NOX/ ROS-NF-κB 信號(hào)通路與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系的研究進(jìn)展

魏佳明 王子焱 劉 婷 王建國(guó) 郭志華

1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一中醫(yī)臨床學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410208；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410208

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種累及全身大、中動(dòng)脈的多因素、多環(huán)節(jié)失調(diào)性病變，以粥樣斑塊形成為特征，是各種心血管疾病的重要病理基礎(chǔ)[1]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，全球每年因AS 相關(guān)疾病造成死亡人數(shù)達(dá)2 000 萬(wàn)[2]。而目前對(duì)于AS 所采取的治療措施存在毒副作用多、耐藥及手術(shù)術(shù)后并發(fā)癥等諸多弊端。因此，尋找新的有效干預(yù)AS 的靶點(diǎn)和機(jī)制，已成為時(shí)下研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)的研究證據(jù)顯示，通過(guò)調(diào)節(jié)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH）/活性氧（reaction oxygen species，ROS）/核轉(zhuǎn)錄因子-kappa B（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信號(hào)通路可有效改善AS，抑制該通路可提高氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）的血管平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷模型抗氧化能力[3-4]，改善AS 大鼠及AS 兔的病變[5-6]。最近一項(xiàng)研究顯示，一種新發(fā)現(xiàn)的脂肪因子Omentin-1 同樣通過(guò)調(diào)節(jié)NOX/ROS 及NF-κB 信號(hào)通路發(fā)揮抗AS 作用[7]。但其機(jī)制尚待進(jìn)一步明確。因此，本文就近年來(lái)NOX/ROS-NF-κB 信號(hào)通路與AS 的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，以期為后續(xù)研究提供參考依據(jù)。

1 NOX/ROS-NF-κB 通路概述

1.1 NOX/ROS 概述

NOX 作為一類(lèi)廣泛表達(dá)于各種動(dòng)物血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等細(xì)胞膜的復(fù)合酶，可被細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、高血糖等多種因素激活。已發(fā)現(xiàn)人體存在7 種NOX 亞型，其中NOX1、2、4、5 位于脈管。NOX 是ROS生成的重要催化酶體，也是細(xì)胞內(nèi)ROS 的主要來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)，NOX 的主要功能即是產(chǎn)生ROS，生成的ROS 可調(diào)節(jié)包括細(xì)胞增殖和分化、凋亡、遷移、免疫應(yīng)答及氧化應(yīng)激等多個(gè)病理生理過(guò)程[8]。在生理?xiàng)l件下，NOX 處于較低水平，其催化產(chǎn)生低濃度的ROS，此時(shí)ROS 是調(diào)節(jié)血管功能和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信號(hào)分子，除控制細(xì)胞增殖和血管生成外，還參與有益的缺血和缺氧適應(yīng)過(guò)程。然而，當(dāng)暴露在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、高血糖、高脂血癥等條件下時(shí)，NOX 顯著增加ROS 的生成，過(guò)量的ROS 會(huì)致使氧化和抗氧化系統(tǒng)平衡失調(diào)，最終誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，并可以作為抗微生物效應(yīng)分子和信號(hào)分子，促使NF-κB 通路激活，進(jìn)而發(fā)揮作用[9]。

