文章编号：1004-3934(2000)02-0107-04分类号：Q51

文献标识码：A

Cyclin and Cyclin-Dependent Kinase(CDK) Inhibitor in the Proliferation of Vascular Smooth Muscle Cell

WANG Ming-hui,XU Ding-li

(Department of Cardiology,Nanfang hospital of First Military Medical University,Guangdong,Guangzhou,510515)▲

血管平滑肌细胞(VSMC)的异常增殖是许多血管增殖性疾病如动脉粥样硬化、经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)术后再狭窄、血管移植术后新生内膜形成等发生发展的重要致病机理之一^［1］。对VSMC增殖的分子生物学研究越来越引起人们的重视。细胞周期素(Cyclin)及细胞周期素依赖性激酶(Cyclin-dependent kinase;CDK)抑制蛋白是调控VSMC增殖周期的重要因素，它们作用于细胞周期的不同时相，引发或抑制细胞的分裂、增殖，加速或延缓细胞周期的进程^［2］。因此对Cyclin及CDK抑制蛋白在VSMC增殖中的作用机制的研究，将为血管增殖性疾病的防治提供有效的方法。

本综述旨在阐述VSMC的增殖特点，Cyclin及CDK抑制蛋白在VSMC增殖调控中的作用机制和研究进展。

1VSMC的增殖与血管增殖性疾病

VSMC位于大动脉中层，具有多种功能，参与血管的收缩、形成及重构。根据其作用不同，分为两类^［3］：一类为收缩型VSMC，含有大量粗、细肌丝，具有良好的收缩功能；另一类为合成型VSMC，含有较多的粗面内质网、线粒体和游离的核糖体，含肌丝极少，其作用为合成、分泌细胞外基质和分裂、增殖。在血管形成过程中，VSMC表现为合成型细胞的特征，参与管壁的形成。分化成熟的VSMC，以收缩型为主，具有高度的特异性，增殖速度极慢，通过舒-缩功能维持管壁的紧张性。但成熟的VSMC仍保留了高度的可塑性，当环境因素发生改变时，可以发生迅速而可逆的表型变化，恢复共分化能力^［4］。

VSMC在正常情况下处于非增殖状态，内表面有完整的内皮细胞覆盖，血液中的活性因子无法与之接触。当内皮细胞受损时，血液中的生长因子和细胞分裂因子通过旁分泌和自分泌两种方式激活VSMC，使其表型转变为合成型，移行至内膜，并在此处迅速增殖，分泌细胞外基质，修复损伤的血管。VSMC增殖移行的程度决定了愈后。当内膜损伤严重时，VSMC过度增殖，则会导致血管重构、管腔狭窄，发生血管增殖性疾病。

大量实验已证实了动脉损伤后VSMC的异常增殖是血管增殖性疾病发生的重要因素。在鼠动脉损伤后新生内膜形成的研究中发现，损伤后几小时即出现VSMC的增殖，到第四天增殖的VSMC移行至内膜；两周后VSMC增加3～5倍，占最终内膜细胞总数的90%；三个月后通过细胞外基质的延伸，内膜增厚^［5］。在球囊损伤后的动脉模型中，组织学检查表明新生内膜中VSMC的表型特征与胚胎期细胞在形态学和生物化学特性上具有相似性^［6］。VSMC在动脉粥样硬化斑块的形成中同样具有重要作用。VSMC的增殖被认为是本病早期的一个重要病理过程^［7］。

2VSMC增殖周期与Cyclin和CDK抑制蛋白

2.1VSMC的增殖周期：细胞增殖周期也称细胞周期，是指正常连续分裂的细胞从前一次有丝分裂结束到下一次分裂完成所经历的动态连续过程。真核细胞不进入细胞周期时处于静止期(G₀)，进入细胞周期后依次分为：脱氧核糖核酸(DNA)合成前期(G₁)，DNA合成期(S)，DNA合成后期(G₂)，分裂期(M)四个时期。VSMC处于G₀期时，体积较小，核糖核酸(RNA)分子及蛋白质处于降解状态，无DNA复制。进入G₁期后出现DNA、组蛋白及酶的合成，同时细胞周期调控蛋白在此期被激活，开始合成。在G₁中期至晚期之间，存在一调控点(Restriction Point,R点)，细胞在该点对复杂的细胞内、外信号进行整合、传递，决定细胞进入分裂程度、发生凋亡或是返回G₀期^［8］。通过R点之后，细胞周期的进行不依赖于有丝分裂原的刺激，为一内部自我调节的过程。因此G₁期的调控至关重要。S期主要是染色体DNA分子的半保留复制。G₂期主要是有丝分裂前细胞结构和功能上发生的改变。M期细胞分裂产生两个子代细胞，由此完成一次细胞增殖。

激活的VSMC最终通过细胞周期完成其分裂、增殖，因此VSMC的增殖周期是生长因子和细胞分裂因子所共有的最终通路^［9］。而细胞周期时相的协调进行是通过细胞周期素及CDK抑制蛋白的表达和/或激活完成的。

