炎癥與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系的研究進(jìn)展

朱凱瑞，李霞

(新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)科，烏魯木齊 830011)

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是心血管疾病的主要病因，許多病理生理因素有助于As的發(fā)展，如異常的脂質(zhì)代謝，內(nèi)皮功能障礙，血管炎癥反應(yīng)及血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)的增殖和凋亡等，而As發(fā)展的分子機(jī)制尚不完全清楚[1]。盡管臨床醫(yī)師對(duì)經(jīng)典的心血管危險(xiǎn)因素(吸煙、高脂血癥、高血壓等)進(jìn)行了最佳治療，但仍有很大一部分患者的炎癥生物標(biāo)志物水平升高，引起與As相關(guān)的并發(fā)癥，表明在這些患者中殘留的炎癥危險(xiǎn)會(huì)引發(fā)As性心血管疾病[2]。目前，人們逐漸認(rèn)識(shí)到炎癥在促進(jìn)As和隨后的心血管疾病中的作用，且關(guān)于炎癥因子[白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6及C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)]的研究已取得初步成效，直接靶向炎癥因子治療As成為研究熱點(diǎn)[3]。早期生長反應(yīng)因子(early growth response，Egr)3屬于轉(zhuǎn)錄因子家族成員的即刻反應(yīng)因子，在有害物質(zhì)、炎癥、缺氧、細(xì)胞因子等多種刺激誘導(dǎo)下快速生成[4]。研究表明，參與As炎癥過程的IL-1、CRP等炎癥因子受Egr3的調(diào)控，同時(shí)Egr3也能調(diào)控Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(Janus kinase/signal transduction and activator of transcription，JAK/STAT)、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)等信號(hào)通路[5]。因此，考慮炎癥與受Egr3調(diào)控的炎癥基因的表達(dá)水平和產(chǎn)物共同作用導(dǎo)致動(dòng)脈內(nèi)斑塊形成?，F(xiàn)就炎癥與As關(guān)系的研究進(jìn)展予以綜述。

1 炎癥參與As的病理生理基礎(chǔ)

1.1炎癥參與As斑塊中脂質(zhì)條紋形成 As斑塊的發(fā)生及發(fā)展過程被看作是血管內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥改變[6]。該過程從動(dòng)脈內(nèi)膜中新生的脂肪條紋開始，進(jìn)而演變成纖維斑塊并發(fā)展成易破裂的復(fù)雜As病變。適應(yīng)性內(nèi)膜增厚從出生開始就存在，并在高振蕩剪切指數(shù)的區(qū)域生長，其特征為修飾的脂蛋白保留在內(nèi)膜中，從而在兒童期形成早期的脂肪條紋。不良生活方式等加速了內(nèi)皮下脂蛋白沉積，并通過內(nèi)皮下蛋白聚糖促使脂蛋白保留在細(xì)胞外基質(zhì)中，內(nèi)皮局部釋放活性氧類，將脂蛋白修飾為氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)，并在血管內(nèi)壁積聚。在脂蛋白被攝取的同時(shí)激活的內(nèi)皮細(xì)胞通過表達(dá)單核細(xì)胞趨化蛋白、細(xì)胞間黏附分子-1、血管細(xì)胞黏附分子-1、E/P選擇素、IL-18等炎癥因子吸引并結(jié)合白細(xì)胞[7]。內(nèi)膜中結(jié)合的炎癥細(xì)胞被修飾的脂質(zhì)(ox-LDL)活化后分泌促炎細(xì)胞因子，促炎細(xì)胞因子通過自分泌和旁分泌途徑形成正反饋，誘導(dǎo)自身基因的表達(dá)并激活循環(huán)中的白細(xì)胞和局部內(nèi)皮細(xì)胞，從而促進(jìn)髓樣來源的炎癥細(xì)胞，特別是特定亞型的進(jìn)一步募集，尤其是促進(jìn)炎癥性巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的募集，進(jìn)而啟動(dòng)斑塊內(nèi)的免疫反應(yīng)[8]。募集而來的巨噬細(xì)胞通過清道夫受體攝取修飾的脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞。最終泡沫細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T細(xì)胞和變性物質(zhì)聚集成動(dòng)脈壁內(nèi)層脂質(zhì)條紋。