1.2 NF-κB 概述

NF-κB 轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)，包括Rel（cRel）、p65（RelA，NF-κB3）、RelB 和p50（NFκB1）、p52（NF-κB2）等5 種亞單位。上述5 種蛋白組合成同源二聚體或異源二聚體發(fā)揮功能。其活性主要受到抑制因子κB（inhibitor of κB，IκB）影響，IκB 是由IKKα 和IKKβ 及NF-κB 的基本調(diào)制劑（NEMO）組成的一個(gè)復(fù)合體。NF-κB 通路可通過(guò)經(jīng)典與替代兩種途徑被激活。經(jīng)典途徑即IκBα 與胞漿NF-κB 二聚體聚合物在激活指令作用下形成IκBα 激酶復(fù)合體（NEMO）[10]，隨之NEMO 磷酸化IκB 蛋白后降解，繼而NF-κB 二聚體進(jìn)入胞核發(fā)揮作用[11]。在替代途徑中，激活信號(hào)促使活化的NF-κB 誘導(dǎo)激酶磷酸化IKKα 復(fù)合物，觸發(fā)p100 的C 端IκB 樣結(jié)構(gòu)選擇性降解，促進(jìn)p52 的生成及p52/RelB 異源二聚體的加工和釋放，引發(fā)核轉(zhuǎn)位誘導(dǎo)靶基因的表達(dá)[12-13]。NF-κB 信號(hào)通路經(jīng)上述途徑激活后，活化的NF-κB 進(jìn)入細(xì)胞核，作用于相應(yīng)基因的啟動(dòng)子，作為調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等的主要核轉(zhuǎn)錄因子。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB還可通過(guò)調(diào)節(jié)自噬干預(yù)AS[14]。

2 NOX/ROS-NF-κB 通路對(duì)AS 的調(diào)節(jié)

2.1 NOX/ROS 對(duì)AS 的調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，NOX/ROS 在AS 的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用[15]，涉及脂質(zhì)沉積[16]、炎癥反應(yīng)[17-19]、氧化應(yīng)激[20-21]、細(xì)胞凋亡、自噬、內(nèi)皮功能障礙[22]、血管重構(gòu)等多個(gè)方面[23]。有研究顯示，NOX1 具有改善ApoE（-/-）小鼠AS 血脂及主動(dòng)脈竇處的內(nèi)膜厚度作用[24]。也有研究顯示，提高NOX1 可促進(jìn)糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，加重AS[25]。在人類(lèi)AS 過(guò)程中，F(xiàn)-肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白Drebrin 同樣依賴(lài)NOX1 減少平滑肌細(xì)胞向巨噬細(xì)胞樣泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化限制AS[26]。另有研究發(fā)現(xiàn)，缺失NOX1 或NOX2 基因會(huì)造成超氧化物產(chǎn)生減少及NO 生物利用度提高[27]。內(nèi)皮趨化因子在AS 的發(fā)展中起著重要作用，其中C-C 基序配體8（chemokine C-C motif ligand 8，CCL8）在晚期人頸動(dòng)脈斑塊的內(nèi)皮細(xì)胞中高度表達(dá)，其機(jī)制與NOX2/ROS誘導(dǎo)的內(nèi)皮通透性增加密切相關(guān)[28]，降低內(nèi)皮NOX2/ROS 表達(dá)，可預(yù)防AS 過(guò)程中的內(nèi)皮功能障礙[29]。敲除NOX4 基因會(huì)造成糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型主動(dòng)脈弓斑塊面積增大[25]。有研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ干預(yù)的小鼠平滑肌細(xì)胞中NOX4 表達(dá)升高[30]，NOX4 具有誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞出現(xiàn)促炎癥表型及調(diào)控平滑肌細(xì)胞遷移作用[31-32]。還有研究發(fā)現(xiàn)，NOX4 還可能通過(guò)抑制可溶性環(huán)氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH）這一促炎癥因子起到對(duì)AS 的保護(hù)作用[33]。在人類(lèi)血管中存在的NOX 亞型中，NOX5 是生成ROS 的主要氧化酶[34]，而ROS 的產(chǎn)生是持續(xù)氧化應(yīng)激的基礎(chǔ)，其可從多個(gè)方面參與AS 過(guò)程，包括刺激炎癥、內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞募集和激活、誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞遷移和增殖等[35]。

