周遠(yuǎn)群 楊艷

(西南醫(yī)科大學(xué)心血管醫(yī)學(xué)研究所醫(yī)學(xué)電生理學(xué)教育部和四川省重點實驗室、四川省心血管疾病防治協(xié)同創(chuàng)新中心，四川 瀘州 646000)

高血壓是常見的心血管疾病，也是心、腦血管病最重要的危險因素。其發(fā)生機(jī)制非常復(fù)雜，包括神經(jīng)元、激素、腎和血管機(jī)制。了解控制血壓的生理機(jī)制及其病理改變將有助于研究高血壓的病理機(jī)制，從而有效控制血壓升高和治療高血壓。

在高血壓實驗?zāi)Ｐ秃团R床患者中，動脈血管壁增厚、血管收縮增強(qiáng)和血管舒張減弱，上述因素共同導(dǎo)致血管平滑肌張力增加，使血管外周阻力和血壓升高。研究表明，蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)與血管平滑肌功能密切相關(guān)。高血壓時，PKC的表達(dá)或活性顯著增加，引起血管過度收縮以及營養(yǎng)性血管變化，而使用PKC抑制劑靶向抑制血管PKC的表達(dá)，可以明顯減少高血壓動物的血管平滑肌活動過度[1]。本文針對高血壓狀態(tài)下，血管平滑肌中PKC表達(dá)和活性的改變及引起這些改變的機(jī)制的最新研究進(jìn)展做一綜述。

1 PKC對血管收縮的影響

肌球蛋白輕鏈(Myosin light chain20，MLC20)磷酸化是血管平滑肌收縮的主要決定因素。血管收縮激動劑如苯腎上腺素(Phenylephrine，PE)等與其G蛋白偶聯(lián)受體(G proteincoupled receptors，GPCR)相互作用，使磷脂酰肌醇雙磷酸(Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2)水解，生成三磷酸肌醇(Inositol 1,4,5-trisphosphate，IP3)和甘油二酯(Diacylglycerol，DAG)。IP3刺激肌漿網(wǎng)釋放Ca2+，而DAG激活蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)，使分子量為17kDa的PKC增強(qiáng)性抑制蛋白(PKC-potentiated phosphatase inhibitor protein-17 kDa，CPI-17)發(fā)生磷酸化，抑制MLC磷酸酶(MLC phosphatase，MLCP)催化亞單位MYPT1(Myosin phosphatase target subunit 1)的活性，從而使MLC20磷酸化水平增高，血管平滑肌收縮增強(qiáng)。

PKC是絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，由9種不同的基因編碼，并由10種同種型組成[2]。常規(guī)(c)PKC(α，βI，βII和γ)和新型(n)PKC(δ，ε，η和θ)都需要磷脂和DAG進(jìn)行活化，而c型PKC的活化還需要依賴于Ca2+；非典型(a)PKC(ζ，ι/λ)活化也需要磷脂，但不依賴于DAG和Ca2+[3]。

PKC參與許多生理和病理過程，學(xué)者們通過測定PKC mRNA表達(dá)、蛋白質(zhì)水平和活性，以及通過研究PKC抑制劑的作用、PKC敲除小鼠和轉(zhuǎn)基因大鼠中血管反應(yīng)性的變化，發(fā)現(xiàn)了PKC在血管收縮中的重要作用[4]。PKC可以通過調(diào)節(jié)離子通道、離子泵改變細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，以及收縮蛋白的Ca2+致敏和Ca2+非依賴收縮途徑的活化來影響血管平滑肌收縮。PKC易位至細(xì)胞表面還可以觸發(fā)一系列蛋白激酶，其最終與收縮肌絲相互作用并引起血管平滑肌收縮。在某些情況下，PKC可以抑制血管平滑肌收縮[5]。

2 PKC與高血壓

高血壓是一種多因素疾病，其發(fā)生機(jī)制非常復(fù)雜，但最終表現(xiàn)為血管平滑肌張力增加，導(dǎo)致外周血管阻力和血壓升高。研究表明，血管平滑肌中PKC的表達(dá)或活性增加可引起血管過度收縮以及營養(yǎng)性血管變化，進(jìn)而誘發(fā)高血壓。此外，PKC和高血壓之間的關(guān)系還可能涉及血管內(nèi)皮、細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)和基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMPs)介導(dǎo)的血管重塑、氧化應(yīng)激和自由基、腎血流動力學(xué)和腎素-血管緊張素系統(tǒng)、神經(jīng)元變化和交感神經(jīng)過度活躍、血管炎癥以及與炎性細(xì)胞因子和其他代謝因子的潛在相互作用[3]。

