皮膚組織膽固醇與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系的研究進(jìn)展

陳婉姣，周忠，麥一峰

心血管疾?。–VD）是世界上疾病負(fù)擔(dān)的主要原因，而動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病（ASCVD）約占全球CVD 死亡人數(shù)的三分之二[1]。膽固醇代謝紊亂是動(dòng)脈粥樣硬化的重要病理基礎(chǔ)。20 世紀(jì)70 年代，尸檢發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化患者同時(shí)存在脂質(zhì)在皮膚沉積。皮膚組織膽固醇（SkinTc），特別是角質(zhì)層（SC）膽固醇，被認(rèn)為是組織膽固醇的替代指標(biāo)，能在一定程度上反映膽固醇在血管中的蓄積情況。本文將闡述SkinTc 與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系，報(bào)道如下。

1 膽固醇在皮膚中積累的機(jī)制

SC由角質(zhì)細(xì)胞、經(jīng)過(guò)終末分化的角質(zhì)形成細(xì)胞組成，細(xì)胞外基質(zhì)主要由神經(jīng)酰胺、膽固醇和游離脂肪酸組成[2]。皮膚中膽固醇含量約占人體總膽固醇的11%，且主要存在于表皮中[3]。角質(zhì)形成細(xì)胞既可以從頭合成膽固醇，又有從循環(huán)中吸收脂質(zhì)的能力。

1.1 吸收循環(huán)脂質(zhì)

1.1.1 通過(guò)低密度脂蛋白（LDL）受體（LDL-R）獲取膽固醇 LDL-R作為皮膚攝取脂蛋白的介質(zhì)獲得膽固醇的作用已被描述。血漿中約有五分之一的LDL含量到達(dá)了表皮的基底層[4]。角質(zhì)細(xì)胞從表皮最內(nèi)層向角質(zhì)層分化遷徙的過(guò)程中，LDL-R 的數(shù)量及結(jié)合能力有明顯的變化。在基底細(xì)胞及其上層中含有大量的LDL-R，前者均勻分布在細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)，而后者幾乎完全存在細(xì)胞內(nèi)[5]。但在表皮的上層（顆粒層及角質(zhì)層），LDL-R 分子很少被檢測(cè)到，且與LDL 的結(jié)合能力較低[4]，見圖1。

圖1 表皮結(jié)構(gòu)及角質(zhì)細(xì)胞脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)受體分布

有研究發(fā)現(xiàn)，LDL-R 基因敲除（LDL-R-/-）小鼠經(jīng)過(guò)7 個(gè)月的高脂肪飲食后，出現(xiàn)了明顯的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈的粥樣硬化，主動(dòng)脈瓣葉堆積了大量富含膽固醇的巨噬細(xì)胞。與此同時(shí)，大量脂質(zhì)堆積在皮膚和皮下組織，形成浸潤(rùn)性黃質(zhì)瘤[6]。這些變化在正常飲食的LDL-R-/-小鼠或高脂肪飲食的野生型小鼠中均沒有發(fā)現(xiàn)。這些證據(jù)表明LDL-R 在動(dòng)脈粥樣硬化病變和皮膚脂質(zhì)沉積中起著重要作用，并且這些病變?cè)谝欢ǔ潭壬暇哂型叫?。此外，皮膚組織可能比其他器官對(duì)高脂血癥更加敏感。在飲食喂養(yǎng)的LDL-R和Apo A 雙基因敲除小鼠中，皮膚出現(xiàn)了大量的膽固醇積累，且并發(fā)了嚴(yán)重的脂質(zhì)性皮炎，比其他主要器官的病變更為顯著[7]。

1.1.2 通過(guò)B 類I 型清道夫受體（SR-BI）轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇 SR-BI通過(guò)攝取高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）介導(dǎo)反向膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)，在膽固醇穩(wěn)態(tài)、脂蛋白代謝和動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。除了在肝臟和類固醇生成組織中的高表達(dá)外，SR-BI 表皮基底層的角質(zhì)形成細(xì)胞中亦有表達(dá)，見圖1。在SB-BI 的介導(dǎo)下，HDL-C 從血液進(jìn)入到皮膚中。事實(shí)上，皮膚是人體最大的HDL 儲(chǔ)存庫(kù)之一。然而，在SR-BI 單基因敲除小鼠模型中，表皮膽固醇含量沒有明顯變化，僅表現(xiàn)為表皮脂質(zhì)組成的改變，這表明在角質(zhì)層膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)中，SR-BI并未處于主體地位，且皮膚脂質(zhì)生成及轉(zhuǎn)運(yùn)具有很強(qiáng)的代償補(bǔ)充機(jī)制[8]。

