顧寧越，張艷達(dá)綜述 梁春審校

冠心病(coronary artery disease，CAD)是發(fā)達(dá)國家人口死亡的主要原因，也是我國患病率急劇上升、醫(yī)療費(fèi)用支出日益增加的一種心血管疾病[1]。其主要病因在于動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)斑塊發(fā)生發(fā)展，造成管腔狹窄或閉塞，引起心肌灌注減少，誘發(fā)心肌梗死等臨床事件發(fā)生[2]。藥物治療和血運(yùn)重建術(shù)極大地改善了冠心病患者的預(yù)后，然而，不能耐受手術(shù)或手術(shù)獲益有限的患者，需考慮血管新生治療。治療性血管新生(therapeutic angiogenesis)是冠心病藥物治療的新靶點(diǎn)，通過給予生長因子、基因、細(xì)胞以促進(jìn)血管新生，從而達(dá)到改善心肌血供的目的[3]。

血管生成過程包括血管新生(angiogenesis)和動脈生成(arteriogenesis)2個階段。血管新生和側(cè)支動脈生成可以有效代償心肌缺血，挽救心肌活力。近30年來，治療性血管新生領(lǐng)域持續(xù)探索性研究，然而，在粥樣硬化斑塊進(jìn)展階段，病理性血管新生也曾作為治療靶點(diǎn)，抗血管生成治療在動脈模型中取得進(jìn)展，但進(jìn)入臨床研究后未獲得成功。抑制或促進(jìn)血管新生需要考慮冠心病發(fā)展的不同階段，選擇合適的時間窗，才能避免不良事件的發(fā)生[4]。

1 冠心病血管新生的機(jī)制研究

1.1 冠狀動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的血管新生 低氧是引起AS斑塊內(nèi)血管新生的基本原因。正常情況下，血液中的氧氣可以通過擴(kuò)散作用從管腔進(jìn)入血管壁，隨著AS斑塊的進(jìn)展，AS核心區(qū)域血管壁增厚，炎性反應(yīng)增強(qiáng)，斑塊內(nèi)的氧耗不斷增加，顯著減少了氧向內(nèi)膜的擴(kuò)散，因此產(chǎn)生不平衡的供氧和需氧狀態(tài)，導(dǎo)致低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor, HIF)被激活表達(dá)且不斷累積[5]。

炎性反應(yīng)是AS斑塊內(nèi)血管新生的刺激因素。大量炎性細(xì)胞可以通過高滲透性新生血管進(jìn)入斑塊內(nèi)，分泌大量的促血管新生因子，造成局部 “血管新生微環(huán)境”，促進(jìn)該部位的血管新生，炎性反應(yīng)和斑塊內(nèi)血管新生兩者作用相互疊加，會使 AS 斑塊更有破裂傾向[6]。

生長因子是AS斑塊血管新生的調(diào)節(jié)因素。最受關(guān)注的是VEGF和VEGFR上調(diào)，強(qiáng)烈地引起增殖、出芽，內(nèi)皮細(xì)胞管道形成，VEGF激活下游信號通路，轉(zhuǎn)錄表達(dá)促血管新生的相關(guān)基因，如成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF)、血小板衍生生長因子(platelet derived growth factor,PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor beta, TGF-β)等。FGF是一個重要的促血管生長因子，它促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增殖，促進(jìn)毛細(xì)血管被周細(xì)胞覆蓋，以確保血管的穩(wěn)定和成熟[7]。

從理論上講，抑制斑塊內(nèi)病理性血管新生可防治斑塊破裂，但是，目前抗血管生成藥物治療未在臨床試驗(yàn)中獲得成功，而抗血管生成藥物(主要是抗VEGF/VEGFR)在抗癌治療中的臨床試驗(yàn)顯示出心血管不良反應(yīng)，如引起高血壓、心肌缺血和心肌病[8]，提示抗血管生成治療或許存在一個治療的時間窗，對嚴(yán)重心肌缺血或高血壓的患者是不利的。

1.2 心肌缺血部位的動脈血管新生 缺血缺氧是心肌血管新生的重要刺激因素。AS進(jìn)展到管腔嚴(yán)重狹窄或阻塞時，冠狀動脈血流減少，導(dǎo)致心肌缺氧，缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1α)水平隨缺氧時間延長而升高，誘導(dǎo)血管新生相關(guān)因子如VEGF、紅細(xì)胞生成素(EPO)等表達(dá)增加，啟動血管新生級聯(lián)反應(yīng)，在大量的血管新生誘導(dǎo)因子中，VEGF是新生血管形成的關(guān)鍵因素[9-10]，它特異地作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，刺激其分裂和增殖，誘導(dǎo)血管新生。