1.2炎癥參與纖維狀A(yù)s斑塊形成 巨噬細(xì)胞對(duì)ox-LDL的處理及加工并形成泡沫細(xì)胞的過程是血管的自我保護(hù)，但是泡沫細(xì)胞超負(fù)荷處理ox-LDL會(huì)引發(fā)高水平的氧化應(yīng)激，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未折疊蛋白應(yīng)答、耗竭細(xì)胞ATP、增加鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ活性等連鎖反應(yīng)導(dǎo)致血管壁細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞自噬和壞死性死亡。首先，從壞死細(xì)胞被動(dòng)釋放的高遷移率族蛋白B1與晚期糖基化終末產(chǎn)物、Toll樣受體結(jié)合，可釋放促炎細(xì)胞因子(IL-1β等)，其次壞死細(xì)胞也可激活NF-κB主動(dòng)釋放炎癥細(xì)胞因子，最終形成斑塊內(nèi)壞死核心，其中壞死核心超過斑塊面積40%易出現(xiàn)破裂[9]。繼內(nèi)皮細(xì)胞、泡沫細(xì)胞釋放促炎細(xì)胞因子后，VSMC通過炎癥介質(zhì)向內(nèi)膜下遷移。根據(jù)“對(duì)損傷的反應(yīng)”和“易損斑塊”假說，內(nèi)膜下收縮性VSMC因表型轉(zhuǎn)化出現(xiàn)功能差異?，F(xiàn)有證據(jù)證明，脂質(zhì)通過Krüppel樣因子4途徑激活VSMC多個(gè)促炎基因，促使VSMC發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，VSMC可轉(zhuǎn)化為巨噬樣細(xì)胞，而這些源自VSMC的巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞清除脂質(zhì)和壞死細(xì)胞及其碎片能力降低，并加劇斑塊內(nèi)炎癥[10]。VSMC表型轉(zhuǎn)化也可形成增殖性合成細(xì)胞，這類細(xì)胞生成的細(xì)胞外基質(zhì)，參與形成穩(wěn)定斑塊的纖維帽[11]。此時(shí)，脂質(zhì)條紋發(fā)展為纖維狀動(dòng)脈粥樣斑塊。

1.3炎癥激發(fā)As斑塊不穩(wěn)定性 冠狀動(dòng)脈病變從無癥狀性纖維As斑塊發(fā)展為高破裂風(fēng)險(xiǎn)病變(薄纖維帽的As或易損斑塊)的原因尚不完全清楚。斑塊內(nèi)血管形成和斑塊內(nèi)出血是無癥狀斑塊發(fā)展為高危不穩(wěn)定病變的關(guān)鍵因素。As會(huì)出現(xiàn)局部相對(duì)缺氧和炎癥，觸發(fā)經(jīng)典血管生成因子[如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)]上調(diào)，從而刺激斑塊內(nèi)血管生成，其中斑塊內(nèi)形成的未成熟血管會(huì)引發(fā)斑塊內(nèi)出血，促進(jìn)紅細(xì)胞滲漏，故富含脂質(zhì)的紅細(xì)胞膜成為游離膽固醇的重要來源[12]，且上述過程會(huì)造成斑塊不穩(wěn)定而出現(xiàn)破裂[13]。炎癥在As的病因和發(fā)病機(jī)制中具有重要作用，在此背景下研究調(diào)控炎癥基因轉(zhuǎn)錄的因子Egr3，并開發(fā)新的抗感染治療策略值得進(jìn)一步探索。

