血管平滑肌細(xì)胞與動脈粥樣硬化關(guān)系的研究進展

袁帥，廖思聰，王大新

血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）是構(gòu)成血管壁組織結(jié)構(gòu)和維持血管張力的主要細(xì)胞之一，其結(jié)構(gòu)及功能改變是導(dǎo)致高血壓、動脈粥樣硬化（arteriosclerosis，AS）及血管成形術(shù)后再狹窄等多種心血管疾病的細(xì)胞病理學(xué)基礎(chǔ)。既往研究結(jié)果顯示，VSMCs的起源、表型轉(zhuǎn)化、凋亡及鈣化等均與AS發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其中VSMCs表型轉(zhuǎn)化、凋亡、鈣化具有促炎作用［1］。因此，了解VSMCs在AS發(fā)生發(fā)展中的作用機制對AS治療可能具有重要意義。筆者通過復(fù)習(xí)相關(guān)文獻，綜述了VSMCs起源、VSMCs表型轉(zhuǎn)化、平滑肌源性泡沫細(xì)胞、VSMCs凋亡及VSMCs鈣化與AS的關(guān)系。

1 VSMCs起源與AS的關(guān)系

VSMCs譜系追蹤研究表明，血管平滑肌起源于胚胎時期的多能前體細(xì)胞，包括主動脈、主動脈弓、肺動脈干等，其中頭頸部血管平滑肌起源于神經(jīng)嵴細(xì)胞，冠狀動脈血管平滑肌起源于心外膜，而降主動脈血管平滑肌主要起源于表達Pax3和FoxC2的體節(jié)上皮細(xì)胞［2］。譜系不同的血管平滑肌表型具有很大共性，但其調(diào)控因素（如Myocardin相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子B）及成熟細(xì)胞對疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)介導(dǎo)因子（如轉(zhuǎn)化生長因子β）的應(yīng)答存在差異［1-2］。耐受性可能與VSMCs胚胎起源有關(guān)，但具體機制尚未明確［2］。目前，研究血管平滑肌胚胎起源的挑戰(zhàn)是如何通過轉(zhuǎn)錄翻譯學(xué)和表觀遺傳學(xué)機制鑒定不同血管區(qū)域血管平滑肌的特征［3］。

動物實驗表明，敲除載脂蛋白E基因（ApoE-/-）小鼠AS進展期分為4個不同血管區(qū)域，包括冠狀動脈、主動脈分支、腹腔臟器動脈及腹主動脈終末端，4個不同血管區(qū)域發(fā)生AS的危險因素并不完全相同，其中AS易損斑塊內(nèi)＞80%的VSMCs起源不明，＞30%的VSMCs起源細(xì)胞可表達多種巨噬細(xì)胞標(biāo)志物，如LGALS3/Mac2、、F4/80及CD［4］。68

目前研究發(fā)現(xiàn)，人類冠狀動脈進展期約40%的泡沫細(xì)胞同時表達平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物肌動蛋白α2（ACTA2）和巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68，但尚不能明確泡沫細(xì)胞主要表達ACTA2還是CD68，抑或兩者均不是［4］。既往研究表明，與血管壁起源的VSMCs相比，骨髓起源的VSMCs可能具有促AS形成作用［5］。

2 VSMCs表型轉(zhuǎn)化與AS的關(guān)系

VSMCs在生理或病理條件下均會發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，主要是向巨噬細(xì)胞分化，且經(jīng)表型轉(zhuǎn)化的VSMCs具有巨噬細(xì)胞標(biāo)志物及特性。有學(xué)者認(rèn)為，VSMCs表型轉(zhuǎn)化對AS形成具有重要意義，其中抑制VSMCs表型轉(zhuǎn)化對動脈具有保護作用［6］。盡管目前有關(guān)VSMCs表型轉(zhuǎn)化的研究報道較多，但VSMCs表型轉(zhuǎn)化具體機制尚有待進一步研究［7］。

