腹主動脈瘤的研究進(jìn)展：病理機(jī)制及動物模型

付 慧，周燦燦，李冬潔，沈甫明

同濟(jì)大學(xué) 同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院 同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院藥學(xué)部，上海 200072

腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm，AAA)是由于多種原因?qū)е碌闹鲃用}直徑不可逆地擴(kuò)張，超過正常直徑50%以上的一種主動脈擴(kuò)張性疾病。在人體中，當(dāng)主動脈直徑(尤其是腎動脈分支以下的主動脈段的直徑)>3 cm時，可認(rèn)為AAA的發(fā)生[1]。AAA發(fā)病隱匿，隨著主動脈的不斷擴(kuò)張，瘤體不斷變大，其破裂的風(fēng)險也在逐漸增加；瘤體一旦破裂，致死率高達(dá)80%[2]。由于炎性動脈瘤、感染性動脈瘤與自身免疫性疾病引起的動脈瘤比較少見，本文中所探究的腹主動脈瘤并不包含這些類型。

誘發(fā)AAA形成的危險因子

吸煙一項基于300萬人的調(diào)查表明：吸煙是目前導(dǎo)致AAA發(fā)生的最重要危險因素[3]。超過80%的AAA患者現(xiàn)在或曾是吸煙者[4]，吸煙誘發(fā)AAA的概率是非吸煙者的1.5～7倍。此外，一項長達(dá)7年的臨床研究發(fā)現(xiàn)，每天抽煙超過20支的人患AAA的可能性是從未抽煙人的14倍[5]。

家族史父母均患AAA時，其子女主動脈的平均直徑要比非AAA家族史人群大20.5 mm[6]。近年來，日本學(xué)者的一項研究表明，具有小AAA(指影像學(xué)檢測病變主動脈直徑不超過5 cm的AAA)家族史的患者，主動脈直徑擴(kuò)張的增長速度是非家族史患者的2倍[7]。

性別差異AAA在老年男性(尤其是白人男性)中的發(fā)病率很高[8]，65歲以上男性人群患AAA的概率約為8%，比女性高6倍。雖然AAA在女性人群中的發(fā)病率比男性低，但女性AAA患者體內(nèi)的瘤體更易破裂，伴有更多并發(fā)癥[9]。

年齡美國的一項調(diào)查顯示，在50～80歲的310萬例患者中，約有1.4%的患者伴有AAA[10]。隨著年齡的增加，AAA患病概率每5年會增加40%左右[11]，這提示：衰老是誘發(fā)AAA的危險因素。Chen等[12]研究發(fā)現(xiàn)，血管衰老與慢性炎癥能夠促使AAA發(fā)生發(fā)展，這可能與SIRT1活性及表達(dá)下調(diào)有關(guān)?，F(xiàn)代社會，人口老齡化不斷加劇，AAA的診治工作不容小覷。

其他肥胖與血壓的升高也是誘發(fā)AAA的獨(dú)立危險因子，而后者可能與增加動脈壁的血流動力學(xué)負(fù)擔(dān)有關(guān)[13]。

AAA的主要病理特征

研究表明，血管壁慢性炎癥，平滑肌細(xì)胞的異常增殖、凋亡，基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)水平升高，細(xì)胞外基質(zhì)的降解等均促進(jìn)AAA病程[14-17]。這些病理過程之間相互作用，共同加速AAA的發(fā)展[18]。

炎癥細(xì)胞的浸潤巨噬細(xì)胞，作為眾多炎癥細(xì)胞的一種，不論是在先天性還是獲得性免疫系統(tǒng)中均扮演著重要角色，主要有M1和M2兩種類型。M1型巨噬細(xì)胞在機(jī)體受到刺激時通過促進(jìn)蛋白水解酶和促炎因子的產(chǎn)生，被招募至損傷的動脈處。正常情況下，浸潤的巨噬細(xì)胞在后期會轉(zhuǎn)化為M2型巨噬細(xì)胞，促進(jìn)器官修復(fù)和傷口愈合。M1型和M2型之間的平衡被打破，可導(dǎo)致機(jī)體損傷。不論是在AAA患者還是在動物模型中，瘤體主動脈壁中的巨噬細(xì)胞均顯著增多[19]。除巨噬細(xì)胞外，淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞也參與AAA的發(fā)生發(fā)展過程[20]。Ocana等[21]報道，在AAA組織中淋巴細(xì)胞浸潤增加，主要是CD4+T淋巴細(xì)胞。中性粒細(xì)胞是急性炎癥反應(yīng)的主要細(xì)胞之一，可被快速招募至損傷部位。在AAA腔內(nèi)血栓中，中性粒細(xì)胞分布明顯增加[22]。

