脾調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化的相關機制研究①

張延輝 郭曉辰 張軍平 劉斯文

(天津中醫(yī)藥大學研究生院，天津300193)

脾調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化的相關機制研究①

張延輝 郭曉辰②張軍平②劉斯文③

(天津中醫(yī)藥大學研究生院，天津300193)

①本文為國家自然科學基金資助項目(No.81403217)。

1 概述

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是一種慢性炎癥反應，雖然高膽固醇血癥是其產(chǎn)生的重要條件，但是AS一旦形成，就與炎癥、免疫密切相關。無論是高膽固醇血癥、炎癥還是感染致使AS的產(chǎn)生過程都是機體免疫反應的過程[1]。而脾作為機體重要的免疫器官，長期以來未得到足夠的重視，甚至在長達400年的時間里，脾切除術一直在許多疾病中廣泛應用。然而，研究發(fā)現(xiàn)在AS的經(jīng)典動物模型ApoE-/-小鼠中，表現(xiàn)出了脾腫大、高滴度的抗核抗體和抗雙鏈DNA抗體[2]，而自身抗體滴度的升高及其長期的存在都可造成臟器組織損害[3]。

機體穩(wěn)態(tài)時，脾中包含大量未分化的單核細胞，在AS病變發(fā)生時可形成單核細胞增多癥。脾作為單核細胞的主要聚集地，提供單核細胞進入血液循環(huán)，滲入到斑塊病變區(qū)，分化為巨噬細胞，參與泡沫細胞形成和炎性因子分泌等，加重AS疾病進展[4，5]。

然而發(fā)現(xiàn)行脾切除術后，小鼠AS的病變面積增加，主動脈根部的損害最嚴重，并且增加了胸主動脈和腹主動脈的斑塊面積[6，7]；大鼠行脾切除后血漿中膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)水平增加，高密度脂蛋白(HDL)水平降低[8]，這些都提示了脾可能發(fā)揮著抗AS的作用。

2 脾的生理功能

脾臟是機體重要的免疫器官，占全身淋巴組織總量的25%，含有大量的淋巴細胞和巨噬細胞，是機體細胞免疫和體液免疫中心。脾作為重要的二級淋巴器官，大多數(shù)的淋巴細胞都從脾中經(jīng)過，脾不僅參與免疫反應，它還是重要的免疫調(diào)節(jié)器官[9]。脾功能亢進時可能會引起紅細胞及血小板的減少；脾功能減退可導致過濾血中凋謝或衰老分子和對抗感染這兩個功能缺失或不足[3]。脾臟由紅髓和白髓組成，白髓是體液免疫和免疫記憶的主要場所，它富含多種具有免疫功能的細胞，主要由T淋巴細胞和B淋巴細胞組成，分別駐留在T細胞區(qū)域和B細胞區(qū)域。T、B細胞區(qū)域除了包含T、B細胞外還有間充質(zhì)細胞，在T細胞區(qū)域主要是成纖維網(wǎng)狀細胞，而B細胞區(qū)域主要為成纖維樹突細胞[10]。紅髓包繞著白髓，是由纖維組織構成的網(wǎng)狀結構，包含大量的吞噬細胞，除了可以清除老化和損傷的紅細胞外，還清除其他病原微生物等[11]。

3 脾調(diào)節(jié)AS中的炎癥免疫反應

3.1促進AS發(fā)生發(fā)展 單核細胞是脊椎動物先天免疫系統(tǒng)的一部分，血中的單核細胞由骨髓祖細胞和脾臟祖細胞生成，而這兩種細胞起源于造血干細胞(Hematopoietic stem cells，HSCs)，AS環(huán)境下HSCs表達水平高，進而產(chǎn)生更多單核細胞[12]。單核細胞是最早滲入AS斑塊區(qū)的炎性細胞類型[13]，其有兩個亞群，分別為LY-6Chigh和LY-6Clow單核細胞，前者滲入到血管內(nèi)膜下，驅(qū)動慢性炎癥，后者可清除受損的內(nèi)皮細胞，有助于創(chuàng)傷愈合[5]。

在高膽固醇血癥的條件下，ApoE-/-小鼠脾中IL-17、IL-23和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)共同作用可以促使HSCs從骨髓轉移到髓外的造血系統(tǒng)[14]。轉移到脾中的HSCs在先天免疫應答激活物(Innate response activator，IRA)B細胞(IRA B)和GM-CSF的作用下又可以進一步生成單核細胞和中性粒細胞。脾中生成的單核細胞，特別是LY-6Chigh單核細胞滲入到AS病變區(qū)后可以分泌促炎因子，產(chǎn)生活性氧(Reactive oxygen species，ROS)等，加重疾病進展[4]。成熟B細胞對脾中LY-6Chigh單核細胞滲入到斑塊區(qū)起關鍵作用[5]。