2.2 NF-κB 對(duì)AS 的調(diào)節(jié)

NF-κB 存在于AS 部位和斑塊中，正常血管中很少檢測(cè)到NF-κB 表達(dá)[36]。其被認(rèn)為是一種AS 促進(jìn)因子，參與AS 的多個(gè)病理過(guò)程。首先，NF-κB 是內(nèi)皮細(xì)胞活化和凋亡的主要調(diào)節(jié)因子。當(dāng)NO 含量降低時(shí)，NF-κB 系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能失常，造成內(nèi)皮損傷和凋亡。此外，LDL 導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)也會(huì)成為NF-κB 的激活因素。其次，泡沫細(xì)胞的形成以及在血管內(nèi)皮下間隙聚集是AS 病變過(guò)程中的重要一環(huán)，NF-κB 在泡沫細(xì)胞的形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用。巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）是單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞分化的關(guān)鍵因子，NF-κB可通過(guò)調(diào)控促炎性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-1β、腫瘤壞死因子等的表達(dá)，調(diào)節(jié)M-CSF。AS 中的巨噬細(xì)胞包括具有促炎作用的M1 和具有抗炎作用的M2 兩種亞型[37]。正常情況下二者處于平衡狀態(tài)，當(dāng)血脂異常等因素致使平衡被打破時(shí)，會(huì)造成NF-κB 活性提高，進(jìn)而加速泡沫細(xì)胞和AS[38]。另外，NF-κB 還在平滑肌細(xì)胞遷移和增殖中發(fā)揮作用。當(dāng)NF-κB 活性升高時(shí)，平滑肌細(xì)胞的增殖會(huì)受到抑制，凋亡速度加快[39]。平滑肌細(xì)胞可通過(guò)表型轉(zhuǎn)化形式轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、泡沫細(xì)胞等多種類(lèi)型，進(jìn)而影響斑塊穩(wěn)定性[40]。而NF-κB 介導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞的炎癥表型轉(zhuǎn)換在AS 和新生內(nèi)膜形成中起著核心作用[41]。還有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制NF-κB 對(duì)炎癥、細(xì)胞凋亡和自噬均起到調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而改善AS[42]。激活NF-κB 可在一定范圍內(nèi)誘導(dǎo)自噬，而過(guò)度自噬又會(huì)抑制NF-κB 活性[43]。有研究顯示，沉默AT-序列結(jié)合蛋白1 基因能夠抑制NF-κB激活，進(jìn)而減輕冠心病小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞炎癥損傷[44]。牙齦卟啉單胞菌感染會(huì)通過(guò)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)加速ApoE（-/-）小鼠AS 進(jìn)程，而調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路可能是其重要機(jī)制[45]。人參皂甙化合物K 可通過(guò)抑制NF-κB 預(yù)防ox-LDL 誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞炎癥和凋亡[46]。左西孟旦可通過(guò)阻止NF-κB 的激活，進(jìn)而調(diào)控巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)，達(dá)到抗AS 的作用[47]。淫羊藿苷是淫羊藿的一種主要化學(xué)成分，其可通過(guò)調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路進(jìn)而抑制ox-LDL 誘導(dǎo)的RAW264.7 炎癥反應(yīng)抗AS[48]。近年來(lái)，短鏈脂肪酸抗AS 的作用越發(fā)受到關(guān)注，研究證明其機(jī)制也是通過(guò)抑制NF-κB 反式激活實(shí)現(xiàn)的[49]。

3 總結(jié)與展望

長(zhǎng)期以來(lái)，由于AS 發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，導(dǎo)致臨床上針對(duì)AS 的治療效果尚不甚滿(mǎn)意。綜合以上研究顯示，通過(guò)干預(yù)NOX/ROS-NF-κB 通路改善AS 的研究可能為AS 的治療提供新的研究思路，值得進(jìn)一步探索。目前仍有類(lèi)似NOX1、NOX4 等如何發(fā)揮對(duì)AS調(diào)節(jié)作用的雙向性，以及該通路誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和自噬之間存在的交聯(lián)作用等一系列問(wèn)題亟待進(jìn)一步研究闡明。