在冠心病患者體內(nèi)，管徑較大的側(cè)支循環(huán)比缺血心肌周圍小的血管更能起到挽救存活心肌的作用。從血管新生到側(cè)支動脈生成，還需要循環(huán)中細(xì)胞因子的調(diào)控和干細(xì)胞的動員。 缺氧誘導(dǎo)HIF-1α和VEGF過表達(dá)，啟動了血管新生，此后，基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)產(chǎn)生增加，循環(huán)中多種促血管新生的基因(如PDGF、ANGPT1、ANGPT2)及促血管新生的趨化因子和受體(如基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1及受體CXCR4，鞘氨醇-1-磷酸及受體)表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)了內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)向缺氧部位的募集，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞(EC)的增殖和分裂(調(diào)控細(xì)胞周期和DNA的基因復(fù)制)，募集支持周細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和基底膜細(xì)胞，通過纖維聯(lián)結(jié)蛋白輔助血管穩(wěn)定性，以完成動脈血管新生。

決定冠狀動脈側(cè)支血管開放、擴(kuò)張的因素還有壓力階差和切應(yīng)力，冠狀動脈狹窄兩端的壓力梯度是驅(qū)動力，導(dǎo)致流體剪應(yīng)力增大，細(xì)胞黏附分子1(ICAM1)和血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM1)上調(diào)，促進(jìn)了單核細(xì)胞的募集，與鄰近平滑肌細(xì)胞交互作用，產(chǎn)生一氧化氮(NO)及其他促動脈生成分子，激活側(cè)支小動脈內(nèi)皮細(xì)胞和側(cè)支形成[11]。

然而，人們經(jīng)常觀察到血管新生能力被抑制而不是增強(qiáng)，缺血毒性(ischemic toxicity)是血管新生能力受損的重要原因，目前尚未得到充分認(rèn)識。心肌缺血造成的毒性作用之一是心臟中銅含量的損失(copper loss)。雖然這種缺失的原因尚未闡明，但銅在HIF-1轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控中的重要作用已經(jīng)明確，即銅不影響HIF-1α在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，但影響對HIF-1轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成及其與靶基因中缺氧反應(yīng)元件的相互作用。補(bǔ)充銅可以刺激HIF-1的轉(zhuǎn)錄活性，恢復(fù)血管新生能力。認(rèn)識到缺血毒性并努力克服毒性效應(yīng)將有助于開發(fā)治療缺血性心臟病的新療法[12]。

2 冠心病血管生成的分子靶點(diǎn)

自20世紀(jì)70年代Folkman提出血管新生的概念，治療性血管新生經(jīng)歷了VEGF、bFGF單基因?qū)氲絻?nèi)皮前體細(xì)胞、心臟干細(xì)胞移植不同階段，對血管新生的認(rèn)識亦發(fā)生了明顯變化[13]。近年來，一些小分子化合物靶點(diǎn)、細(xì)胞因子調(diào)節(jié)、內(nèi)源性祖細(xì)胞動員等研究在冠狀動脈促血管新生方面有所突破，是極有希望的臨床候選療法，值得深入探討。

2.1 小分子化合物靶向干預(yù) 研究發(fā)現(xiàn)許多小分子顯示出能夠調(diào)節(jié)缺血環(huán)境下的功能性新生血管，如鈣蛋白酶、神經(jīng)肽Y。鈣蛋白酶(calpain)是鈣依賴性硫醇蛋白酶，其過度表達(dá)導(dǎo)致了VEGF介導(dǎo)的新生血管結(jié)構(gòu)和整合異常，DN-calpain-1或calpain抑制劑-1可改善VEGF驅(qū)動的血管新生[14]。在飲食誘導(dǎo)代謝綜合征豬的慢性心肌缺血模型里，鈣蛋白酶抑制劑顯示可以改善心肌灌注，增加內(nèi)皮依賴性血管松弛，減少心肌凋亡，改善氧化應(yīng)激；鈣蛋白酶的下游分子靶點(diǎn)，糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的抑制也有同樣的有益作用[15]。

