劉　琪(綜述)，戚基萍，吳　鶴(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病理科，哈爾濱 150001)

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Notch信號通路在血管發(fā)生中的作用

劉琪△(綜述)，戚基萍※，吳鶴(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病理科，哈爾濱 150001)

摘要：Notch信號通路幾乎參與多細(xì)胞機(jī)體的所有生物學(xué)過程，包括細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移以及血管發(fā)生。近年來，Notch信號在血管發(fā)生中的作用逐漸得到廣泛的認(rèn)識，其在胚胎、視網(wǎng)膜血管疾病、動靜脈畸形、缺血性疾病和腫瘤等多方面的血管發(fā)生中均發(fā)揮關(guān)鍵性作用，但Notch信號的具體作用機(jī)制比較復(fù)雜，目前還不是很明確。因此，深入了解Notch信號在血管發(fā)生中的作用及其作用機(jī)制將為臨床多種疾病的治療提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：血管發(fā)生；Notch；信號通路

Notch信號通路在生物進(jìn)化過程中高度保守，參與包括細(xì)胞增殖、存活、凋亡、遷移、血管發(fā)生和侵襲在內(nèi)的多種生物學(xué)過程[1-3]。研究發(fā)現(xiàn),Notch信號通路在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中表達(dá)，阻斷Notch信號將會抑制視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的遷移和增殖[3]。有報(bào)道，應(yīng)用γ分泌酶抑制劑能減少缺血性神經(jīng)元細(xì)胞的死亡，進(jìn)而減少梗死面積并改善神經(jīng)功能預(yù)后，表明Notch信號參與神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡過程[4]。另外，已經(jīng)證實(shí)Notch信號在許多癌癥中處于失調(diào)狀態(tài)，能調(diào)節(jié)上皮向間質(zhì)的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[5]。在炎癥方面，Notch1可能與細(xì)胞核因子κB通路共同參與炎癥反應(yīng)，加重組織損傷[6]。

在哺乳動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)4種Notch受體(Notch1、2、3、4)以及5種Notch配體(Delta like1、3、4和Jagged1、2)[2，7]。其中受體Notch1、Notch4與配體Dll1、Dll4和Jagged1主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)并發(fā)揮重要的生物學(xué)功能[8]。一般血管發(fā)生至少需要兩個過程：內(nèi)源性內(nèi)皮細(xì)胞的出芽；血管的穩(wěn)定[5]。血管新生是從已存在的血管中產(chǎn)生新血管的過程。頂端細(xì)胞向前方伸出絲狀偽足，指示血管出芽的方向；柄細(xì)胞負(fù)責(zé)形成管腔，作為最終的血流通道。最后由周細(xì)胞/平滑肌細(xì)胞覆蓋，形成成熟的、有功能的新生血管。近來，Notch信號通路在腫瘤中的作用得到越來越多的關(guān)注，但其在血管發(fā)生中的作用尚不完全清楚?，F(xiàn)就Notch信號通路在血管發(fā)生中的生物學(xué)功能研究作一綜述。

