吸煙與動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系研究進(jìn)展

高飛丹 郭航遠(yuǎn)

冠心病是指由于冠狀動脈結(jié)構(gòu)或功能異常導(dǎo)致心肌缺血缺氧而發(fā)生的心臟病，近年來其發(fā)病率及病死率呈逐年上升趨勢。引起心肌缺血缺氧的原因很多，以冠狀動脈粥樣硬化最常見。吸煙已被公認(rèn)是引發(fā)動脈粥樣硬化的危險因素，但其機(jī)制復(fù)雜，尚不完全清楚。本文就吸煙與動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系研究進(jìn)展作一綜述。

1 炎癥與氧化應(yīng)激

動脈粥樣硬化目前被普遍認(rèn)為是一種慢性炎癥反應(yīng)過程，而吸煙與炎癥密切相關(guān)，香煙煙霧通過產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和香煙焦油物質(zhì)（如半醌類、氫醌類、醌類、醛類和酮類）介導(dǎo)炎癥從而導(dǎo)致嚴(yán)重的氧化應(yīng)激。研究表明，吸煙與較高水平的炎性標(biāo)志物有關(guān)，如白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-6、C 反應(yīng)蛋白（C-reactive protein CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等[1－2]。吸煙還可影響炎癥細(xì)胞的數(shù)量和功能，導(dǎo)致白細(xì)胞總數(shù)及分類中性粒細(xì)胞計數(shù)增加[3]，并且增加白細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮和浸潤血管壁的能力。這些作用會破壞血管的彈力纖維，從而誘導(dǎo)病變。吸煙可導(dǎo)致人體巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）被誘導(dǎo)表達(dá)，細(xì)胞膜磷脂通過磷脂酶A2途徑被水解釋放出花生四烯酸，在COX-2的催化下，合成前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2），最后產(chǎn)生IL-6，IL-6繼續(xù)誘導(dǎo)肝細(xì)胞產(chǎn)生CRP、纖維蛋白原等，參與炎癥反應(yīng)[4]。肥大細(xì)胞（mast cells，MC）是先天免疫的重要參與者，并通過脫顆粒過程釋放蛋白酶和促炎細(xì)胞因子在動脈粥樣硬化中起重要作用。煙草中的尼古丁成分可以誘導(dǎo)Janus激酶2磷酸化，觸發(fā)信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化和磷脂酰肌醇-3-激酶介導(dǎo)的蛋白激酶B活化，這有助于MC脫顆粒和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放[5]。Wang等[6]已經(jīng)證明MCs在尼古丁促進(jìn)Apoe-/-小鼠動脈粥樣硬化形成中起重要作用，并且通過α7煙堿乙酰膽堿受體（nicotinic Acetylcholine Receptor，nAchR）介導(dǎo)的機(jī)制在主動脈外膜中活化MC。nAchRs在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)，還可以介導(dǎo)尼古丁及亞硝胺對非神經(jīng)細(xì)胞的有害影響。nAchRs調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化形成的作用主要包括炎癥，血管平滑肌細(xì)胞表型改變、增殖、遷移和斑塊新生血管形成[7]。