細(xì)胞外基質(zhì)的降解細(xì)胞外基質(zhì)是組成血管壁的主要成分，主要由大分子物質(zhì)(如彈性蛋白、膠原蛋白等)構(gòu)成，在維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。彈性蛋白的缺失、膠原的退化將導(dǎo)致血管壁弱化、擴(kuò)張甚至是破裂，促進(jìn)AAA形成?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)通過直接或間接的作用調(diào)控趨化因子的生物活性，在炎癥應(yīng)答和維持細(xì)胞正常生物學(xué)功能上發(fā)揮著重要作用。處于合成型的血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)能夠產(chǎn)生大量MMP[17]，作用于動脈壁中膜的細(xì)胞外基質(zhì)，促使膠原蛋白和彈力蛋白降解破壞動脈壁結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)AAA發(fā)生。在小鼠AAA模型或AAA患者血清中，MMP2和MMP9的活性明顯增加[23-24]。

平滑肌細(xì)胞的凋亡VSMC是構(gòu)成血管壁的主要組成細(xì)胞，具有多種生理功能。血管壁中膜主要由VSMC及VSMC合成的細(xì)胞外基質(zhì)組成。AAA疾病進(jìn)程中MMP的釋放，產(chǎn)生大量活性氧損傷VSMC。發(fā)生了氧化損傷的VSMC會異常增殖、凋亡，促使彈性蛋白和膠原合成能力下降，導(dǎo)致動脈壁退化，甚至破裂[25-26]。主動脈，不管在什么位置，都依賴于不同的纖維肌層(所謂的板層單位)來分布應(yīng)力和提供彈性支撐[6]。值得注意的是，胸主動脈的中層細(xì)胞主要由60個板層單位組成，腹主動脈主要由30個板層單位組成，這種特殊的生理結(jié)構(gòu)使得腹主動脈更容易形成動脈瘤。

AAA的預(yù)防及治療

早期篩查做好早期篩查與診斷，對于防控AAA具有十分重要的意義。早在2014年，美國預(yù)防醫(yī)學(xué)工作組推薦應(yīng)在65～75歲的男性吸煙人群中開展AAA的篩查工作。2017年，加拿大預(yù)防醫(yī)學(xué)中心也推薦在基層醫(yī)療中進(jìn)行AAA的篩查。近年來，全世界出現(xiàn)了越來越多的AAA篩查項目[27]。世界衛(wèi)生組織AAA篩查聯(lián)合會曾邀請英格蘭所有65歲及以上的男性人員行腹部超聲篩查[28]，這一舉措對于AAA的早期發(fā)現(xiàn)具有意義深遠(yuǎn)的影響。

AAA的治療研究發(fā)現(xiàn)，接受血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑或血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑治療的AAA患者，與未接受組相比，死亡率明顯降低[29]。接受他汀類藥物治療的AAA患者，心血管不良事件的發(fā)生率也明顯下降[30]。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)糖尿病影響AAA疾病的進(jìn)程[31]，降糖藥二甲雙胍能減緩小鼠AAA的發(fā)展[32]。目前尚無明確適應(yīng)證為AAA的藥物上市，手術(shù)修復(fù)仍是治療AAA的主要方式[1]。主動脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù)(endovascular aortic repair，EVAR)和開放手術(shù)是臨床常見的治療AAA的手術(shù)方式。與開放手術(shù)相比，EVAR是AAA治療的革命性事件。EVAR術(shù)中出血及術(shù)后罹患腸缺血的風(fēng)險明顯降低[33]；術(shù)后30d內(nèi)患者死亡率為1%～2%，而開放手術(shù)為4%～5%[34]。近年來，有專家建議對“小AAA”也可選擇EVAR來治療。由于EVAR治療后患者可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，進(jìn)而需要再次干預(yù)治療[35]，目前指南仍將AAA病變主動脈直徑5.5 cm作為是否選擇手術(shù)治療的臨界值。

小鼠AAA模型的建立

目前尚無一種AAA動物模型能夠完整地模擬人類AAA的病理特征，因此可采用多種動物模型聯(lián)合來研究AAA[36]，常用的小鼠AAA模型主要如下。

AngⅡ灌注法AngⅡ灌注ApoE-/-小鼠誘導(dǎo)AAA形成[37]，是最經(jīng)典的誘導(dǎo)小鼠AAA形成的造模方法。主要原理是：一方面小鼠伴有全身動脈粥樣硬化，動脈壁的損傷；另一方面持續(xù)灌注的AngⅡ會通過改變小鼠的血流動力學(xué)，增強(qiáng)全身炎癥的動員，加重動脈壁的損傷誘導(dǎo)動脈瘤形成。該模型具有與人類AAA疾病相似的病理特征：白細(xì)胞浸潤增加、伴有動脈粥樣硬化及血栓的形成、中膜降解、主動脈擴(kuò)張甚至導(dǎo)致瘤體破裂等[38]。但瘤體的位置多在腎動脈分支以上的主動脈處或升主動脈處，與人體的成瘤位置(多是在主動脈瓣下方)不一致[39]，是該模型的主要缺陷。此外，這種造模方式盡管操作簡單，手術(shù)時間短，但所用實(shí)驗耗材價格昂貴。

