自噬在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

岳 珂 王 莉 司春嬰 徐 璐 魏 珂 關(guān)懷敏

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，河南鄭州 450000；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟中心，河南鄭州 450000

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種發(fā)生在動(dòng)脈血管上的慢性進(jìn)展性疾病，其病理生理學(xué)很復(fù)雜，涉及炎癥反應(yīng)、脂蛋白積聚、斑塊形成和鈣化，是導(dǎo)致冠心病發(fā)生發(fā)展的重要病理基礎(chǔ)[1]。AS 是由多種因素引起的，主要發(fā)生在大中血管的血管壁上，血管壁各細(xì)胞參與并促進(jìn)其形成[2]。隨著生活方式的改變，人們?nèi)粘Ｉ钪行难芗膊〉奈ｋU(xiǎn)因素顯著增加。據(jù)《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2019》[3]顯示，我國(guó)心血管疾病死亡率仍呈上升趨勢(shì)。心血管病患者基數(shù)大，對(duì)社會(huì)造成極大負(fù)擔(dān)，因此解決這一公共衛(wèi)生問(wèn)題至關(guān)重要[4]。自噬與AS 的關(guān)系備受醫(yī)學(xué)界關(guān)注，自噬是依賴(lài)溶酶體進(jìn)行的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)降解，從而完成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝，是維持細(xì)胞生命的關(guān)鍵生理過(guò)程[5]。當(dāng)機(jī)體處于炎癥、饑餓或氧化應(yīng)激等條件下，與AS 相關(guān)的血管細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)自噬，表現(xiàn)出自噬相關(guān)性特征。目前已經(jīng)確定的自噬類(lèi)型包括宏觀自噬、微自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬。宏觀自噬是傳統(tǒng)意義上的自噬，其相關(guān)性研究最為廣泛。自噬啟動(dòng)早期在一定程度上可起到保護(hù)血管細(xì)胞，延緩AS 形成的作用，過(guò)度自噬則會(huì)導(dǎo)致血管細(xì)胞凋亡，加快AS 破裂。在AS 斑塊中存在血管細(xì)胞自噬現(xiàn)象，說(shuō)明自噬參與并調(diào)節(jié)著AS 發(fā)生的一系列過(guò)程。

1 自噬相關(guān)蛋白分子

研究發(fā)現(xiàn)，自噬大致分為4 個(gè)過(guò)程，即自噬啟動(dòng)、自噬體延伸、自噬體成熟及自噬體降解階段[6]。自噬一旦激活，這4 個(gè)步驟會(huì)連續(xù)進(jìn)行，每一步都需要特定的調(diào)節(jié)蛋白和復(fù)合物的參與。自噬廣泛存在于真核生物中，其主要受到高度保守的自噬相關(guān)基因（autophagy related gene，Atg）介導(dǎo)調(diào)控，大多Atg 基因是自噬體有效封閉形成并與溶酶體融合的關(guān)鍵。Atg 基因在自噬相關(guān)膜轉(zhuǎn)運(yùn)及信號(hào)通路中起到了重要的生理作用，并在真核生物中得到鑒定，這也表明了自噬過(guò)程高度保守[7]。自噬激活會(huì)導(dǎo)致2 個(gè)重要的復(fù)合物形成，自噬激活激酶1/Atg13和3 型磷脂酰肌醇-3-激酶（class Ⅲphosphoinositide 3 kinase，PI3K Ⅲ）/自噬蛋白Beclin-1。自噬激活激酶1 作為一種絲氨酸/蘇氨酸激酶是哺乳動(dòng)物中自噬啟動(dòng)因子，其磷酸化可確保自噬級(jí)聯(lián)反應(yīng)有效執(zhí)行[8]。PI3K Ⅲ/Beclin-1 復(fù)合物產(chǎn)生磷脂酰肌醇-3-磷酸酯，參與早期自噬體的形成，促進(jìn)自噬發(fā)生，它們是自噬啟動(dòng)所必需的[9]。自噬體延伸和成熟可表現(xiàn)在兩個(gè)泛素樣系統(tǒng)的結(jié)合，即Atg12 的結(jié)合過(guò)程和微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（microtubules associated protein light chain 3，LC3）的修飾過(guò)程。LC3 是自噬體成熟階段重要的蛋白，存在于自噬體膜上，膜內(nèi)液泡吞噬細(xì)胞壞死物質(zhì)后可被脂化的LC3 所修飾，然后被定向溶酶體降解[10]。細(xì)胞內(nèi)LC3 蛋白以L(fǎng)C3-Ⅰ和LC3-Ⅱ兩種形式存在。LC3-Ⅰ是由Atg4 裂解LC3 產(chǎn)生的，然后通過(guò)Atg7、Atg3 將LC3-Ⅰ與脂質(zhì)磷脂酰乙醇胺偶聯(lián)形成LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ促進(jìn)了自噬體的成熟[11]。自噬體與底物之間的多功能蛋白p62 相互關(guān)聯(lián)，在細(xì)胞自噬過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。自噬級(jí)聯(lián)反應(yīng)后期發(fā)生自噬溶酶體膜水解和內(nèi)容物的降解，p62 起到降解內(nèi)容物接收功能，是自噬后期降解的關(guān)鍵蛋白，此階段p62 表達(dá)升高通常被認(rèn)為是自噬活性受到抑制的標(biāo)志[12]。

