王凱 范小璇 王歡 楊永鋒 馬思田 趙曉平

作者單位：712000 陜西省咸陽市，陜西中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院(王凱，王歡，楊永鋒，馬思田)；712000 陜西省咸陽市，陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院腦外科，陜西省中醫(yī)腦病臨床研究中心(范小璇，趙曉平)

血管老化是指隨著年齡增長，血管結構及功能發(fā)生的退行性改變[1]。在細胞層面表現(xiàn)為血管內皮細胞(ECs)和血管平滑肌細胞(VSMCs)的形態(tài)學改變；在組織學層面主要表現(xiàn)為血管內皮和中層結構及功能的改變，具體表現(xiàn)為血管內皮下層的結締組織數(shù)量、脂質和鈣的含量隨年齡增長而增加，血管平滑肌層增厚，彈性蛋白減少，血管鈣化發(fā)生[2]。研究認為，血管老化在人體衰老過程中起著決定作用，中老年人心腦血管疾病的發(fā)生與血管老化也存在著密切的聯(lián)系[3]。因此，深入地探索研究血管老化的機制及相關靶點對心腦血管疾病的防治具有重要意義。

1 血管老化的發(fā)生機制

1.1 炎癥反應 炎癥是衰老最常見的生物學特征。即使在生理衰老過程中，血管基因表達譜中也存在炎性變化，例如炎性細胞因子、趨化因子、黏附分子和誘導型一氧化氮合酶變化。血漿中IL-6、IL-18、CRP和TNF-α等炎性標志物的濃度在衰老的人體中持續(xù)升高，而這些炎癥介質的慢性升高會導致機體內活性氧(ROS)水平升高[4]。ROS形成的異常增加使ROS的產生與分解之間存在不平衡，自由基的蓄積會通過修飾或干涉細胞蛋白質、脂質和DNA引起細胞大分子的氧化損傷，進而發(fā)生氧化應激，而氧化應激發(fā)生后可通過缺氧誘導因子 1α(HIF-1α)和血管內皮生長因子/血管內皮生長因子受體2(VEGF/VEGFR-2)信號傳導促使血管內皮損傷，從而加速血管老化進程。研究還發(fā)現(xiàn)，ROS異常增加可以促進炎癥介質的分泌，當體內ROS不斷產生導致氧化應激后，DNA的損傷、炎癥因子的異常表達會再次引起炎癥反應[5-6]。這一過程導致了“炎癥反應-ROS異常升高-氧化應激”的惡性循環(huán)，從而反復損傷血管內皮，加速血管老化。

1.2 內皮功能障礙 內皮功能障礙是血管老化的主要特征之一，這與內皮一氧化氮(NO)的生物利用度降低有關。機體衰老過程中,與衰老相關的NO產量和生物利用度會明顯下降，當NO生物利用度受到嚴重損害時，內皮型一氧化氮合酶(eNOS)及其輔酶四氫生物蝶呤(BH4)的表達也會隨之降低[7]。NO是從血管內皮中釋放出來的血管活性劑，NO生物利用度的減少是內皮功能障礙的重要特征之一。此外，NO生物利用度降低還可導致轉谷氨酰胺酶2的分泌和活性增加，轉谷氨酰胺酶2是一種多功能酶，可催化細胞外基質蛋白的交聯(lián)并改變VSMCs的形態(tài)學結構[8]。研究也發(fā)現(xiàn)，BH4可以改善老年人的內皮功能，相反，血管中BH4的減少可直接導致eNOS的構象從二聚體變?yōu)閱误w狀態(tài)，導致NO丟失[9]、內皮功能障礙及VSMCs形態(tài)學結構變化，進而加速血管老化的發(fā)生。

1.3 端?？s短 端粒是位于真核染色體兩端的DNA蛋白質復合物，他們的主要作用是防止雙鏈DNA斷裂，從而保留基因組的完整性和穩(wěn)定性。端粒通過細胞衰老參與血管老化過程，細胞衰老主要表現(xiàn)為端粒酶活性下降和端粒功能異常。隨著年齡的增長，端粒的縮短、損傷及端粒酶的活性下降會導致ECs和VSMCs的衰老及功能障礙，進而導致血管老化[10]。

1.4 線粒體 線粒體在調節(jié)衰老過程中起著重要作用。研究證實，細胞線粒體呼吸鏈產生的ROS會造成細胞DNA損傷，引起受損DNA附近組蛋白磷酸化，并激活共濟失調毛細血管擴張突變激酶(ATM)活性，同時上調p53的活性，通過ATM/Akt/p53/p21依賴的信號通路，抑制細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)活性，并與周期蛋白cyclin協(xié)同調控細胞周期，造成血管內皮功能障礙和血管早衰的發(fā)生[11]。