神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY)是一種與壓力、飲食和脂肪有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，它廣泛存在于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)，也存在于心血管系統(tǒng)供應(yīng)血管、心肌細(xì)胞和心內(nèi)膜的神經(jīng)元中，參與包括血管收縮、心臟重塑和血管新生在內(nèi)的生理過程[16]。飼料誘導(dǎo)代謝綜合征和慢性冠狀動脈病變的豬模型顯示，缺血區(qū)注射神經(jīng)肽Y可改善側(cè)支循環(huán)血管生長，增加血管新生，改善心肌灌注和功能[17]。

鈣調(diào)蛋白依賴性激酶Ⅱ(Calmkii,CaMKⅡ)在缺血性心肌病中被過度激活，越來越多的證據(jù)顯示，CaMKⅡ的激活可能與VEGF的表達(dá)增加有關(guān)，在原發(fā)性心臟微血管分離的內(nèi)皮細(xì)胞(CMECs)，觀察到CaMKⅡ的抑制劑KN93抑制了細(xì)胞增殖和內(nèi)皮細(xì)胞遷移，CaMKⅡ?qū)τ谌毖T導(dǎo)的冠狀動脈血管新生是一個重要的調(diào)節(jié)因子，它觸發(fā)了缺血條件下VEGF的表達(dá)[18]。

2.2 細(xì)胞因子調(diào)節(jié) 單核細(xì)胞活化在FGF和VEGF介導(dǎo)的血管新生和側(cè)支動脈生長中起主要作用。單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)通過增加巨噬細(xì)胞數(shù)量，誘導(dǎo)氧化脂質(zhì)積聚，加重動脈粥樣硬化進(jìn)展。人類和動物的許多研究都表明，MCP-1及其受體CCR2在動脈粥樣硬化和心肌梗死等疾病中的重要性，阻斷或沉默MCP-1/CCR2在血管治療中可能是有用的，然而，這種治療策略應(yīng)該謹(jǐn)慎，因?yàn)橛幸恍┚窒扌院筒涣己蠊鸞19]。粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)注射治療慢性穩(wěn)定性冠心病，有效地促進(jìn)冠狀動脈側(cè)支血管生長及改善心肌功能, 但是，G-CSF也能誘導(dǎo)發(fā)生急性冠狀動脈綜合征，臨床觀察顯示其內(nèi)源性血漿水平升高是心血管事件增加的獨(dú)立預(yù)測因素，使其安全性受到質(zhì)疑[20]。

2.3 內(nèi)皮祖細(xì)胞動員 越來越多的證據(jù)表明，內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)可以促進(jìn)再內(nèi)皮化，通過替換功能失調(diào)的內(nèi)皮細(xì)胞，抑制新生內(nèi)膜的形成，EPCs目前被認(rèn)為是內(nèi)源性血管修復(fù)的重要貢獻(xiàn)者[21]。有研究觀察心絞痛患者行PCI術(shù)后EPCs的募集情況，發(fā)現(xiàn)PCI可啟動EPCs時間依賴性動員, CD34+/KDR+細(xì)胞的數(shù)量與PCI術(shù)后內(nèi)皮損傷程度密切相關(guān)[22]。有3個隨機(jī)雙盲試驗(yàn)比較了自體CD34+細(xì)胞移植治療頑固性心絞痛的臨床療效和安全性，結(jié)果顯示總運(yùn)動耐力提高，3、6、12個月心絞痛發(fā)作頻次下降，24個月病死率明顯降低[23]。

研究發(fā)現(xiàn)成人深靜脈含有血管周圍祖細(xì)胞，具有克隆形成和促血管新生的潛能，從冠狀動脈搭橋手術(shù)患者獲取隱靜脈祖細(xì)胞，將大隱靜脈的祖細(xì)胞與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞建立了N-鈣粘蛋白介導(dǎo)的物理接觸，移植到免疫缺陷大鼠的下肢缺血模型中，結(jié)果顯示可促進(jìn)缺血肢體的新生血管形成和血流恢復(fù)[24]。

此外，在急性或持續(xù)性損傷部位旁分泌信號可能是體現(xiàn)治療效果的重要介質(zhì)。骨髓源性基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)顯示組織特異性應(yīng)答，動態(tài)分泌一組保護(hù)心臟的生化混合物, 支持了動態(tài)多因子旁分泌信號在介導(dǎo)基質(zhì)干細(xì)胞治療效果中的重要性。研究表明CD133陽性BMSCs有的分泌信號是由不同生物學(xué)背景所決定的，包括來自心肌梗死特征的氧化應(yīng)激損傷心肌細(xì)胞的信號，BMSC旁產(chǎn)生的混合因子顯示出對氧化應(yīng)激損傷細(xì)胞的高效修復(fù)和心輸出量的改善[25]。