2.2Cyclin和VSMC的增殖：Cyclin为参与细胞周期正性调节的蛋白质家族，是CDK激酶的活性辅助因子。它含有由100个氨基酸组成的保守区，此区域的氨基酸排列顺序与细胞周期素盒(Cyclin box)相似，参与CDK激酶的结合^［2］。Cyclin在细胞周期调节中的主要作用为^［10］：(1)确定亚细胞结合位点(subcellular localization)；(2)决定底物的特异性；(3)与上游调节蛋白结合；(4)CDK's激活的限速物质。

Cyclin与其调节亚单位CDK组成的Cyclin-CDK合酶是促进细胞周期顺利进行的核心物质^［11］。它的活性受Cyclin的水平、CDK抑制蛋白的表达及磷酸化等多种因素影响。迄今为止发现的哺乳类动物的Cyclin有8种，其中研究较多与VSMC增殖关系密切的是Cyclin D、A、E。

Cyclin D包括D₁、D₂、D₃，作用类似于生长因子传感器，将细胞外的信号与细胞周期的进行连接在一起^［2］。Cyclin D在细胞周期中最早被合成，于G₁中期达高峰，一般与CDK₄/CDK₆组成合酶，对R点进行调控。Cyclin D-CDK₄/CDK₆作用底物有两个：(1)E₂F家族，它调节S期所需蛋白质的合成。(2)Rb^［12］，即视网膜成纤维细胞瘤抑制蛋白，是VSMC增殖的重要负性调节因子。非磷酸化的Rb抑制VSMC的增殖，磷酸化的Rb则是VSMC通过G₁/S期进行增殖所必需的物质。Cyclin D₁是VSMC中主要的D型Cyclin^［13］，Cyclin D₁/CDK₄激酶活性在G₁早期至中期达最高，与Rb在G₁晚期形成负反馈环调节Rb的磷酸化，促进细胞进入S期。

CyclinE为核蛋白，是参与DNA复制调节的重要因子，同时也是细胞进入S期的限速物质。它与CDK₂结合，并激活CDK₂'s。Cyclin E/CDK₂活性在G₁晚期至S早期最高，其作用是使Rb进一步磷酸化，同时又是抑制蛋白P²¹、P²⁷作用的靶物质，参与限速调节^［14］。Cyclin E的过度表达使细胞体积减小。减少对生长因子的需求，加速G₁期的进展^［10］。

Cyclin A作用复杂，在S期与CDK₂结合，在G₂/M期与CDC₂结合，是S期顺利进行启动DNA复制所必需的因子^［15］。同时它对G₁/S交界区也有调节作用，在培养基中Cyclin A的过度表达使处于G₁/S阻滞状态的细胞越过R点进入S期。

细胞周期素的表达与其作用成正相关。近年来对动脉损伤动物模型的研究已证实Cyclin A和Cyclin E是促进动脉损伤后VSMC增殖的主要因素。动脉损伤后48小时内Cyclin E和Cyclin A表达水平相继升高，在G₁期形成Cyclin E/CDK₂复合物，在S早期Cyclin A与CDK₂结合，分别对G₁、S期进行调控^［16］。在人冠状动脉损伤后组织学检查中发现Cyclin E在再狭窄的增殖区表达水平升高，在已修复的损伤处则无Cyclin E表达。Zhu等^［17］报道抑制G₁期Cyclin，即抑制G₁期被激活的Cyclin，包括Cyclin D₁，E和A，培养基中的VSMC出现细胞皱缩，核裂解，染色质浓缩等类似细胞凋亡的改变；在活体中则表现为新生内膜增生程度及发生率均明显低于对照组(p＜0.001)。Guo等报道^［18］，在培养的VSMC中加入一氧化氮(NO)供体，可阻断CyclinA mRNA及其蛋白的表达，CDK₂活性不受抑制，而VSMC则出现增殖抑制。我们应用细胞培养的方法也显示在血管源性生长因子(PDGF)刺激VSMC增殖和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)刺激VSMC增生(肥厚)时，Cyclin A、Cyclin D和Cyclin E的表达明显升高。但在增殖和增生(肥厚)的VSMC中，Cyclin蛋白表达水平升高的程度相近。由此推测：Cyclin在VSMC增殖中具有重要的促进作用，但不是决定增殖的关键因子^［19］。

2.3CDK抑制蛋白与VSMC增殖：CDK抑制蛋白是细胞内存在的可抑制CDK活性的蛋白质家族的总称。哺乳类动物中依其作用不同分为两大类：(1)INK(inhibitor of CDKs)，包括P^15INK，P^16INK，P^18INK，P^19INK，作用为抑制Cyclin D-CDK₄/CDK₆的磷酸化激酶活性。(2)Kip/Cip蛋白(kinase inhibitor protein)，包括P^21Kip1,P^27Kip1,P^57Kip2，抑制大多数Cyclin/CDKs的磷酸化激酶活性^［20］。目前在VSMC中研究较多的抑制蛋白为P^27Kip1和P^21Cip1。

2.3.1P27：Polyak于1994年在TGF-β处