炎癥與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，兩者相互影響，相互促進(jìn)。氧化應(yīng)激，即體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤，激活的中性粒細(xì)胞在吞噬活動時耗氧量顯著增加，產(chǎn)生大量氧自由基，造成細(xì)胞損傷。煙草中刺激腎上腺素分泌的物質(zhì)使機(jī)體處于一種應(yīng)激狀態(tài)，兒茶酚胺釋放增加。兒茶酚胺的自氧化可以產(chǎn)生大量的氧自由基，氧化應(yīng)激造成高凝狀態(tài)使組織缺血，激活補(bǔ)體系統(tǒng)，或產(chǎn)生多種具有趨化活性的物質(zhì)，如C3片段、白三烯等，吸引、激活中性粒細(xì)胞。研究表明，吸煙者的氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物濃度升高，抗氧化狀態(tài)受損害,而且吸煙的數(shù)量與體內(nèi)氧化應(yīng)激狀況密切相關(guān)[8]。一氧化氮（nitric oxide，NO）通過內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）釋放，是內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮抗氧化、抗炎、抗凝和血管舒張功能的重要保護(hù)因子。吸煙可導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生，在多系統(tǒng)中引起氧化損傷，并導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙和NO釋放減少。凝集素作為氧化酶敏感的生物標(biāo)志物，在吸煙者頸動脈中高度表達(dá)，表現(xiàn)出氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞應(yīng)激過程[9]。髓過氧化物酶（MPO)是中性粒細(xì)胞的功能標(biāo)志和激活標(biāo)志，在特定條件下，MPO催化反應(yīng)生成過量的氧化劑，超過局部抗氧化劑的防御反應(yīng)時，就會導(dǎo)致氧化應(yīng)激和氧化性組織損傷。有證據(jù)表明，在人類動脈粥樣硬化病變中檢測到MPO水平升高，并且吸煙者具有高水平的硫氰根離子（SCN-），這可以導(dǎo)致次硫氰酸（hypothiocyanous acid，HOSCN）形成。HOSCN不僅失活烏頭酸酶，并將氧化還原活性鐵釋放到細(xì)胞中，且通過改變鐵代謝的調(diào)節(jié)并增強(qiáng)進(jìn)一步的鐵吸收而干擾鐵穩(wěn)態(tài)細(xì)胞，從而進(jìn)一步加重氧化損傷[10]。

2 血流動力學(xué)改變

高脂血癥吸煙者具有比非吸煙者更致動脈粥樣硬化的脂質(zhì)分布，高密度脂蛋白（high-density lipoprotein cholesterol,HDL）水平降低，而氧化低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein,oxLDL）和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物升高[11]。吸煙與富含脂質(zhì)的斑塊獨(dú)立相關(guān)，吸煙者的冠狀動脈斑塊的脂質(zhì)體積高于未吸煙者，導(dǎo)致斑塊破裂的風(fēng)險增加[12]。HDL具有抗動脈粥樣硬化作用，有學(xué)者認(rèn)為其發(fā)揮作用主要依賴于對氧磷酶1（paraoxonase1，PON1）。血清中PON1主要通過其N端信號肽與載脂蛋白AI緊密結(jié)合并固定于HDL脂質(zhì)中，與HDL結(jié)合的PON1能夠增強(qiáng)HDL的抗氧化能力[13]。研究發(fā)現(xiàn)，吸煙與PON1活性均為動脈粥樣硬化的獨(dú)立危險因素，吸煙人群相比非吸煙人群HDL水平明顯降低，PON1活性也明顯降低[14]。oxLDL刺激內(nèi)皮細(xì)胞分泌多種炎性因子，誘導(dǎo)單核細(xì)胞黏附、遷移進(jìn)入動脈內(nèi)膜，轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞。oxLDL還能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)清道夫受體，促進(jìn)其攝取脂蛋白形成泡沫細(xì)胞，促進(jìn)動脈粥樣硬化的形成。有研究發(fā)現(xiàn)，尼古丁通過激活nAchR，上調(diào)單核/巨噬細(xì)胞中的CD36表達(dá)，并引起oxLDL攝取增加，泡沫細(xì)胞形成，單核/巨噬細(xì)胞活化并加重動脈粥樣硬化[15]。脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞分泌的一種內(nèi)源性生物活性多肽或蛋白質(zhì)，在肥胖者中明顯減少，與甘油三酯和LDL水平呈負(fù)相關(guān)，與HDL呈正相關(guān)，具有有益的代謝作用，如抗炎、抗氧化、抗動脈粥樣硬化等[16]。除脂肪組織外，脂聯(lián)素可能被內(nèi)皮分泌，從而發(fā)揮血管保護(hù)作用[17]。在對動脈粥樣硬化吸煙與未吸煙患者的研究中發(fā)現(xiàn)，吸煙者脂肪細(xì)胞中脂聯(lián)素分泌受到抑制，并且可能通過抑制ATP依賴性鉀通道來實現(xiàn)[18]。抵抗素是脂肪細(xì)胞分泌的另一種重要的脂肪因子，與脂聯(lián)素不同，血清抵抗素水平與男性吸煙者亞臨床動脈粥樣硬化指數(shù)（IMT及動脈彈性檢測的血管不良變化）顯著相關(guān)，可能是男性吸煙者早期動脈粥樣硬化的新型生物標(biāo)志物[19]。