2.4 基因治療 心臟基因治療是一種很有前途的技術(shù)。生物工程重組病毒的研發(fā)、針對心肌靶向性設(shè)計(jì)的進(jìn)展，為治療提供了有利的條件。在豬心肌缺血模型中，用導(dǎo)管將編碼熒光素酶基因的5型腺病毒載體(Ad5Luc，1011病毒顆粒)導(dǎo)入冠狀動脈，心肌無局部炎性反應(yīng)和血流動力學(xué)不穩(wěn)定，缺血再灌注心肌攝取IC-Ad5，證實(shí)了IC-Ad5給藥方案可用于未來人類基因治療試驗(yàn)[26]。 在小樣本的Ⅰ/Ⅱa期臨床研究中，30例頑固性心絞痛患者接受了AdVEGF-D基因治療，術(shù)后3～12 d用放射性PET評價心肌灌注儲備(MPR)，隨訪顯示治療組心肌灌注儲備顯著增加，AdVEGF-D基因治療安全可行，耐受性好[27]。在Ⅰ期試驗(yàn)的長期隨訪研究，31例嚴(yán)重患者缺血區(qū)心肌直接注射AdVEGF121作為常規(guī)冠狀動脈旁路移植術(shù)(A組)或微創(chuàng)治療(B組)的輔助治療，10年生存率分別為40%和31%，認(rèn)為腺病毒介導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長因子治療嚴(yán)重冠心病患者是安全的，未來需要進(jìn)行更大規(guī)模的試驗(yàn)來評估療效[28]。

2.5 中醫(yī)藥治療 中醫(yī)藥一直是心血管藥理學(xué)研究的重要課題，冠心病在傳統(tǒng)中醫(yī)中屬于“心痛”“胸痹”范疇，發(fā)病病機(jī)在于“淤血阻絡(luò)”，治療則需“祛瘀生新”。在促血管新生方面中醫(yī)藥有著顯著的療效[29]。麝香保心丸是臨床最廣泛使用的中成藥之一，含有人參皂苷Rb1等活性成分，大鼠心肌梗死模型研究發(fā)現(xiàn)，麝香保心丸成藥可增加循環(huán)EPCs數(shù)量和VEGF的表達(dá)[30]。中藥單體藥物如阿魏酸、丹酚酸B可促進(jìn)VEGF、HIF-α、血小板衍生生長因子表達(dá)以達(dá)到促血管新生作用。丹參酮ⅡA可減少基質(zhì)金屬蛋白酶-2分泌，起到血管保護(hù)作用，黃芪多糖可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移。進(jìn)一步體外誘導(dǎo)間質(zhì)干細(xì)胞分化為內(nèi)皮樣細(xì)胞，單藥及聯(lián)合用藥對比發(fā)現(xiàn)，丹參酮ⅡA和黃芪甲苷可能通過上調(diào)連接蛋白Cx37、Cx40、Cx43表達(dá)和增強(qiáng)細(xì)胞間隙交互，促進(jìn)了內(nèi)皮樣細(xì)胞的血管生成功能[31]。

3 小結(jié)與展望

在過去的幾十年里，心血管疾病在介入治療和藥物治療領(lǐng)域有了巨大的突破。但是，由于心血管疾病人數(shù)眾多，發(fā)病率和病死率較高，缺血性疾病藥物治療新方法將繼續(xù)改變治療方式。治療性血管新生是一個活躍的研究領(lǐng)域，小分子物質(zhì)的調(diào)控、細(xì)胞因子和干細(xì)胞的應(yīng)用，對于促進(jìn)血管新生、側(cè)支血管生長發(fā)揮重要的作用，相信今后在臨床能夠推廣。與此同時，運(yùn)用抗血管生成藥物治療動脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展的方法雖然符合邏輯，臨床前研究也顯示了一定的應(yīng)用價值，但是，臨床研究未能獲得突破?？寡苌芍委熞泊嬖谥委煏r間窗的選擇，在一些特殊情況下，抗血管生成可能會加重心肌缺血。對動脈粥樣硬化斑塊損傷部位血管新生機(jī)制的進(jìn)一步研究，將有助于設(shè)計(jì)出基于功能結(jié)構(gòu)的藥物分子以更好的發(fā)揮治療作用。