2.1 自發(fā)性高血壓中PKC的變化

PKC活化能夠增強(qiáng)血管收縮，其表達(dá)上調(diào)也參與高血壓病理改變過程。大量研究表明PKC在自發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneously hypertensive rats，SHR)血管平滑肌中表達(dá)增高、活性增強(qiáng)，而γ-interferon可以將其恢復(fù)到正常對照大鼠的PKC水平，表明PKC與高血壓中的細(xì)胞因子之間存在相互作用。SHR中乙酰膽堿誘導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性舒張和相關(guān)總外向鉀電流的幅度減小是由于血管壁中PKCδ活性的增加，使用RNA干擾技術(shù)的PKCδ同種型基因沉默可以使SHR中受損的血管功能正?；痆6]。

鉀通道具有PKC敏感性，與高血壓的發(fā)展密切相關(guān)。鉀通道的開放，如大電導(dǎo)Ca2 +激活鉀通道(Large-conductance calcium-activated potassium channel，BKCa)，導(dǎo)致膜超極化和血管舒張[7]。研究表明，高血壓時BKCa通道對動脈收縮的調(diào)節(jié)會發(fā)生改變。BKCa通道由成孔α亞基(BKα)和輔助β、γ亞基組成，其亞基的調(diào)節(jié)運(yùn)輸是控制動脈收縮的功能機(jī)制[8]。在SHR和Wistar-Kyoto(WKY)大鼠腦動脈中，BKα總蛋白、表面BKα和β1蛋白的表達(dá)量相似，一氧化氮(Nitric oxide，NO)或膜去極化可以刺激β1亞基的表面轉(zhuǎn)運(yùn)，但這種作用在SHR中受到抑制；此外，SHR腦動脈中PKCα和PKCβII的蛋白表達(dá)和活性均高于WKY大鼠，而PKC抑制劑可以恢復(fù)SHR動脈中β1亞基的表面轉(zhuǎn)運(yùn)、BKCa通道活化和由NO介導(dǎo)的血管舒張。這些結(jié)果表明，活化的PKC可以阻斷β1亞基表面運(yùn)輸，其抑制BKCa通道并導(dǎo)致SHR腦血管舒張功能障礙[9]。

胰高血糖素樣肽-1(Glucagon-like peptide-1，GLP-1)對心血管系統(tǒng)發(fā)揮直接和間接作用，包括改善內(nèi)皮功能和心臟功能，調(diào)節(jié)血管張力，降低血壓，減少動脈粥樣硬化，并發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。研究表明，與WKY腎動脈相比，SHR腎動脈中PKCβ表達(dá)增加，PKCα、PKCβ或總PKC表達(dá)沒有差異。在SHR中，GLP-1受體表達(dá)降低，且Exendin-4(GLP-1受體激動劑)對血管的舒張效應(yīng)顯著降低，但都能被PKC和PKCβ抑制劑恢復(fù)。因此，PKCβ的表達(dá)和活性增加可能是GLP-1受體下調(diào)的主要介質(zhì)，從而使其介導(dǎo)的高血壓血管舒張效應(yīng)降低[10]。

