動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成過(guò)程中的炎性轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)

梁運(yùn) 鄒萍 陳宋明

動(dòng)脈粥樣硬化性疾病被定義為慢性炎癥性疾病已經(jīng)被普遍接受，其中低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的滲出起著核心的作用。研究發(fā)現(xiàn)正常情況下LDL并沒(méi)有免疫源性，但是一旦被氧化修飾成氧化型LDL(ox-LDL)就可被抗原遞呈細(xì)胞識(shí)別并遞呈抗原［1］，特異性激活輔助性T細(xì)胞(Th1)，產(chǎn)生大量的Th1細(xì)胞因子［2］，如腫瘤壞死因子 α(TNF-α)、干擾素 γ(IFN-γ)、白介素1(IL-1)，進(jìn)一步擴(kuò)大炎癥，其中單核細(xì)胞的激活、滲出、分化和泡沫細(xì)胞的形成是動(dòng)脈粥樣硬化(AS)斑塊的典型特征。近年來(lái)大量的文獻(xiàn)報(bào)道了單核細(xì)胞趨化分化及泡沫細(xì)胞形成過(guò)程中的信號(hào)變化，在斑塊局部炎性環(huán)境下，這些信號(hào)變化奠定了AS進(jìn)展的病理生理基礎(chǔ)。

1 過(guò)氧化物酶增殖物激活受體(PPAR s)在AS斑塊發(fā)展中的作用

PPAR s是一類配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，分為 PPARα、PPARβ/δ及 PPARγ 這3種表型，PPAR s激活可調(diào)節(jié)一系列下游基因的活性。研究發(fā)現(xiàn)PPAR s在膽固醇代謝，糖代謝及炎癥調(diào)控中發(fā)揮了重要的作用，其中以PPAR γ的作用尤為顯著。AS標(biāo)記性的病理生理改變是泡沫細(xì)胞的形成，其中膽固醇、脂質(zhì)代謝紊亂是泡沫細(xì)胞形成的重要因素。現(xiàn)有證據(jù)表明降脂藥物貝特類［3］、他汀類［4］可激活單核巨噬細(xì)胞PPAR α、PPAR γ的活性，增加膽固醇代謝，從而達(dá)到降脂的目的。因其出色的炎癥調(diào)控能力，也有研究將激活PPAR s作為治療冠心病AS的藥物靶點(diǎn)［5］。

巨噬細(xì)胞是斑塊內(nèi)膽固醇代謝的核心細(xì)胞。ox-LDL被巨噬細(xì)胞膜上的CD36和清道夫受體A(SR-A)介導(dǎo)攝取后，經(jīng)溶酶體分解成游離膽固醇(FC)和游離脂肪酸。巨噬泡沫細(xì)胞依賴ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A1(ABCA1)及ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子G1(ABCG1)完成FC的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)清道夫受體B(SR-BⅠ)向無(wú)脂或貧脂高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)流出并組裝成功能性的HDL。FC在胞內(nèi)具有毒性，會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，其很快會(huì)被膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1(ACAT1)重新酯化成膽固醇酯并在細(xì)胞內(nèi)堆積形成脂滴。因?yàn)槟懝檀嫉牧鞒鲆蕾囉贔C，理論上抑制ACAT1提高胞內(nèi)FC濃度可以增加FC的游出。有研究證實(shí)ox-LDL經(jīng)CD36被巨噬細(xì)胞攝取后的 代 謝 產(chǎn) 物 9，13-羥 基-亞 油 酸 (9-，13-HODE，Hydroxyoctadecadienoic acid)可激活 PPAR γ［6］和一系列的下游基因，包括增加SR-BⅠ、ABCA1、ABCG1、血紅蛋白氧合酶1(HO-1)，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)、ACAT1、CC趨化因子受體2(CCR2)及核因子κB(NF-κB)表達(dá)水平［7］。其中CCR2是誘導(dǎo)單核細(xì)胞向斑塊部位趨化的重要因子;HO-1是抗氧化血管保護(hù)因子;NF-κB激活發(fā)揮著重要的炎性作用，Th1因子得以表達(dá)，大多依靠NF-κB的活性;MMP-9溶解纖維帽結(jié)構(gòu)，造成斑塊不穩(wěn)定性。由此可以看出，巨噬細(xì)胞吞噬ox-LDL后引起的效應(yīng)是增加膽固醇的代謝，抑制炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)，避免膽固醇酯堆積及減少泡沫細(xì)胞的形成。實(shí)際上是否如此呢?雖然我們的早期研究證實(shí)了在冠心病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞HO-1的表達(dá)水平與病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)［8］，但是AS斑塊的組織學(xué)檢查卻發(fā)現(xiàn)在早期斑塊中HO-1是低表達(dá)的［9］，而且SR-BⅠ在斑塊中也低表達(dá)，但斑塊進(jìn)展程度越高，NF-κB的活性也越高［10］。

