阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征與心血管疾病炎癥反應(yīng)的研究進(jìn)展

王聰，康品方，唐碧

1 阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征

阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(obstructive sleep apnea syndrome,OSAS)特點(diǎn)為睡眠時(shí)反復(fù)出現(xiàn)上氣道塌陷，導(dǎo)致血?dú)饨粨Q受損，即間歇性缺氧(intermittent hypoxia，IH)、高碳酸血癥、氧化應(yīng)激增加和全身炎癥[1]。動(dòng)物模型和臨床研究的一致證據(jù)表明，OSAS導(dǎo)致炎癥、自主神經(jīng)、血管和心臟功能障礙[2]，使心血管系統(tǒng)暴露在間歇性缺氧、氧化應(yīng)激、全身炎癥、過(guò)度胸腔負(fù)壓、交感神經(jīng)過(guò)度激活及血壓升高的狀態(tài)下[3]。IH產(chǎn)生氧自由基，細(xì)胞核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)在炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中被激活，炎癥細(xì)胞因子和粘附分子的轉(zhuǎn)錄被觸發(fā)。活化的血小板和白細(xì)胞分泌活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)、促炎細(xì)胞因子和粘附分子，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，從而引發(fā)心血管疾病[4]。

2 心血管疾病中的炎癥反應(yīng)

某些類(lèi)型的心血管疾病(如動(dòng)脈粥樣硬化、代謝性心肌病等)與慢性低度炎癥相關(guān)，炎癥促進(jìn)心室不良重構(gòu)，并參與疾病進(jìn)展。一些炎癥介質(zhì)，包括TNF-α、IL- 1β和IL-6，參與心肌缺血和再灌注心臟損傷、敗血癥、病毒性心肌炎和移植排斥反應(yīng)。炎癥反應(yīng)的成分一旦被激活，會(huì)對(duì)心臟產(chǎn)生嚴(yán)重影響[5]。炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化之間的關(guān)系可能更為復(fù)雜，炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)和免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞的募集最終導(dǎo)致斑塊的形成和發(fā)展[6]。此外，細(xì)胞因子、趨化因子、細(xì)胞粘附分子及促炎細(xì)胞表面受體相互作用也在炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)和延續(xù)中發(fā)揮著重要作用。在缺血性心臟病和心肌病的高度炎癥、高氧化應(yīng)激環(huán)境中，正常抑制酶途徑無(wú)法充分平衡，NO與超氧離子相互作用，形成ROS[7]。ROS和促炎細(xì)胞因子參與缺血再灌注損傷、心肌炎、膿毒癥和移植排斥反應(yīng)后的心肌炎癥[8]。炎癥反應(yīng)激活后，通過(guò)上調(diào)細(xì)胞保護(hù)過(guò)程，給心室重構(gòu)的修復(fù)期帶來(lái)負(fù)面影響[9-10]，不充分或過(guò)度的炎癥反應(yīng)可能導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)募?xì)胞修復(fù)、組織損傷和功能障礙，使心臟功能受損[11]。

3 OSAS和炎癥反應(yīng)

OSAS與心血管疾病之間存在相關(guān)的危險(xiǎn)因素[12]。OSAS患者血漿中炎性細(xì)胞因子明顯升高，持續(xù)氣道正壓(impact of continuous positive airway pressure ,CPAP)治療后炎性細(xì)胞因子水平明顯降低[13-14]。由此可見(jiàn)，炎性細(xì)胞因子與OSAS的病理生理過(guò)程相關(guān)。OSAS導(dǎo)致心血管損傷的可能機(jī)制在于：IH激活交感神經(jīng)，增加ROS生成，促進(jìn)氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)血管炎癥，引起內(nèi)皮功能障礙，進(jìn)而導(dǎo)致心血管疾病及其他臟器損害[15]。本文就幾個(gè)敏感的轉(zhuǎn)錄因子和內(nèi)皮功能損害在OSAS和心血管疾病炎癥反應(yīng)中的運(yùn)行機(jī)制作一概述。