PKC通過使CPI-17發(fā)生磷酸化，抑制MLCP，參與鈣敏感機(jī)制對血管平滑肌的調(diào)節(jié)。一些研究通過調(diào)查年輕(5-6周)SHR高血壓發(fā)展過程中血管收縮和PKC活性之間的關(guān)系，從而進(jìn)一步確定了PKC在自發(fā)性高血壓中的作用。研究表明，在SHR和WKY大鼠中，高鉀誘導(dǎo)的完整腸系膜動脈的收縮，以及用α-毒素透化血管后由細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加引起的收縮沒有明顯差異；而用PKC激動劑佛波醇二酯(Phorbol-12,13-dibutyrate，PDBu)處理后，SHR中高鉀誘導(dǎo)的收縮顯著增強(qiáng)，其透化血管中由細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加引起的收縮也比WKY更為顯著。此外，PKC抑制劑H-7和calphostin C對SHR血管收縮的抑制作用更強(qiáng)[11]。這些實驗表明PKC對血管平滑肌中收縮蛋白的Ca2+敏感性在年輕SHR的高血壓前期明顯增強(qiáng)，同時，血管平滑肌中PKC的激活發(fā)生在明顯的高血壓之前，表明PKC在高血壓發(fā)展中的致病作用。而在本實驗室的研究中發(fā)現(xiàn)，PE在老年(>18月)SHR的腸系膜動脈中引起的最大收縮顯著增加。PE作用于血管平滑肌細(xì)胞腎上腺素能α1受體后，能激活G蛋白耦聯(lián)受體信號通路，通過增加胞內(nèi)鈣離子濃度激活下游MLCK和激活PKC介導(dǎo)的下游信號通路從而誘導(dǎo)血管收縮。有研究報道，與WKY相比，在SHR主動脈中PKC抑制劑顯著抑制去甲腎上腺素(Norepinephrine，NE)引起的收縮。因此我們推測，PE作用于腎上腺素能α1受體后，其下游信號分子如PKC的表達(dá)及活性增強(qiáng)后導(dǎo)致MLC磷酸化增強(qiáng)可能是老年SHR腸系膜動脈上PE引起的最大收縮顯著增加的原因之一，但其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

此外，在WKY和SHR的血管平滑肌中也觀察到PKC的表達(dá)和活性存在性別差異。在完整的雌性WKY中，PDBu處理后，血管平滑肌的收縮強(qiáng)度以及PKCα、δ和ζ的表達(dá)和活性比雄性弱，并且這種差異在SHR血管平滑肌中更為顯著。在閹割和完整的雄性大鼠中，PDBu誘導(dǎo)的收縮強(qiáng)度和PKC活性相似；但與完整的雌性大鼠相比，在卵巢切除(Ovariectomized，OVX)的大鼠中更強(qiáng)。用17β-雌二醇皮下植入物可以使OVX雌性大鼠中PDBu收縮幅度和PKC活性降低，這種作用在SHR更強(qiáng)。這些實驗表明，與雄性大鼠相比，雌性大鼠的血管平滑肌收縮幅度和PKCα、PKCδ、PKCζ的表達(dá)和活性均有所下降，這些差異很可能是由雌激素介導(dǎo)的，并在高血壓中更為明顯[12]。而有研究發(fā)現(xiàn)，雄激素可以調(diào)節(jié)PKCδ的表達(dá)，對PKCδ介導(dǎo)的動脈收縮和高血壓有顯著的控制作用[13]。因此，抑制PKCδ可能是治療由雄激素誘導(dǎo)的高血壓的潛在靶標(biāo)。

2.2 肺動脈高血壓中PKC的變化

肺血管高反應(yīng)性是肺動脈高壓的主要特征，有研究發(fā)現(xiàn)肺血管高反應(yīng)性部分依賴于PKC信號傳導(dǎo)[14]。PKCα、β、δ、ε和ζ通過使肌球蛋白輕鏈磷酸化、Ca2+通道激活或K+通道抑制參與平滑肌收縮，并且已提出PKC可以作為肺動脈高血壓的治療靶點[15]。

研究表明，骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體II基因突變與55%的家族性肺動脈高血壓有關(guān)[16]，并發(fā)現(xiàn)PKCβ是其相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑之一[17]。睡眠呼吸暫停引起的間歇性缺氧誘導(dǎo)的全身和肺部高血壓大鼠模型中，內(nèi)皮素(Endothelin，ET-1)誘導(dǎo)的肺血管收縮反應(yīng)性增強(qiáng)由PKCβ介導(dǎo)[18]。在缺氧誘導(dǎo)的肺部高血壓動物的肺動脈中，PKC抑制劑減弱ET-1誘導(dǎo)的血管收縮和細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度以及與鈣庫相關(guān)的血管收縮反應(yīng)，表明PKC有助于肺動脈血管平滑肌的Ca2+致敏和Ca2+內(nèi)流[19]。