LDL氧化修飾的過(guò)程中產(chǎn)生大量的活性氧自由基(ROS)，形成氧化應(yīng)激對(duì)正常組織造成損傷并激活NF-κB，這是單核細(xì)胞等炎性細(xì)胞趨化、募集的基礎(chǔ)。NF-κB的活化發(fā)揮重要的促炎作用，包括提高促炎基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)并激活機(jī)體免疫反應(yīng)，如產(chǎn)生大量的炎性細(xì)胞因子 TNF、IFN-γ、IL-1，單核細(xì)胞趨化因子1(MCP-1)，黏附分子E選擇素、ICAM-1、VCAM-1 等［11］，促進(jìn)炎性細(xì)胞的趨化。NF-κB 是維持病理生理穩(wěn)態(tài)的一個(gè)重要物質(zhì)，既可以協(xié)助病原體的清除，在異常因子的持續(xù)刺激下也會(huì)造成炎癥持續(xù)存在并形成炎癥性疾病。ox-LDL誘導(dǎo)產(chǎn)生的自由基和炎性因子使NF-κB持續(xù)激活，而且炎癥本身可以促進(jìn)內(nèi)皮功能紊亂，增加LDL的滲出，形成惡性循環(huán)。而促炎性細(xì)胞因子可以抑制PPAR γ 的活性［12］，使 PPAR γ 激活的一系列保護(hù)作用被限制。如圖1所示。

圖1 ox-LDL的代謝產(chǎn)物有利于激活PPAR γ，但LDL氧化修飾的過(guò)程中產(chǎn)生的大量自由基和炎性因子可以抑制PPAR γ的活性及其后續(xù)效應(yīng)

2 HO-1的激活

HO-1是血紅蛋白氧合酶三個(gè)同工酶之一，又稱為誘導(dǎo)型，氧自由基及氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)產(chǎn)生。HO-1的高表達(dá)對(duì)AS斑塊有保護(hù)的作用，而低表達(dá)則可促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和泡沫細(xì)胞的形成［13］。我們的早期研究同樣發(fā)現(xiàn)了HO-1表達(dá)對(duì)冠心病患者的保護(hù)作用［8］。PPAR α，PPAR γ 活化的靶基因是 HO-1［14］，促進(jìn) HO-1轉(zhuǎn)錄表達(dá)。

另一條HO-1激活途徑是經(jīng)典的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)。在ROS、炎性因子等氧化應(yīng)激刺激分子的作用下胞漿內(nèi)的磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)及絲裂原激活蛋白激酶p38(mitogenactivated protein kinase，p38MAPK)被活化，這兩個(gè)酶的直接活化或直接在氧化應(yīng)激分子的作用下，胞漿內(nèi)的氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-erythroid 2-related factor，Nrf2)得以游離并轉(zhuǎn)入核內(nèi)。轉(zhuǎn)入核內(nèi)的Nrf2與相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)元件結(jié)合并啟動(dòng)HO-1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。

血紅素也可以誘導(dǎo)HO-1高表達(dá)，原理與氧化應(yīng)激類似。研究發(fā)現(xiàn)，AS斑塊內(nèi)出血可以誘導(dǎo)一種特異的巨噬細(xì)胞亞型的出現(xiàn)，這種巨噬細(xì)胞亞型的特征是高表達(dá)HO-1。這種巨噬細(xì)胞因?qū)乃澜M織具有強(qiáng)大的吞噬清除功能和炎癥消退作用而發(fā)揮重要的斑塊保護(hù)作用［15］。

由以上HO-1誘導(dǎo)的通路特征來(lái)看，斑塊HO-1理論上是高表達(dá)的，因?yàn)榧词筆PAR γ被促炎性細(xì)胞因子抑制，失掉了一條HO-1激活的通路，但是促炎性細(xì)胞因子本身就可以促進(jìn)Nrf2轉(zhuǎn)運(yùn)入核并促進(jìn)HO-1表達(dá)。但事實(shí)上，HO-1僅僅在成熟斑塊中高表達(dá)，而在早期斑塊是低表達(dá)甚至檢測(cè)不到的。HO-1被什么機(jī)制阻斷了呢?

