促血管生成素Ang

促血管生成素 (Ang) DOI：10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2015.02.003 作者单位：100029 北京，卫计委中日友好医院急诊科 脓毒症 （sepsis） 是指由感染引起的全身炎症反应综合征， 病情凶险， 病死率高。 目前， 脓毒症的全球病死率高达 30%～ 70%，脓毒症的高发病率与病死率逐渐成为威胁人民健康的 全球性问题之一。最新美国国家卫生研究院资料显示，在美 国 ICU?澳甏笤加?70 万至 90 万脓毒症患者入院，其中大约 有 20 万患者死于脓毒症。目前脓毒症确切的发病机制尚未 完全阐明，有大量的研究表明，细菌内毒素、失控的炎症反 应、凝血功能紊乱、免疫功能紊乱、细胞凋亡、血管内皮细 胞功能障碍、高代谢状态、基因多态性等因素与其发病机制 均密切相关。促血管生成素 （angiopoietin， Ang）是一个 与新生血管生成密切相关的家族，近期的研究显示细菌内毒 素可以调控 Ang 系统，影响脓毒症的血管内皮细胞功能，破 坏血管内皮完整性，导致毛细血管通透性增加，最终引起多 器官功能障碍和衰竭sup[1]/sup。因此，Ang 系统在脓毒症的发生和发展过程中发挥了重要作用。 1Ang 的编码基因、结构和表达 目前，已知 Ang 家族包括 Ang-1 、Ang-2、 Ang-3 和 Ang-4 四个成员，主要在胚胎发育期表达，促进心血管系统 的发育成熟，其中，Ang-1 和 Ang-2 与血管生成的关系较为 密切。成年以后，除在女性生殖系统（卵巢、子宫）表达水 平较高外，在其他组织呈低水平表达。Ang 各成员的蛋白结 构基本相同，都由 3 部分组成：N-端疏水性分泌信号肽、α -螺旋的卷曲结构域及 C-纤维蛋白原样结构域。卷曲结构域 主要促进蛋白分子的多聚化;C-端纤维蛋白原样结构域是 Ang 中最具保守性的一部分，其中包含受体结合部分，决定 某种 Ang 是否起激动作用。 1.1Ang-1，Ang-2 的编码基因、结构和表达 人的 Ang-1 基因位于染色体 8q22.3-23， 包括 9 个外显子 和 8 个内含子，其相对分子质量约为 60 000～75 000。Ang-1 是由498个氨基酸组成的同源六聚体， 其卷曲结构域大约180 个氨基酸，呈四面体结构，与肌球蛋白有弱的同源性;其 C- 纤维蛋白原样结构域大约有 200 个氨基酸，与纤维蛋白原、 tenascin、hfrep、 ficolin 及果蝇的 SCABROUS 有相似性， 与受体的结合及磷酸化有关。胚胎心血管发育早期 Ang-1 主 要在包绕心内膜的心肌上表达，后期则在血管周细胞上表 达。其表达受缺氧、表皮生长因子（epidermal growth factor， EGF） 、转化生长因子-β（transing growth factor-β， TGF-β）等的调控。 Ang-2 基因位于染色体 8p21，编码 496 个氨基酸，与 Ang-1 有 60%的同源性，主要区别在于曲卷结构域和与纤维 蛋白原样结构域的交界处比 Ang-1 少一个半胱氨酸，导致了 其生物学功能完全不同sup[2]/sup。Ang-2 是 一种分泌性蛋白，主要由血管内皮细胞分泌产生，也可由肿 瘤细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞等表达。在胚胎发育期 Ang-2 主要在大血管平滑肌，以及成体子宫和胎盘等血管生 成活跃的组织表达sup[3]/sup。病理情况下主 要表达于肿瘤、炎症、创伤等部位。