-2由多种内皮细胞分泌[7]，大部分TFPI-2来自ECM中的内皮细胞和胎盘合胞体滋养层。TFPI-2的强碱性羧基端通过离子间的相互作用，将该蛋白连接于细胞膜和细胞外基质的葡萄糖氨基聚糖，75%～90%的TFPI-2位于细胞外基质中。Crawley JT[8]等发现在正常情况下，血管内皮中可分泌一定量的TFPI-2，其中动脉内皮细胞表达的TFPI-2比静脉内皮细胞和微血管内皮细胞中的少，TFPI-2存在于正常血管组织中提示该蛋白酶抑制物参与维持动脉血管壁的生理平衡状态。在动脉粥样硬化组织，TFPI-2的表达情况可发生明显改变[8]。除了动脉内皮和微血管内皮细胞，TFPI-2还可以在巨噬细胞，T淋巴细胞，血管平滑肌细胞中表达。
3 TFPI-2的作用机制 TFPI-2具有多种生物学特性，可强烈抑制包括纤溶酶、胰蛋白酶、基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）等在内的多种蛋白酶。以往研究证实，由合成和分泌的纤溶酶、基质金属蛋白酶对ECM中胶原蛋白、蛋白多糖、层粘连蛋白和纤维结合素等成分具有强大的降解能力，从而在AS斑块的发生发展中有着至关重要的作用。因此，TFPI-2作为一种广谱的蛋白酶抑制物，可以明显减弱这些酶的活性，从而维持ECM结构完整和调控血管平滑肌细胞增殖和移行。
在动脉粥样硬化发展过程中，TFPI-2主要有三种保护作用：①TFPI-2可以直接抑制特定MMPs的活性；②TFPI-2通过抑制纤溶酶，间接抑制MMPs。而MMPs参与降解ECM，促进动脉粥样化斑块不稳定并趋向破裂的过程；③TFPI-2抑制TF:活化的Ⅶ因子（FⅦa）复合物的活性，减少凝血酶的生成。
3. 1 TFPI-2直接抑制基质金属蛋白酶（MMPs）的活性，维持细胞外基质结构完整。 细胞外基质的降解贯穿于动脉粥样硬化发生发展的整个过程中，降解基质的酶主要是基质金属蛋白酶(MMPs)， MMPs从初始内膜增厚到最终斑块破裂相等动脉粥样斑块病变各时期中都扮演了重要角色。不同亚型MMP在AS病变有不同作用。AS斑块表面及斑块内新生血管内皮细胞分泌的MMP-1和MMP-13能有效地降解纤维胶原，在AS斑块及溃疡形成中起重要作用[10]。MMP-2和MMP-9在血管壁对内膜损伤的反应和AS形成过程中起关键作用，并影响AS病程的发展及并发症的产生[11]。而巨噬细胞分泌的多种MMP降解纤维帽，是斑块破裂的重要原因。 在体内，MMPs与其天然特异性抑制物—基质金属蛋白酶组织抑制剂(Tissue Inhibitor of Metalloproteinases，TIMP)相互作用。在生理状态下，MMP与TIMP之间保持着一种动态平衡，协调ECM降解与重建，维持组织结构的完整、内环境的稳定。Herman MP等[12]报道TFPI-2可以直接抑制间质胶原酶MMP-1和MMP-13的活性，减少其降解纤维胶原的三螺旋结构的能力。同时，TFPI-2也可抑制明胶酶MMP-2和MMP-9的活性[13]。正常血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells,VSMC)主要位于中膜层，周围为基底膜所包绕。血管损伤后，VSMC增殖并从中膜移至内膜，形成新生内膜，从而触发AS的发生。体外试验表明，损伤血管局部释放的白细胞介素（IL）-1、组织坏死因子（TNF）-α可刺激VSMC使活化MMP-2和MMP-9的表达增高，从而有利于VSMC的移行[14]，TFPI-2作为MMP-2和MMP-9的抑制剂，可调节VSMC的增殖和移行。 与只有胶原酶抑制作用的TIMP相比，TFPI-2对基质金属蛋白酶抑制谱更广，抑制能力更强，因而在维持细胞外基质结构完整，延缓其降解方面有着至关重要的作用。
3. 2 TFPI-2是血纤维蛋白溶解酶的主要抑制剂，TFPI-2通过抑制纤溶酶，间接抑制MMPs活性。 血纤维蛋白溶解酶可以降解细胞外基质的某些成分，在动脉硬化血管的损伤处，可以检测到血纤维蛋白溶酶原激活物，凝血酶和MMPs，它们在细胞的移动和细胞外基质的更新上发挥重要作用。体内MMPs酶原主要由纤溶酶活化，MMPs是以无活性的酶原形式分泌的，只有被活化后才能降解基质蛋白，MMPs的活化是控制细胞外基质降解的重要的调节机制。纤溶酶可部分激活间质胶原酶和基质分解素原，活化的基质分解素可导致间质胶原酶的完全活化和超活化。 血纤维蛋白溶酶原在动脉硬化的地方可以更容易透过血管壁、内皮细胞释放组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)使之活化成血纤维蛋白溶解酶。在血管壁，血纤维蛋白凝血酶可以和细胞外基质以相对低的亲和力结合，但通过赖氨酸的降解，血纤维蛋白溶酶可以降解细胞外基质成分，纤溶酶同时激活MMP-3,后者又可激活MMP-1、MMP-8、MMP-9等, 如此形成级联放大的瀑布效应[15]。TFPI-2是个有效的血纤维蛋白溶酶的抑制物。TFPI-2不仅可以抑制游离的血纤维蛋白溶解酶，也可以抑制与细胞外基质结合的血纤维蛋白溶解酶[8]。TFPI-2通过抑制纤溶酶、血纤维蛋白溶解酶，调控纤溶酶/MMP-3级联激活系统，从而抑制MMPs活化。
3. 3 TFPI-2可以通过抑制TF:FⅦ复合物的活性，从而减少凝血酶的生成。 凝血酶通过多种方式参与了动脉粥样硬化的发生和发展过程：它是介导血管病变处凝血及血栓形成的关键因子；促进病变处血管壁平滑肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞等细胞成分的增殖；活化血小板，促血小板释放颗粒；凝血酶可以促进多种基质金属蛋白酶的表达；调节炎症反应细胞如巨噬细胞、单核细胞的趋化、浸润等。
TFPI-2对凝血酶没有直接的抑制作用[16]，但TFPI-2可以通过抑制TF:FⅦa复合物的活性，从而减少凝血酶的生成，TFPI-2对TF-FⅦa的抑制作用不依赖于FXa[8]。凝血酶作用于凝血酶受体(PAR-1)，通过MAPKs信号传导途径，促进环氧合酶（COX-2）的表达，进而促进TFPI-2mRNA的表达和TFPI-2蛋白的生成，NeaudV[17]等发现在人类肝脏肌纤维母细胞和ECV304细胞群中，凝血酶可以增加TFPI-2的表达，同时可以促进TFPI-2在基质中沉积。另一方面，凝血酶可以促进多种基质金属蛋白酶的表达，并可提高MMP-2活性[18]，因此TFPI-2可以调节由凝血酶引起的基质的降解过程。另外，TFPI-2通过抑制TF:FⅦa复合物的活性可以减少血管平滑肌细胞的增殖和移行能力。 综上所述，TFPI-2作为血纤维蛋白溶解酶的抑制物，并直接抑制基质金属蛋白酶，在动脉粥样硬化斑块的发展和稳定中发挥重要的调节作用。但其作用机制还远未阐明，值得我们进一步得深入研究。
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