正常情況下，動脈中層的VSMCs可表達平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物，如MYH11、平滑肌22α（SM22α）、ACTA2及平滑肌細(xì)胞分化特異性抗原（SMTN），但伴有粥樣硬化的動脈中層VSMCs表達上述標(biāo)志物的能力下降［8］。心肌素/血清反應(yīng)因子調(diào)控模式是VSMCs表型轉(zhuǎn)化的重要組成部分，其能有效整合對VSMCs收縮基因具有激活和/或抑制作用的信號和輔助因子［9］；另外，Kruppel樣因子4（Kruppel-like factor 4，KLF4）能沉默平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物基因，進而抑制Myocardin依賴的基因激活［1］。既往研究表明，血管平滑肌中KLF4缺失與VSMCs損傷后表型轉(zhuǎn)化短暫延遲有關(guān)，但敲除KLF4基因后VSMCs數(shù)量并未發(fā)生改變，僅表現(xiàn)為平滑肌源性巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞樣細(xì)胞減少，提示KLF4可能參與VSMCs向巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化過程［6］。

ALLAHVERDIAN等［7］研究表明，在膽固醇培養(yǎng)基中培養(yǎng)的血管平滑肌通過KLF4激活多種促炎因子，抑制VSMCs標(biāo)志物表達，激活巨噬細(xì)胞標(biāo)志物并誘導(dǎo)吞噬發(fā)生，提示AS斑塊內(nèi)脂質(zhì)累積可能導(dǎo)致VSMCs向巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。與單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞相比，平滑肌源性巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞吞噬能力明顯減弱，而吞噬能力（如對凋亡細(xì)胞的吞噬能力）在AS進展期明顯減弱，故VSMCs表型轉(zhuǎn)化可能參與AS進展［8］。

SHE等［10］研究表明，細(xì)胞外基質(zhì)能抑制VSMCs表型轉(zhuǎn)化，而巨噬細(xì)胞或VSMCs釋放的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)、膠原或彈力纖維解離，進而促使VSMCs表型轉(zhuǎn)化并加速細(xì)胞增殖及遷移。ROHWEDDER等［11］研究表明，粘連蛋白沉積可促進AS形成，但其也能促進纖維帽形成，從而加強AS斑塊穩(wěn)定性。

3 平滑肌源性泡沫細(xì)胞與AS的關(guān)系

泡沫細(xì)胞主要來源于巨噬細(xì)胞和VSMCs，其中來源于VSMCs的泡沫細(xì)胞稱為平滑肌源性泡沫細(xì)胞。人體AS早期和進展期斑塊中普遍存在平滑肌源性泡沫細(xì)胞，故平滑肌源性泡沫細(xì)胞是AS形成的重要標(biāo)志之一。但動物模型與人體存在差異，如伴有高膽固醇血癥的動物AS斑塊中平滑肌源性泡沫細(xì)胞較少，但AS進展期平滑肌源性泡沫細(xì)胞較多［12］。因此，明確AS發(fā)生時平滑肌源性泡沫細(xì)胞形成機制具有重要意義。

既往研究表明，動脈內(nèi)膜VSMCs中三磷腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體 A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）和載脂蛋白AⅠ（apolipoprotein AⅠ，ApoAⅠ）表達較高，ABCA1和ApoAⅠ可通過介導(dǎo)膽固醇從胞內(nèi)流出形成高密度脂蛋白（HDL）而在膽固醇逆轉(zhuǎn)運過程中發(fā)揮重要作用［13］，故AS形成早期由于脂質(zhì)攝取與流出失衡而導(dǎo)致VSMCs發(fā)生泡沫化。再者，糖尿病患者AS發(fā)生風(fēng)險增加與血糖升高有關(guān)，分析其原因可能與血糖異常導(dǎo)致血脂異常有關(guān)［10］。BROWN等［13］研究表明，平滑肌源性泡沫細(xì)胞一旦形成將產(chǎn)生一系列反應(yīng)，如膽固醇不斷聚集會誘導(dǎo)VSMCs凋亡，促進鄰近VSMCs向內(nèi)膜遷移，而VSMCs凋亡或死亡亦會加劇炎性反應(yīng)，同時趨化因子C-C基元配體19（CCL19）可直接調(diào)控VSMCs表型轉(zhuǎn)化、生長及釋放MMPs，上述病理生理過程均能促使內(nèi)膜增厚及 AS 形成［2］。

