巨噬細(xì)胞自噬在動脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展

馬佳麗，侯靜波

巨噬細(xì)胞自噬在動脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展

馬佳麗，侯靜波*

自噬是一種高度保守機(jī)制，廣泛存在于真核細(xì)胞中，是動態(tài)清除入侵微生物、變性長壽蛋白和受損細(xì)胞器的自我修復(fù)過程，從而維持細(xì)胞穩(wěn)定，抵御外界刺激。通過調(diào)控巨噬細(xì)胞自噬可影響動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展。本文就動脈粥樣硬化發(fā)展過程中調(diào)控巨自噬信號通路、誘導(dǎo)自噬的影響因子等因素進(jìn)行系統(tǒng)闡述，為動脈粥樣硬化的治療提供新的靶點。

巨噬細(xì)胞；動脈粥樣硬化；細(xì)胞自噬

0 引言

心臟疾病嚴(yán)重威脅著人類健康，動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)作為心血管疾病的發(fā)病機(jī)制之一，是目前導(dǎo)致死亡的主要原因之一。AS是以大血管內(nèi)的脂質(zhì)沉積、單核-巨噬細(xì)胞浸潤及斑塊形成為主要病理特征的炎癥性疾病[1]。巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞(SMC)、血管內(nèi)皮細(xì)胞(EC)是AS發(fā)生發(fā)展的3種重要細(xì)胞，其中巨噬細(xì)胞受到越來越多學(xué)者的關(guān)注[2]。普遍認(rèn)為，巨噬細(xì)胞死亡促進(jìn)斑塊壞死[3]，引起斑塊不穩(wěn)定、血栓形成，最后發(fā)生心血管事件。細(xì)胞死亡主要有3種形式：自噬(Autophagy)、凋亡(Apoptosis)和壞死(Necrosis)。細(xì)胞自噬是一種高度保守機(jī)制，廣泛存在于真核細(xì)胞中，動態(tài)清除入侵微生物、變性長壽蛋白和受損細(xì)胞器的自我修復(fù)過程[4]。自噬是將上述物質(zhì)包裹形成自噬體，由溶酶體介導(dǎo)而將其降解。本文主要針對巨噬細(xì)胞自噬在AS中的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 巨噬細(xì)胞與動脈粥樣硬化

傳統(tǒng)經(jīng)典的動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展分為4個階段：脂紋形成、粥樣硬化斑塊形成、復(fù)雜斑塊及臨床并發(fā)癥，其中聚集泡沫細(xì)胞的復(fù)雜斑塊和纖薄的纖維帽是不穩(wěn)定斑塊的特征。斑塊破裂被視為急性心臟血管事件。巨噬細(xì)胞在AS的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，參與斑塊形成和破裂的各個階段[1]，通過分泌多種炎性因子、基質(zhì)分解酶以及誘導(dǎo)SMC死亡加劇斑塊易損性[5]。巨噬細(xì)胞在AS中具有雙向調(diào)節(jié)作用，可分化為M1型和M2型巨噬細(xì)胞，分別通過分泌炎癥因子及趨化因子和IL-10及轉(zhuǎn)化生長因子發(fā)揮促炎和抗炎修復(fù)作用[6]。外周血中的單核細(xì)胞透過血管壁進(jìn)入內(nèi)皮下轉(zhuǎn)變成巨噬細(xì)胞，被氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)或其他變性脂蛋白吞噬后形成泡沫細(xì)胞[5]。

近年研究發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化形成的早期，斑塊內(nèi)浸潤的巨噬細(xì)胞主要以M2型為主，在饑餓、氧化應(yīng)激或激素刺激下，能夠形成具有杯狀雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬前體，再通過胞葬作用將程序性死亡的凋亡細(xì)胞吞噬并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，從而將其安全移除，進(jìn)而防止細(xì)胞死亡后膜破裂將毒性的酶、氧化物等細(xì)胞內(nèi)容物釋放出來引起炎癥和損害[7]，維持斑塊的穩(wěn)定。與之相反，M1型巨噬細(xì)胞加速了AS的發(fā)生進(jìn)程，加速斑塊破裂。進(jìn)展期斑塊中，M1型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位，通過產(chǎn)生活性氧引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，巨噬細(xì)胞凋亡增多，使壞死核心形成，通過分泌金屬蛋白酶降解膠原纖維，削弱斑塊纖維帽，增加了斑塊的不穩(wěn)定性[8-9]。