2 血管老化的相關靶點

2.1 血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) AngⅡ相關的炎性信號參與血管老化過程，AngⅡ可誘導TNF-α和單核細胞趨化蛋白(MCP)-1等炎性信號表達，NO及Sirt1活性降低，從而激活caspase-3/-9引起DNA斷裂，最終導致ECs凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，在衰老的血管壁中，VSMCs的增殖與衰老是共同存在的，衰老的VSMCs自身就能分泌大量的IL-1β、IL-6、IL-8、MCP-1及TNF-α等促炎因子，受AngⅡ誘導后，新增殖分化的VSMCs也可分泌大量的促炎因子，這些促炎因子可加劇機體的氧化應激反應，導致血管內皮損傷，加速VSMCs的衰老和凋亡。

2.2 Fos相關抗原1(Fra-1) Fra-1是Fos轉錄因子家族的成員。Fra-1轉錄因子參與炎癥、免疫反應、細胞增殖和凋亡及細胞外重塑等過程，這與Fra-1的激活及Ang Ⅱ 引起的體內和體外血管細胞衰老有關。Fra-1在Ang Ⅱ 誘導的p21和p16途徑中起著非常重要的作用，而該途徑與細胞衰老密切相關。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ra-1高表達可激活Ang Ⅱ 誘導的衰老表型和衰老相關的分泌表型因子包括p21、IL-6和血管細胞黏附分子(VCAM-1)等，從而加速血管老化進程[12]。

2.3 NF-κB NF-κB可通過調節(jié)炎癥相關性基因的轉錄表達介導炎性反應。NF-κB的激活可促進機體ROS的產生增加，引起氧化應激反應，從而導致血管內皮損傷并激活p53、p21等目的基因調節(jié)ECs及VSMCs的凋亡和增殖，這一過程最終將加速血管老化[13]。

2.4 癌胚抗原相關細胞黏附分子1(CEACAM1) CEACAM1是免疫球蛋白家族的糖蛋白[14]。研究表明,CEACAM1也參與血管老化過程，而這一過程主要與促炎因子TNF-α的表達有關。CEACAM1能通過誘導血管發(fā)芽促進血管生成，并參與初始內皮屏障的建立，其在血管生成后的ECs中表達被上調[15]。CEACAM1以TNF-α依賴性方式調節(jié)內皮轉化生長因子β/轉化生長因子β受體1(TGF-β/TGF-βR1)信號傳導，而TGF-β/TGF-βR1信號轉導增強可能加速血管纖維化，導致血管老化。研究還發(fā)現(xiàn)，CEACAM1促進了血管系統(tǒng)中與年齡有關的氧化應激的增加，該氧化應激通過HIF-1α和VEGF/VEGFR-2信號傳導促進了內皮屏障損傷[5-6]。

2.5 MicroRNA(miRNA) miRNA是一類非編碼小分子RNA，參與細胞的增殖、分化和凋亡等過程。MiR-34a是miRNAs中的一種，參與ECs的表達，在ECs老化的過程中起關鍵作用。MiR-34a可以增強ECs對氧化損傷的敏感性，使血管內皮更易遭受氧化應激損傷，導致血管內皮功能障礙，進而加速血管老化[6]。

2.6 BubR1 BubR1是存在于哺乳動物有絲分裂檢查點基因家族Mad3的同源基因，其參與細胞衰老進程。衰老相關的BubR1缺乏與ROS的反應會導致衰老的VSMC增殖能力降低。實驗表明，丟失BubR1的小鼠動脈壁厚度減少，纖維化增加，彈性降低，血管老化加速，從而導致心血管疾病的高發(fā)[16]。

3 抑制血管老化的相關靶點

3.1 SIRTs SIRTs是高度保守的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD +)依賴性蛋白脫乙?；讣易澹谘装Y反應和抑制血管老化過程中起著重要作用。SIRTs家族由7個成員SIRT 1～7組成，參與多種細胞功能調節(jié)，如DNA損傷修復、細胞周期、代謝反應及神經變性保護等[17]。SIRT1是SIRTs家族中被研究最多的成員，SIRT1活性與氧化應激、炎癥、凋亡信號轉導、DNA損傷修復、胰島素敏感性和端粒穩(wěn)定性的改善有關[18]。有報道稱，SIRT1激活可預防和(或)抑制年齡相關的血管功能障礙[19]。研究發(fā)現(xiàn)，煙酰胺單核苷酸(一種關鍵的NAD +中間產物)可增加SIRT1的激活，從而介導高齡時線粒體功能障礙的逆轉，在老年小鼠中，補充慢性煙酰胺單核苷酸可增加SIRT1活性并逆轉與年齡有關的內皮功能障礙和氧化應激[20]。SIRT1在預防動脈硬化中也起著重要作用，SIRT1的高表達可以阻止不利的血管結構變化，從而抑制血管老化的發(fā)生[21]。