吸煙通過促凝和抗凝因素的不平衡促進(jìn)血栓形成。動脈粥樣硬化斑塊表面常見到血栓沉積，當(dāng)凝血或纖維蛋白溶解系統(tǒng)存在不平衡時，不斷的血栓沉積會最終導(dǎo)致血管閉塞。有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙與CD40/CD40L表達(dá)上調(diào)和血小板-單核細(xì)胞聚集相關(guān)[20]，CD40L在動脈粥樣硬化相關(guān)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，包括內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、血小板。CD40除了介導(dǎo)一系列炎癥反應(yīng)，還可以激活血小板并穩(wěn)定動脈血栓。此外，血小板單核細(xì)胞聚集促進(jìn)單核細(xì)胞黏附到活化的內(nèi)皮和動脈粥樣硬化病變形成。吸煙同時也增加血栓素A2的形成，促進(jìn)血小板聚集并抑制前列環(huán)素的釋放以及凝血酶和纖維蛋白原的產(chǎn)生，進(jìn)一步促進(jìn)血栓形成[21]。近期研究顯示，吸煙還與單核細(xì)胞組織因子活性（monocyte tissue factor activity，MTFA）和頸動脈內(nèi)膜中層厚度的進(jìn)展有關(guān)，而MTFA在血栓形成和動脈粥樣硬化中起重要作用[22]。

3 血管內(nèi)皮功能障礙

血管內(nèi)皮是位于血管壁與血液接觸的單層細(xì)胞，內(nèi)皮功能的損害在血管平衡中起著中心作用，其表達(dá)和分泌許多調(diào)節(jié)因子，包括NO和PGE等。此外，血小板聚集、纖維蛋白溶解、單核細(xì)胞黏附和血管平滑肌細(xì)胞的增殖通過來自內(nèi)皮細(xì)胞的信號分子調(diào)節(jié)，起到維持血管張力，調(diào)節(jié)血壓以及凝血與抗凝平衡等作用。內(nèi)皮功能障礙的主要原因是作用于內(nèi)皮的血管舒張因子和收縮因子之間的不平衡。香煙煙霧成分可通過升高循環(huán)炎癥細(xì)胞因子（TNF-α等）或直接通過增加氧化應(yīng)激來間接誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙。增加的ROS釋放減少了eNOS產(chǎn)生NO，而eNOS解偶聯(lián)繼續(xù)產(chǎn)生ROS,導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞的增殖，基質(zhì)金屬蛋白酶的釋放，進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)皮功能障礙[2]。香煙煙霧成分如尼古丁和脂多糖可導(dǎo)致內(nèi)皮素-1、血管緊張素Ⅱ、血栓素和血管緊張素Ⅰ受體增加，從而導(dǎo)致血管收縮和內(nèi)皮功能障礙[23]。另外香煙煙霧成分還能興奮交感神經(jīng)，促進(jìn)兒茶酚胺的釋放，使血管收縮、動脈痙攣，久而久之，血管內(nèi)皮損傷由功能性轉(zhuǎn)化為器質(zhì)性，導(dǎo)致動脈硬化。

4 基因表達(dá)