2 自噬介導(dǎo)的調(diào)控通路

自噬是依賴溶酶體的自我保護(hù)細(xì)胞代謝途徑。根據(jù)溶酶體管腔的生理功能和傳遞模式不同，自噬可分為巨自噬、微自噬及分子伴侶介導(dǎo)的自噬[10-11]。一些長壽蛋白等大分子物質(zhì)、受損細(xì)胞器等通過巨自噬降解和循環(huán)[12]。自噬調(diào)控信號通路的兩大主要途徑：①抑制途徑：Ⅰ型PI3K-mTOR信號通路；②誘導(dǎo)途徑：Ⅲ型PI3K-Beclin1信號通路。哺乳類雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin，mTOR)是位于生長因子、胰島素和Ⅰ型磷脂酰肌醇-激酶(PIK)下游的一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與調(diào)解細(xì)胞循環(huán)、細(xì)胞生長、蛋白質(zhì)合成，參與調(diào)解自噬相關(guān)基因和蛋白，是自噬的主要抑制信號，其抑制劑雷帕霉素可以激活自噬。

營養(yǎng)充足、生長環(huán)境適宜并存在與相關(guān)膜受體作用的胰島素時，Ⅰ型PI3K通過Akt信號通路誘導(dǎo)刺激mTOR和mTORC1。相反，自噬通路的起始蛋白抑制劑Atg1，能夠阻礙自噬體的形成。營養(yǎng)缺乏或活性氧刺激下觸發(fā)Ⅲ型PI3K-Beclin1復(fù)合物形成，并促進(jìn)Atg12-Atg5-Atg16L和Atg8/LC3復(fù)合物的形成，隨后自噬體形成，誘導(dǎo)自噬過程。細(xì)胞受到刺激時，雙層膜的杯狀吞噬泡形成自噬體，包裹脂滴、蛋白聚合物、損傷細(xì)胞器等物質(zhì)，同時將外置蛋白LC3-Ⅱ暴露于表面，與溶酶體整合形成單層膜的自噬溶酶體進(jìn)行消化和降解為氨基酸、碳水化合物等物質(zhì)供細(xì)胞再利用[13]。在這個過程中30余種自噬相關(guān)基因和蛋白在自噬體形成與溶酶體融合過程中起到至關(guān)重要的作用。其中，普遍認(rèn)為，LC3-Ⅱ蛋白和雙層膜自噬體是檢測自噬起始與延伸的重要標(biāo)志，并且廣泛應(yīng)用于自噬相關(guān)基礎(chǔ)研究[14]。

MAPK、ERK和Akt等信號通路也有涉及，ERK和Akt信號通路參與晚期糖化終產(chǎn)物誘導(dǎo)自噬，有助于大鼠中與動脈粥樣硬化相關(guān)的AGE誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞的增殖[15]。sirtuin家族一員，SIRT1在調(diào)節(jié)低等生物壽命方面被關(guān)注，Mi的團(tuán)隊指出，白藜蘆醇激活cAMP-PRKA-AMPK-SIRT1信號通路減弱內(nèi)皮炎癥反應(yīng)。同樣，華翠素-3-葡萄糖苷通過AMPK/SIRT1信號通路上調(diào)自噬，保護(hù)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞免遭ox-LDL誘導(dǎo)損傷[16-17]。

3 自噬對AS的調(diào)節(jié)

自噬對AS中ox-LDL的誘導(dǎo)起雙重作用：ox-LDL通過上調(diào)LC3-Ⅱ和Beclin1增強自噬的過程[18-19]；通過下調(diào)TET2抑制THP-1衍生巨噬細(xì)胞自噬的兩種自噬標(biāo)記物的表達(dá)，促進(jìn)AS的發(fā)生。胰島素樣生長因子-1減少自噬相關(guān)因子在纖維帽的SMC中的表達(dá)。腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ等炎性因子可加速AS中自噬清除受損物質(zhì)的過程，從而延緩斑塊進(jìn)展。Maatinet等[20]證實，7-酮膽固醇是一種自噬誘導(dǎo)劑，可有效減少平滑肌細(xì)胞死亡，提高斑塊穩(wěn)定性。糖化終產(chǎn)物通過增強自噬水平，保護(hù)損傷的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，同時通過ERK和AKT信號通路，使血管平滑肌細(xì)胞增殖，并加速AS的發(fā)展[21]。從2009年發(fā)現(xiàn)miRNA在癌細(xì)胞與自噬的關(guān)系開始，心血管疾病中miRNA對自噬的調(diào)控引起了廣泛的關(guān)注。miRNA主要促進(jìn)動脈粥樣硬化斑塊的形成，MiR-216a在人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞中通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)BECN1水平控制ox-LDL引起自噬，可能與心血管疾病和動脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制有著重大的關(guān)系。MiR-hsa-let-7g在ox-LDL處理的血管平滑肌細(xì)胞中，通過調(diào)節(jié)LOX-1，調(diào)節(jié)自噬與凋亡[22]。

