血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系的研究進(jìn)展

李玉霞 商瑀家 宋佳新 李宏霞

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是一種慢性炎癥性疾病，也是全球人口死亡的主要原因。其發(fā)病機(jī)制涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，尚未完全闡明。最近，遺傳譜系追蹤研究顯示，AS斑塊中存在的大部分細(xì)胞來(lái)源于血管中膜分化的血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)。

正常情況下，位于血管中膜的VSMCs通過(guò)收縮控制血管的管徑和張力。成熟的VSMCs幾乎不增殖并保持較低的合成活性。它們呈現(xiàn)收縮表型且穩(wěn)定的表達(dá)平滑肌收縮標(biāo)志蛋白，如平滑肌α肌動(dòng)蛋白(smooth muscle alpha actin，SM α-actin)、平滑肌22α、平滑肌肌球蛋白重鏈等。與其他成熟的細(xì)胞不同，當(dāng)血管損傷或局部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，VSMCs表現(xiàn)出極大的表型和功能可塑性，即由分化/收縮表型轉(zhuǎn)換為去分化表型。伴隨著VSMCs表型轉(zhuǎn)換，細(xì)胞收縮標(biāo)志物表達(dá)降低而增殖、遷移和合成基質(zhì)等能力增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，VSMCs表型轉(zhuǎn)換是AS、高血壓及血管成形術(shù)后再狹窄等眾多血管疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵步驟。本文就VSMCs表型轉(zhuǎn)換在AS中的作用進(jìn)行綜述。

一、VSMCs表型轉(zhuǎn)換

1.VSMCs表型轉(zhuǎn)換概念的提出與演變：VSMCs的表型轉(zhuǎn)換也被稱(chēng)為表型轉(zhuǎn)化、表型調(diào)節(jié)。早在40年前，Chamley-Campbell等[1]觀察到體外培養(yǎng)的VSMCs經(jīng)歷了兩種不同的形態(tài)變化，隨后用“表型調(diào)節(jié)”一詞來(lái)描述這一現(xiàn)象。近年來(lái)，隨著研究的深入，人們對(duì)VSMCs表型轉(zhuǎn)換的研究已不再局限于體外模型。VSMCs表型轉(zhuǎn)換的概念被進(jìn)一步明確，即為適應(yīng)環(huán)境的變化(機(jī)體發(fā)育的不同階段或不同疾病狀態(tài))，VSMCs所經(jīng)歷的形態(tài)、功能和結(jié)構(gòu)的改變。

2.VSMCs表型轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)：VSMCs表型轉(zhuǎn)換可以發(fā)生在生理或病理狀態(tài)。許多因素包括生長(zhǎng)因子、炎性因子、轉(zhuǎn)錄因子、脂質(zhì)、血管活性因子、血流切應(yīng)力及活性氧等對(duì)細(xì)胞的功能和表型均具有調(diào)節(jié)作用[2, 3]。最近研究顯示，微小RNA(microRNA，miRNA)在VSMCs表型轉(zhuǎn)換過(guò)程中也發(fā)揮著重要作用。通過(guò)拮抗缺氧誘導(dǎo)因子-1介導(dǎo)的自噬，miRNA-4735-3p抑制VSMCs的增殖與遷移[4]。此外，miRNA-155-5p可通過(guò)調(diào)控cGMP依賴(lài)性激酶1參與腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)誘導(dǎo)的VSMCs表型轉(zhuǎn)換[5]。除了miRNA，長(zhǎng)非編碼RNA及環(huán)狀RNA也都與VSMCs的表型調(diào)節(jié)有關(guān)[6]。

二、VSMCs表型轉(zhuǎn)換與AS

由于發(fā)生表型轉(zhuǎn)換的VSMCs表達(dá)收縮標(biāo)志物減少或喪失，因此利用傳統(tǒng)的檢測(cè)手段人們很難將這些細(xì)胞識(shí)別出來(lái)。近年來(lái)，遺傳譜系追蹤研究顯示，VSMCs通過(guò)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌硇图?xì)胞，如巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、成骨樣細(xì)胞等參與AS脂質(zhì)核心與鈣化灶的形成[7]。

