心外膜脂肪影響冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的分子機(jī)制

王強(qiáng)，王璟

(1.南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院，江蘇南京 210093;2.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 心臟內(nèi)科，江蘇 南京 210002)

冠狀動(dòng)脈(簡(jiǎn)稱冠脈)粥樣硬化是由環(huán)境和遺傳因素共同作用引起的一種慢性炎癥反應(yīng)性疾病，其發(fā)生的具體機(jī)制尚未完全闡明。大量研究表明，內(nèi)臟脂肪組織不僅可用于能量?jī)?chǔ)存，還可作為一個(gè)內(nèi)分泌器官，分泌多種脂肪細(xì)胞因子，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。心外膜脂肪組織作為內(nèi)臟脂肪組織的一部分，而又具有鄰近冠脈的解剖特點(diǎn)，因此心外膜脂肪和冠脈粥樣硬化的關(guān)系已成為目前研究的熱點(diǎn)。

1 心外膜脂肪的簡(jiǎn)介

心外膜脂肪是指位于心肌外表面和心外膜之間的脂肪組織，其生理功能主要有:(1)可分解為游離脂肪酸為心臟供能;(2)屬于棕色脂肪的一部分，可調(diào)節(jié)心臟溫度;(3)可對(duì)心臟自主神經(jīng)起保護(hù)作用;(4)可調(diào)節(jié)血管的舒縮功能。在病理情況下，心外膜脂肪可作為一個(gè)具有免疫活性的器官促進(jìn)冠脈周圍炎癥的發(fā)生。

有學(xué)者報(bào)道，在亞臨床冠心病(coronary artery disease，CAD)人群中，心外膜脂肪的體積和體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)呈正相關(guān)［1］。2012 年 Graner等［2］研究同卵雙胞胎的心臟和心外膜脂肪體積的大小發(fā)現(xiàn)，兩者心臟體積大小相似，而心外膜脂肪體積則與獲得性肥胖程度以及機(jī)體炎癥呈正相關(guān)。然而也有文獻(xiàn)提示心外膜脂肪的體積和BMI無(wú)相關(guān)性，心外膜脂肪中單核細(xì)胞趨化因子-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的水平與其脂肪細(xì)胞的大小呈負(fù)相關(guān)［3］。雖然對(duì)心外膜脂肪體積和BMI關(guān)系的報(bào)道不一致，但目前大多數(shù)研究認(rèn)為心外膜脂肪體積與冠脈粥樣硬化是密切相關(guān)的［4］。

2 動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的分子機(jī)制

眾所周知?jiǎng)用}粥樣硬化是一個(gè)慢性炎癥反應(yīng)性過(guò)程，血管中的單核細(xì)胞在各種黏附分子如細(xì)胞內(nèi)黏附分子(intercellular adhesion molecule，ICAM)、血管細(xì)胞黏附分子(vascular adhesion molecule，VCAM)的作用下黏附到血管內(nèi)壁，爾后MCP-1與單核細(xì)胞上的趨化因子受體2(chemokine receptors 2，CCR2)結(jié)合，使單核細(xì)胞遷移入血管內(nèi)膜下轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞通過(guò)清道夫受體吞噬修飾后的脂蛋白顆粒轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞，泡沫細(xì)胞可釋放活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPS)、組織因子以及其它的細(xì)胞因子，最終巨噬細(xì)胞聚集在動(dòng)脈粥樣斑塊的中心并凋亡形成壞死脂核。同樣T淋巴細(xì)胞在VCAM-1作用下黏附到血管內(nèi)壁，通過(guò)相應(yīng)的趨化因子遷移入內(nèi)膜下，被氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)、熱休克蛋白等抗原致敏后，一方面表現(xiàn)促炎狀態(tài)，即分泌白介素-1(interleukin-1，IL-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、γ-干擾素(γ-interferon，γ-IFN);另一方面表現(xiàn)為抗炎狀態(tài)，即分泌IL-4、IL-10。據(jù)報(bào)道人類T淋巴細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的血管內(nèi)一般表現(xiàn)為促炎狀態(tài)［5］。

