孫英倫　楊鏞

【摘要】 SDF-1/CXCR4軸近年來被廣泛研究，它在調(diào)控Tip內(nèi)皮細(xì)胞遷移及成血管等過程中起著重要的作用。AMD3100為SDF-1/CXCR4軸的抑制劑，可以選擇性抑制SDF-1與CXCR4結(jié)合，在血管形成中受到廣泛研究。本文對(duì)SDF-1/CXCR4軸及其抑制劑AMD3100在調(diào)控Tip內(nèi)皮細(xì)胞成血管效應(yīng)中的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】 SDF-1/CXCR4軸； Tip內(nèi)皮細(xì)胞； AMD3100； 血管形成

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2017.5.087 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6805（2017）05-0160-03

近年來Tip內(nèi)皮細(xì)胞在血管新生中的作用日益成為人們研究的熱點(diǎn)，通過調(diào)控它的功能進(jìn)而正性或負(fù)性影響新生血管的進(jìn)程，這對(duì)缺血性疾病、腫瘤疾病等都有著重要的意義。

1 Tip內(nèi)皮細(xì)胞及血管形成

新生血管形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，它起始于胚胎發(fā)育期中胚層的血管內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPCs），通過它增殖、遷移、聚集等形成初級(jí)血管叢，這一過程被稱為血管發(fā)生（vsaculogenesis）。再通過初級(jí)血管網(wǎng)進(jìn)一步生長(zhǎng)、分化、塑型等，形成不同等級(jí)的動(dòng)靜脈、毛細(xì)血管網(wǎng)等，這一過程被稱為血管形成（angiogenesis）。同時(shí)EPCs也在血管內(nèi)皮損傷后的修復(fù)中起著重要作用[1]。它可以遷移到缺血損傷、炎癥及腫瘤組織中形成新生血管，并分泌多種生長(zhǎng)因子，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）、白細(xì)胞介素-8（nterleukin-8，IL-8）等促進(jìn)新血管形成過程和組織再生[2]。其中VEGF-A起著關(guān)鍵作用，它與VEGFR2結(jié)合并激活Dll4/Notch信號(hào)通路，使原處于休眠狀態(tài)的內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Tip內(nèi)皮細(xì)胞，作為整個(gè)新生血管的開端。Tip內(nèi)皮細(xì)胞也叫尖端細(xì)胞，最初是由Kurz等[3]在鵪鶉胚胎細(xì)胞血管發(fā)生的最前端發(fā)現(xiàn)的。隨后由Gerhardt等[4]于2003年提出Tip內(nèi)皮細(xì)胞這一概念。它是一種獨(dú)特的內(nèi)皮細(xì)胞，具有高度遷移能力但無增殖性，可伸出大量的絲狀偽足到周圍組織中充分接受各種生長(zhǎng)因子、化學(xué)信號(hào)的刺激，調(diào)控新生血管的數(shù)量和生長(zhǎng)方向。且這些絲狀偽足可與鄰近的Tip內(nèi)皮細(xì)胞相互識(shí)別并融合，進(jìn)而形成穩(wěn)定的血管連接。而Tip內(nèi)皮細(xì)胞之后的部分被稱為莖細(xì)胞（stalk cell），它構(gòu)成了出芽血管的體部且在VEGF-A促進(jìn)下具有增殖性，使新生血管向下生長(zhǎng)。Yana等[5]研究證實(shí)，通過Tip內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的Ⅰ型膜結(jié)合型基質(zhì)金屬蛋白酶（membrane type Ⅰ metal loprotease，MTI-MMP）來水解內(nèi)皮基底膜，從而在血管生芽起始階段給莖細(xì)胞提供生長(zhǎng)所需的空間生成管腔，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)完整、功能健全的血管，即管腔化（tubulogenesis）的過程。它的發(fā)現(xiàn)也證實(shí)了莖細(xì)胞是在Tip細(xì)胞帶領(lǐng)下增殖分化，從而形成新的血管。有研究證實(shí)，Dll4/Notch信號(hào)通路對(duì)Tip內(nèi)皮細(xì)胞的偽足形成和遷移能力有一定的抑制作用，并可調(diào)節(jié)VEGF因子的表達(dá)，降低其活性，以調(diào)控新生血管的穩(wěn)定[6]。最近的研究表明，活化的轉(zhuǎn)錄因子Nrf2能夠阻斷內(nèi)皮細(xì)胞中的PI3K/AKT信號(hào)通路，進(jìn)而引起Dll4-Notch通路功能受到抑制，促進(jìn)Tip內(nèi)皮細(xì)胞在新生血管中出芽[7]。此外有研究證實(shí)，存在于莖細(xì)胞內(nèi)的Notch受體的另一配體Jagged-1，能夠抑制Notch/Dll4信號(hào)通路，從而確保從Tip內(nèi)皮細(xì)胞向莖細(xì)胞生長(zhǎng)的血管萌芽過程順利進(jìn)行[8]。通過VEGF-VEGFR/Dll4-Notch/Jagged1-Notch三組信號(hào)通路使Tip內(nèi)皮細(xì)胞和莖細(xì)胞的相對(duì)數(shù)目處于一個(gè)平衡狀態(tài)，保證了正常的血管新生過程。