2 炎癥因子促進(jìn)As炎癥發(fā)展

炎癥因子是As各階段的積極參與者[6]。研究發(fā)現(xiàn)，CRP是炎癥的敏感性指標(biāo)，與As的發(fā)生及斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)，而IL-1β、IL-6可能是預(yù)測As斑塊易損性的潛在標(biāo)志物，因此推斷As的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)集中在IL-1β、IL-6及CRP信號(hào)通路上[14]。以CRP/IL-6/IL-1β軸作為抗As治療靶點(diǎn)的藥物實(shí)驗(yàn)，提出通過低劑量甲氨蝶呤和秋水仙堿集中抑制炎癥因子的治療方案，為以降脂治療為主的As提供了新的治療機(jī)會(huì)[15]。膽固醇結(jié)晶是As受損過程中釋放的損傷相關(guān)分子，標(biāo)志著As斑塊早期炎癥反應(yīng)[16]。內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞通過模式識(shí)別受體識(shí)別損傷相關(guān)分子模式、病原體相關(guān)分子模式(如細(xì)菌及病毒毒素)，啟動(dòng)并激活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)復(fù)合物，如核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體激活胱天蛋白酶1，該蛋白酶水解IL-1β前體形成IL-1β[17]。IL-1β被證明可誘導(dǎo)人血管內(nèi)皮的炎癥功能，包括加強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)白細(xì)胞的趨化和黏附、增加促凝活性、誘導(dǎo)血小板源性生長因子刺激VSMC增殖[18]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，暴露于外源性IL-1β由膽固醇喂養(yǎng)的豬的血管內(nèi)膜增厚程度加重，提示IL-1β在As的重要作用[3]。IL-1β能在與As相關(guān)的細(xì)胞中誘導(dǎo)自身基因的表達(dá)，形成增強(qiáng)炎癥部位IL-1β表達(dá)的正反饋回路，并強(qiáng)烈刺激各種細(xì)胞類型形成IL-6[19]。IL-6 是涉及廣泛體液免疫和細(xì)胞免疫的具有多效應(yīng)的細(xì)胞因子，可促進(jìn)VSMC增殖及血小板聚集。有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，冠心病患者血液中的IL-6水平明顯高于健康受試者，且升高水平與冠狀動(dòng)脈狹窄嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[20]。孟德爾隨機(jī)研究表明，急性As斑塊破裂與IL-6具有相關(guān)性[8]。另有研究表明，衰老促進(jìn)As的發(fā)展過程可能與IL-6水平升高有關(guān)，骨髓脂肪細(xì)胞的IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)隨著年齡的增長而增加，導(dǎo)致造血干細(xì)胞偏向骨髓細(xì)胞分化，并增加編碼轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子基因突變的風(fēng)險(xiǎn)，且具有基因突變的骨髓細(xì)胞會(huì)升高循環(huán)中IL-1β、IL-6水平,高IL-1β、IL-6水平可加速As的進(jìn)展[21]。截至目前，針對(duì)As抗感染治療成功的試驗(yàn)主要為靶向IL-1β/IL-6炎癥級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，其中一項(xiàng)針對(duì)IL-1β的單克隆抗體(卡那單抗)治療炎癥并預(yù)防復(fù)發(fā)性心血管事件的隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)證實(shí)，抑制IL-1β可有效降低心血管事件風(fēng)險(xiǎn)[22]。因此，炎癥因子可作為As炎癥發(fā)生及發(fā)展的標(biāo)志物。

3 炎癥信號(hào)通路參與As炎癥反應(yīng)