1.VSMCs合成表型與AS：正常成人血管壁的VSMCs呈收縮表型。在致AS因素的作用下，當(dāng)VSMCs由收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇?，肌?xì)胞形態(tài)也發(fā)生改變，即由長(zhǎng)梭/紡錘形轉(zhuǎn)變?yōu)榱庑?上皮樣。電鏡下，收縮表型的VSMCs胞質(zhì)內(nèi)可見(jiàn)豐富的肌纖維。而在合成表型的細(xì)胞，其胞質(zhì)內(nèi)肌纖維較少、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多。在表型轉(zhuǎn)化過(guò)程中，細(xì)胞出現(xiàn)的這些形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變化是VSMCs功能改變的基礎(chǔ)。與收縮表型比較，合成表型的VSMCs表現(xiàn)為增殖和遷移能力增強(qiáng)，并合成、分泌細(xì)胞外基質(zhì)(如Ⅰ/Ⅲ型膠原、基質(zhì)金屬蛋白酶2/9等)促進(jìn)AS斑塊的形成。已有研究顯示，TNF-α可通過(guò)核因子κB介導(dǎo)的自噬促進(jìn)VSMCs的增殖、遷移及白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)的分泌，提示TNF-α能夠促進(jìn)VSMCs向合成表型轉(zhuǎn)換[8]。此外，由血管內(nèi)皮細(xì)胞、血小板和炎性細(xì)胞釋放的血小板衍生生長(zhǎng)因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、IL-1及內(nèi)皮素-1等多種介質(zhì)也都具有誘導(dǎo)VSMCs發(fā)生表型轉(zhuǎn)換的作用。

研究結(jié)果顯示，VSMCs在AS的不同階段發(fā)揮的作用也不同。在AS早期，異常增殖的VSMCs促進(jìn)斑塊的形成；在晚期，VSMCs可以防止纖維帽的破裂，起到穩(wěn)定斑塊的作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)激活A(yù)MP活化的蛋白激酶，降糖藥物利拉魯肽抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的大鼠VSMCs增殖、延緩AS的進(jìn)展[9]。這一結(jié)果支持了抑制VSMCs增殖可以阻礙AS斑塊形成的觀點(diǎn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，增殖的VSMCs能夠發(fā)揮穩(wěn)定斑塊的作用。2019年，來(lái)自《Circulation》的一項(xiàng)研究顯示，與對(duì)照組小鼠比較，無(wú)論是全部抗體產(chǎn)生缺陷的Prdm1fl/flCd19cre/+Apoe-/-小鼠還是免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)抗體特異性缺失的Pax5fl/-Aicda-CreApoe-/-小鼠，主動(dòng)脈粥樣硬化病變均表現(xiàn)為斑塊內(nèi)VSMCs減少且增殖能力降低、斑塊不穩(wěn)定性增加。進(jìn)一步研究顯示，外源性IgG抗體可能通過(guò)促進(jìn)VSMCs增殖而改善斑塊大小及穩(wěn)定性[10]。此外，合成表型的VSMCs也可通過(guò)進(jìn)一步合成膠原起到穩(wěn)定AS斑塊的作用[11]。

2.VSMCs巨噬細(xì)胞表型與AS：與VSMCs不同，巨噬細(xì)胞具有促進(jìn)AS進(jìn)展、增加斑塊不穩(wěn)定性的作用。在致AS因素作用下，VSMCs還會(huì)發(fā)生巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換。巨噬細(xì)胞樣VSMCs表達(dá)MAC3、MAC2和CD68等巨噬細(xì)胞標(biāo)志物并獲得巨噬細(xì)胞的特性。它們釋放促炎性細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、干擾素γ(interferon γ，IFN-γ)及單核細(xì)胞趨化蛋白-1等激活白細(xì)胞并損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，加重炎性反應(yīng)。此外，在TNF-α、IL-1β及IFN-γ等致AS因素的刺激下，通過(guò)表達(dá)細(xì)胞間黏附分子-1與血管細(xì)胞黏附分子-1，巨噬細(xì)胞樣VSMCs介導(dǎo)免疫細(xì)胞在AS損傷部位募集，促進(jìn)AS的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，VSMCs向巨噬細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)換可由斑塊內(nèi)脂質(zhì)的積累所啟動(dòng)。膽固醇通過(guò)下調(diào)miRNA-143/145-MYOCD軸誘導(dǎo)VSMCs由收縮表型向巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換。研究者對(duì)整合素β3敲除的Apoe-/-小鼠進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，整合素β3的敲除使得Toll樣受體4及清道夫受體CD36在VSMCs表達(dá)上調(diào)、VSMCs對(duì)膽固醇的攝取增加且更易向巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)分化[12]。