3.1 NF-κB NF-κB是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，幾乎存在于所有動(dòng)物細(xì)胞中，在炎癥、自身免疫性疾病、病毒感染中發(fā)揮重要作用。NF-κB由5個(gè)成員構(gòu)成，通常有p105/p50(NF-κB1)和p100/p52(NF-κB2)，以非活性狀態(tài)存在于細(xì)胞中。在OSAS間歇缺氧的過(guò)程中，被激活的NF-κB炎癥通路可能是心血管疾病的重要發(fā)病機(jī)制之一。Song等[16]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)慢性間歇低氧(chronic intermittent hypoxia,CIH)暴露激活了主動(dòng)脈中的NF-κB，并誘導(dǎo)了主動(dòng)脈和心臟中內(nèi)皮特異性和NF-κB依賴性基因，E-選擇素和血管細(xì)胞粘附分子(VCAM)的表達(dá)，內(nèi)皮固有的NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)可能在CIH誘導(dǎo)的動(dòng)脈粥樣硬化中起關(guān)鍵作用。Wen等[17]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，血漿中增殖誘導(dǎo)配體(A proliferation-inducing ligand，APRIL)水平與OSAS的發(fā)生及其嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。APRIL可能是OSAS患者炎癥和NF-κB依賴性炎癥通路激活的陽(yáng)性診斷價(jià)值的血漿生物標(biāo)志物，并且驗(yàn)證了NF-κB炎癥通路使單核趨勢(shì)蛋白-1(mononuclear trend protein-1，MCP-1)和L-選擇素激活，然后引起炎癥反應(yīng)。Recoquillon等[18]發(fā)現(xiàn)OSAS患者的內(nèi)皮細(xì)胞ROS增加，p65-NF-κB激活，炎癥細(xì)胞因子釋放，如IL-6。

3.2 HIF-1 低氧誘導(dǎo)因子—1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)是檢測(cè)和適應(yīng)細(xì)胞氧水平的中樞調(diào)節(jié)因子，轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)氧穩(wěn)態(tài)和代謝激活的基因[19]。HIF-1是一種異源二聚體，由HIF-1β和HIF-1α兩個(gè)亞基構(gòu)成，HIF-1α受缺氧信號(hào)的調(diào)控，是HIF-1的活性亞基；HIF-1β亞基又稱(chēng)芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)子，在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)，起結(jié)構(gòu)性作用。在頸動(dòng)脈體中，間歇性缺氧誘導(dǎo)ROS的形成和細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平的升高，驅(qū)動(dòng)HIF-1表達(dá)增加和HIF-2水平降低，近而驅(qū)動(dòng)腦后皮層、腦干和腎上腺髓質(zhì)中ROS水平持續(xù)升高，是高血壓和呼吸疾病發(fā)展的重要原因[20]。在缺氧條件下，HIF-1介導(dǎo)NLRP3炎性小體的表達(dá)，還可以促進(jìn)白細(xì)胞介素-1β的分泌。體內(nèi)抑制NLRP3或HIF-1α可減輕炎癥小體活化并縮短血栓形成[21]。HIF-1和內(nèi)皮素-1(endothelin-1，ET-1)參與了缺血引起的動(dòng)脈高血壓和心肌梗死，Gras等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ET-1可能通過(guò)HIF-1依賴性激活NF-kB的途徑，參與OSAS相關(guān)IH誘導(dǎo)的血管炎癥重構(gòu)[22]。Kaczmarek等人發(fā)現(xiàn)，IH增加了人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中HIF-1α的表達(dá)[23]。HIF-1和NF-κB被認(rèn)為是參與IH反應(yīng)和調(diào)節(jié)適應(yīng)或炎癥通路的主要因素，導(dǎo)致心臟功能障礙[24]。NF-κB可以激活動(dòng)脈粥樣硬化部位的HIF-1α，HIF-1α通過(guò)誘導(dǎo)糖酵解酶誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞(EC)過(guò)度增殖和炎癥，促進(jìn)這些部位的動(dòng)脈粥樣硬化[25]。HIF-1和NF-κB既可以相互獨(dú)立又可以相互作用，也可以在OSAS中共同引起心肌細(xì)胞內(nèi)炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生。

