2021年YAP在血管穩(wěn)態(tài)維持中的作用與機制全文

2021年YAP在血管穩(wěn)態(tài)維持中的作用與機制(全文)YAP(Yes-associatedprotein)最初是作為果蠅中的Yorkie基因編碼產(chǎn)生的同系物被發(fā)現(xiàn)［1］,廣泛表達于除外周血白細胞外的各種組織中［2］。YAP可定位于細胞核中，但由于YAP與其同源類似物TAZ不含DNA結合結構域，因而只能通過與其他轉錄因子如TEAD1-4、RUNX1/2和Smadl等相互作用被帶到啟動子區(qū)發(fā)揮轉錄調(diào)控作用［3］,通過調(diào)控下游靶基因的轉錄，促進細胞生長和增殖、維持干細胞特性和組織結構完整性等［4］。作為Hippo通路主要的下游效應分子，YAP/TAZ能夠被多種上游信號調(diào)控，包括細胞極性、細胞密度、G蛋白偶聯(lián)受體信號通路與肌動蛋白細胞骨架功能等［5］?；罨蟮腨AP可以發(fā)揮促進細胞凋亡、增殖、分化、DNA修復以及維持內(nèi)源性穩(wěn)態(tài)等作用，而過度激活則可能促進腫瘤的形成［6］。近年來的研究發(fā)現(xiàn)YAP在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用［7］。平滑肌細胞(Vascularsmoothmusclecells,VSMCs)特異性敲除YAP［8］以及內(nèi)皮細胞條件性失活YAP［9］都會導致小鼠大血管畸形發(fā)育以及胚胎致死，提示YAP參與血管系統(tǒng)發(fā)育過程。此外，YAP廣泛參與調(diào)節(jié)心血管相關疾病的病理生理過程，包括血管新生［10］、內(nèi)皮炎癥［11］、內(nèi)膜新生［12］以及動脈瘤［13］等。因此，本文主要圍繞近期發(fā)現(xiàn)的YAP在維持血管穩(wěn)態(tài)以及血管重構類疾病中的作用展開綜述。一、YAP與血管新生血管新生是一種生理以及病理情況下從已有血管形成新血管的過程，這個過程由靜止以及激活的內(nèi)皮細胞應對多種細胞因子的動態(tài)調(diào)控作用而產(chǎn)生，包括生長因子、炎癥因子或者血流誘導的機械力刺激等，在血管的發(fā)育、傷口愈合及缺血等病理生理過程中具有重要作用［14］。在小鼠視網(wǎng)膜血管發(fā)育早期階段，YAP主要分布在頂細胞的細胞核中，提示YAP可能在內(nèi)皮出芽生長過程中發(fā)揮轉錄調(diào)控作用［15］。當敲除內(nèi)皮細胞中的YAP/TAZ后，頂細胞生長停滯并呈瘤樣結構，頂細胞絲狀偽足形成減少，同時細胞間連接蛋白表達減少、血管屏障完整性被破壞，嚴重時出現(xiàn)視網(wǎng)膜以及腦出血［16］。內(nèi)皮特異性過表達YAP，會增加乳鼠視網(wǎng)膜血管出芽數(shù)目、覆蓋面積以及頂細胞偽足數(shù)目等［10］。血管新生過程受到多種因素驅動，如血管內(nèi)皮生長因子(Vascularendothelialgrowthfactor，VEGF)，細胞黏附蛋白(VE-cadherin)等［17］。研究發(fā)現(xiàn)VE-cadherin、細胞骨架蛋白和VEGF等因素，均可作為YAP上游信號，通過調(diào)控YAP的絲氨酸磷酸化水平以及YAP在內(nèi)皮細胞中的亞細胞定位，進而調(diào)控血管內(nèi)皮細胞生長、增殖和新生血管生成相關因子的表達［14］。視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞中的VE-cadherin可以介導YAPSer127磷酸化和轉位入細胞核，激活后的YAP通過轉錄性調(diào)控ANG-2(angiopoietin-2)的表達從而增強內(nèi)皮細胞的血管生成功能［15］。VEGF誘導激活的YAP,可以通過抑制STAT3與出核轉運蛋白結合，使STAT3滯留在核內(nèi)并導致轉錄活性增加，從而上調(diào)ANG-2基因的表達，促進視網(wǎng)膜血管新生［10］。同時，VEGF可以通過作用于肌動蛋白細胞骨架激活YAP/TAZ,YAP/TAZ激活后啟動調(diào)節(jié)細胞骨架動態(tài)變化的轉錄程序，確保適當?shù)难苌煞磻?8］。此外，YAP還能以轉錄活性非依賴的方式促進血管新生。