最近的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，AS斑塊內(nèi)曾被人們認(rèn)為來(lái)源于髓系的巨噬細(xì)胞，實(shí)際上是由VSMCs衍生而來(lái)。Allahverdian等[13]對(duì)人冠狀動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，斑塊內(nèi)50%±7%的泡沫細(xì)胞表達(dá)VSMCs特異性標(biāo)志物SM α-actin，即斑塊內(nèi)一半左右的泡沫細(xì)胞來(lái)源于VSMCs。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)SM α-actin和巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68進(jìn)行復(fù)合染色，結(jié)果顯示40%±6%的CD68陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)SM α-actin，提示這40%左右的CD68陽(yáng)性細(xì)胞也為VSMCs來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換的VSMCs吞噬脂質(zhì)能力增強(qiáng)。此外，促膽固醇流出的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1在這些VSMCs表達(dá)下調(diào)，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)膽固醇流出減少。二者共同加劇巨噬細(xì)胞樣VSMCs的泡沫化進(jìn)程。與巨噬細(xì)胞主要攝取氧化低密度脂蛋白(oxidation low density lipoprotein，ox-LDL)不同，巨噬細(xì)胞樣VSMCs還可以攝取其他形式的低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)，如未經(jīng)修飾的LDL、乙?；疞DL及酶修飾的LDL。其中，酶修飾的LDL更能有效地誘導(dǎo)小鼠VSMCs源性泡沫細(xì)胞的形成[14]。研究顯示，巨噬細(xì)胞樣VSMCs也可表達(dá)與膽固醇攝取相關(guān)的受體(如LDL受體、極低密度脂蛋白受體以及Ⅰ/Ⅱ型清道夫受體等)并上調(diào)膽固醇酯化酶乙酰輔酶A：膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)脂質(zhì)的攝取與儲(chǔ)存。雖然發(fā)生表型轉(zhuǎn)換的VSMCs與巨噬細(xì)胞有相似的性質(zhì)，但與活化的巨噬細(xì)胞比較，其吞噬能力仍然有限。由于巨噬細(xì)胞樣VSMCs對(duì)AS病變內(nèi)脂質(zhì)、死亡細(xì)胞和細(xì)胞碎片等清除能力不足，導(dǎo)致斑塊內(nèi)壞死核心的形成并加劇AS的炎癥過(guò)程。

