動(dòng)脈粥樣硬化炎癥相關(guān)信號(hào)通路的研究進(jìn)展

王怡茹，張一凡，韋 婧，劉 萍

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)性心血管事件是全球范圍內(nèi)人口死亡的最主要原因，AS基礎(chǔ)上的血栓事件明顯增加，包括急性心肌梗死、急性腦血管事件、心絞痛及心源性猝死，發(fā)病率和死亡率隨年齡增長(zhǎng)而增加[1]。AS主要病理特征是脂質(zhì)沉積于動(dòng)脈內(nèi)膜，同時(shí)伴有平滑肌細(xì)胞和纖維增生、血小板聚集，最終形成粥樣硬化斑塊，引起血管狹窄或閉塞，導(dǎo)致急性心血管疾病[2]。但是，近年來(lái)研究認(rèn)為引發(fā)AS的原因不僅僅是脂質(zhì)代謝紊亂，亦由免疫系統(tǒng)參與的過(guò)度炎癥反應(yīng)引起，炎癥貫穿AS發(fā)生、發(fā)展全過(guò)程中的生理病理變化，故AS被認(rèn)為是一種慢性炎癥性疾病[3-4]。炎癥相關(guān)信號(hào)通路在AS過(guò)程中扮演重要角色，信號(hào)通路繁多復(fù)雜，且各信號(hào)通路之間存在交錯(cuò)。本研究就信號(hào)通路在AS炎癥反應(yīng)中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)

絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是存在于細(xì)胞表面的一種信號(hào)物質(zhì)，多種刺激(如神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子、內(nèi)毒素及血液剪切力等)能夠激活MAPK，其中細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)1/2通常被有絲分裂原激活，而p38和Jun氨基末端激酶(Jun N-terminal kinase，JNK)大多被細(xì)胞應(yīng)激或細(xì)胞因子生成的信號(hào)激活，最終將活化的激酶易位至細(xì)胞核，多種靶標(biāo)磷酸化，引發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)變化[5]。研究得出，MAPK可能介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞活化、平滑肌細(xì)胞增殖、炎癥過(guò)程和細(xì)胞趨化等AS發(fā)展過(guò)程中重要的病理環(huán)節(jié)[6-8]。

MAPK信號(hào)通路級(jí)聯(lián)的3個(gè)主要臂是ERK1-7、JNK1-3和p38。其中，p38家族的4個(gè)成員(p38-α、p38-β、p38-γ和p38-δ)在AS的泡沫細(xì)胞形成中發(fā)揮重要作用，p38-α和p38-β亞型被蛋白激酶(protein kinase kinase，MKK)3和MKK6激活，發(fā)揮應(yīng)對(duì)炎性細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和應(yīng)激環(huán)境等刺激的作用[9-11]。通過(guò)刺激ERK1/2、p38-α和p38-β可上調(diào)關(guān)鍵的炎性轉(zhuǎn)錄因子，如核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)-1和STAT-3，同時(shí)，激活p38-α?xí)鼓[瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1等炎性因子的表達(dá)量增加，這些分子在促AS發(fā)展的各階段均發(fā)揮十分重要的作用[12-13]。

2 NF-κB

NF-κB存在于大多數(shù)細(xì)胞類型的細(xì)胞質(zhì)中，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞活性，如炎癥和免疫應(yīng)答，細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和增殖，是一種普遍存在于真核細(xì)胞中的多效性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[14-15]。哺乳動(dòng)物NF-κB家族由p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50(NF-κB1)和p52(NF-κB2)5個(gè)成員組成，以結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白家族的同二聚體(如p50)或異二聚體(如p50/p65)形式存在。在AS病變的纖維增生內(nèi)膜/介質(zhì)和粥樣硬化區(qū)的人類平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中已經(jīng)檢測(cè)到NF-κB的活化，但在缺乏AS的血管中沒(méi)有檢測(cè)到NF-κB，研究證明，抑制內(nèi)皮NF-κB信號(hào)通路或其靶基因的表達(dá)能改善AS，因此NF-κB被認(rèn)為是致AS因子[16]。