IRA B細胞在骨髓、血和脾中都有表達，但主要以髓樣分化因子(Myeloid differentiation factor88，Myd88)依賴的信號通路在脾中表達，并通過GM-CSF作用于樹突狀細胞，刺激Th1適應性免疫產(chǎn)生，進而作用于巨噬細胞，隨著大量脂質(zhì)的沉積，巨噬細胞吞噬脂質(zhì)，形成泡沫細胞，加重病變[15]。

3.2拮抗AS的發(fā)生發(fā)展 在AS炎性環(huán)境下，單核細胞和巨噬細胞可以產(chǎn)生炎癥性細胞因子，加重疾病進展，但是AS的炎性環(huán)境還可以調(diào)動單核細胞，使其分化成巨噬細胞等，增加巨噬細胞或樹突狀細胞的含量，單核細胞參與組織愈合，清除病原體和死細胞，啟動適應性免疫[16]，巨噬細胞清除機體損傷處組織和細胞的壞死碎片以及病原體等，調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和組織愈合[15]。巨噬細胞是先天免疫反應和適應性免疫反應的調(diào)節(jié)者[13]。此外巨噬細胞還是抗原提呈細胞，將抗原提呈給T細胞。巨噬細胞表面的黏附分子與T細胞表面的協(xié)同刺激分子受體結合，產(chǎn)生協(xié)同刺激信號，誘導T細胞活化，啟動免疫應答[17]。

研究發(fā)現(xiàn)通過組織相容性復合體(Major histocompatibility complex，MHC)依賴的抗原提呈介導的適應性免疫(獲得性免疫)在AS中發(fā)揮重要作用。脾酪氨酸激酶通過巨噬細胞的自噬調(diào)節(jié)MHCⅡ表達，進而調(diào)節(jié)AS中的適應性免疫反應[18]。巨噬細胞集落刺激因子(Macrophage-colony stimulating factor,M-CSF)在脾IRA B細胞作用下導致單核細胞增多癥的發(fā)生及增加巨噬細胞的產(chǎn)生，而沉默M-CSF受體可以阻礙巨噬細胞成熟，減少脾髓血管黏附分子1的表達[19]。氮芥可以引起肺組織損害和纖維化，有研究顯示分別對脾切除術組和假手術組的大鼠用氮芥處理，發(fā)現(xiàn)相對于假手術組而言，脾切除的大鼠肺中促炎的M1型巨噬細胞表達增加，上調(diào)一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2 mRNA 的表達；相反地減少了抗炎M2型巨噬細胞的表達，證明了脾是具有抗炎活性的M2型巨噬細胞的來源[20]。

脾中包含多達25%的B細胞，是產(chǎn)生抗體的主要場所，在免疫功能中通過捕獲和加工抗原、歸位、轉錄，增殖淋巴細胞，激活巨噬細胞來發(fā)揮自我平衡的角色[21]。免疫球蛋白在斑塊中極為豐富，某些可與病變處的抗原表位結合，如：氧化低密度脂蛋白(Oxidized low-density lipoprotein，OxLDL)OxLDL特定的氧化表位[22]。AS中B細胞應答直接指向特定的氧化表位，形成保護性抗體來對抗氧化。有研究在ApoE-/-小鼠脾中發(fā)現(xiàn)了不間斷的免疫生發(fā)中心反應、B細胞的積累和活化的炎性體[23]。

脾切除術后，AS的病變加重，提示脾可能存在抗AS的作用，而后對其進行脾細胞轉移，可以提高特定的免疫能力，發(fā)揮保護作用。免疫反應往往在疾病發(fā)生之后產(chǎn)生，然而這種在損害形成后產(chǎn)生的應對疾病的免疫反應對供體動物產(chǎn)生的保護較晚，而在疾病的更早階段，轉移具有免疫活性的供體細胞可以更早地提供保護作用。研究發(fā)現(xiàn)ApoE-/-小鼠進行脾切除術及假手術后進行脾B細胞轉移都表現(xiàn)出了脾的抗AS的作用，而且脾B細胞轉移較全部細胞的轉移可以提供更多的保護作用[22]。高脂喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠AS斑塊區(qū)可檢測出CD8(+)CD25(+)T細胞，ApoE-/-小鼠脾中CD8(+)CD25(+)T細胞對免疫信號起抑制作用，轉錄CD8(+)CD25(+)T細胞到ApoE-/-小鼠能抑制脾CD4(+)T細胞增殖，減少AS病變[24]。