PKCα缺乏的小鼠肺動脈對血管收縮劑血栓素A2(Thromboxane A2，TXA2)的反應(yīng)性增強(qiáng)，可能通過增加了肺動脈中TXA2受體(TP受體)的表達(dá)引起[20]。缺乏PKC?的小鼠顯示缺氧性肺血管收縮降低，電壓門控鉀通道Kv3.1表達(dá)增加和膜超極化；另一方面，與慢性缺氧野生型小鼠相比，PKC?缺失小鼠肺動脈血壓增加更明顯，而吸入NO后血壓降低，表明PKC?可能是缺氧調(diào)節(jié)中NO合成酶的重要信號中間體[21]。此外，在肺動脈高血壓Fawn-hooded大鼠模型中，PKC抑制環(huán)磷酸腺苷(Cyclic adenosine monophosphate，cAMP)誘導(dǎo)的BKCa通道活化并通過磷酸二酯酶引起高血壓肺動脈平滑肌的肺血管收縮[22]。

2.3 鹽敏感性高血壓中PKC的作用

飲食中鈉攝入量的增加會導(dǎo)致鹽敏感個體產(chǎn)生高血壓。與對照大鼠相比，脫氧皮質(zhì)酮醋酸酯(Deoxycorticosterone acetate，DOCA)鹽敏感性高血壓大鼠的血壓和心臟/體重的比值明顯增加。PKC抑制劑GF109203X降低DOCA鹽高血壓大鼠的基礎(chǔ)張力和絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)或細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)活性，表明DOCA-鹽高血壓大鼠的血管張力和MAPK活性增加可能涉及PKC通路[23]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在高鹽飲食誘導(dǎo)的高血壓小鼠中，PKCα和ERK1/2活性增加，且主動脈TRPV4依賴性收縮增強(qiáng)，具體表現(xiàn)為TRPV4通過激活Ca2+/PKC/ERK1/2通路激活高血壓小鼠主動脈胞漿型磷脂酶A2(Cytosolic phospholipase A2，cPLA2)依賴性收縮[24]。

PKC還可以影響腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和血壓的腎控制機(jī)制。Heitzer等人研究了具有兩個腎一夾(2K-1C)高血壓和對照大鼠的主動脈血管功能。與對照相比，高血壓大鼠中PDBu誘導(dǎo)的血管收縮增強(qiáng)，并且超氧化物產(chǎn)生增加，血管功能障礙和超氧化物產(chǎn)生被超氧化物歧化酶和PKC抑制劑calphostin C標(biāo)準(zhǔn)化。因此，2K-1C大鼠的腎血管性高血壓與血管超氧化物增加和血管擴(kuò)張功能受損有關(guān)，可能是由于PKC介導(dǎo)的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NAD(P)H)依賴性氧化酶激活[25]。同時，其他研究還表明，PKC可能影響腎小動脈Na+/Ca2+交換機(jī)制，導(dǎo)致腎血管擴(kuò)張缺陷和鹽敏感的高血壓[26]。

高鹽飲食和子宮腔蛋白質(zhì)剝奪導(dǎo)致血漿葡萄糖、胰島素和血壓顯著升高，使乙酰膽堿引起的內(nèi)皮依賴性血管舒張減弱。與用內(nèi)皮型一氧化氮合酶抑制劑N-硝基-L-精氨酸甲酯(N-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME)處理的對照動脈相比，胰島素誘導(dǎo)的血管收縮在糖尿病高血壓大鼠中顯著增強(qiáng)，PKC抑制劑Ruboxistaurin可以部分抑制胰島素刺激的血管收縮。表明PKC抑制改善功能性內(nèi)皮細(xì)胞胰島素抵抗和平滑肌細(xì)胞對胰島素的超敏反應(yīng)，但不能恢復(fù)糖尿病高血壓大鼠中乙酰膽堿介導(dǎo)的血管舒張[27]。