3.1NF-κB信號(hào)通路 NF-κB是調(diào)節(jié)炎癥和細(xì)胞增殖的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[23]。有學(xué)者使用免疫熒光和免疫組織化學(xué)技術(shù)，在As纖維化增厚的內(nèi)膜中層和病變區(qū)域檢測到活化的NF-κB，但在健康血管中沒有發(fā)現(xiàn)[24]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，低密度脂蛋白受體缺陷小鼠長期進(jìn)食高脂飲食后，內(nèi)皮細(xì)胞NF-κB活性顯著增強(qiáng)，局部血管發(fā)生As的機(jī)會(huì)增加[25]。在As發(fā)展早期，ox-LDL可以激活由亞基p50和p65組成的NF-κB。NF-κB受炎癥刺激調(diào)節(jié)多種黏附分子表達(dá)，促進(jìn)白細(xì)胞與受損血管內(nèi)皮黏附。同時(shí)NF-κB也是調(diào)節(jié)趨化單核細(xì)胞的關(guān)鍵分子，并通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞集落刺激因子參與單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程[26]。因此，觸發(fā)NF-κB信號(hào)通路會(huì)促進(jìn)As斑塊生長和不穩(wěn)定性，而抑制巨噬細(xì)胞中NF-κB的活化會(huì)減少泡沫細(xì)胞形成，保護(hù)血管。NF-κB途徑的激活與As斑塊不穩(wěn)定具有相關(guān)性，急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者可通過NF-κB依賴性途徑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)組織因子，增加外周血單核細(xì)胞的促凝活性[27]。此外，NF-κB通路在癌癥患者中參與血栓形成已得到證實(shí)，因此NF-κB可能參與As斑塊破裂后的血栓形成過程，但詳細(xì)機(jī)制仍不清楚[28]。

3.2JAK/STAT信號(hào)通路 JAK/STAT信號(hào)通路控制血管內(nèi)的炎癥反應(yīng)過程[29]。JAK/STAT信號(hào)通路由4個(gè)JAK和7個(gè)STAT家族成員組成，調(diào)節(jié)編碼炎癥因子的靶基因表達(dá)[30]。在As模型小鼠中，當(dāng)磷酸化的STAT水平升高時(shí)，血漿及主動(dòng)脈組織中的炎癥因子水平顯著升高[31]。有研究對(duì)家兔進(jìn)行反復(fù)的主動(dòng)脈球囊損傷并以高脂飲食喂養(yǎng)建立As模型觀察到JAK/STAT途徑的激活，而激活的JAK/STAT途徑在調(diào)節(jié)VSMC和內(nèi)皮細(xì)胞的激活、增殖、分化中具有關(guān)鍵作用，用特異的JAK1/2抑制劑魯索替尼開展為期12周的治療后發(fā)現(xiàn)，其可通過抑制JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)降低脂質(zhì)和炎癥因子水平，減少As的形成及延緩As的進(jìn)展[32]。研究顯示，體內(nèi)血管損傷可誘導(dǎo)VSMC中JAK3的表達(dá)，而過表達(dá)JAK3可促進(jìn)VSMC的增殖，誘導(dǎo)斑塊內(nèi)新生血管形成[33]。同時(shí)，血管損傷后局部炎癥可產(chǎn)生血管緊張素，從而誘導(dǎo)IL-6的合成和分泌，IL-6通過JAK/STAT信號(hào)通路增強(qiáng)急性時(shí)相反應(yīng)蛋白(如CRP)的釋放，進(jìn)而激活炎癥細(xì)胞增殖，鞏固As血管炎癥，促進(jìn)斑塊發(fā)展[34]。另外，衰老過程中的慢性低度炎癥會(huì)激發(fā)JAK/STAT信號(hào)通路的泛細(xì)胞型缺陷，使機(jī)體持續(xù)暴露于高水平的促炎細(xì)胞因子環(huán)境中[35]。因此，可以構(gòu)建炎癥因子通過激活JAK/STAT信號(hào)通路加重As斑塊形成及進(jìn)展的假設(shè)，進(jìn)一步探索減輕As炎癥反應(yīng)的潛在機(jī)制。