2 血管細(xì)胞自噬與AS 的關(guān)系

AS 的發(fā)病機(jī)制經(jīng)歷了脂質(zhì)紊亂學(xué)說(shuō)、氧化應(yīng)激、炎癥損傷及線(xiàn)粒體功能障礙等演變，但其發(fā)病原因仍未十分明確[13]。通過(guò)透射電子顯微鏡觀察AS 斑塊中的細(xì)胞，即血管外膜成纖維細(xì)胞（adventitial fibroblast，AF）、巨噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）、內(nèi)皮細(xì)胞等，發(fā)現(xiàn)自噬與AS 的發(fā)生關(guān)系密切。自噬對(duì)AS 的發(fā)生發(fā)展有著重要作用，早期自噬抑制AS 斑塊形成或穩(wěn)定斑塊，過(guò)度自噬則可能誘發(fā)AS 斑塊的不穩(wěn)定性，造成斑塊破裂引起嚴(yán)重的心血管疾病[14]。

2.1 AF 自噬與AS 的關(guān)系

AF 是血管外膜的主要細(xì)胞成分，在氧化應(yīng)激等多種刺激導(dǎo)致AF 增殖、遷移增加，并通過(guò)促炎活性來(lái)促進(jìn)AF 的活化，同時(shí)影響了VSMC 的增殖，加速內(nèi)膜病變，促進(jìn)AS 的發(fā)展[15]。血管外膜的炎癥病變會(huì)啟動(dòng)和加速AS 的進(jìn)程。Cussac 等[16]證實(shí)，血小板活化因子在高血壓肺血管重塑中起重要作用的概念，同時(shí)指出外膜的病變會(huì)逐步對(duì)內(nèi)膜產(chǎn)生影響。有研究表明，羥基酪醇可以增加自噬相關(guān)蛋白LC3 和Beclin-1 的表達(dá)，從而增加自噬通量來(lái)促進(jìn)自噬，還證實(shí)其通過(guò)沉默信息調(diào)節(jié)因子1 介導(dǎo)的Akt/mTOR 通路來(lái)調(diào)節(jié)AF 的自噬，從而抑制AF 的炎癥反應(yīng)，抑制AS 的發(fā)生[17]。在血管緊張素Ⅱ刺激下，AF 自噬嚴(yán)重失衡，自噬通量明顯下降，細(xì)胞遷移增加，凋亡也受到抑制，同時(shí)增加了其氧化應(yīng)激反應(yīng)，加速了血管外膜的炎癥病變[18]。早期干預(yù)AF 自噬，調(diào)節(jié)其自噬通量，減弱其活化功能，減少炎癥因子的表達(dá)對(duì)減緩AS 的形成起到重要作用。