1.1.3 載脂蛋白的作用 載脂蛋白E（Apo E）主要在肝臟中合成，與富含三酰甘油的脂蛋白結(jié)合介導(dǎo)其殘基的清除，與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[9]。其在皮膚脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中機(jī)制不明。在高脂或低脂飲食喂養(yǎng)純合子Apo E 缺陷的小鼠中，表現(xiàn)為富含脂滴的巨噬細(xì)胞蓄積在真皮層，并伴有彌漫性炎癥浸潤(rùn)，而后者的病變有相對(duì)局灶性和不明顯[10]。與此類似，在Apo A-I/Apo E 雙敲除小鼠中，真皮厚度增加，泡沫細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞蓄積在網(wǎng)狀真皮中[11]。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Apo E、Apo A-I 同樣存在于皮膚，并且當(dāng)Apo E缺陷時(shí)會(huì)導(dǎo)致皮膚泡沫細(xì)胞形成并誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，該過(guò)程與動(dòng)脈粥樣硬化病變相似。

1.1.4 ATP結(jié)合盒（ABC）轉(zhuǎn)運(yùn)體、?；o酶A-膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶（ACAT）的參與 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括一個(gè)大的跨膜蛋白家族，并在細(xì)胞內(nèi)膽固醇的分布中發(fā)揮生化作用。ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體A1（ABCA1）、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體G1（ABCG1）可與HDL 顆粒相互作用，促進(jìn)過(guò)量膽固醇的細(xì)胞外排[12]。目前研究已證實(shí)其在人角質(zhì)形成細(xì)胞和小鼠表皮中均有表達(dá)，并參與調(diào)節(jié)皮膚脂質(zhì)分布及滲透屏障的穩(wěn)態(tài)[13]。當(dāng)皮膚脂質(zhì)屏障被破壞后，無(wú)論在顆粒層或是其下層均能觀察到ABCA1 表達(dá)的下降[13]。

ACAT 催化細(xì)胞內(nèi)膽固醇的酯化反應(yīng)，有助于游離膽固醇中和及形成酯化膽固醇儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，長(zhǎng)期以來(lái)一直被懷疑會(huì)影響動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。一方面該反應(yīng)可降低游離膽固醇的蓄積，以防止動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生；另一方面由于酯化膽固醇無(wú)法被有效清除，其在泡沫細(xì)胞中蓄積是早期動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生脂紋發(fā)展的一部分[14]。與此相同，ACAT在皮膚膽固醇穩(wěn)態(tài)的調(diào)控中起到了重要作用。對(duì)ACAT 缺陷的小鼠模型的研究顯示：未酯化膽固醇在皮膚和大腦廣泛沉積，并出現(xiàn)了嚴(yán)重的皮膚損傷，如脫發(fā)、脫皮，伴劇烈瘙癢，最終不得不實(shí)施安樂(lè)死[15]。

1.2 角質(zhì)形成細(xì)胞自身合成膽固醇 吸收循環(huán)膽固醇的同時(shí)，基底層細(xì)胞也會(huì)積極地從頭合成膽固醇[16]。然而有研究表明，循環(huán)中膽固醇的可用性并不影響皮膚中膽固醇的從頭化合成，這可能是SkinTc值和循環(huán)膽固醇水平并不完全平行的原因。羥基甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶是脂質(zhì)合成的關(guān)鍵酶[17]。局部應(yīng)用HMG-CoA 還原酶抑制劑，可抑制表皮的從頭膽固醇合成，延緩脂質(zhì)屏障的修復(fù)[18]。