胞漿中的YAP/TAZ可以通過調(diào)節(jié)Rho家族GTPaseCDC42活性調(diào)控新生小鼠視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞遷移從而促進血管新生［19］。除了發(fā)育階段的血管新生過程外，多種因素誘導的病理性血管新生過程中YAP也發(fā)揮著重要調(diào)控作用。腫瘤的生長和遷移依賴于腫瘤內(nèi)和周圍新生血管［20］。內(nèi)皮細胞過表達YAP,可以增加小鼠皮下接種腫瘤中新生血管的密度，同時促進腫瘤的生長［10］。在腎癌細胞中，YAP可以通過增強Gli2/VEGFA軸促進腫瘤血管形成［21］。在膠質(zhì)母細胞瘤中，內(nèi)皮細胞中TAZ的水平和血管密度正相關，同時TAZ的表達依賴血管VEGFR2的水平，提示TAZ和VEGFR2調(diào)節(jié)惡性母細胞瘤中的血管生成［22］。綜上，在生理性和病理性血管新生過程中，YAP可以通過響應VEGF等上游信號，通過多種機制調(diào)控血管新生過程。針對YAP作為靶標的藥物設計對于缺血性疾病以及腫瘤等血管新生相關疾病的治療有潛在應用前景。二、YAP與內(nèi)皮炎癥內(nèi)皮細胞的慢性炎癥反應，是導致動脈粥樣硬化等疾病的起始步驟和重要促進因素［23］。血流剪切力、整合素蛋白、細胞炎癥因子（如TNF-a、IL-1等）等是在體激活內(nèi)皮細胞的重要因素［1］。內(nèi)皮細胞激活后，血管通透性增高在細胞因子的刺激下細胞膜上高表達ICAM-1、VCAM-1等炎癥分子，進而引起內(nèi)皮功能障礙等一系列疾病。YAP可以作為細胞內(nèi)的機械感受器存在，對細胞外基質(zhì)的硬度變化做出反應［24］。由于血管結構的區(qū)域性變化，血液流經(jīng)血管對血管壁造成的剪切力差異是動脈粥樣硬化斑塊呈現(xiàn)局灶性分布的重要影響因素［25］。在ApoE-/-小鼠行左頸總結扎術模擬的湍流模型中發(fā)現(xiàn)，與對照相比，湍流處內(nèi)皮細胞中的YAP/TAZ主要定位在細胞核內(nèi)，提示湍流介導YAP激活。內(nèi)皮特異性過表達YAP會促進內(nèi)皮細胞增殖和炎癥因子表達，并加重ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化斑塊的形成［26］。機制研究發(fā)現(xiàn)，層流能夠通過促進整合素蛋白陽與Ga13相互作用，進而促進YAPSer127位點的磷酸化并使YAP滯留細胞漿中，進而抑制JNK和下游cyclinA1和CCL2等的表達，最終發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的保護作用［27］。湍流可通過誘導整合素蛋白a5以及其下游c-Abl的激活，促進YAPY357位點磷酸化以及YAP的細胞核轉位，從而誘導內(nèi)皮細胞炎癥反應［11］。除血流剪切力外，研究顯示血管炎癥因子如TNF-a等也可以誘導YAP激活。TNF-a處理內(nèi)皮細胞可以導致YAP/TAZ去磷酸化并轉位入細胞核［28］。在LPS模擬的敗血癥小鼠模型發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮特異性敲除YAP加重敗血癥誘導的血管炎癥和心血管功能障礙。YAP可通過增強TRAF6的K48泛素化以及抑制其K63泛素化來降解TRAF6，從而抑制NF-kB的激活以及炎癥反應的發(fā)生［29］。同時，LPS能夠引起內(nèi)皮細胞中YAP和Egr-1(earlygrowthresponse)轉位入細胞核，并增加組織因子的表達。氣管內(nèi)給予YAP小RNA的處理能夠有效緩解敗血癥小鼠的肺損傷［30］。綜上，YAP在多種因素誘導的內(nèi)皮細胞激活以及內(nèi)皮炎癥性疾病發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。三、YAP與內(nèi)膜新生內(nèi)膜新生是指血管應對損傷如血管成形術或置入支架后內(nèi)膜層形成新的內(nèi)膜，主要是平滑肌細胞增殖并導致內(nèi)膜和細胞外基質(zhì)融合造成的。這個過程伴隨著VSMCs收縮標志物表達下調(diào)以及遷移增殖能力增加［31］。