2 SDF-1/CXCR4軸

趨化因子屬于細(xì)胞因子大家族中的亞家族，它可以通過與靶細(xì)胞上合適的跨膜G蛋白受體結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞的聚集和遷移。根據(jù)其N端前兩個(gè)半胱氨酸在氨基酸序列中的位置，趨化因子可以分為四種亞型：（X）C，CC，CX3C and CXC[9]。趨化因子CXC的配體SDF-1，又名CXCR12或前B細(xì)胞刺激因子（Pre-B cell stimulatory factor，PBSF），是第一個(gè)被證實(shí)在造血、心臟發(fā)育、血管形成、神經(jīng)發(fā)育和組織干細(xì)胞形成中其重要作用的因子[10]。SDF-1最早是在小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的產(chǎn)物中被發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)已證實(shí)它在骨髓、心臟、腎臟、肝臟、胸腺、眼部和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等組織中廣泛表達(dá)。人類SDF-1基因是一種位于染色體10q11.1位點(diǎn)，編碼89和93個(gè)氨基酸多肽的封閉型基因。它有6種同分異構(gòu)體：SDF-1α、SDF-1β、SDF-1γ、SDF-1δ、SDF-1ε、SDF-1ψ，其中前三種被證實(shí)來自于選擇性mRNA剪接，同時(shí)也說明SDF-1是在剪接過程而不是轉(zhuǎn)錄水平被調(diào)節(jié)[11]。在這些同分異構(gòu)體中，SDF-1α被廣泛研究。通過構(gòu)建心肌缺血的大鼠模型，證實(shí)了SDF-1α可促進(jìn)干細(xì)胞遷移至遠(yuǎn)端缺血部位新生血管進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)它也可促進(jìn)組織缺血再灌注損傷的修復(fù)[12]。

CXCR4是SDF-1特異性趨化因子受體，是一種有7個(gè)跨膜區(qū)域的G-蛋白-耦聯(lián)化學(xué)因子受體。其基因編碼352個(gè)氨基酸，編碼基因位于人染色體2q21。SDF-1與CXCR4結(jié)合激活CXCR4受體偶聯(lián)的G蛋白，繼而激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，發(fā)揮免疫及炎癥修復(fù)，調(diào)節(jié)細(xì)胞趨化性、遷移、黏附、存活和增殖等眾多生物學(xué)作用。最早的關(guān)于CXCR4的研究集中在它對(duì)人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染的病理作用上。它是T型熱帶（X4）HIV病毒進(jìn)入CD4+T細(xì)胞的一個(gè)共受體[13]。CXCR4在絕大多數(shù)間充質(zhì)干細(xì)胞不表達(dá)，而在EPCs中高度表達(dá)。之后的研究發(fā)現(xiàn)，在造血細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、癌干細(xì)胞等一系列前體細(xì)胞中，CXCR4均有表達(dá)并且對(duì)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞遷移和器官生長(zhǎng)均有重要作用[14]。尤其在腫瘤細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，CXCR4在多種人類癌癥中出現(xiàn)，如乳腺、腎臟、肺、結(jié)腸和大腦的癌癥上。在幾種惡性血液病，如白血病、骨髓瘤中，也可見高表達(dá)水平的CXCR4[15]。這種表達(dá)在晚期和轉(zhuǎn)移癌中尤為突出，推測(cè)這是與腫瘤發(fā)生的機(jī)制和結(jié)果有關(guān)。此外新的研究表明，CXCR4并不是SDF-1唯一的受體，SDF-1同樣能與另外一種7次跨膜蛋白受體CXCR7相結(jié)合[16]。但是CXCR4與CXCR7二者間的相互關(guān)系還沒被完全闡明。