2 SkinTc 與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系

在臨床事件之前直接測(cè)量亞臨床階段動(dòng)脈粥樣硬化是提高對(duì)未來(lái)CVD 事件預(yù)測(cè)的最佳方法[19]。一些篩查試驗(yàn)，包括冠狀動(dòng)脈鈣化（CAC）、頸動(dòng)脈內(nèi)側(cè)內(nèi)膜厚度（CIMT）、頸動(dòng)脈斑塊等已成為經(jīng)濟(jì)有效的替代方法，并在臨床廣泛應(yīng)用[19]。一項(xiàng)納入了222例受試者的多種族研究發(fā)現(xiàn)，頸動(dòng)脈鈣化的白種人，SkinTC 值更高（P=0.04）。并且在對(duì)年齡、性別、血脂進(jìn)行調(diào)整后，這種相關(guān)性仍然存在，表現(xiàn)為SkinTc每升高1 個(gè)單位，高加索人的CAC 風(fēng)險(xiǎn)提升1.87倍。然而，在非裔美國(guó)人，這種相關(guān)性不存在[20]。此外，Stein 等[21]對(duì)來(lái)自北美6 個(gè)地點(diǎn)的565 例無(wú)癥狀受試者進(jìn)行了SkinTc 與CIMT 相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)SkinTc 每上升10 個(gè)單位，CIMT 患病率增加12%，頸動(dòng)脈斑塊的患病率增加15%。他們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)SkinTC＞110 U 時(shí)，與CIMT 存在的風(fēng)險(xiǎn)比為2.19（95%CI=1.25 ～3.85，P=0.006），與頸動(dòng)脈斑塊存在的風(fēng)險(xiǎn)比為2.89（95%CI=1.61 ～5.19，P ＜0.05）。并推斷SkinTc 值升高與CIMT 及頸動(dòng)脈斑塊存在相關(guān)，并可能是預(yù)測(cè)心血管風(fēng)險(xiǎn)的有用的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方式。Tzou等[22]也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，SkinTc升高與CIMT存在顯著相關(guān)（P=0.011）。即使在對(duì)年齡、性別、空腹血糖、收縮壓、總/高密度脂蛋白膽固醇比和使用降脂治療后等傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行調(diào)整后，相關(guān)性仍然存在。一項(xiàng)入了11 項(xiàng)臨床研究的meta 分析表明，SkinTc 獨(dú)立與傳統(tǒng)的心血管疾病標(biāo)記物，如血脂值或炎癥標(biāo)記物，獨(dú)立于各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分，與潛在的動(dòng)脈粥樣硬化證據(jù)（CAC、CIMT、頸動(dòng)脈斑塊等）相關(guān)[23]。

一系列的臨床研究表明，SkinTc可以為了解ASCVD 的存在和/或嚴(yán)重程度提供見解。自2001 年Zawydiwski 等[24]首先提出SkinTc 值與壓力負(fù)荷測(cè)試顯著相關(guān)，SkinTc 與冠脈疾病的相關(guān)性被關(guān)注。一項(xiàng)納入了648 例接受冠脈造影術(shù)且未使用調(diào)脂藥物患者的研究表明，冠脈造影陽(yáng)性患者的SkinTc值顯著升高（P=0.02）。即使在對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行調(diào)整后，SkinTc每上升10個(gè)單位，冠心病患病率升高7%[25]。Sprecher 等[26]對(duì)SkinTc 與心肌梗死的相關(guān)性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有心肌梗死病史患者的SkinTc 值顯著高于無(wú)心肌梗死者。在對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行調(diào)整后，SkinTc與心肌梗死的相關(guān)性比值比為1.6（95%CI=1.1 ～2.6，P=0.01）。他們?cè)诹硪豁?xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)SkinTc 高值與冠脈多支血管狹窄相關(guān)，當(dāng)同時(shí)存在Framingham 風(fēng)險(xiǎn)升高時(shí)，多支血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加了4.3 倍[27]。

3 SkinTc 測(cè)量方法的研究進(jìn)展

在20 世紀(jì)70 年代，研究皮膚脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化之間關(guān)系的方法主要依賴于皮膚活檢[28]，使用扁桃體穿孔器從前臂的皮膚褶皺中取出直徑約4 mm的皮膚[3]。然而獲得皮膚樣本的損傷和感染風(fēng)險(xiǎn)阻礙了這種方法的廣泛使用。