靜息狀態(tài)下，NF-κB與κB抑制劑(I-κB)結(jié)合，以無(wú)活性的復(fù)合物形式存在于胞漿之中。NF-κB可通過(guò)激活經(jīng)典(規(guī)范)途徑和替代(非規(guī)范)途徑發(fā)揮功能。在經(jīng)典途徑中，NF-κB二聚體連接到細(xì)胞胞質(zhì)中的I-κB蛋白，通過(guò)炎性刺激(TNF-α、脂多糖或IL等)激活包含Iκ-Bα激酶的抑制性κB激酶(IKK)復(fù)合物的活化亞基，磷酸化IKK復(fù)合物與蛋白酶體發(fā)生泛素誘導(dǎo)下的降解，活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)控炎性相關(guān)分子的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，啟動(dòng)免疫應(yīng)答反應(yīng)。在替代途徑中，NF-κB激活則依賴于p100的誘導(dǎo)處理而不是Iκ-Bα降解的機(jī)制。NF-κB參與AS病理過(guò)程的可能機(jī)制[17-21]：①調(diào)節(jié)泡沫細(xì)胞形成。泡沫細(xì)胞形成是AS早期病理發(fā)展過(guò)程的關(guān)鍵事件，越來(lái)越多的證據(jù)表明，NF-κB具有促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成的效應(yīng)，從而增加粥樣硬化斑塊面積。②介導(dǎo)炎性反應(yīng)及相關(guān)分子表達(dá)。NF-κB信號(hào)可調(diào)控多種炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答的相關(guān)基因表達(dá)，如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和黏附分子等，從而影響局部或全身性炎癥反應(yīng)，其中，TNF-α和IL-1β既是NF-κB信號(hào)通路激活后的下游產(chǎn)物，也可以誘導(dǎo)激活NF-κB通路；NF-κB激活黏附分子(如細(xì)胞間黏附分子-1、血管細(xì)胞黏附分子-1和選擇素蛋白等)的過(guò)度表達(dá)，增加炎癥期間單核細(xì)胞的附著能力，提高單核細(xì)胞從血管募集至局部病變血管壁的機(jī)率；研究顯示，替代激活NF-κB元件基因p100缺失的小鼠，其胸腺發(fā)育正常，但可抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的表達(dá)，抑制NF-κB的激活，還可以減少巨噬細(xì)胞極化為M1型促炎巨噬細(xì)胞的數(shù)量，防止AS發(fā)展全程中的過(guò)度炎癥反應(yīng)進(jìn)一步加重。③促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。在冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中，TNF-α激活的NF-κB遷移至細(xì)胞核并發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，介導(dǎo)平滑肌細(xì)胞大量增殖并轉(zhuǎn)移至局部病灶。④NF-κB會(huì)損傷內(nèi)皮細(xì)胞、加重動(dòng)脈血管鈣化、促進(jìn)血小板形成和破裂等。

3 Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)

TLR4是固有免疫反應(yīng)中典型的模式識(shí)別受體，在AS中扮演重要角色，對(duì)于炎癥和脂質(zhì)積聚的激活起著重要作用，與粥樣硬化斑塊的進(jìn)展和脆弱性關(guān)系密切，因此，TLR4信號(hào)可能是干擾AS進(jìn)展的理想靶點(diǎn)[22]。其參與AS形成過(guò)程的可能機(jī)制有：①介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。TLR4可以激活NF-κB產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子；誘導(dǎo)白細(xì)胞募集于主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中，并增加促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)量，如單核細(xì)胞趨化因子、IL-1α和IL-6的釋放；氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)通過(guò)尿激酶受體與CD36及TLR4反應(yīng)，可增強(qiáng)血管平滑肌細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[23-25]。②調(diào)節(jié)三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G1(ATP binding cassette G1，ABCG1)分子。ABCG1是抑制炎癥和細(xì)胞脂質(zhì)蓄積于血管平滑肌細(xì)胞的關(guān)鍵基因，TLR4通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ表達(dá)(PPARγ)下調(diào)ABCG1表達(dá)[26-27]。③促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成。TLR通過(guò)與內(nèi)外源性配體結(jié)合而激活，在高血脂微環(huán)境中，ox-LDL誘導(dǎo)的TLR4及酪氨酸激酶依賴的胞飲作用增強(qiáng)，導(dǎo)致病灶處的單核-巨噬細(xì)胞內(nèi)大量脂質(zhì)堆積，從而導(dǎo)致AS中泡沫細(xì)胞含量增加，進(jìn)一步加劇AS的病理過(guò)程。④影響血管功能及重構(gòu)和動(dòng)脈粥樣斑塊的穩(wěn)定性，從而影響疾病的發(fā)生和發(fā)展。

4 Janus激酶/STAT(JAK/STAT)

JAK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和STAT轉(zhuǎn)錄激活子是多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的共同途徑，JAK激酶(JAK1、JAK2、JAK3)和酪氨酸激酶可激活細(xì)胞因子的通路，從而參與機(jī)體免疫反應(yīng)、血管細(xì)胞遷移增殖和凋亡等多種生物學(xué)活動(dòng)，同時(shí)也是調(diào)節(jié)AS啟動(dòng)和進(jìn)展的重要信號(hào)通路[28-29]。大多數(shù)細(xì)胞因子(如巨噬細(xì)胞集落刺激因子、IL和干擾素等)與特異性受體結(jié)合后，形成受體二聚體并募集JAK家族成員發(fā)生磷酸化，隨后與胞質(zhì)內(nèi)的STAT特定結(jié)合，STAT二聚化后并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，激活相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)。