動脈粥樣硬化是一種常見的進(jìn)行性動脈疾病,在其發(fā)生、發(fā)展中有上百個基因表達(dá)并參與調(diào)控，而吸煙可以影響基因表達(dá)。單核細(xì)胞參與吸煙相關(guān)的動脈粥樣硬化斑塊的形成，其來源的miR-124-3p在所有吸煙個體中異質(zhì)表達(dá)，而在非吸煙者中表達(dá)水平低。流式細(xì)胞分析表明，高miR-124-3p表達(dá)與單核細(xì)胞表面CD45RA，CD29和CD206表達(dá)上調(diào)相關(guān)，通過改變單核細(xì)胞表型與吸煙個體中動脈粥樣硬化風(fēng)險增加有關(guān)[24]。芳香烴受體抑制劑（aryl hydrocarbon receptor repressor，AHRR）甲基化可能與單核細(xì)胞中AHRR的表達(dá)功能有關(guān)，可能是吸煙者亞臨床動脈粥樣硬化的潛在生物標(biāo)志物[25]。研究表明，產(chǎn)婦吸煙與新生兒臍帶血細(xì)胞中AHRR甲基化有關(guān)，并且與吸煙持續(xù)時間和劑量呈相關(guān)性[26]。眾所周知，煙草中許多化學(xué)物質(zhì)是芳基烴受體（aryl hydrocarbon receptor,AhR）信號傳感器的激動劑，而AHRR是通過激活A(yù)hR途徑進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子，雖然目前AHRR在動脈粥樣硬化形成過程中沒有已知的作用，但AHRR在單核/巨噬細(xì)胞分化過程中表達(dá)上調(diào)[27]，并且具有抑制抗炎的作用[28]。近年來，隨著對長鏈非編碼RNA（lncRNA）研究進(jìn)展，越來越多的證據(jù)表明lncRNA可能在介導(dǎo)動脈粥樣硬化的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。LINC00305被發(fā)現(xiàn)在動脈粥樣硬化斑塊和單核細(xì)胞中表達(dá)豐富，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LINC00305通過靶向脂質(zhì)運(yùn)載蛋白-1相互作用的膜受體（LIMR）和AHRR相互作用從而激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）通路來促進(jìn)炎癥反應(yīng)，并誘導(dǎo)主動脈平滑肌表型轉(zhuǎn)換[29]。最近一項研究顯示SASH1在人類動脈壁中普遍表達(dá)，且在吸煙者的動脈斑塊中表達(dá)增加，這可能是細(xì)胞的一種防御機(jī)制，來抑制吸煙導(dǎo)致的內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增殖和血管生成。而另一方面，SASH1也通過抑制TP53間接激活FOXM1轉(zhuǎn)錄因子和CYP1A1的表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)動脈粥樣硬化[30]。熱休克蛋白（HSP）是抵御外界不良刺激的重要物質(zhì)，HSP60在內(nèi)皮細(xì)胞表面的表達(dá)已經(jīng)被證明是引發(fā)動脈粥樣硬化的主要原因，并且香煙煙霧提取物可以使內(nèi)皮細(xì)胞中HSP60 mRNA上調(diào)，從線粒體釋放后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面，并且可以與巨噬細(xì)胞結(jié)合介導(dǎo)免疫反應(yīng)[31]。

5 小結(jié)及展望

流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，無論是主動還是被動吸煙，都與動脈粥樣硬化存在劑量-反應(yīng)關(guān)系[32]，香煙煙霧中含有很多化學(xué)物可促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展，它引起炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、血栓形成、血脂異常以及血管功能障礙，從而進(jìn)一步導(dǎo)致缺血性心臟病的發(fā)生。吸煙與動脈粥樣硬化之間的聯(lián)系在戒煙后會隨著時間的推移而減弱[33]，因此推廣戒煙行動迫在眉睫。吸煙所致心血管疾病是可防、可控、可逆轉(zhuǎn)的，幫助患者戒煙已經(jīng)成為臨床醫(yī)師義不容辭的責(zé)任，通過對吸煙致病機(jī)制的了解，有助于提高患者對煙草的正確認(rèn)識，可進(jìn)行易感基因的篩查以及針對性地使用保護(hù)血管、降低炎癥、氧化應(yīng)激水平或者基因靶向藥物，對于冠心病患者的一、二級預(yù)防具有重要意義。