膽固醇分子含有羥基（3 -OH），可以與洋地黃苷結(jié)合。洋地黃苷用辣根過(guò)氧化物酶（HRP）標(biāo)記，然后滴加HRP 底物以產(chǎn)生有色產(chǎn)物，最后通過(guò)檢測(cè)有色產(chǎn)品的含量，得到皮膚膽固醇的相對(duì)含量?；诖嗽恚?001 年提出了測(cè)量皮膚膽固醇的“三滴法”“膽固醇1、2、3(TM)”?！澳懝檀?、2、3(TM)”使用手持儀器，通過(guò)反射率測(cè)量的顏色發(fā)展來(lái)估計(jì)皮膚膽固醇值，于2002 年6 月獲得了美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）的批準(zhǔn)[29]。然而，在研究過(guò)程中暴露了該方法的一些缺點(diǎn)：（1）由于該方法直接在皮膚表面檢測(cè)，存在檢測(cè)結(jié)果受到皮膚顏色影響的風(fēng)險(xiǎn)；（2）試驗(yàn)要求操作人員手持檢測(cè)儀器，由于施加壓力不同，皮膚表面變形可能導(dǎo)致檢測(cè)試劑形狀和測(cè)量光路的改變，影響檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性；（3）檢測(cè)試劑含有生物大分子（酶）、聚合物等易受溫度、pH 等環(huán)境因素的影響。近年來(lái)，許多研究人員致力于改進(jìn)該方法。

2018 年我國(guó)提出了一種利用吸收光譜代替反射光譜的檢測(cè)方法，其基本檢測(cè)原理與“膽固醇1、2、3(TM)”相同。但將有色產(chǎn)物從皮膚表面提取移動(dòng)到樣品平臺(tái)上，減除皮膚背景及操作者壓力變化的干擾，光源發(fā)出的光通過(guò)待測(cè)液體后被微光譜儀接收。測(cè)試劑中有色產(chǎn)物的數(shù)量是通過(guò)測(cè)量被測(cè)試液體前后的光強(qiáng)變化來(lái)獲得的[30]。另外一種改良測(cè)試方法，通過(guò)測(cè)量熒光標(biāo)記的皮膚熒光光譜信息來(lái)反演測(cè)量部位皮膚膽固醇含量。目前這些新方法仍在基于前瞻性觀察研究階段，其準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性還待驗(yàn)證。

隨著質(zhì)譜（MS）等技術(shù)的發(fā)展，脂質(zhì)組學(xué)成為過(guò)去十年增長(zhǎng)最快的研究領(lǐng)域之一[31]。膠帶剝離是獲取角質(zhì)層樣品的一種有價(jià)值的技術(shù)。脂質(zhì)組學(xué)是分析和定量角質(zhì)層中脂質(zhì)的有力工具。目前常用的皮膚脂質(zhì)組學(xué)分析方法包括：高效液相色譜法、質(zhì)譜法、鳥槍法質(zhì)譜分析、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等[32]。脂質(zhì)分析的一個(gè)主要障礙是許多脂質(zhì)間具有相似的結(jié)構(gòu)，在質(zhì)譜中或在色譜中難以有效區(qū)分。皮膚脂質(zhì)組學(xué)分析在探索皮膚穩(wěn)態(tài)和疾病方面很有價(jià)值，并已經(jīng)用于探索皮膚或非皮膚疾病的生物標(biāo)記物研究中。

4 總結(jié)與展望

基因敲除動(dòng)物模型及臨床觀察性研究證實(shí)了皮膚膽固醇蓄積與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的相關(guān)性。然而，膽固醇在皮膚中積累的機(jī)制可能比目前了解的更為復(fù)雜。作為組織膽固醇的替代指標(biāo)，SkinTc可能在早期階段預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化，但仍缺乏足夠的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持，隨著無(wú)創(chuàng)測(cè)量技術(shù)的改良及脂質(zhì)組學(xué)快速發(fā)展的，期待更多的研究和探索。

利益沖突 所有作者聲明無(wú)利益沖突