4 VSMCs凋亡與AS的關(guān)系

細(xì)胞凋亡是一種程序性細(xì)胞死亡。AS早期細(xì)胞凋亡率較低，隨著病情發(fā)展AS壞死核心及纖維帽形成，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡率逐漸升高，其中巨噬細(xì)胞和VSMCs是凋亡率最高的細(xì)胞。斑塊破裂主要發(fā)生于斑塊肩部，該區(qū)域具有VSMCs減少和巨噬細(xì)胞增多等特征，分析其原因可能是巨噬細(xì)胞通過死亡受體與死亡配體作用而誘導(dǎo)VSMCs凋亡，而該過程對斑塊破裂及心血管事件發(fā)生具有重要作用。此外，與穩(wěn)定型斑塊相比，不穩(wěn)定型斑塊中VSMCs凋亡率更高［14］。

既往研究表明，AS患者VSMCs凋亡與炎癥有關(guān)，但血管衰老、基質(zhì)降解及血管重塑時炎性反應(yīng)明顯減弱，分析其原因可能與凋亡細(xì)胞清除過程中釋放細(xì)胞因子有關(guān)。細(xì)胞死亡時會釋放白介素1（IL-1），細(xì)胞凋亡和壞死時分別釋放白介素1β（IL-1β）、白介素1α（IL-1α），而繼細(xì)胞凋亡后發(fā)生壞死則同時釋放IL-1β和IL-1α。凋亡細(xì)胞一般在48 h內(nèi)會被清除，但發(fā)生高脂血癥時會延遲吞噬過程，因此VSMCs表型轉(zhuǎn)化后炎性反應(yīng)與細(xì)胞吞噬能力減弱有關(guān)。此外，與心血管疾病高度相關(guān)的基因組——人類9號染色體長臂2區(qū)1帶（9p21）與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B和鈣網(wǎng)質(zhì)蛋白表達減少密切相關(guān)，而后者是激活吞噬細(xì)胞上吞噬受體所必需的配體［15］。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B缺陷的凋亡小體具有抗吞噬能力，不能被鄰近巨噬細(xì)胞有效吞噬。既往研究表明，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B缺失引發(fā)的胞葬能力受損會增加脂質(zhì)負(fù)荷的壞死核心面積及復(fù)雜性，從而加劇 AS［16-19］。

此外，VSMCs凋亡誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)還與細(xì)胞來源有關(guān)，如血管壁來源的VSMCs凋亡具有促炎作用，而骨髓來源的VSMCs具有抗炎作用［20-22］。

5 VSMCs鈣化與AS的關(guān)系

AS形成過程通常存在血管鈣化，而血管鈣化可降低血管彈性及改變血流動力學(xué)；此外，磷酸鈣沉積導(dǎo)致血管壁彈性降低還可引發(fā)收縮期高血壓，進而導(dǎo)致左心室肥厚、氧化應(yīng)激反應(yīng)增加、心臟舒張功能異常及瓣膜關(guān)閉不全等病理學(xué)改變［23］。AS血管中的VSMCs可表達大量生物礦化標(biāo)志物，如骨橋蛋白、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）、骨連接蛋白、Ⅰ型膠原、骨鈣蛋白和S100A9，故認(rèn)為AS發(fā)生機制與骨質(zhì)生物礦化相似；另外，衰老的VSMCs在血管鈣化形成過程中具有重要作用［24-25］。

斑塊鈣化可分為微小型鈣化（斑點）和巨大型鈣化（密集）兩種形式，其中微小型鈣化不穩(wěn)定、易破裂，故認(rèn)為其是AS的“犯罪”斑塊，分析其原因可能與內(nèi)膜病理學(xué)增厚有關(guān)；此外，VSMCs凋亡還能促進AS斑塊鈣化［26］。

6 小結(jié)

VSMCs對AS具有多種效應(yīng)，一方面，VSMCs可通過穩(wěn)固纖維帽而使AS斑塊穩(wěn)定；另一方面，VSMCs增殖或表型轉(zhuǎn)化又會促進AS惡化［27-28］。目前，有關(guān)AS細(xì)胞學(xué)機制還需深入研究，以尋找AS新的治療靶點。

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