近年來研究發(fā)現(xiàn)YAP可作為重要的轉錄因子驅動VSMCs表型基因的表達［32,33］。心肌細胞/VSMCs特異敲除YAP導致小鼠胚胎致死以及血管畸形。機制研究發(fā)現(xiàn)YAP能夠募集表觀遺傳抑制因子HDAC4抑制細胞周期阻滯基因Gpr132的高表達，進而抑制VSMCs增殖［8］。在球囊損傷誘導的內(nèi)膜新生過程以及體外給予VSMCs表型轉換驅動劑PDGF-BB刺激，YAP的表達上調(diào)可以促進VSMCs增殖和遷移并且使VSMCs從收縮表型轉換為合成表型，提示YAP參與VSMCs表型轉換以及內(nèi)膜新生過程［34］。其它因素如轉錄因子Sp-1(specificityprotein1)也可以通過上調(diào)YAP啟動子的活性誘導收縮型VSMC轉換為合成型［35］。相反，體外敲低YAP可以抑制VSMCs的增殖并上調(diào)收縮標志物基因的表達。小鼠頸動脈結扎模型中，敲除YAP可以抑制VSMCs的表型轉換以及內(nèi)膜新生［33］。機制研究揭示YAP可通過干擾myocardin-SRF-CArGbox三級復合體的形成，進而調(diào)控VSMC表型轉換［34］。近年來針對YAP結合的轉錄因子TEAD1的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠股動脈導絲損傷模型中TEAD1的表達顯著增加，并可以通過介導SLC1A5的表達增加谷氨酰胺轉運，同時上調(diào)mTORCI的活性，最終在mTORCI和TEAD1協(xié)同作用下促進VSMCs增殖和內(nèi)膜增生［36］。因此，YAP/TEAD是平滑肌表型轉換過程的重要蛋白復合體，可能作為治療內(nèi)膜新生的潛在靶點。四、YAP與動脈瘤主動脈夾層和主動脈瘤由于發(fā)病快、死亡率高，是目前心血管高危疾病之一［37］。動脈瘤與動脈粥樣硬化具有相似的病理特征，如局部血流剪切力變化、炎癥反應、細胞外基質(zhì)沉積改變等，常見的有胸主動脈瘤以及腹主動脈瘤等，雖然有證據(jù)顯示YAP對于這些因素存在響應，但目前針對YAP在動脈瘤疾病中的作用的研究較少。StanfordA型主動脈夾層主要累及升主動脈。在人的升主動脈瘤管壁中發(fā)現(xiàn)YAP表達下調(diào)，同時伴隨VSMCs凋亡以及細胞外基質(zhì)紊亂的發(fā)生［13］。在大鼠的主動脈夾層模型中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，過表達YAP可降低VSMCs的凋亡，同時也可以抑制主動脈夾層的發(fā)生以及主動脈夾層的厚度［38］。主動脈根部的平滑肌細胞來源于心血管組細胞，YAP可以通過和NKX2.5相互作用降低心肌蛋白的轉錄從而抑制心血管祖細胞向VSMCs的分化過程［39］。這些研究提示了YAP在主動脈夾層和動脈瘤發(fā)生過程中可能發(fā)揮了重要調(diào)控作用，但具體的分子機制尚需要進一步深入研究。

TheRMeu-fTAPinA'ascutarHomrosta^h圖1YAP在血管穩(wěn)態(tài)維持中的作用示意圖平用肌細胞血管發(fā)育內(nèi)膜新生七曲麻夾炭動豚痛內(nèi)皮細胞 TheRMeu-fTAPinA'ascutarHomrosta^h圖1YAP在血管穩(wěn)態(tài)維持中的作用示意圖平用肌細胞血管發(fā)育內(nèi)膜新生七曲麻夾炭動豚痛內(nèi)皮細胞 山管新生動恥粥樣硬化I感染內(nèi)宜韁嘛彳對旗州祀一令一初般瑁料五、展望血管穩(wěn)態(tài)的維持，是包括血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞、巨噬細胞以及成纖維細胞等多種細胞共同作用的結果。YAP除了在血管內(nèi)皮細胞以及VSMCs中發(fā)揮重要調(diào)控作用之外，近年來的研究也表明YAP在巨噬細胞以及成纖維細胞中也起到至關重要的作用。在病原體感染引起的小鼠炎癥性腸病模型中發(fā)現(xiàn)，YAP調(diào)節(jié)M1和M2巨噬細胞極化的平衡。病原體感染后，小鼠體內(nèi)巨噬細胞中的YAP表達增高，促進M1巨噬細胞極化并產(chǎn)生IL-6,進而促進炎癥進展［40］；而在巨噬細胞中敲除YAP則能夠減緩炎癥性腸?。?1］。YAP激活能夠促進腫瘤相關巨噬細