4 脾影響脂質(zhì)代謝，干預AS進展

膽固醇在動脈壁的積累可以導致OxLDL產(chǎn)生，進而驅(qū)動血管炎癥，這一過程對AS的形成是必要的[25]。膽固醇結晶同樣也可以激活炎性體，如核苷酸結合寡聚化結構域樣受體3(Nucleotide-binding oligomerization domain，leucine rich repeat and pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小體[26]。ATP結合盒轉運體A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)和ABCG1因子表達可以促進膽固醇從巨噬細胞中流出，再通過淋巴和血流從外周組織運回肝臟，隨后經(jīng)膽和糞便排出[27,28]。

研究發(fā)現(xiàn)在脾功能亢進患者體內(nèi)表現(xiàn)低水平的TC，提示脾可以調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。不僅在大鼠動物實驗中發(fā)現(xiàn)脾切除術后TG表達升高，同時在一些疾病，如骨髓增生性疾病伴脾大的患者接受脾切除術后血漿中TC和LDL水平也升高，術后4 d達最高水平[29]。近期研究顯示脾切除術后高脂飲食6個月，大鼠的血漿脂質(zhì)水平包括HDL都有顯著升高，而脾切除術后進行自體移植，高脂飲食6個月后，僅血漿VLDL和TG水平升高，HDL、LDL、TC水平?jīng)]有顯著變化[30]，這些都提示了脾對脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)作用。高膽固醇血癥導致膽固醇在巨噬細胞和其他免疫細胞中積累，增加炎癥反應，包括激活了骨髓和脾中單核細胞和嗜中性粒細胞的生成，其產(chǎn)生的炎癥反應也許對大多數(shù)感染是有益的，但是對AS等慢性代謝性炎癥疾病是無利的，所以切斷膽固醇和炎癥之間的鏈接，就能對代謝性炎癥疾病產(chǎn)生有益的效果[31]。因此脾在AS中發(fā)揮了重要作用，既可以影響膽固醇的含量又可以調(diào)節(jié)炎癥免疫反應，并且在脂質(zhì)和炎癥間架起了橋梁。

5 結語

AS是炎性免疫疾病，與動脈內(nèi)膜脂質(zhì)積累有關。高膽固醇血癥可以刺激炎癥激活，而膽固醇和炎癥之間連接最好的例子為AS。脾作為重要的免疫器官在其中發(fā)揮不可忽視的作用，脾的免疫反應對抗炎癥的發(fā)生[31]。雖然體外實驗與臨床上都已研究報道了脾抗AS的作用，但也有研究提示脾可以提供單核細胞到AS病變區(qū)，分化為巨噬細胞，進而形成泡沫細胞，加重病變發(fā)生發(fā)展[4]。單核細胞來源于HSCs，HSCs從骨髓轉移到髓外的造血系統(tǒng)是在高膽固醇血癥的條件下[31]，那么我們可以通過降低膽固醇的濃度，減少這一轉移，從而減少單核細胞的產(chǎn)生，對抗AS。脾還可以通過調(diào)節(jié)Th1適應性免疫的發(fā)生加速AS進展[15]。因此，在未來的研究中著力于調(diào)控脾臟功能對預防AS是必不可少的。

[1] 吳鵬韜,楊 娜,劉 梅,等.脾功能與冠狀動脈病變的關系[J].中西醫(yī)結合心血管病雜志,2012,10(1):85-87.

[2] Wang Y,Huang Z,Lu H,etal.Apolipoprotein E-knockout mice show increased titers of serum anti-nuclear and anti-dsDNA antibodies[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,423(4):805-812.

[3] Leuenberger M,Sartori C.The spleen:between mysteries and discoveries[J].Rev Med Suisse,2010,6(269):2080-2082,2084-2085.

[4] Robbins CS,Chudnovskiy A,Rauch PJ,etal.Extramedullary hematopoiesis generates Ly-6Chighmonocytes that infiltrate atherosclerotic lesions[J].Circulation,2012,125(2):364-374.

[5] Potteaux S,Ait-Oufella H,Mallat Z.Role of splenic monocytes in atherosclerosis[J].Curr Opin Lipidol,2015,26(5):457-463.

[6] Rezende AB,Neto NN,Fernandes LR,etal.Splenectomy increases atherosclerotic lesions in apolipoprotein E deficient mice[J].J Surg Res,2011,171(2):231-236.

[7] Emtiazy M,Choopani R,Khodadoost M,etal.Atheroprotector role of the spleen based on the teaching of Avicenna (Ibn Sina)[J].Int J Cardiol,2013,167(1):26-28.

[8] Fatouros M,Bourantas K,Bairaktari E,etal.Role of the spleen in lipid metabolism[J].Br J Surg,1995,82(12):1675-1677.

[9] Zhao L,Liu L,Guo B,etal.Regulation of adaptive immune responses by guiding cell movements in the spleen[J].Front Microbiol,2015,6:645.