氯化鈣孵育法氯化鈣孵育誘導(dǎo)小鼠AAA形成的主要原理是：鈣離子沉積，破壞中膜中彈性蛋白的分布及誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[40]。該模型與人類AAA疾病相似的病理特征是：主動脈組織鈣化、平滑肌細(xì)胞凋亡、蛋白酶活性增強(qiáng)、彈性蛋白被吸收、中膜變薄等[41]。在該模型中很少出現(xiàn)動脈粥樣硬化、管腔內(nèi)血栓、瘤體破裂等人類AAA疾病中相關(guān)病理特征。此種造模方法對小鼠品系無特殊要求，且氯化鈣價格相對低廉，是該模型的主要優(yōu)點(diǎn)。手術(shù)難易程度適中，手術(shù)時間約40 min，但小鼠模型成功率沒有AngⅡ或豬胰蛋白酶灌注法高。

豬胰彈性蛋白酶灌注法該模型是將腹主動脈游離后，加壓灌注豬胰彈性蛋白酶，誘導(dǎo)小鼠AAA形成。通過彈性蛋白酶作用于主動脈中膜，損傷彈性纖維，誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，對中膜VSMC產(chǎn)生細(xì)胞毒作用，而損傷的VSMC又可以釋放出大量的MMP，進(jìn)一步加重中膜結(jié)構(gòu)的破壞[40]。該模型由于破壞強(qiáng)度較大，在造模第一周時便能促使主動脈擴(kuò)張達(dá)到正常直徑的300%～400%，在手術(shù)成功的前提下，造模成功率接近100%。但該模型與人類AAA疾病相似的病理特征不如前面兩種動物模型多，主要是白細(xì)胞浸潤、中膜降解及管腔內(nèi)血栓的形成均較少。且對實(shí)驗操作人員手術(shù)技巧要求高，因為在游離腹主動脈時極易破壞與之伴行的下腔靜脈，導(dǎo)致小鼠失血過多死亡。近期研究發(fā)現(xiàn)豬胰蛋白酶孵育小鼠腹主動脈也能誘導(dǎo)AAA形成，該方法大大降低了手術(shù)的難度[42]。Lareyre等[43]將高劑量彈性蛋白酶孵育小鼠腹主動脈并與轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)阻滯劑聯(lián)用也能誘導(dǎo)小鼠AAA的形成。但該模型可導(dǎo)致嚴(yán)重的AAA形成，在造模2周內(nèi)約有50%的瘤體出現(xiàn)破裂。

高鹽飲食和鹽皮質(zhì)激素受體激動劑誘導(dǎo)法一項1269名AAA患者藥物使用情況的研究表明：醛固酮受體阻滯劑與AAA進(jìn)程減慢有著密不可分的關(guān)系[44]?；诖耍琇iu等[45]給予10m齡的雄性小鼠高鹽飲食和醛固酮受體激動劑后發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)形成AAA并觀察到瘤體破裂現(xiàn)象。這種造模方法能夠很好地模擬人類AAA疾病中的炎癥細(xì)胞浸潤、平滑肌細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、彈性蛋白降解等病理特征；但該模型尚不能模擬管腔內(nèi)血栓、動脈粥樣硬化及瘤體持續(xù)增長等人體AAA疾病的病理特征。該動物模型造模簡單，可在非ApoE-/-小鼠中誘導(dǎo)AAA形成，是研究AAA疾病的新穎造模方式。但由于造模過程中仍需使用微泵灌注給予醛固酮受體激動劑，且小鼠年齡大小是決定能否成功誘導(dǎo)AAA形成的關(guān)鍵，在一定程度上也限制了該模型的廣泛使用。

總結(jié)與展望

綜上，本文主要從誘導(dǎo)AAA形成的危險因素，AAA的病理特征、治療現(xiàn)狀，目前常用的AAA動物模型進(jìn)行文獻(xiàn)綜述，充分了解AAA發(fā)病過程中的危險因素及病理機(jī)制，利用合適的動物模型及相關(guān)的臨床資料，尋找有效的AAA的預(yù)防與治療方案。