3 SDF-1/CXCR4軸與Tip內(nèi)皮細(xì)胞及血管形成

歸納總結(jié)近年來的研究，可以把SDF-1/CXCR4軸的生物學(xué)功能概括為以下幾點(diǎn)：（1）參與胚胎發(fā)育過程。（2）介導(dǎo)免疫及炎性反應(yīng)。（3）介導(dǎo)HIV感染。（4）參與惡性腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤、轉(zhuǎn)移等。（5）調(diào)控多種干細(xì)胞遷移及歸巢。（6）參與新生血管形成。其中調(diào)控多種干細(xì)胞遷移及歸巢和新生血管形成，日益成為人們研究的重點(diǎn)。人們發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié)SDF-1/CXCR4軸的功能及表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控干細(xì)胞及其前體細(xì)胞的遷移，達(dá)到促進(jìn)受損組織血管等再生重建的目的。SDF-1/CXCR4軸能促進(jìn)各種內(nèi)皮細(xì)胞，包括Tip內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，從而促進(jìn)血管新生和組織修復(fù)。研究表明，通過分別應(yīng)用50、100、200 ng/ml的SDF-1誘導(dǎo)Tip內(nèi)皮細(xì)胞遷移，證實(shí)了SDF-1可促進(jìn)Tip內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，且呈濃度依賴性[17]。多種干細(xì)胞或祖細(xì)胞的遷移具有SDF-1濃度依賴性的特點(diǎn)，即CXCR-4陽性表達(dá)的細(xì)胞具有向高濃度SDF-1趨化性移動(dòng)的能力。通過構(gòu)建大鼠心肌缺血模型，發(fā)現(xiàn)SDF-1在缺血部位大量表達(dá)，誘導(dǎo)干細(xì)胞聚集于損傷處新生血管，減輕心肌損傷[18]。

研究表明，CXCR4在多種人類癌癥細(xì)胞中過度表達(dá)，其中SDF-1/CXCR4軸介導(dǎo)的旁分泌和內(nèi)分泌等過程對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、代謝和血管再生等起著重要作用。它也與腫瘤干細(xì)胞的再生密切相關(guān)[19]。此外在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，SDF-1/CXCR4軸也可激活多種影響細(xì)胞存活和增殖的信號(hào)傳導(dǎo)通路，如PI3K/AKT和MAPK就是兩個(gè)重要通路。最新的研究證實(shí)，血清應(yīng)答因子（serum response factor，SRF）過度表達(dá)可以促進(jìn)SDF-1因子表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的代謝水平。應(yīng)用SDF-1/CXCR4軸拮抗劑AMD3100可降低SRF引起的胃癌細(xì)胞的活性[20]?，F(xiàn)今SDF-1/CXCR4軸拮抗劑在腫瘤治療中的應(yīng)用成為人們研究的熱點(diǎn)。最新的研究推測(cè)AMD3100主要通過兩種途徑抑制SDF-1/CXCR4軸在急性淋巴細(xì)胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）中的功能：（1）通過AMD3100干擾AML細(xì)胞在化學(xué)治療中由基質(zhì)成分引起的接觸性依賴和非依賴抵抗性；（2）通過影響SDF-1和激活其下游信號(hào)傳導(dǎo)通路，包括PI3K/AKT和MAPK信號(hào)通路，進(jìn)而干擾SDF-1/CXCR4軸功能。

4 問題與展望

SDF-1/CXCR4軸能夠調(diào)節(jié)Tip內(nèi)皮細(xì)胞的功能，進(jìn)而影響血管再生這一過程。AMD3100可選擇性抑制SDF-1與CXCR4結(jié)合。研究SDF-1/CXCR4軸和AMD3100對(duì)Tip內(nèi)皮細(xì)胞生血管過程的影響，對(duì)明確血管生成的機(jī)制及有效調(diào)控血管再生，尤其是腫瘤血管的生成有重要的意義。但目前尚有許多問題待解決：SDF-1/CXCR4軸誘導(dǎo)Tip內(nèi)皮細(xì)胞遷移的具體機(jī)制；CXCR4在癌癥細(xì)胞中過表達(dá)的原因；是否有更適合人體的SDF-1/CXCR4軸拮抗劑及其療效等。所以還需更加深入研究，以便更好地服務(wù)于臨床。

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（收稿日期：2016-10-30）