白三烯在動脈粥樣硬化形成中的作用

蔡 輝 劉春麗 (中國人民解放軍南京軍區(qū)南京總醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，江蘇 南京 210002)

白三烯(LT)作為體內(nèi)重要的炎性介質(zhì)，已發(fā)現(xiàn)與哮喘發(fā)病密切相關(guān)。近年來動物和人體實驗結(jié)果表明LT在動脈粥樣硬化(AS)發(fā)生中發(fā)揮重要作用，主要包括增強炎性細胞黏附血管壁細胞，增加血管通透性，降解細胞外基質(zhì)(ECM)、加劇血管炎性反應等多方面作用〔1〕。

1 LT物特性

LT是一種由脂質(zhì)衍生的炎性介質(zhì)，花生四烯酸在5-脂氧合酶(LOX)、5脂氧合酶激活蛋白(FLAP)作用下生成不穩(wěn)定環(huán)氧化物LTA4，LTA4在LTA4水解酶作用下生成LTB4，主要見于單核細胞、肺泡巨噬細胞和中性粒細胞;在LTC4合成酶作用下，分別合成LTC4、LTD4和LTE4，多見于嗜酸粒細胞、巨噬細胞、肥大細胞中，也可見于血管平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞中，由于三者結(jié)構(gòu)中均含有半胱氨酸，故又統(tǒng)稱為半胱氨酸白三烯(CysLT)。5-LOX是合成LT的限速酶，因此該合成途徑又稱為5-LOX途徑(5-LOX Pathway)。

LT生物學效應發(fā)揮是通過與細胞表面G蛋白耦聯(lián)受體結(jié)合來進行的。已發(fā)現(xiàn)LT受體類型主要有兩類:一類是與LTB4作用，包含BLT1受體和BLT2受體;另一類是與CysLT結(jié)合，包括CysLTR1和CysLTR2。研究發(fā)現(xiàn)，BLT受體在體內(nèi)分布比較廣，BLT1受體主要表達于白細胞，與LTB4具有高親和力，對炎性細胞具有強烈趨化作用。BLT2受體與LTB4結(jié)合能力較BLT1受體弱，幾乎表達于機體各個組織部分，較之BLT1受體生物學作用更廣泛〔2〕。與CysLTs結(jié)合的CysLTR1和CysLTR2，在體內(nèi)分布不盡相同，CysLTR1主要表達于外周血細胞，如嗜酸粒細胞、單核細胞、嗜堿粒細胞、肥大細胞及支氣管平滑肌細胞，而CysLTR2主要表達于血管內(nèi)皮細胞及大腦某些區(qū)域，在外周血細胞中表達則很少。不同細胞表面特異性受體與相應LTs結(jié)合后，發(fā)揮不同的生物學效應。Back〔3〕研究發(fā)現(xiàn)，LTs與分布于平滑肌細胞表面受體結(jié)合后，直接或間接介導血管收縮反應及內(nèi)膜增生。

2 LT與AS

研究發(fā)現(xiàn)，LT在早期脂質(zhì)沉積、血管中巨噬細胞聚集、內(nèi)膜增生、斑塊形成及斑塊穩(wěn)定性等方面發(fā)揮重要作用，動物實驗結(jié)果〔4〕表明，AS斑塊中含有大量5-LO、FLAP、LTA4水解酶，阻斷這些物質(zhì)作用，能夠明顯減少小鼠AS形成，在載脂蛋白(Apo)E和低密度脂蛋白受體(LDLR)雙重基因敲除(ApoE-/-/LDLR-/-)小鼠動脈內(nèi)，AS所致的血管損傷也明顯減少，現(xiàn)就相關(guān)內(nèi)容進行闡述。