4 巨噬細(xì)胞自噬對AS的雙重作用

諸多研究表明，在一般情況下，AS中自噬在保護(hù)細(xì)胞免遭氧化應(yīng)激損傷、減少細(xì)胞凋亡、提高斑塊穩(wěn)定性等方面均起著重要作用。相反，過度誘導(dǎo)自噬會導(dǎo)致EC和SMC中自噬細(xì)胞死亡、膠原纖維合成不足、纖維帽增厚、甚至引起AS相關(guān)急性心臟病事件的發(fā)生。Liao等[3]認(rèn)為，自噬抑制斑塊中巨噬細(xì)胞的凋亡和胞葬作用的缺失，自噬缺乏使動脈粥樣硬化斑塊的壞死面積和氧化應(yīng)激損傷范圍擴(kuò)大。Razani等[23]為AS中自噬功能失調(diào)提供了證據(jù)：某種程度上，自噬缺失使炎癥反應(yīng)高度活化，加速了AS的發(fā)生發(fā)展。上述兩項研究將LC3/Atg8、p62/SQSTM1和雙層膜自噬體作為自噬標(biāo)記物，已知的自噬降解物p62/SQSTM1的聚集表明自噬通量的缺乏，在mRNA表達(dá)中相對減少，進(jìn)一步證明了p62/SQSTM1的聚集與自噬通量缺乏的關(guān)系。

研究表明，在AS的早期階段，減弱自噬反應(yīng)有助于ox-LDL誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙的病理生理反應(yīng)[24]。早期動脈粥樣硬化影響ox-LDL的潛在機(jī)制是抑制THP-1源性巨噬細(xì)胞自噬，動脈壁應(yīng)激刺激誘導(dǎo)自噬，抑制細(xì)胞死亡及潛在的血管疾病，尤其是動脈粥樣硬化。除了上述保護(hù)作用，AS中SMC、EC和巨噬細(xì)胞自噬均參與斑塊泡沫細(xì)胞形成，高濃度的ox-LDL和內(nèi)皮細(xì)胞自噬會加速細(xì)胞死亡[25-26]。巨噬細(xì)胞通過增強芹菜素誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞凋亡抑制自噬，改善動脈粥樣硬化[26]。過度誘導(dǎo)自噬會引起自噬性平滑肌細(xì)胞死亡，進(jìn)而由于膠原合成減少和纖維帽變薄而導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定。

5 巨噬細(xì)胞自噬與AS的治療

目前，針對干預(yù)自噬治療AS的基礎(chǔ)與臨床研究很多，基于這些研究，動物實驗已經(jīng)證實，一些自噬的誘導(dǎo)劑可有效減輕AS的嚴(yán)重程度。

mTOR抑制劑在許多類型的惡性腫瘤中具有治療意義，包括乳腺癌、腎細(xì)胞癌等，其中，依維莫司是眾多研究中廣為認(rèn)知的一種mTOR抑制劑。大量文獻(xiàn)指出，在神經(jīng)變性疾病中，依維莫司通過抑制mTOR誘導(dǎo)自噬加速毒性物質(zhì)清除[15]。有證據(jù)表明，依維莫司洗脫支架可分泌促進(jìn)穩(wěn)定斑塊表型的形成[16]，在AS中可提高斑塊穩(wěn)定性。最近，Holdas等指出，依維莫司治療可顯著降低心臟同種異體移植血管病變的發(fā)生率，其他臨床研究表明，依維莫司藥物洗脫支架是預(yù)防血管再狹窄的較佳選擇，并可顯著降低心臟移植或其他心臟手術(shù)后心臟同種異體移植血管病變的發(fā)生率。