3 炎癥細(xì)胞和細(xì)胞因子在CAD及非CAD者心外膜脂肪細(xì)胞中的分布

從上文可以看出巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞及細(xì)胞因子在動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。2009年有學(xué)者指出CAD合并代謝綜合征者炎癥因子水平與冠脈病變程度呈正相關(guān)［6］。2010 年 Tavora等［7］通過(guò)尸檢發(fā)現(xiàn)人的冠脈外膜以及其周圍脂肪中T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)與其內(nèi)膜炎癥及壞死脂核有關(guān)，從而影響冠脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性，然而遺憾的是研究人員未將冠脈外膜和內(nèi)膜中的T淋巴細(xì)胞作比較。Nishimura等［8］用高脂食物喂飼小鼠后發(fā)現(xiàn)，在其附睪脂肪組織中CD8+T細(xì)胞增多以及CD8+T細(xì)胞可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的聚集，提示脂肪組織炎癥與CD8+T細(xì)胞相關(guān)。

研究人員用CAD和非CAD(NCAD)患者的心外膜脂肪與腿部脂肪組織作比較，得出在CAD的心外膜脂肪中核因子-κB(nf-kappa b，NF-κB)、IκB 激酶(i kappa b kinase，IKKβ)和c-Jun氨基末端激酶(c-jun nh2-terminal kinase，JNK)表達(dá)增加，同時(shí)升高的指標(biāo)還有脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、Toll樣受體-2(toll-like receptor-2，TLR-2)、Toll樣受體-4(toll-like receptor-4，TLR-4)、CD68+(巨噬細(xì)胞)、TNF-α。因此Baker等首次提出，心外膜脂肪中的炎癥反應(yīng)可能是LPS與巨噬細(xì)胞表面的TLR-2或TLR-4結(jié)合后，通過(guò)NF-κB和JNK信號(hào)傳導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)的［9］。除此之外，脂肪組織中的巨噬細(xì)胞還可以兩種不同的激活狀態(tài)存在:一種是M1表型即由IFN-γ或LPS等激活巨噬細(xì)胞，使 TNF-α、IL-6、MCP-1表達(dá)增加，表現(xiàn)為促炎作用;另一種是M2表型即由IL-13、IL-4等激活巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)抗炎作用，使 IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表達(dá)增多，導(dǎo)致組織修復(fù)重構(gòu)、血管再生。2011年Hirata等［10］通過(guò)研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪組織中巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)與NCAD相比，在CAD患者的心外膜脂肪中的M1型巨噬細(xì)胞(促炎)增多，M2型巨噬細(xì)胞(抗炎)減少;然而NCAD和CAD患者的皮下脂肪組織中巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)并無(wú)差別。早在2009年就有文章報(bào)道在CAD患者的心外膜脂肪中TNF-α、IL-6、MCP-1、IL-1B 等細(xì)胞因子明顯高于皮下脂肪［11］。

2011年Hirata等［12］研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的 CD3+、CD4+、CD8+、CD68+發(fā)現(xiàn)，與NCAD相比，CAD患者的心外膜脂肪中的CD68+和CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)明顯增多，而這種差異未見(jiàn)于皮下脂肪組織。

從以上可以得出CAD患者的心外膜脂肪中T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞(以M1型為主)及相關(guān)細(xì)胞因子是明顯增高的，因此可以推測(cè)心外膜脂肪中的慢性炎癥可能與冠脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。

4 心外膜脂肪中炎癥細(xì)胞及細(xì)胞因子影響冠脈粥樣硬化的途徑

心外膜脂肪中的巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞及細(xì)胞因子與冠脈粥樣硬化密切相關(guān)。然而心外膜脂肪中的巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞是通過(guò)何種途徑作用于冠脈尚不清楚。由于心外膜脂肪緊鄰冠狀血管和心肌且無(wú)筋膜將它們隔開(kāi)，研究人員提出心外膜脂肪可能通過(guò)兩種“由外向內(nèi)”假說(shuō)途徑作用于冠脈:一種是旁分泌，即炎癥細(xì)胞、炎癥細(xì)胞因子、游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)等逐層彌散入血管壁;另一種是滋養(yǎng)血管分泌，細(xì)胞因子等首先被釋放入滋養(yǎng)血管，通過(guò)滋養(yǎng)血管輸送到冠脈壁內(nèi)［13］。