2.1 LT促進內(nèi)皮細胞功能紊亂 血管內(nèi)皮細胞功能障礙是AS關(guān)鍵性的早期改變，且離不開炎癥機制，而內(nèi)皮依賴性舒張功能障礙是血管內(nèi)皮細胞功能障礙的主要表現(xiàn)之一。血管內(nèi)皮是存在于血液和血管平滑肌之間的一層保護性屏障，可分泌多種血管活性物質(zhì)如內(nèi)皮素、一氧化氮(NO)、von willebraad因子(vWF)，這些內(nèi)皮細胞的分泌物和血管舒縮因子的平衡失調(diào)作為臨床血管內(nèi)皮功能狀態(tài)的評價標準。研究發(fā)現(xiàn)，分布于血管內(nèi)皮細胞的CysLTR2能夠促進內(nèi)皮細胞P-選擇素、vWF合成，增加血管通透性，促使氧化性脂質(zhì)遷移至內(nèi)膜下〔5〕。在AS損傷內(nèi)膜處，單核-巨噬細胞和T細胞等多種免疫細胞在AS斑塊中激活后，通過表達黏附分子和細胞因子，引起炎癥級聯(lián)反應，增加血管炎性反應，影響內(nèi)皮細胞功能。LTB4作為體內(nèi)一種重要趨化物質(zhì)，對單核-巨噬細胞和T細胞具有強趨化作用，Back〔6〕通過對 ApoE-/-高脂血癥小鼠 AS斑塊研究后發(fā)現(xiàn)，LTB4能夠促進單核-巨噬細胞、T細胞聚集反應。當用LTD4干預人工培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)，不僅促進P-選擇素表達，還能上調(diào)CXC細胞因子配體(CXCL2)表達，LTD4與內(nèi)皮細胞表達的 CysLTR2結(jié)合后，直接損傷內(nèi)皮細胞。Luchtefeld等〔7〕發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ誘導LTB4產(chǎn)生，激活煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)氧化酶，導致大量活性氧產(chǎn)生，加劇氧化應激損傷內(nèi)皮細胞，當利用MK886阻斷5-LO作用后，能夠明顯抑制活性氧的表達釋放。

2.2 介導血管舒縮反應 在血管壁LT與平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞表面LT受體結(jié)合，在炎性細胞因子調(diào)節(jié)下，直接或間接介導血管舒縮反應。LTB4通過與內(nèi)皮細胞BLT1受體作用，介導內(nèi)皮細胞依賴性血管收縮反應，最終導致內(nèi)皮細胞功能紊亂。Back等〔8〕用LTB4作用于荷蘭豬動脈標本后發(fā)現(xiàn)LTB4呈濃度依賴性收縮血管，當用類維生素A增加荷蘭豬動脈內(nèi)皮細胞BLT1受體表達后，血管收縮反應明顯增強。離體動脈實驗〔9〕結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CysLTs對血管產(chǎn)生舒縮效應，主要取決于內(nèi)皮細胞上CysLTR表達情況，人心臟或冠狀動脈血管主要表達CysLTR2，Hui等〔10〕通過將人 CysLTR2基因轉(zhuǎn)入小鼠 DNA 后，轉(zhuǎn)基因小鼠內(nèi)皮細胞CysLTR2表達明顯增加，當LTC4與受體結(jié)合后，通過影響細胞內(nèi)鈣離子水平介導內(nèi)皮細胞NO釋放，影響血管舒縮反應，對內(nèi)皮細胞功能產(chǎn)生影響。

2.3 增強炎性細胞趨化作用 單核細胞趨化蛋白(MCP)-1可促進單核細胞黏附并侵入到血管內(nèi)膜下間隙，激活并分化成巨噬細胞。巨噬細胞并通過其表面的清道夫受體不斷攝取OX-LDL變?yōu)楦缓懝檀贾|(zhì)的泡沫細胞，此過程在AS的發(fā)病機制中起著重要作用。頸動脈AS患者外周血單核細胞中LTs合成限速酶5-LO表達顯著增加，血漿LTB4水平也顯著增加。LTB4可與炎細胞上BLT受體結(jié)合，促進MCP-1分泌，進而促使單核細胞進入內(nèi)皮下，轉(zhuǎn)變成泡沫細胞。MCP-1基因缺失時，動脈硬化斑塊中沉積的單核細胞將顯著減少。動物實驗〔11〕表明，LTB4能夠促使單核細胞MCP-1蛋白表達增加達數(shù)百倍，LTB1特異性拮抗劑CP-105，696能夠阻止MCP-1蛋白表達的增加。另外，當阻斷細胞外信號調(diào)節(jié)酶1/2(ERK1/2)、Jun N端激酶/絲裂原活化蛋白激酶(JNK/MAPK)或核因子(NF)-κB信號途徑時，也能抑制LTB4增加MCP-1表達作用，表明ERK1/2或 JNK/MAPK和 NF-κB信號途徑參與 LTB4誘導MCP-1產(chǎn)生過程。