3.2 Klotho Klotho基因是存在于人類第13號染色體上的一種抗衰老基因。有研究發(fā)現(xiàn)，Klotho通過抑制生長因子信號轉導和氧化應激來發(fā)揮抗血管老化的作用。研究發(fā)現(xiàn)PPARγ通過Klotho的活化來調節(jié)VSMCs鈣化[22]。同時，另一研究表明，Klotho的下調也參與了1型糖尿病病人的微量白蛋白調節(jié)[23]。此外，增加Klotho可增強大鼠的抗氧化防御能力，并增加基質金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9的表達[24]。因此，Klotho基因在抑制血管老化過程中發(fā)揮著重要作用。

3.3 雷帕霉素靶蛋白(mTOR) mTOR是高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其具有免疫抑制、蛋白質合成、細胞生長調節(jié)、營養(yǎng)傳遞和能量代謝等功能，參與衰老調控和機體代謝等過程[25]。目前已知的mTOR信號復合物包括mTORC1和mTORC2，mTORC1對應于氧、氨基酸、能量水平及生長因子，主要促進蛋白質合成、脂肪生成、能量代謝、抑制自噬和溶酶體形成等，而mTORC2在肌動蛋白細胞骨架、細胞存活及代謝等方面發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，經阿奇霉素處理的小鼠主動脈血管壁細胞內mTOR的表達被上調，而自噬作用顯著下降，主動脈中層管壁厚度增加，VSMCs肥大增生，彈性膜排列紊亂、疏松，厚薄不均甚至斷裂，部分內膜脫落，血管壁呈現(xiàn)出衰老的表型[26]。mTOR信號通路從諸多方面參與衰老及年齡相關疾病的發(fā)生、發(fā)展，抑制mTORC1信號通路已被證實能夠延緩血管老化過程[27]。

3.4 AMP激活蛋白激酶(AMPK) AMPK是高度保守的異三聚絲氨酸-蘇氨酸激酶，是生物能量代謝調節(jié)的關鍵分子，參與能量平衡、新陳代謝和細胞增殖等過程。AMPK由催化性α-亞基、β-亞基以及包含γ-亞基的AMPK結合位點構成。研究發(fā)現(xiàn)，血管老化過程伴隨著 AMPK /mTOR通路的下調，AMPK激活會通過mTOR銜接蛋白導致mTOR抑制，而抑制mTOR信號通路已被證實能夠延緩血管老化過程[28]。此外，氨基咪唑羧酰胺核糖核苷酸可通過在α2亞基上的磷酸化作用直接激活AMPK。重要的是，在培養(yǎng)的EC中，AMPK是eNOS的激活劑，他通過eNOS的直接磷酸化以及Rac1(與Ras相關的C3肉毒桿菌毒素底物1)和Akt信號轉導，增加NO的產生及生物利用度[29]，而維持正常的NO生物利用度有助于緩解血管內皮功能障礙，抑制VSMCs異常增殖，從而達到抑制血管老化的作用[8]。

3.5 p53基因 p53抑癌基因是細胞中主要的腫瘤抑制因子之一，也是血管老化研究中重要的靶點。p53能夠通過抑制細胞生長、誘導細胞凋亡、促進DNA損傷修復等過程延緩血管老化的發(fā)生發(fā)展[30]。p53協(xié)調細胞周期并促進DNA復制與修復的過程主要是通過抑制細胞周期素依賴激酶(CDKs)復合物活性完成的。有研究發(fā)現(xiàn)下調p53的表達可能會延緩血管老化進程[31]。

4 小結與展望

全身及局部炎癥反應、內皮損傷、氧化應激及線粒體功能障礙等一系列病理變化導致血管老化的實質是血管基礎性病變，而血管基礎性病變所帶來的疾病幾乎貫穿整個醫(yī)療領域。目前對血管老化的機制研究已經有所收獲，而如何抑制或逆轉血管老化仍是我們未來研究的難點。雖然國內外最新研究已經尋找出部分抑制血管老化的靶點，但具體抑制血管老化的機制仍存在爭議，這也導致其成果目前無法惠及臨床。因此，未來的研究應把抑制血管老化的相關靶點作為研究重點，力求通過相關靶點準確地實現(xiàn)抑制或逆轉血管老化，從而降低心腦血管疾病的發(fā)生率。