[10] Turley SJ,Fletcher AL,Elpek KG.The stromal and haematopoietic antigen-presenting cells that reside in secondary lymphoid organs[J].Nat Rev Immunol,2010,10(12):813-825.

[11] Den Haan JM,Mebius RE,Kraal G.Stromal cells of the mouse spleen[J].Front Immunol,2012,3:201.

[12] Wang Y,Lu H,Huang Z,etal.Apolipoprotein E-knockout mice on high-fat diet show autoimmune injury on kidney and aorta[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,450(1):788-793.

[13] Randolph GJ.The fate of monocytes in atherosclerosis[J].J Thromb Haemost,2009,7(Suppl 1):28-30.

[14] Westerterp M,Gourion-Arsiquaud S,Murphy AJ,etal.Regulation of hematopoietic stem and progenitor cell mobilization by cholesterol efflux pathways[J].Cell Stem Cell,2012,11(2):195-206.

[15] Hilgendorf I,Theurl I,Gerhardt LM,etal.Innate response activator B cells aggravate atherosclerosis by stimulating T helper-1 adaptive immunity[J].Circulation,2014,129(16):1677-1687.

[16] Ingersoll MA,Platt AM,Potteaux S,etal.Monocyte trafficking in acute and chronic inflammation[J].Trends Immunol,2011,32(10):470-477.

[17] Dutta P,Nahrendorf M.Regulation and consequences of monocytosis[J].Immunol Rev,2014,262(1):167-178.

[18] Choi SH,Gonen A,Diehl CJ,etal.SYK regulates macrophage MHC-II expression via activation of autophagy in response to oxidized LDL[J].Autophagy,2015,11(5):785-795.

[19] Dutta P,Hoyer FF,Grigoryeva LS,etal.Macrophages retain hematopoietic stem cells in the spleen via VCAM-1[J].J Exp Med,2015,212(4):497-512.

[20] Venosa A,Malaviya R,Gow AJ,etal.Protective role of spleen-derived macrophages in lung inflammation,injury,and fibrosis induced by nitrogen mustard[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2015,309(12):1487-1498.

[21] Ochsenbein AF,Zinkernagel RM.Natural antibodies and complement link innate and acquired immunity[J].Immunol today,2000,21(12):624-630.

[22] Witztum JL.Splenic immunity and atherosclerosis:a glimpse into a novel paradigm?[J].J Clin Invest,2002,109(6):721-724.

[23] Grasset EK,Duhlin A,Agardh HE,etal.Sterile inflammation in the spleen during atherosclerosis provides oxidation-specific epitopes that induce a protective B-cell response[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2015,112(16):E2030-2038.

[24] Zhou J,Dimayuga PC,Zhao X,etal.CD8(+)CD25(+) T cells reduce atherosclerosis in apoE(-/-) mice[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,443(3):864-870.

[25] Hansson GK.Inflammation,atherosclerosis,and coronary artery disease[J].N Engl J Med,2005,352(16):1685-1695.

[26] Duewell P,Kono H,Rayner KJ,etal.NLRP3 inflammasomes are required for atherogenesis and activated by cholesterol crystals[J].Nature,2010,464(7293):1357-1361.

[27] Tall AR,Yvan-Charvet L,Terasaka N,etal.HDL,ABC transporters,and cholesterol efflux:implications for the treatment of atherosclerosis[J].Cell Metab,2008,7(5):365-375.

[28] Rader DJ,Tall AR.The not-so-simple HDL story:Is it time to revise the HDL cholesterol hypothesis?[J].Nat Med,2012,18(9):1344-1346.

[29] Aviram M,Brook JG,Tatarsky I,etal.Increased low-density lipoprotein levels after splenectomy:a role for the spleen in cholesterol metabolism in myeloproliferative disorders[J].Am J Med Sci,1986,291(1):25-28.

[30] Akan AA,Sengul N,Simsek S,etal. The effects of splenectomy and splenic autotransplantation on plasma lipid levels[J].J Invest Surg,2008,21(6):369-372.

[31] Tall AR,Yvan-Charvet L.Cholesterol,inflammation and innate immunity[J].Nat Rev Immunol,2015,15(2):104-116.

[收稿2016-12-27]

(編輯 張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.09.029

張延輝(1990年-)，女，碩士，主要從事中醫(yī)藥防治心血管疾病研究。

及指導教師：張軍平(1965年-)，男，醫(yī)學博士，教授，主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事中醫(yī)藥防治心血管疾病研究，E-mail:tjzhtcm@163.com。

R543

A

1000-484X(2017)09-1412-03

②天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院心血管科，天津300193。

③天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院推拿科，天津300193。