2.4 促進平滑肌細胞增殖及內(nèi)膜增生 平滑肌細胞由血管中膜遷移至內(nèi)膜后，表型改變并大量增殖，形成大量肌源性泡沫細胞，是AS重要病理學特征。人動脈斑塊中平滑肌細胞主要表達BLTR，且BLT1R僅見于AS斑塊平滑肌細胞中，在正常血管平滑肌細胞中則不表達。將BLTR-/-小鼠與ApoE-/-小鼠進行雜交后，產(chǎn)生的ApoE-/-/Blt1-/-小鼠與ApoE-/-小鼠同時給予高脂飲食，免疫組化結(jié)果顯示前者斑塊中平滑肌細胞數(shù)目顯著降低。動物實驗〔12〕證實BLTR拮抗劑能夠明顯減少高膽固醇兔經(jīng)皮血管介入術(shù)后再狹窄。Back等〔13〕利用BLTR拮抗劑BIIL284作用于頸動脈泡沫化損傷的小鼠，14 d后免疫組化顯示內(nèi)膜平滑肌細胞中BLT1mRNA表達水平較之中膜明顯升高。CysLTR1拮抗劑通過抑制哮喘患者氣道平滑肌細胞增殖，表明CysLT/CysLTR參與氣道平滑肌細胞增生和內(nèi)膜遷移過程，但由于人動脈斑塊中平滑肌細胞主要表達BLTR，因此，CysLT/CysLTR是否參與介導冠狀動脈平滑肌細胞增殖作用，尚待進一步研究。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是分子量33～42 kD的糖蛋白，刺激內(nèi)皮細胞增殖，參與內(nèi)膜增生過程。LTR拮抗劑扎魯司特能使豚鼠肺組織VEGF表達水平明顯降低，血管增生及膠原纖維增生等病理改變均得到顯著改善。

2.5 參與斑塊形成及影響斑塊穩(wěn)定性 在早期AS斑塊中，泡沫細胞沉積血管壁后，改變內(nèi)皮細胞穩(wěn)態(tài)，引起大量免疫細胞沉積于血管壁，血管壁通過平滑肌細胞聚集和增殖進行重構(gòu)，有助于ECM包裹粥樣物質(zhì)，形成斑塊。LTB4與單核細胞BLT1R和BLT2R結(jié)合，促進巨噬細胞沉積于泡沫細胞浸潤處。沉積的巨噬細胞是心血管系統(tǒng)中5-LO主要來源，加快合成LTB4，促進斑塊形成。LTB4具有強有力趨化及促炎作用，在人工培養(yǎng)的單核細胞中，頸動脈斑塊中5-LO、LTA4水解酶表達明顯增加，生成的LTB4通過與BLT1和BLT2R結(jié)合，誘導MAPKs ERK1/2和JNK1/2快速磷酸化，并增加NF-κB的DNA結(jié)合活性，此外，還能夠誘導IL-6、MCP-1和TNF-αmRNA以促進血管炎癥環(huán)境形成〔14〕。實驗研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)LAP抑制劑及LTR抑制劑均能夠抑制ApoE-/-/LDL-/-小鼠AS發(fā)生〔15〕。

冠心病表現(xiàn)形式與斑塊穩(wěn)定性，破裂傾向性相關(guān)，抑制LT作用能夠有效預防急性冠脈綜合征發(fā)生〔16〕。在人類AS斑塊中，主要存在基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9，這些酶的存在影響斑塊穩(wěn)定性。LT通過增加斑塊中MMP-2和MMP-9活性水平及mRNA表達，影響ECM生成，進而降低斑塊穩(wěn)定性。Cipollone等〔17〕將對60例明確有AS的患者，按有無臨床癥狀進行分組，通過對頸動脈損傷內(nèi)膜分析后發(fā)現(xiàn)，LT合成限速酶5-LO在不穩(wěn)定性斑塊中表達明顯增加，并與斑塊MMP-2和MMP-9活性水平及mRNA表達增加明顯相關(guān)。Hlawaty等〔12〕用0.3%膽固醇喂食行右側(cè)頸動脈氣囊擴張血管成形術(shù)后的新西蘭兔，很快造成術(shù)后血管再狹窄，當給予BLTR拮抗劑BIIL284管飼2 w后，血管再狹窄明顯減少，通過免疫組化發(fā)現(xiàn)，損傷動脈處MMP-2和MMP-9活性明顯降低。免疫染色顯示，腹主動脈瘤血管外膜和中膜富含大量5-LO，F(xiàn)LAP以及LTC4合成酶，將AA轉(zhuǎn)化成CysLT及少量LTB4。外源性LTD4作用于腹主動脈瘤壁后，MMP-2和-9分泌增加，促進腹主動脈壁基質(zhì)降解，當使用孟魯司特選擇性抑制CysLTR1后，能夠阻止MMP-2和-9 的分泌〔18〕。

1 Poeckel D，F(xiàn)unk CD.The 5-lipoxygenase/leukotriene pathway in preclinical models of cardiovascular disease〔J〕．Cardiovasc Res，2010;86(2):243-53.