3.VSMCs成骨表型與AS：在AS病變內(nèi)，通?？梢栽诶w維帽處觀察到小而彌散的微鈣化。隨著病變進(jìn)展，微鈣化可以形成大鈣化。有研究顯示，微鈣化可引起巨噬細(xì)胞的促炎反應(yīng)，加劇斑塊炎癥，從而導(dǎo)致AS斑塊破裂；大鈣化則被認(rèn)為起到穩(wěn)定斑塊的作用[15]。研究發(fā)現(xiàn)，VSMCs可通過(guò)發(fā)生凋亡或向成骨樣細(xì)胞轉(zhuǎn)換的方式參與AS鈣化的形成。伴隨著肌細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)的下調(diào)，發(fā)生成骨表型轉(zhuǎn)換的VSMCs表達(dá)堿性磷酸酶、骨橋蛋白及骨鈣素等成骨細(xì)胞標(biāo)志物并獲得相應(yīng)的功能。研究顯示，ox-LDL、炎性細(xì)胞因子等因素可以促進(jìn)VSMCs向成骨樣細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)換[16]。研究發(fā)現(xiàn)，17β-雌二醇可以通過(guò)促進(jìn)VSMCs向成骨樣細(xì)胞的分化來(lái)驅(qū)動(dòng)晚期AS病變中的鈣化過(guò)程[17]。Hofmann等[18]通過(guò)建立S100A12/Apoe-/-小鼠AS模型，觀察了表達(dá)鈣結(jié)合蛋白S100A12的VSMCs在AS鈣化中的作用。結(jié)果顯示，與Apoe-/-小鼠比較，S100A12/Apoe-/-小鼠的主動(dòng)脈根部具有更大的鈣化面積且VSMCs成骨分化相關(guān)基因RUNX-2、BMP-2及BGLAP等mRNA水平升高，提示S100A12可能通過(guò)促進(jìn)VSMCs的成骨樣轉(zhuǎn)換參與AS鈣化。比較蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與成骨細(xì)胞來(lái)源的外泌體相同，VSMCs來(lái)源的外泌體也含有鈣離子結(jié)合蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。最近研究顯示，VSMCs釋放的外泌體通過(guò)與Ⅰ型膠原相互作用形成鈣結(jié)晶的成核位點(diǎn)，促進(jìn)微鈣化的發(fā)生。此外，通過(guò)抑制VSMCs的成骨樣轉(zhuǎn)化及外泌體與Ⅰ型膠原的結(jié)合，低聚半乳糖醛酸DP8可拮抗高磷誘導(dǎo)的血管鈣化[19]。

4.VSMCs其他表型與AS：新近研究發(fā)現(xiàn)，斑塊內(nèi)VSMCs還可以轉(zhuǎn)換為淋巴組織構(gòu)建細(xì)胞(lymphoid tissue organizer，LTo)樣細(xì)胞、成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞等參與AS過(guò)程。三級(jí)淋巴器官(tertiary lymphoid organs，TLOs)，也稱(chēng)異位淋巴組織，是淋巴組織之外存在的淋巴濾泡樣結(jié)構(gòu)。目前發(fā)現(xiàn)在AS損害部位，TLOs存在于病變動(dòng)脈周?chē)慕Y(jié)締組織中，與斑塊大小和病變不穩(wěn)定性呈正相關(guān)[20]。在細(xì)胞及可溶性介質(zhì)的作用下，VSMCs經(jīng)歷獨(dú)特的表型轉(zhuǎn)換而成為L(zhǎng)To樣細(xì)胞。通過(guò)旁分泌作用，LTo樣VSMCs分泌淋巴器官形成趨化因子C-X-C基元配體13和C-C基元配體21吸引免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞/樹(shù)突狀細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞等)進(jìn)入局部外膜環(huán)境形成TLOs。此外，VSMCs還可以表達(dá)成纖維細(xì)胞標(biāo)志物肌動(dòng)蛋白α2，轉(zhuǎn)換為成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞定位到AS病變處。另有研究顯示，轉(zhuǎn)錄因子21通過(guò)促進(jìn)VSMCs向成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換發(fā)揮抗AS的作用[21]。

三、展 望

綜上所述，VSMCs表型轉(zhuǎn)換的多樣性決定了其功能的復(fù)雜性。近年來(lái)，隨著研究手段的不斷進(jìn)步和完善，人們發(fā)現(xiàn)VSMCs在AS中的作用并不像以往認(rèn)知的那么簡(jiǎn)單。正確識(shí)別斑塊內(nèi)VSMCs的不同表型，明確VSMCs表型轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)因子、信號(hào)通路等因素，有助于進(jìn)一步闡明VSMCs在AS中的作用。盡管研究顯示VSMCs向促炎表型轉(zhuǎn)化促進(jìn)了AS的進(jìn)展，然而針對(duì)這些細(xì)胞的靶向治療正處于起步階段，尚缺乏特定的藥物。體外實(shí)驗(yàn)顯示，miRNA等非編碼RNA可能影響動(dòng)脈粥樣硬化VSMCs的表型轉(zhuǎn)化過(guò)程，有望成為AS治療的新靶點(diǎn)。因此，阻止VSMCs異常表型轉(zhuǎn)換可能成為AS未來(lái)防治的關(guān)鍵策略之一。