最近研究人員發(fā)現(xiàn)，將內(nèi)臟脂肪組織移植到載脂蛋白E缺陷小鼠的頸動(dòng)脈處，小鼠的頸動(dòng)脈會(huì)出現(xiàn)內(nèi)皮功能障礙從而加速動(dòng)脈粥樣硬化的形成，然而這種效應(yīng)在血管給予抗P選擇素的糖蛋白配體-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL)抗體后被阻斷［14］。而PSGL-1是中性粒細(xì)胞的P-選擇素的主要配體，在白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的黏附和滾動(dòng)過(guò)程中有重要意義。以上實(shí)驗(yàn)表明血管周圍脂肪組織也是通過(guò)血管內(nèi)途徑發(fā)揮促動(dòng)脈粥樣硬化作用，這與前面提到的“由外向內(nèi)”的假說(shuō)一致。

有研究表明肥胖相關(guān)的內(nèi)分泌紊亂可使血液循環(huán)中的硬脂酸水平升高，過(guò)高的硬脂酸可激活單核細(xì)胞表面的TLR4，從而使單核細(xì)胞遷移至內(nèi)膜下轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉?xì)胞。而脂聯(lián)素可以下調(diào)TLR4的表達(dá)，抑制動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生［15］。Guauque-Olarte 等［16］將人冠脈周圍和心尖部周圍脂肪組織中的脂聯(lián)素作比較，發(fā)現(xiàn)心尖部脂聯(lián)素的表達(dá)水平與冠脈粥樣硬化斑塊無(wú)相關(guān)性，而冠脈周圍脂肪組織中的脂聯(lián)素水平與冠脈粥樣斑塊呈負(fù)相關(guān)，這證實(shí)了上文提到的旁分泌的假說(shuō)。然而也有學(xué)者提出隨著冠脈粥樣硬化的形成，冠脈壁會(huì)不斷地增厚，此時(shí)旁分泌的假說(shuō)未免有所牽強(qiáng)，所以不能排除滋養(yǎng)血管作用。

5 心外膜脂肪中的氧化應(yīng)激反應(yīng)及其對(duì)冠脈粥樣硬化的影響

氧化應(yīng)激是體內(nèi)過(guò)量的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)使氧化與抗氧化系統(tǒng)間失去平衡。

FFA是中性脂肪的分解產(chǎn)物，可直接為機(jī)體供能。Sacks等［13］在文章中提到一種 FFA“過(guò)溢學(xué)說(shuō)”，心外膜脂肪可以被分解釋放FFA為心肌供能，但當(dāng)FFA未被心肌完全利用時(shí)，就可溢入冠狀血管。2010年Mathew等［17］通過(guò)研究肥胖并患有2型糖尿病的患者發(fā)現(xiàn)，只要血漿中FFA輕微的增高就可激活髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，而MPO是一種過(guò)氧化物酶，主要來(lái)源于中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞，可催化一系列 ROS的形成。Dutour等［18］通過(guò)研究 CAD和NCAD者心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的二型分泌型磷脂酶 A2(secretary phospholipase A2-ⅡA，sPLA2-ⅡA)發(fā)現(xiàn)，sPLA2-ⅡA在CAD患者心外膜脂肪的細(xì)胞外基質(zhì)(如膠原、糖蛋白、蛋白多糖)中表達(dá)水平明顯升高，而sPLA2-ⅡA一方面可通過(guò)增加冠脈粥樣硬化纖維帽膠原的沉積，從而發(fā)揮促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的作用［19］，另一方面可分解心外膜脂肪產(chǎn)生FFA和溶血磷脂，使過(guò)多的FFA溢入血管內(nèi)，促進(jìn)ROS的產(chǎn)生。

NADPH氧化酶(NADPH oxidases，NOX)是由細(xì)胞膜上的催化亞基gp9lPhox(NOx2)和調(diào)節(jié)亞基p22phox以及細(xì)胞質(zhì)中的 p47phox、p40phox、p67phox和 Rac 6個(gè)亞基構(gòu)成的多蛋白復(fù)合體，最初在吞噬細(xì)胞表達(dá)，可產(chǎn)生 ROS［20］。Xia 等［21］研究發(fā)現(xiàn)脂肪細(xì)胞分泌的脂肪細(xì)胞因子內(nèi)脂素(visfatin)與冠脈內(nèi)皮細(xì)胞表面的受體結(jié)合后，使溶酶體激活并與細(xì)胞膜融合，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜一系列的改變?nèi)缢嵝郧柿字饷?acid sphingomyelinase，ASMase)的激活、神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生，連同NOX的亞基一起形成膜筏-NADPH氧化酶氧化還原信號(hào)平臺(tái)(MR-Nox redox signaling platforms)，此氧化還原信號(hào)平臺(tái)可產(chǎn)生超氧化物，導(dǎo)致冠脈的內(nèi)皮功能障礙。

晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end products，RAGE)是一種具有35 kD跨膜受體的免疫球蛋白超家族。晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)與 RAGE 結(jié)合后可導(dǎo)致NOX生成增多，產(chǎn)生過(guò)量的ROS，激活NF-κB，引起細(xì)胞因子及黏附分子的表達(dá)增多，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生［22］。研究報(bào)道，通過(guò)測(cè)定CAD和NCAD患者心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的RAGE、NADPH氧化酶亞單位和過(guò)氧化物酶發(fā)現(xiàn)，RAGE在CAD者皮下脂肪組織中的含量下降［23］，因此心外膜脂肪與皮下脂肪相比可產(chǎn)生更多的ROS。

γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(gamma-glutamyl transferase，GGT)是一種催化谷胱甘肽上的γ-谷氨酰基轉(zhuǎn)移到另一種氨基酸上的酶，主要存在于細(xì)胞膜和線粒體上，參與谷胱甘肽的代謝，因此其在維持細(xì)胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。有研究者證實(shí)CAD患者心外膜脂肪的厚度與血液中的GGT相關(guān)［24］。

以上的實(shí)驗(yàn)表明，CAD患者心外膜脂肪中的ROS是升高的，而 ROS對(duì)冠脈粥樣硬化的影響包括:(1)ROS可將LDL氧化成ox-LDL;(2)ROS對(duì)載脂蛋白A氧化修飾導(dǎo)致HDL功能障礙;(3)超氧陰離子可滅活NO，使血管擴(kuò)張受限;(4)誘導(dǎo)損傷內(nèi)皮的凋亡;(5)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(如ICAM-1和VCAM-1)表達(dá);(6)參與血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移;(7)ROS可激活血管平滑肌細(xì)胞，使其產(chǎn)生MMP-2和pro-MMP-9，MMPS可以促進(jìn)纖維帽內(nèi)膠原和彈力纖維等基質(zhì)降解，從而影響斑塊的穩(wěn)定性，參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展［25］。

6 結(jié) 語(yǔ)

冠脈粥樣硬化是由多種危險(xiǎn)因素誘發(fā)的血管慢性炎癥反應(yīng)。雖然我們對(duì)心外膜脂肪的解剖、生理、病理生理學(xué)有了一定的了解，然而心外膜脂肪中的慢性炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致冠脈粥樣硬化的原因還是冠脈粥樣硬化引起的結(jié)果，現(xiàn)仍然未有文獻(xiàn)報(bào)道，隨著對(duì)心外膜脂肪研究的進(jìn)一步展開(kāi)，新的脂肪細(xì)胞因子正不斷地被發(fā)現(xiàn)，其功能也正被深入研究。進(jìn)一步闡明心外膜脂肪對(duì)冠脈粥樣硬化發(fā)生機(jī)制的影響，對(duì)CAD的早期診斷和治療具有重要的指導(dǎo)意義。

［1］NAKAZATO R，RAJANI R，CHENG V Y，et al.Weight change modulates epicardial fat burden:a 4-year serial study with noncontrast computed tomography［J］.Atherosclerosis，2011，220(1):139-144.

［2］GRANER M，SEPPALA-LINDROOS A，RISSANEN A，et al.Epicardial fat，cardiac dimensions and low-grade inflammation in young adult monozygotic twins discordant for obesity［J］.Am J Cardiol，2012，109(9):1295-1302.

［3］EIRAS S，TEIJEIRA-FERNANDEZ E，SALGADO-SOMOZA A，et al.Relationship between epicardial adipose tissue adipocyte size and MCP-1 expression［J］.Cytokine，2010，51(2):207-212.

［4］王璟，吳宗貴，江時(shí)森.新的冠心病預(yù)測(cè)標(biāo)記-心外膜脂肪［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2008，21(9):1002-1005，1008.

［5］LIBBY P，RIDKER P M，MASERI A.Inflammation and atherosclerosis［J］.Circulation，2002，105(9):1135-1143.

［6］智宏，任利群，馬根山，等.冠心病合并代謝綜合征者炎癥因子水平與冠脈病變程度的研究［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版，2009，28(1):10-12.