2.4 妊娠高血壓和先兆子癇中PKC的變化

正常妊娠通常與血壓下降、子宮血流量增加和血管收縮劑的血管反應(yīng)性降低有關(guān)。妊娠綿羊的子宮動脈和妊娠晚期大鼠的主動脈顯示血管收縮減弱和PKC活性降低。此外，與未妊娠大鼠相比，妊娠晚期主動脈中Ca2+依賴性PKCα和Ca2+非依賴性PKCδ、PKCζ的表達(dá)、激活和易位減少[28]。慢性缺氧可增強(qiáng)妊娠綿羊的子宮血管張力，并與PKC活性增加有關(guān)[29]。懷孕期間的缺氧可能會減弱性類固醇激素/受體的作用，從而導(dǎo)致妊娠子宮動脈PKC活化增強(qiáng)。增加的BKCa通道活性在妊娠期間抑制PKC介導(dǎo)的羊子宮動脈收縮，而妊娠缺氧可以上調(diào)PKC并抑制BKCa[30]。缺氧還可能通過PKC依賴性機(jī)制抑制內(nèi)向整流性鉀離子通道(Inwardly rectifying potassium channel，KIR)，并可能導(dǎo)致缺氧時先兆子癇中子宮血管血流動力學(xué)的適應(yīng)不良和胎兒宮內(nèi)生長受限[31]。

在5%至7%的妊娠中，女性患有先兆子癇，其特征是血管阻力和血壓嚴(yán)重升高。Khalil等人建立了妊娠期高血壓的動物模型，與對照相比，用NO合酶抑制劑L-NAME處理的晚期妊娠大鼠的血壓更高，且苯腎上腺素誘導(dǎo)的主動脈收縮更強(qiáng)，且PKCα、PKCδ的表達(dá)和活性增加[32]，表明了PKCα和PKCαδ與妊娠期高血壓血管收縮和血管阻力增加有關(guān)。

3PKC抑制劑作為高血壓血管功能的調(diào)節(jié)劑

PKC的亞細(xì)胞定位可以決定血管平滑肌活性的狀態(tài)，并且可以用于高血壓的診斷和預(yù)后[11]。目前，Ca2+通道阻滯劑已用于治療高血壓和冠狀動脈痙攣，而PKC可作為治療血管疾病的替代靶標(biāo)[33]。PKC siRNA可靶向血管疾病中的特定PKC同種型。PKCδ基因沉默與短發(fā)夾RNAs(shRNAs)-靜脈內(nèi)給予的質(zhì)粒傳遞系統(tǒng)使自發(fā)性高血壓大鼠的血管功能和血壓正?；痆6]。PKC假底物抑制肽的靶向遞送可用于局部血管疾病。PKC抑制劑可以涂在支架上，并在血管痙攣區(qū)域以有效濃度直接釋放。PKCβII和PKCδ抑制劑包被的支架或球囊在實驗性試驗中顯示出功效[34]。

PKC抑制劑有利于調(diào)節(jié)高血壓中的血管平滑肌功能，特別是當(dāng)與其他治療方式組合使用時。PKC抑制劑可以增強(qiáng)Ca2+通道阻滯劑對血管收縮的抑制作用。靶向Ca2+非依賴性PKC可能對Ca2+通道阻滯劑治療無效的高血壓有益。通過Rho激酶和MAPK抑制劑也可以增強(qiáng)PKC抑制劑在減少血管收縮和血壓中的作用。RhoA / Rho激酶引起MLC磷酸酶的抑制，從而增強(qiáng)Ca2+-MLC激酶依賴性血管平滑肌收縮，并可能在高血壓的發(fā)展和進(jìn)展中發(fā)揮作用。PKC與其他途徑如ROS，MMP和炎性細(xì)胞因子之間的相互作用也可能與血管疾病有關(guān)。同種型特異性PKC抑制劑與抗氧化劑、MMP抑制劑和細(xì)胞因子拮抗劑的組合使用可為對Ca2+拮抗劑不敏感的高血壓的治療提供多重方法[3]。

4 總結(jié)與展望

目前，已經(jīng)有大量研究證實PKC在各類高血壓中起重要作用，且涉及多種信號途徑。但在老年高血壓中，PKC的變化及信號途徑尚不清楚，仍需進(jìn)一步研究。此外，雖然已有PKC抑制劑嘗試作為高血壓血管功能的調(diào)節(jié)劑，但還沒有真正意義上的PKC抑制劑用于高血壓治療。為了獲得達(dá)到更好治療高血壓目的臨床治療藥物，開發(fā)具有良好的酶選擇性和藥物動力學(xué)的PKC同種型特異性抑制劑是今后的藥物研究一個策略。