2 Moraes J，Assreuy J，Canetti C，et al.Leukotriene B4 mediates vascular smooth muscle cell migration through αvβ3 integrin transactivation〔J〕．Atherosclerosis，2010;212(2):406-13.

3 Back M.Leukotriene receptors:crucial components in vascular inflammation〔J〕．Sci World J，2007;7:1422-39.

4 Jawien J．The putative role of leukotrienes in experimental atherogenesis〔J〕．Pol Arch Med Wewn，2009;119(1-2):90-3．

5 Woszczek G，Chen LY，Nagineni S，et al.IFN-γ induces cysteinyl leukotriene receptor 2 expression and enhances the responsiveness of human endothelial cells to cysteinyl leukotrienes〔J〕．J Immunol，2007;178(8):5262-70.

6 Back M.Leukotriene signaling in atherosclerosis and ischemia〔J〕．Cardiovasc Drugs Ther，2009;23(1):41-8.

7 Luchtefeld M，Drexler H，Schieffer B．5-Lipoxygenase is involved in the angiotensin Ⅱ-induced NAD(P)H-oxidase activation〔J〕．Biochem Biophys Res Commun，2003;308(3):668-72.

8 Back M，Qiu H，Haeggstrom JZ，et al.Leukotriene B4 is an indirectly acting vasoconstrictor in guinea pig aorta via an inducible type of BLTreceptor〔J〕．Am JPhysiol Heart Circ Physiol，2004;287(1):H419-24.

9 Ni NC，Yan D，Ballantyne LL，et al．A selective cysteinyl leukotriene receptor 2 antagonist blocks myocardial ischemia/reperfusion injury and vascular permeability in mice〔J〕．JPharmacol Exp Ther，2011;339(3):768-78．

10 Hui Y，Cheng Y，Smalera I，et al.Directed vascular expression of human cysteinyl leukotriene 2 receptor modulates endothelial permeability and systemic blood pressure〔J〕．Circulation，2004;110(21):3360-6.

11 Qiu H，Johansson AS，Sjostrom M，et al．Differential induction of blt receptor expression on human endothelial cells by lipopolysaccharide，cytokines，and leukotriene b4〔J〕．Proc Natl Acad Sci USA，2006;103(18):6913-8．

12 Hlawaty H，Jacob MP，Louedec L，et al.Leukotriene receptor antagonism and the prevention of extracellular matrix degradation during atherosclerosis and in-stent Stenosis〔J〕．Arterioscler Thromb Vasc Biol，2009;29(4):518-24.

13 Back M，Bu DX，Branstrom R，et al.Leukotriene B4 signaling through NF-kappaB B-dependent BLT1 receptors on vascular smooth muscle cells in atherosclerosis and intimal hyperplasia〔J〕．Proc Natl Acad Sci USA，2005;102(48):17501-6.

14 Sanchez GE，Gomez HA，Vidal C，et al.Leukotriene B4 enhances the activity of nuclear factor-kappaB pathway through BLT1 and BLT2 receptors in atherosclerosis〔J〕．Cardiovasc Res，2009;81(1):216-25.

15 Jawien J.The putative role of leukotrienes in experimental atherogenesis〔J〕．Pol Arch Med Wewn，2009;119(1-2):90-3.

16 Klingenberg R，Hansson GK.Treating inflammation in atherosclerotic cardiovascular disease:emerging therapies〔J〕．Eur Heart J，2009;30(23):2838-44.

17 Cipollone F，Mezzetti A，F(xiàn)azia ML，et al.Association between 5-Lipoxygenase expression and plaque instability in humans〔J〕．Arterioscler Thromb Vasc Biol，2005;25(8):1665-70.

18 Di GA，Wagsater D，Mayranpaa MI，et al.Increased expression of leukotriene C4 synthaseand predominant formation of cysteinyl-leukotrienesin human abdominal aortic aneurysm〔J〕．Proc Natl Acad Sci USA，2010;107(49):21093-7.