1Notch信號在胚胎血管發(fā)生中的作用

已經(jīng)證實(shí)Notch通路調(diào)節(jié)血管生長和成熟。Dll4是Notch的一種高親和配體，其介導(dǎo)的Notch信號主要表達(dá)于動脈內(nèi)皮，在正常血管重構(gòu)中非常重要[9]。新生血管出芽過程中，Dll4主要表達(dá)于內(nèi)皮頂細(xì)胞，與鄰近柄細(xì)胞上的Notch受體結(jié)合而抑制柄細(xì)胞對血管內(nèi)皮生長因子A的敏感性，最終導(dǎo)致血管沿著一個方向生長,促進(jìn)管腔形成。Jagged1可抑制頂端細(xì)胞中Dll4的表達(dá)，并增加頂端細(xì)胞對血管內(nèi)皮生長因子A的敏感性，促進(jìn)血管萌芽。Jagged1是頂細(xì)胞形成和出芽的正向調(diào)節(jié)劑，Jagged1和Dll4在組織中的表達(dá)模式不同，所以在血管發(fā)生中具有互補(bǔ)的作用。在胚胎發(fā)育期，Dll4的缺乏會因嚴(yán)重的血管缺陷而造成致死性胚胎[10]。Bridge等[11]證實(shí)，miR-30作為一種保守的微小RNA家族，能夠靶向作用Dll4。將miR-30經(jīng)顯微操作注射到斑馬魚胚胎中抑制Dll4，引起段間血管過度發(fā)生和背主動脈直徑減小，初步證實(shí)Dll4-Notch信號在血管發(fā)生中具有維持管腔形成的重要作用。文獻(xiàn)報(bào)道[12]，在胚胎心內(nèi)膜中Notch能活化NO信號，兩者在成人動脈生成中均非常重要，側(cè)支血管重構(gòu)需要Notch信號，同時對缺血產(chǎn)生應(yīng)答的血管舒張需要NO。NF-E2相關(guān)因子2(NF-E2-related factor 2,Nrf2)在血管發(fā)育期間活化，Nrf2的缺失能夠?qū)е卵苊芏冉档秃蛢?nèi)皮出芽的減少，同時內(nèi)皮細(xì)胞中Nrf2的缺失導(dǎo)致Dll4表達(dá)和Notch活性的增加，有文獻(xiàn)證實(shí)Nrf2通過Dll4-Notch信號調(diào)節(jié)血管形成，并且Dll4-Notch信號的增加能減少血管分支的形成[13]。

2Notch信號在視網(wǎng)膜血管發(fā)生中的作用

已知Dll4是一種特異的Notch配體，在病理和生理過程中參與血管發(fā)生的調(diào)節(jié)。Dll4/Notch的抑制能上調(diào)血管擴(kuò)張劑腎上腺髓素的表達(dá)并抑制血管收縮素血管緊張素原的表達(dá)，因此在高氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜病變模型和正常發(fā)育的視網(wǎng)膜中Dll4/Notch的抑制能夠減少血流的非灌注并有效地防止毛細(xì)血管的消退[14]。低氧情況下Dll4-Notch信號能通過抑制血管分支和促進(jìn)血管成熟來避免過度的血管發(fā)生。脈絡(luò)膜新生血管化(choroid neovascularization, CNV)是一種病理性血管發(fā)生的疾病，其主要致病因素為缺氧和缺血，在缺氧情況下能誘導(dǎo)RF/6A細(xì)胞中Dll4表達(dá)的上調(diào)[15]。Dong等[16]發(fā)現(xiàn)，在RF/6A細(xì)胞中Dll4表達(dá)的增強(qiáng)能觸發(fā)其快速的增殖和更強(qiáng)的管腔形成能力，并發(fā)現(xiàn)Dll4可能通過低氧誘導(dǎo)因子1α-血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)通路在脈絡(luò)膜新生血管發(fā)生中發(fā)揮重要作用。同時，Ahmad等[17]證實(shí)，經(jīng)典Notch通路的活化能通過減少出生后視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)的發(fā)育而縮小CNV損害的面積，相反Notch通路的抑制能增加CNV的損害。因此，Notch通路作為CNV的治療靶點(diǎn)，為今后臨床提供一定的理論依據(jù)。

3Notch信號在動靜脈畸形中的作用

大腦動靜脈畸形是導(dǎo)致腦出血和神經(jīng)功能缺損的原因之一。Notch信號在發(fā)育時期動靜脈畸形中的作用已經(jīng)證實(shí)，但在大腦動靜脈畸形中發(fā)揮的作用還不是非常完善。EphB4/ephrin B2參與胚胎血管發(fā)育，血管重構(gòu)以及成人病理性血管形成。Bai等[18]報(bào)道，EphB4和ephrin B2在新生血管形成和動靜脈分化/重構(gòu)中發(fā)揮重要作用。在大腦動靜脈畸形標(biāo)本中，EphB4表達(dá)于靜脈而ephrin B2表達(dá)于動脈；而正常顳淺動脈中兩者均不表達(dá)。ZhuGe等[19]應(yīng)用手術(shù)切除的大腦動靜脈畸形標(biāo)本進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)，相比正常大腦血管標(biāo)本，Notch1信號在損傷組織的血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，Western Blot檢測發(fā)現(xiàn)Notch1及其配體Jagged1和Dll4以及Notch下游靶基因Hes1的表達(dá)都有增加，并證實(shí)Notch1信號的活化是大腦動靜脈畸形的標(biāo)志?；罨厥荏w樣激酶1是轉(zhuǎn)化生長因子β/骨形態(tài)生成蛋白受體家族的一種內(nèi)皮特異成員，Larrivée等[20]研究發(fā)現(xiàn)，活化素受體樣激酶1和Notch信號在血管形態(tài)發(fā)生期間存在直接聯(lián)系。Yao等[21]發(fā)現(xiàn)，γ羧基谷氨酸蛋白作為骨形態(tài)生成蛋白的一種抑制劑，其缺失導(dǎo)致骨形態(tài)生成蛋白活性增加，進(jìn)而誘導(dǎo)活化素受體樣激酶1在大腦血管內(nèi)皮中的表達(dá)，后者的活化能增強(qiáng)Notch配體Jagged1和2的表達(dá)，活化的Notch信號改變ephrin B2和ephrin受體B4的表達(dá)，最終引發(fā)大腦動靜脈畸形。