其表达受多种因子如血 管内皮生长因子 （vascular endothelial growth factor， VEGF） 、EGF、碱性成纤维细胞生长因子、肿瘤坏死因子- α、血管紧张素Ⅱ、凝血酶等的影响。雌激素、缺氧等可促 进 Ang-2 的表达，而 Ang-1、TGF-β则下调其表达水平 sup[4-5]/sup。 1.2Ang 家族的其他成员 Ang 家族中另外两个研究较少的成员 Ang-3 和 Ang-4， 是分别从鼠、人的标本中分离得到的两种蛋白，是同一基因 座基因的不同译本。此两种促血管生成素分布于不同的组 织：Ang-3 在小鼠体内的多种组织中均有分布，约 503 个氨 基酸， 与Ang-1、 Ang-2分别有45.1%和44.7%的同源;而Ang-4 则主要在人的肺中高表达sup[6]/sup。 2Ang 的作用途径 Ang 作用于内皮特异性含免疫球蛋白样环和上皮生长 因子样域酪氨酸激酶-2 受体（tyrosine kinase with immunoglobulin and epidermal growth factor homology domain2，Tie-2） ，与其结合后使 Tie-2 磷酸化，后通过一 系列复杂的信号发挥其生物功能，维持成熟血管的完整性及 静息状态，并参与生理及病理情况下，如月经周期、脑卒中、 伤口愈合、感染、肿瘤发生等的血管新生。 2.1Tie-2 的编码基因、结构和表达 Tie-2的基因定位于染色体9q31， 全长109 000， 编码1122 个氨基酸。 Tie-2 蛋白为跨膜蛋白质，胞外区由 2 个免疫球蛋 白样片段和 3 个富半胱氨酸区组成， 胞内区含保守的酪氨酸。 Fiedler等sup[7]/sup研究发现第1个免疫球蛋 白样区和 3 个表皮生长因子样区是与 Ang-1、Ang-2 结合的 主要区域，单独的免疫球蛋白样区域或 3 个表皮生长因子样 区是无法与配体结合的。 Tie-2 主要表达在胚胎时期血管内皮 细胞及成年动物的肺血管及卵泡、创口肉芽组织等血管生成 活跃的血管内皮细胞。除内皮细胞外，在早期造血细胞也有 表达，提示人的造血微环境和血管新生之间存在重要联系。 2.2Ang 与其受体 Tie-2 的作用机制 Tie-2 受体是一个与新生血管形成密切相关的内皮细胞 蛋白激酶家族。Ang-1 和 Ang-2 均能与 Tie-2 结合，但是表 现为不同的效应：Ang-1 能激活 Tie-2 而 Ang-2 抑制其生物 活性，这主要与两者的结构差异有关：Ang-1 多数形成多聚 体，少数形成三聚体;而 Ang-2 则易形成二聚体，少数形成多 聚体sup[8]/sup。Ang-1 作为 Tie-2 受体的天然激动剂，它与 Tie-2 特异性结合，促进血管内皮 细胞 Tie-2 受体的磷酸化，从而促进新生血管的成熟和稳定。 Ang-2 亦可以与 Tie-2 受体结合，但被认为是Tie-2 受体的天 然拮抗剂，内皮细胞中的 Ang-2 与 Tie-2 结合后，Tie-2 可能 与 Tie-1 或其他膜表面分子形成二聚体，抑制胞浆的酪氨酸 激酶相互作用，不能促进血管内皮细胞 Tie-2 受体的磷酸化， 从而竞争性阻止 Ang-1 激活 Tie-2 受体。需指出的是 Ang-2 不能使内皮细胞 Tie-2 受体活化，但可使平滑肌细胞和 NIH 3T3 成纤维细胞的 Tie-2 受体磷酸化，即 Ang-2 除了拮抗作 用外，还有激动的作用，其激动具体机制和激动后的调控途 径等有待进一步研究。 研究表明，Ang-4 可以磷酸化 Tie-2，而 Ang-3 不仅