3.3 內(nèi)皮功能障礙 內(nèi)皮功能障礙被認(rèn)為是氧化應(yīng)激、炎癥基因激活和細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)作用及內(nèi)皮修復(fù)機(jī)制受損的結(jié)果。內(nèi)皮功能障礙是血管發(fā)病機(jī)制研究的重要對(duì)象，也是評(píng)估OSAS心血管后遺癥臨床試驗(yàn)的中介指標(biāo)。阻塞性睡眠呼吸暫?？赡軐?dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，這在未確定血管疾病的受試者中仍可能逆轉(zhuǎn)[26]。OSAS，特別是中重度OSAS，與內(nèi)皮功能受損、動(dòng)脈僵硬度增加和血清炎癥標(biāo)志物水平升高顯著相關(guān)[27]。OSAS相關(guān)的IHR可通過(guò)促進(jìn)氧化應(yīng)激和血管炎癥導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。OSAS對(duì)心血管系統(tǒng)雖有多種負(fù)面影響，但并非所有OSAS患者都有心血管并發(fā)癥。例如內(nèi)皮祖細(xì)胞可維持和改善內(nèi)皮功能，可能在保護(hù)心血管系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。此外，內(nèi)皮祖細(xì)胞還能促進(jìn)人冠狀動(dòng)脈循環(huán)的側(cè)枝發(fā)育。因此，在一些OSAS患者中，適應(yīng)性機(jī)制的激活可能通過(guò)祖細(xì)胞的募集和冠狀動(dòng)脈側(cè)枝的形成來(lái)保護(hù)心血管系統(tǒng)[28]。經(jīng)CPAP治療3個(gè)月以上的OSAS患者內(nèi)皮功能明顯好轉(zhuǎn)，而未使用CPAP治療的患者或使用CPAP治療時(shí)間較短的患者內(nèi)皮功能并未改善[29]。

3.4 其他 IH也可以激活其他炎癥轉(zhuǎn)錄因子，如由蛋白c-fos和c-Jun構(gòu)成的激活蛋白-1(AP-1)。AP-1可激活兒荼酚胺，引起血管內(nèi)皮損傷，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、心律失常等心血管疾病。HIF-1α、NF-κB、IL-6和MMP-2表達(dá)水平升高，會(huì)導(dǎo)致心臟炎癥、凋亡和纖維化的發(fā)生，對(duì)左室功能產(chǎn)生不利影響[30]。此外，Wang等[31]發(fā)現(xiàn)，OSAS患者血漿中IL-6和內(nèi)皮損傷標(biāo)志物(VEGF)顯著上調(diào)，隨著血漿促炎細(xì)胞因子的增加，T細(xì)胞免疫球蛋白粘蛋白-3 (Tim-3)的表達(dá)明顯降低，IH通過(guò)NF-κB依賴途徑誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞過(guò)度激活被Tim-3信號(hào)抑制。在THP-1細(xì)胞中敲除Tim-3基因增強(qiáng)了細(xì)胞因子的產(chǎn)生和細(xì)胞內(nèi)炎癥分子對(duì)IH的反應(yīng)。Tim-3信號(hào)通路可能是一種新的、潛在的治療慢性炎癥的途徑，減緩心血管和其他并發(fā)癥的發(fā)生。

4 展望

綜上所述，炎癥反應(yīng)在睡眠呼吸暫停綜合征(OSAS)的心血管疾病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮了重要作用。IH激活的轉(zhuǎn)錄因子(NF-kB、HIF-1α、AP-1等)和炎癥介質(zhì)(TNF-α、IL-6等)使整個(gè)炎癥反應(yīng)過(guò)程呈現(xiàn)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)和炎性瀑布效應(yīng)，最終導(dǎo)致心血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，從而引起心血管系統(tǒng)病理生理的改變。具體機(jī)制復(fù)雜，尚不完全清晰。