4Notch信號通路在缺血性疾病血管發(fā)生中的作用

內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞/周細(xì)胞之間的相互作用在功能性新生血管形成中非常重要，腦缺血后神經(jīng)發(fā)生和成神經(jīng)細(xì)胞向缺血周圍的遷移依賴成熟血管網(wǎng)的形成[22]。盡管Notch信號能在缺血組織中調(diào)節(jié)血管發(fā)生，但其在卒中后缺血誘導(dǎo)的血管發(fā)生中的作用還不是很明確。卒中后缺血誘導(dǎo)的血管發(fā)生促使大腦形成毛細(xì)血管網(wǎng)，這對于神經(jīng)系統(tǒng)功能的完全恢復(fù)是不足的。在大鼠中風(fēng)模型中，靜脈注射骨髓間質(zhì)細(xì)胞后在梗死周圍可觀察到內(nèi)皮細(xì)胞顯著增多，并且增加的內(nèi)皮細(xì)胞主要是內(nèi)源性的。注射骨髓間質(zhì)細(xì)胞后在缺血皮質(zhì)中觀察到內(nèi)皮細(xì)胞中Notch1的表達(dá)水平顯著增加[1]。這些數(shù)據(jù)證實(shí)卒中后骨髓間質(zhì)細(xì)胞可能通過活化Notch信號通路而增強(qiáng)大腦血管發(fā)生。Dll4的抑制存在相互矛盾的作用，即增加血管密度的同時降低新生血管的成熟度和血流灌注[23]。與野生型成年小鼠相比，選擇性剔除Dll4的成年小鼠軟膜側(cè)枝數(shù)目增加，但并沒有減少大腦中動脈閉塞引起的梗死面積，同樣，選擇性敲除Dll4能減少小鼠股動脈閉塞后的血流，組織缺血更加嚴(yán)重[24]。Liu等[23]應(yīng)用下肢缺血和皮瓣兩種模型發(fā)現(xiàn)，部分或間斷抑制Dll4能增加血管性應(yīng)答并促進(jìn)血管成熟，能很快恢復(fù)組織灌注，從而快速改善缺血或組織損傷。在股動脈結(jié)扎模型中，阻滯Notch1和Dll1能導(dǎo)致動脈生成的缺如。因此，Notch的活化在缺血/再灌注中具有一定作用，包括立即的血管舒張應(yīng)答和長久的血管重構(gòu)。