4 調(diào)控炎癥的轉(zhuǎn)錄因子Egr3參與As的相關(guān)機(jī)制

4.1炎癥與Egr3基因的相關(guān)性 Egr3是包含高度保守的DNA結(jié)合鋅指結(jié)構(gòu)域的Egr家族成員，可快速調(diào)控炎癥基因轉(zhuǎn)錄[36]。在炎癥與Egr3的研究中，Egr3參與調(diào)節(jié)近330種基因表達(dá)，涉及參與炎癥過程及免疫應(yīng)答約35%，其中15%通過NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活炎癥，且Egr3可直接誘導(dǎo)多種炎癥因子的表達(dá)[5]。其中，炎癥因子IL-6和IL-8的啟動(dòng)子均包含Egr3結(jié)合位點(diǎn)，為Egr3靶基因。沉默Egr3會(huì)減少IL-6和IL-8的表達(dá)，而Egr3的過表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)IL-6和IL-8的表達(dá)[5]。文獻(xiàn)報(bào)道，Egr3是B細(xì)胞和T細(xì)胞增殖及控制炎癥細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄必需的調(diào)節(jié)因子，通過介導(dǎo)JAK/STAT信號(hào)通路的活化，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[37]。

4.2炎癥調(diào)控因子Egr3與As 關(guān)于調(diào)控炎癥反應(yīng)的Egr3影響As的相關(guān)機(jī)制，目前考慮可能為Egr3與NF-κB通路中關(guān)鍵亞基p50、p65結(jié)合，激活炎癥因子信使RNA的基因轉(zhuǎn)錄，引起血管炎癥級(jí)聯(lián)效應(yīng)[38]。Li等[39]研究發(fā)現(xiàn)，Egr3基因與新疆地區(qū)冠心病相關(guān)，可能是冠心病發(fā)病異質(zhì)性重要的易感基因。有學(xué)者通過高脂飼料喂養(yǎng)載脂蛋白E-/-小鼠建立As模型小鼠，發(fā)現(xiàn)斑塊內(nèi)Egr3信使RNA及蛋白表達(dá)水平顯著上調(diào)；肝組織切片油紅O染色顯示，高脂飲食組小鼠肝臟脂滴較正常飲食組顯著增多，提示Egr3在As斑塊的形成中發(fā)揮極其重要的作用[40]。另有研究表明，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎滑膜中Egr3可通過直接調(diào)控JAK/STAT信號(hào)通路參與血管新生，故Egr3可能通過調(diào)控JAK/STAT信號(hào)通路參與As血管生成過程，但需進(jìn)一步證實(shí)[41]。有文獻(xiàn)報(bào)道，在血管內(nèi)皮細(xì)胞中，用VEGF可激活內(nèi)皮細(xì)胞Egr3表達(dá)上調(diào)，而Egr3表達(dá)上調(diào)是誘導(dǎo)促炎基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)Egr3會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖，生成新生血管，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞黏附等[42]。這為進(jìn)一步深入研究Egr3在As中作用提供有利依據(jù)。因此，在已有的關(guān)于Egr3調(diào)控炎癥反應(yīng)的基礎(chǔ)上，闡明Egr3基因在冠心病發(fā)病中的作用，將為As早期防控提供理論依據(jù)。

5 小 結(jié)

炎癥過程貫穿于As的各個(gè)階段，各種炎癥因子在其發(fā)病過程中均起重要作用，可以通過抑制IL-1、IL-6等炎癥途徑治療As及心血管疾病。目前，針對(duì)炎癥因子的靶向治療藥物已取得初步進(jìn)展，且通過研究NF-κB和JAK/STAT等As相關(guān)的炎癥信號(hào)通路對(duì)As的發(fā)病機(jī)制有了進(jìn)一步的了解。但Egr-3調(diào)控炎癥反應(yīng)和血管新生的分子機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。未來，通過靶向干預(yù)Egr3調(diào)控As中炎癥反應(yīng)和血管新生的途徑，延緩或逆轉(zhuǎn)As斑塊發(fā)生發(fā)展，可為臨床發(fā)現(xiàn)新的干預(yù)靶標(biāo)提供新方向。