［7］TAVORA F，KUTYS R，LI L，et al.Adventitial lymphocytic inflammation in human coronary arteries with intimal atherosclerosis［J］.Cardiovasc Pathol，2010，19(3):e61-e68.

［8］NISHIMURA S，MANABE I，NAGASAKI M，et al.CD8+effector T cells contribute to macrophage recruitment and adipose tissue inflammation in obesity［J］.Nat Med，2009，15(8):914-920.

［9］BAKER A R，HARTE A L，HOWELL N，et al.Epicardial adipose tissue as a source of nuclear factor-kappa b and c-jun N-terminal kinase mediated inflammation in patients with coronary artery disease［J］.J Clin Endocr Metab，2009，94(1):261-267.

［10］HIRATA Y，TABATA M，KUROBE H，et al.Coronary atherosclerosis is associated with macrophage polarization in epicardial adipose tissue［J］.J Am Coll Cardiol，2011，58(3):248-255.

［11］MCLEAN D S，STILLMAN A E.Epicardial adipose tissue as a cardiovascular risk marker［J］.Clin Lipidol，2009，4(1):55-62.

［12］HIRATA Y，KUROBE H，AKAIKE M，et al.Enhanced inflammation in epicardial fat in patients with coronary artery disease［J］.Int Heart J，2011，52(3):135-142.

［13］SACKS H S，F(xiàn)AIN J N.Human epicardial adipose tissue:a review ［J］.Am Heart J，2007，153(6):907-917.

［14］OHMAN M K，LUO W，WANG H，et al.Perivascular visceral adipose tissue induces atherosclerosis in apolipoprotein E deficient mice［J］.Atherosclerosis，2011，219(1):33-39.

［15］ZHOU Y A，WEI Y T，WANG L，et al.Decreased adiponectin and increased inflammation expression in epicardial adipose tissue in coronary artery disease［J］.Cardiovasc Diabetol，2011，10(1):2.

［16］GUAUQUE-OLARTE S，GAUDREAULT N，PICHE M E，et al.The transcriptome of human epicardial，mediastinal and subcutaneous adipose tissue in men with coronary artery disease［J］.PLoS，One，2011，6(5):e19908.

［17］MATHEW M，TAY E，CUSI K.Elevated plasma biomarkers of endothelial activation，myeloperoxidase and PAI-1 in healthy subjects［J］.Cardiovasc Diabetol，2010，9(9):1475，2840.

［18］DUTOUR A，ACHARD V，SELL H，et al.Secretory type Ⅱphospholipase A2 is produced and secreted by epicardial adipose tissue and overexpressed in patients with coronary artery disease［J］.J Clin Endocrinol Metab，2010，95(2):963-967.

［19］ GHESQUIERE S，GIJBELS M J，ANTHONSEN M，et al.Macrophage-specific overexpression of groupⅡa sPLA2 increases atherosclerosis and enhances collagen deposition［J］.J Lipid Res，2005，46(2):201-210.

［20］劉永娟，隋鵬諾，夏妍.NADPH氧化酶與動(dòng)脈粥樣硬化［J］.價(jià)值工程，2011，30(11):227.

［21］XIA M，ZHANG C，BOINI K M，et al.Membrane raft-lysosome redox signalling platforms in coronary endothelial dysfunction induced by adipokine visfatin［J］.Cardiovasc Res，2011，89(2):401-409.

［22］鄭曉新，徐尚華.晚期糖基化終末產(chǎn)物與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系［J］.臨床心血管病雜志，2009，25(10):748-751.

［23］RODINO-JANEIRO B K，SALGADO-SOMOZA A，TEIJEIRA-FERNANDEZ E，et al.Receptor for advanced glycation end-products expression in subcutaneous adipose tissue is related to coronary artery disease［J］.Eur J Endocrinol，2011，164(4):529-537.

［24］EGE M R，GURAY U，GURAY Y，et al.Serum gamma-glutamyltransferase levels correlate with epicardial adipose tissue thickness in patients with coronary artery disease［J］.Angiology，2012，221(2):596-601.

［25］陳瑗，周玫.氧化應(yīng)激-炎癥在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中作用的新進(jìn)展［J］.中國(guó)動(dòng)脈粥樣硬化雜志，2008，16(10):757-762.