5Notch信號通路在腫瘤血管發(fā)生中的作用

腫瘤血管發(fā)生是一個復(fù)雜的過程，Notch信號在腫瘤新生血管發(fā)育中發(fā)揮重要作用，已經(jīng)證實(shí)Dll4的剔除能通過觸發(fā)無功能血管的過度出芽而延緩腫瘤生長[25]。以往臨床單獨(dú)應(yīng)用VEGF抑制劑貝伐單抗來治療腫瘤，但其存在一定的藥物抵抗作用。Li等[10]發(fā)現(xiàn)，Dll4-Notch信號介導(dǎo)了腫瘤對貝伐單抗的抵抗，應(yīng)用γ分泌酶抑制劑后能破壞大血管并消除腫瘤對貝伐單抗的抵抗?；贜otch信號與VEGF的相互作用關(guān)系，Hernandez等[26]推測，相比單獨(dú)抑制VEGF而言，兩者的共同抑制更能促使血管消退，增加內(nèi)皮細(xì)胞凋亡并減少周細(xì)胞的覆蓋，最終證實(shí)這一假說并發(fā)現(xiàn)兩者在腫瘤血管發(fā)生中有互補(bǔ)的作用。同樣Leslie等[9]發(fā)現(xiàn)，在斑馬魚模型中VEGF和Dll4-Notch信號共同阻滯后，內(nèi)皮細(xì)胞則保持靜止?fàn)顟B(tài)。這些研究結(jié)果均表明，在腫瘤中聯(lián)合抑制VEGF和Dll4-Notch信號具有極大的治療意義。另外，已經(jīng)證實(shí)Hey1是一種Notch信號通路的重要下游效應(yīng)器，在血管發(fā)育中具有重要的作用?？úㄎ魅饬鍪且环N血管增生性腫瘤，Wang等[27]發(fā)現(xiàn)Dll4、Hey1和HeyL在卡波西肉瘤中的表達(dá)顯著上調(diào)。同時體外基質(zhì)膠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Hey1的下調(diào)和γ分泌酶抑制劑的應(yīng)用能顯著減少新生血管的形成。另外Zhang 等[28]在鼻咽癌中發(fā)現(xiàn)Dll4與VEGF具有正相關(guān)性，Dll4的高表達(dá)可作為鼻咽癌患者預(yù)后不良的獨(dú)立指標(biāo)。這些發(fā)現(xiàn)表明，Notch信號通路參與腫瘤血管發(fā)生，并為臨床抗腫瘤治療提供一定的理論基礎(chǔ)。

6展望

Notch信號通路在胚胎血管發(fā)育、視網(wǎng)膜血管疾病、動靜脈畸形、缺血性疾病和腫瘤等血管發(fā)生中發(fā)揮重要的生物學(xué)作用，參與機(jī)體的多種生物學(xué)過程，但其具體的作用機(jī)制比較復(fù)雜，Notch信號可以與其他通路或因子相互作用而發(fā)揮一系列生物學(xué)效應(yīng)。在腫瘤與非腫瘤血管發(fā)生中，Dll4的參與比較廣泛，而且是非常有前景的一個治療靶點(diǎn)，其主要表達(dá)在新生血管出芽的頂端，與血管管腔形成和成熟密切相關(guān)，這為今后臨床多種疾病的治療提供一定的理論基礎(chǔ)。另外，Jagged1、Notch1、Dll1以及Notch的下游靶基因Hes1等都參與了疾病的血管發(fā)生，發(fā)揮不可或缺的作用。目前Notch信號通路在血管發(fā)生中的機(jī)制尚無系統(tǒng)、明確的闡述，還需進(jìn)一步研究。在腫瘤中，抑制Notch信號能夠促進(jìn)血管分支，但其新生血管為無功能血管，從而減少血流灌注，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞缺血壞死。因此，在腫瘤患者中，抑制Notch信號通路成為一種治療方向。在缺血性疾病中，Notch信號究竟是怎樣影響血管發(fā)生，其作用機(jī)制又是如何還不是非常清楚，存在許多爭議。此外，Notch信號抑制劑在血管發(fā)生中的應(yīng)用是目前研究的熱點(diǎn)之一，可能為今后臨床靶向治療和用藥提供一定的理論依據(jù)。

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Study on the Effect of Notch Signaling Pathway on Angiogenesis

LIUQi，QIJi-ping，WUHe.

(DepartmentofPathology，theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001，China)

Abstract:Notch signaling pathway involved in almost all biological processes in multicellular organism,including cell proliferation,apoptosis,invasion,metastasis and angiogenesis.In recent years,the role of Notch signaling in angiogenesis has gradually been recognized widely.Notch signaling has a key role in angiogenesis of embryonic and retina vascular diseases,arteriovenous malformation,ischemic diseases and tumor,but the specific mechanism of Notch signaling are relatively complex and not clear by now.Therefore,further understanding of the effect and mechanism of Notch signaling will provide a theoretical basis for many clinical diseases.

Key words:Angiogenesis; Notch; Signaling pathway

收稿日期：2014-05-19修回日期：2014-08-29編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.015

中圖分類號：R363.13

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)07-1189-03