2.2 巨噬細(xì)胞自噬與AS 的關(guān)系

AS 斑塊中，巨噬細(xì)胞在清除脂質(zhì)和壞死細(xì)胞碎片上發(fā)揮了重要作用，巨噬細(xì)胞參與了AS 病變發(fā)生發(fā)展的所有階段[19-20]。在AS 發(fā)展的初始階段，循環(huán)單核細(xì)胞通過(guò)功能障礙的內(nèi)皮細(xì)胞遷移至動(dòng)脈壁，分化為巨噬細(xì)胞。有研究表明，沉默信息調(diào)節(jié)因子6 在巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞的過(guò)程中起到了保護(hù)作用，其過(guò)度表達(dá)增加了巨噬細(xì)胞中的自噬通量，并抑制了巨噬細(xì)胞的凋亡[21]。自噬溶酶體減少能下調(diào)巨噬細(xì)胞吞噬AS 斑塊脂質(zhì)，其通過(guò)增強(qiáng)自噬溶酶體生物合成的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，可以逆轉(zhuǎn)斑塊的自噬功能障礙，抑制巨噬細(xì)胞凋亡和白細(xì)胞介素-1β 水平，從而減少AS[22]。天然皂苷具有廣泛的抗炎特性，其可促進(jìn)M2表型巨噬細(xì)胞極化，同時(shí)增加自噬體的數(shù)量，上調(diào)Atg 的表達(dá)，抑制泡沫細(xì)胞的形成，從而減輕AS[23]。類(lèi)似的研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素干預(yù)氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化降低，LC3-Ⅱ/Ⅰ和Beclin-1 的表達(dá)增加，自噬體數(shù)量也明顯增加，巨噬細(xì)胞存活率升高，細(xì)胞脂質(zhì)積聚減少，抑制了AS 的形成[24]。因此，了解巨噬細(xì)胞的自噬對(duì)于理解AS 發(fā)病機(jī)制及穩(wěn)定AS 斑塊至關(guān)重要。

2.3 VSMC 自噬與AS 的關(guān)系

VSMC 自噬缺陷是AS 的主要原因。當(dāng)涉及氧化應(yīng)激、炎癥、代謝應(yīng)激物等刺激時(shí)，自噬的增加可以保護(hù)VSMC，促進(jìn)細(xì)胞存活和表型轉(zhuǎn)化，并減少鈣化。自噬是保護(hù)VSMC 免受鈣化、脂質(zhì)積聚和衰老的一種新的適應(yīng)性機(jī)制。最新研究表明，植物來(lái)源的Sal-miR-58通過(guò)跨物種調(diào)節(jié)KLF3/NEDD4L/PFKP 途徑誘導(dǎo)自噬并減輕VSMC 中的炎癥反應(yīng)，自噬缺失會(huì)導(dǎo)致破損線(xiàn)粒體和活性氧的清除障礙，并且使蛋白質(zhì)毒性作用加強(qiáng)，從而引起VSMC 的衰老和死亡[25]。通過(guò)培養(yǎng)從特異性缺失Atg7 的小鼠中分離出的VSMC 發(fā)現(xiàn)，其降低血清誘導(dǎo)的細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞死亡，抑制細(xì)胞增殖率，這一研究結(jié)果表明VSMC 自噬功能缺陷會(huì)隨著動(dòng)脈向外重構(gòu)而增強(qiáng)AS 的改變[26]。Vendrov 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，超氧化物歧化酶2 缺乏性小鼠，AS 斑塊壞死核心增加，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，纖維帽變薄，VSMC 減少，AS斑塊纖維帽中VSMC 死亡與存活之間的平衡與斑塊不穩(wěn)定性密切相關(guān)，通過(guò)上調(diào)LC3和Beclin-1 的表達(dá)，增加自噬通量，抑制VSMC 凋亡，這對(duì)維持AS 斑塊的穩(wěn)定性有重要作用。通過(guò)干預(yù)VSMC 自噬來(lái)減緩AS，已成為AS 治療的一種潛在策略。