JAK/STAT信號(hào)通路通過(guò)增強(qiáng)和延長(zhǎng)可使巨噬細(xì)胞向促炎癥表型分化，并分泌大量的促炎細(xì)胞因子，如IL-6和血管細(xì)胞黏附分子-1等[30-31]。在AS模型小鼠中，當(dāng)p-STAT3水平升高時(shí)，血漿和主動(dòng)脈組織中的IL-6和TNF-α水平明顯升高，STAT1和STAT3的持續(xù)磷酸化會(huì)加重AS病變發(fā)展[32-33]。此外，IL-12則可激活STAT4，繼而促使T細(xì)胞分化為T輔助(Th)1表型，后者分泌大量的干擾素和TNF-α，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞的活化，并促進(jìn)AS的發(fā)展和斑塊的擴(kuò)大[34]。但是，IL-4可以激活STAT6促進(jìn)Th2細(xì)胞的分化，而Th2細(xì)胞具有抗動(dòng)脈粥樣硬化活性[35]。

5 Notch信號(hào)通路

哺乳動(dòng)物的Notch信號(hào)通路高度保守，由4個(gè)受體(Notch 1-4)、5個(gè)配體(Jagged1、Jagged2、DLL-1、DLL-3、DLL-4)、細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子、調(diào)節(jié)分子及其他的效應(yīng)物組成。配體與跨膜的Notch信號(hào)分子結(jié)合后，Notch受體蛋白發(fā)生降解并激活Notch信號(hào)通路，調(diào)控相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞分化。該信號(hào)通路主要與胚胎發(fā)育、腫瘤以及免疫應(yīng)答等息息相關(guān)。

研究顯示，巨噬細(xì)胞的Notch活化情況在一定程度上可影響AS的進(jìn)展。配體DLL-4結(jié)合Notch信號(hào)受體，不僅可以促分化為M1促炎表型巨噬細(xì)胞，還可抑制M2抗炎表型巨噬細(xì)胞的分化[36]。Notch信號(hào)與巨噬細(xì)胞是相互促進(jìn)的，巨噬細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)并激活Notch信號(hào)通路，使Notch受體、配體表達(dá)增多；反過(guò)來(lái)，Notch通路的激活促進(jìn)巨噬細(xì)胞合成分泌更多的炎性因子，如基質(zhì)金屬蛋白酶等加重炎癥反應(yīng)[37]。Notch信號(hào)與巨噬細(xì)胞的相互作用被認(rèn)為是由Toll樣受體介導(dǎo)的，Toll樣受體是固有免疫與適應(yīng)性免疫之間的橋梁，而NF-κB通路則是Toll樣受體與Notch的交集通路，脂多糖等Toll樣受體激動(dòng)劑引起的巨噬細(xì)胞Notch1表達(dá)上調(diào)，是通過(guò)激活NF-κB信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的[38]。內(nèi)源性配體如ox-LDL，與Toll樣受體結(jié)合會(huì)激活細(xì)胞間NF-κB信號(hào)通路，產(chǎn)生一系列促炎分子和促AS因子[39-40]。

6 磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinases/protein kinase B，PI3K/Akt)

Akt也稱PKB，是PI3K最關(guān)鍵的效應(yīng)因子，由3種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt1-3)組成，PI3K被激活后將信號(hào)傳至下游分子Akt和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶標(biāo)(mTOR)，參與細(xì)胞多重生物學(xué)過(guò)程。PI3K/Akt信號(hào)通路參與巨噬細(xì)胞極化過(guò)程，促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化為M1型，加速AS發(fā)展進(jìn)程[41-42]。

7 小 結(jié)

慢性炎性反應(yīng)在AS的形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用，對(duì)于相關(guān)信號(hào)通路的理解和研究，有助于深入認(rèn)識(shí)AS及其引起的相關(guān)心腦血管疾病，有利于探索有效的防治藥物和措施。但是若將抑制信號(hào)通路相關(guān)分子的藥物應(yīng)用于AS治療，目前存在以下問(wèn)題和挑戰(zhàn)：大多數(shù)分子的作用存在兩面性，對(duì)斑塊的促進(jìn)或抑制作用取決于AS的不同階段，所以藥物研發(fā)和使用具有矛盾性；某些信號(hào)通路的生物學(xué)功能尚未完全闡釋清楚，貿(mào)然抑制或者激活某條通路，極有可能增加臨床研究受試者的風(fēng)險(xiǎn)；人體是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，抑制或激活某條信號(hào)通路也許可以抑制AS發(fā)展進(jìn)程，但與此同時(shí)亦可能影響其他臟器的正常生理功能。

綜上所述，對(duì)于信號(hào)通路在AS中的作用研究應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎且全面，應(yīng)該針對(duì)AS不同時(shí)期分別探索信號(hào)通路對(duì)炎癥和斑塊產(chǎn)生的作用，同時(shí)結(jié)合病人是否患有其他疾病的臨床實(shí)際情況，將有助于信號(hào)通路相關(guān)研究的成果及早應(yīng)用于臨床。