白藜蘆醇是廣泛應(yīng)用的自噬誘導(dǎo)劑[17]，是在葡萄、豌豆及紅酒中大量被發(fā)現(xiàn)的植物來源的酚類物質(zhì)，其具有抗氧化與抗炎作用，在多種疾病(心血管疾病、惡性腫瘤、腎臟疾病、2型糖尿病、感染及神經(jīng)紊亂等)中起到保護(hù)作用。通過誘導(dǎo)自噬在抗動脈粥樣硬化與血管舒張方面體現(xiàn)重要作用[27]。Liu等[16]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用白藜蘆醇促進(jìn)ox-LDL誘導(dǎo)凋亡細(xì)胞在RAW264.7細(xì)胞中激活Sirt1介導(dǎo)自噬，證明了白藜蘆醇體外抗動脈粥樣硬化作用。同時指出，通過白藜蘆醇激活Sirt1介導(dǎo)自噬，可以作為AS治療的新方向。此外，白藜蘆醇在某些類型膽固醇消耗M1和M2型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥損傷巨噬細(xì)胞方面具有免疫調(diào)節(jié)作用[28]。在高膽固醇血癥兔模型中，增加3 mg/(kg·d)白藜蘆醇可使AS斑塊變小，密度降低，也證明了其在AS的治療中的潛在影響。然而研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其與降脂藥共同作用時，白藜蘆醇并沒有增加阿托伐他汀的抗AS作用，此項應(yīng)用有待進(jìn)一步考察[29]。

6 總結(jié)

巨噬細(xì)胞在AS的起始與進(jìn)展中起著不可替代的作用[30]。巨噬細(xì)胞的聚集促進(jìn)斑塊發(fā)展并提高斑塊不穩(wěn)定性。在氧化應(yīng)激和變性LDL(如ox-LDL)刺激下，激活巨噬細(xì)胞自噬保護(hù)細(xì)胞并清除受損細(xì)胞器和錯誤合成的蛋白質(zhì)，抑制細(xì)胞凋亡，提高巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞膽固醇外流。

盡管AS中巨噬細(xì)胞自噬保護(hù)機(jī)制已被廣泛揭示，但目前研究仍有缺陷，有待繼續(xù)完善。過度自噬會導(dǎo)致自適應(yīng)失敗、細(xì)胞凋亡或死亡，因此，如何控制藥物誘導(dǎo)自噬程度的最適宜劑量、降低藥物副作用需要更完善的研究。AS不同階段的自噬調(diào)節(jié)的詳細(xì)機(jī)制、信號通路為治療藥物的研究提供了新方向。AS中的細(xì)胞之間相互作用存在對自噬的誘導(dǎo)。絕大多數(shù)自噬的研究是體外研究，需要更多的體內(nèi)研究證實以上論述。

目前，AS中調(diào)節(jié)自噬的藥物研究主要針對早期形成動脈粥樣硬化的EC、巨噬細(xì)胞和SMC，需要對晚期動脈粥樣硬化進(jìn)行深入研究。早期內(nèi)皮細(xì)胞自噬起保護(hù)作用，但晚期輕度巨噬細(xì)胞自噬和血管平滑肌細(xì)胞過度自噬恰好相反?；谏鲜鼋Y(jié)果，怎樣調(diào)節(jié)AS中細(xì)胞自噬為藥物治療AS提供了前景。此外，新發(fā)現(xiàn)的藥物是否適合臨床的研究尚未清楚，在AS的治療中選擇性地打開或關(guān)閉自噬基因依賴性存活和死亡途徑將是臨床醫(yī)生的挑戰(zhàn)。

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Advances in the research of macrophage autophagy in atherosclerosis

MA Jia-li,HOU Jing-bo*

(Department of Cardiology,the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin 150086,China)

Autophagy,a highly conserved mechanism,is widely found in eukaryotic cells.It dynamically clears the self-repair process of invading microorganisms,denatured longevity proteins and damaged organelles,thereby maintaining cell stability and resisting external stimuli.The regulation of macrophage autophagy can affect the development of atherosclerosis.In this paper,the regulation of macrophage signal pathway in the development of atherosclerosis,the factors that induce autophagy and other factors were described systematically in order to provide a new target for the treatment of atherosclerosis.

Macrophages;Atherosclerosis;Autophagy

2016-12-06

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科，哈爾濱 150086

*通信作者

10.14053/j.cnki.ppcr.201708024