2.4 內(nèi)皮細(xì)胞自噬與AS 的關(guān)系

內(nèi)皮細(xì)胞自噬在抑制炎癥反應(yīng)、維持血管穩(wěn)態(tài)和預(yù)防AS 中具有保護(hù)作用。內(nèi)皮功能障礙和過(guò)度自噬，通常是由氧化損傷或炎癥引起的，將導(dǎo)致AS 發(fā)生和進(jìn)展[28]。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，miR-155 的過(guò)表達(dá)促進(jìn)了氧化低密度脂蛋白刺激的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的自噬活性，而抑制miR-155 的表達(dá)會(huì)降低其自噬活性，起到保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞的作用[29]。新型的三唑衍生物JL014 可以抑制由于剝奪血清和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2 誘導(dǎo)的人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，并通過(guò)促進(jìn)自噬維持其存活[30]。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞中自噬通量上調(diào)可以加速脂質(zhì)的分解代謝，及時(shí)清除細(xì)胞內(nèi)受損物質(zhì)，這對(duì)抑制脂質(zhì)過(guò)多造成內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng)有重要意義[31]。剪切應(yīng)力誘導(dǎo)的自噬與多種有益作用有關(guān)，包括增加細(xì)胞對(duì)氧化損傷的活性，增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)，提高一氧化氮的效用，從而減少炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的損害[32]。在外界刺激下發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，mTORC1-自噬激活激酶1作為自噬途徑中的主要調(diào)節(jié)因子對(duì)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞自噬至關(guān)重要，除了該調(diào)節(jié)因子外，內(nèi)皮細(xì)胞的自噬也受到其他自噬因子的控制。顯然，內(nèi)皮細(xì)胞中自噬的影響似乎是多種多樣的，故通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的自噬來(lái)干預(yù)AS 有重要研究意義。

3 問(wèn)題與展望

傳統(tǒng)認(rèn)為AS 是一種由內(nèi)而外逐步發(fā)生的過(guò)程，但隨著AS 相關(guān)研究的深入，發(fā)現(xiàn)AS 始于外膜。AS 的發(fā)病機(jī)制與誘發(fā)因子在實(shí)驗(yàn)中不斷得到證實(shí)，其血管各層細(xì)胞反應(yīng)緊密相連，貫穿了整個(gè)AS 的發(fā)生發(fā)展。人們更關(guān)注的是如何通過(guò)干預(yù)血管細(xì)胞，更好地調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬來(lái)調(diào)控AS 的形成。因此，在參與細(xì)胞不同自噬水平的生理途徑中找到一種更好的治療AS 的方式成為人們的期待。細(xì)胞基礎(chǔ)自噬水平低，在外界環(huán)境刺激下自噬激活，自噬激活初期是一種細(xì)胞適應(yīng)性過(guò)程，促進(jìn)了細(xì)胞生存，而自噬程度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生調(diào)亡。所以適度誘導(dǎo)自噬的發(fā)生，在其不同調(diào)控通路上對(duì)自噬因子加以干預(yù)，讓自噬在血管疾病的調(diào)控中起到保護(hù)細(xì)胞的作用顯得至關(guān)重要。目前來(lái)說(shuō)，干預(yù)自噬來(lái)治療AS 的研究還處在初期階段，但使其形成更好的、更快速有效的AS 治療方案仍有可能。綜上所述，自噬在AS 的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，但自噬的多種形式并沒(méi)有在AS 中得到完全的闡述，因此需要進(jìn)一步的研究來(lái)揭示自噬在AS 進(jìn)展和抑制過(guò)程中的調(diào)節(jié)作用。