3 HO-1和巨噬細(xì)胞亞型

單核細(xì)胞游出后在局部微環(huán)境的作用下分化成巨噬細(xì)胞，但是在不同的微環(huán)境下分化形成的巨噬細(xì)胞功能是迥異的。分化成熟的巨噬細(xì)胞主要為兩種亞型，分為經(jīng)典途徑激活的巨噬細(xì)胞，稱為M1;替代激活途徑為M2。M1表達(dá)大量的促炎細(xì)胞因子，如 TNF-α，IL-1，IL-12，IL-23，IFN γ 及ROS［16-17］，這些細(xì)胞因子為Th1細(xì)胞的激活提供了必要的微環(huán)境［18］，而且M1具有低效率的清除壞死產(chǎn)物功能，主要是免疫激活作用，特別是在病原體的清除和免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。相反，M2高表達(dá)抗炎因子，如IL-4，IL-10，HO-1，CD163及各類清道夫受體，具有很強(qiáng)的清除壞死產(chǎn)物的功能，發(fā)揮重要的組織修復(fù)，免疫耐受和炎癥抑制作用［19-20］。有大量的證據(jù)將高表達(dá)HO-1及CD163作為M2的標(biāo)記。PPAR α，PPAR γ在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中都有表達(dá)，在巨噬細(xì)胞中以PPAR γ為主。研究發(fā)現(xiàn)PPAR γ激活使單核細(xì)胞向M2分化［21］。前面提及HO-1的兩條激活通路，其中一條因?yàn)榇罅康难装Y因子直接阻斷了PPAR γ的活性，使HO-1表達(dá)受抑制，而為什么炎癥因子直接激活Nrf2，HO-1的表達(dá)同樣受抑制呢?我們可以得出結(jié)論，由于斑塊局部大量的炎性因子存在，PPAR γ受到抑制，M2巨噬細(xì)胞分化受阻，HO-1也失去了得以表達(dá)的微環(huán)境。單核細(xì)胞以M1分化為主，使斑塊炎癥持續(xù)存在。如圖2所示。

4 TLR4受體和肝X受體(LXR)與免疫反應(yīng)

LDL是人體正常物質(zhì)，不會(huì)引起免疫反應(yīng)，但是LDL一旦被氧化修飾，就可以被免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞)識(shí)別，從而誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。已知革蘭陰性菌脂多糖(LPS)是重要的細(xì)菌抗原，在細(xì)菌的清除和免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)中發(fā)揮作用。LPS可與單核巨噬細(xì)胞CD14特異性識(shí)別結(jié)合，啟動(dòng)炎癥過(guò)程。但CD14本身不能將信號(hào)轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，需要膜結(jié)合分子TLR4的協(xié)同作用。研究表明TLR4在動(dòng)脈斑塊處，尤其是巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、脂質(zhì)豐富的部位表達(dá)豐富［22］，低度修飾的 LDL 可以激活 TLR4，最終激活 NF-κB。而且ox-LDL被CD36識(shí)別后，可刺激了CD36、TLR4的組裝及表達(dá)，表明TLR4是CD36的共同受體，參與ox-LDL的攝取并產(chǎn)生炎性因子［23］。也就是說(shuō)，ox-LDL也是TLR4的配體。

LXR是膽固醇敏感轉(zhuǎn)錄因子，在肝中最豐富，因此而得名。巨噬細(xì)胞也有LXR表達(dá)，而且在斑塊中LXR是膽固醇代謝的重要通路信號(hào)［24］。膽固醇及一些膽固醇代謝的產(chǎn)物，如氧甾醇等可作為配體，激活LXR并啟動(dòng)下游基因的表達(dá)。LXR激活可提高ABCA1、ABCG1的表達(dá)，增加膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)，且在沒(méi)有下調(diào)ACAT1的情況下減少膽固醇酯在泡沫細(xì)胞內(nèi)堆積［25］。在人類中LXR配體可以增加TLR4的表達(dá)，并增強(qiáng)TLR4對(duì)LPS的反應(yīng)性［26］。而且LXR的激活對(duì)TLR4途徑增強(qiáng)的免疫炎癥反應(yīng)起到允許作用［27］。TLR4在宿主免疫反應(yīng)中作用是復(fù)雜的，其與內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子相互作用使機(jī)體不至于免疫過(guò)激，可見(jiàn)TLR4的活性處在中心環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為斑塊巨噬泡沫細(xì)胞的富脂狀態(tài)對(duì)LXR的激活及ox-LDL對(duì)TLR4的配體作用，是炎癥持續(xù)存在的另一個(gè)機(jī)制。

圖2 LDL氧化修飾的過(guò)程中產(chǎn)生大量的ROS和Th1炎性細(xì)胞因子，抑制PPAR-γ的活性使單核細(xì)胞向炎性M1分化，是斑塊進(jìn)展的重要機(jī)制，相反，M2分化則有利于炎癥的調(diào)控，脂質(zhì)高效代謝及最終斑塊回縮

綜上所述，雖然機(jī)體對(duì)ox-LDL的形成有一定的保護(hù)機(jī)制，如PPAR s的激活，HO-1的上調(diào)及LXR表達(dá)，減少膽固醇的堆積及調(diào)控局部炎癥，但本身ox-LDL誘導(dǎo)的一系列免疫特征使這些保護(hù)機(jī)制失效或功能下降，正是這些特征造就了AS斑塊的高炎癥水平和泡沫細(xì)胞的形成，并最終導(dǎo)致斑塊的發(fā)生和進(jìn)展。

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