天然產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)自噬功能改善動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

楊晉勃,蒙溫露兒,胡丹丹,黃業(yè)偉

1云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 普洱茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院;3云南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院,昆明 650201

心血管疾病(cardiovascular disease,CVDs)是一類心臟和血管的疾病,包括中風(fēng)、心力衰竭、心律失常、心肌梗塞、心臟肥大、高血壓和心絞痛,已成為我國人口死亡的主要原因[1]。動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是一種復(fù)雜的血管炎癥疾病,基本病理特征為黃色粥樣斑塊沉積于動(dòng)脈內(nèi)膜,導(dǎo)致血管壁逐漸變厚,血管腔變窄,彈性變小。AS的形成與高血壓、血脂異常、糖尿病、肥胖和代謝綜合征中的內(nèi)皮功能紊亂密切相關(guān)。衰老、吸煙、日常飲食、生活方式都是影響AS形成與發(fā)生的重要因素[2]。

在過去40年中,約50%的心血管疾病藥物是基于天然產(chǎn)物而來[3]。傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)在治療心血管疾病中也一直發(fā)揮重要作用,如麝香保心丸、血脂康膠囊、通心絡(luò)膠囊等中成藥制劑[4-6]。許多研究表明,自噬作為一種維持細(xì)胞能量平衡與生存的重要機(jī)制,在改善心血管方面發(fā)揮著重要作用。心肌梗塞、心力衰竭等心臟病的發(fā)生與心肌細(xì)胞自噬功能失調(diào)有關(guān)[7]。天然產(chǎn)物在改善心血管疾病的過程中,常常涉及到對(duì)自噬功能的調(diào)控,本文將對(duì)近年來通過調(diào)節(jié)自噬功能發(fā)揮改善AS作用的天然產(chǎn)物進(jìn)行簡要綜述。

1 動(dòng)脈粥樣硬化的形成

AS的形成過程是復(fù)雜的,脂源性學(xué)說、致突變學(xué)說、炎癥學(xué)說、受體缺失學(xué)說均不能全面系統(tǒng)地闡明其產(chǎn)生機(jī)制[8-10]。傳統(tǒng)心血管疾病的危險(xiǎn)因素如糖尿病、肥胖、高血壓和吸煙都會(huì)增加血管對(duì)低密度脂蛋白的通透性,這種通透性的改變,主要是由于內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙(endothelial cell dysfunction,ECD)引起的[11]。在血管內(nèi)膜中聚集的載脂蛋白經(jīng)過酶促或非酶促的反應(yīng)發(fā)生修飾,其中氧化修飾是最常見的修飾形式,這類經(jīng)過修飾的脂蛋白是AS斑塊中膽固醇積累的主要來源,同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步造成ECD,內(nèi)皮細(xì)胞分泌大量黏附因子和趨化因子,促進(jìn)血液中單核細(xì)胞遷移至血管內(nèi)膜。被招募的單核細(xì)胞在內(nèi)膜上成熟為巨噬細(xì)胞,并通過清道夫受體開始吞噬脂質(zhì),當(dāng)脂質(zhì)在巨噬細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大量累積后,巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞,推動(dòng)動(dòng)脈粥樣化斑塊的形成[12]。

2 自噬與天然產(chǎn)物

自噬是將細(xì)胞內(nèi)損傷的或功能失調(diào)的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)、過剩的糖原與脂質(zhì)等,轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體中進(jìn)行降解,從而維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)及物質(zhì)代謝平衡的過程。根據(jù)底物進(jìn)入溶酶體的途徑不同,自噬可以分為微自噬、巨自噬以及分子伴侶介導(dǎo)的自噬三種。目前研究較為廣泛、機(jī)制較為清晰的是巨自噬(以下簡稱為自噬),也是本文中所主要闡述的自噬類型。

自噬過程從始至終都受到嚴(yán)格的控制,至今為止,已有超過30個(gè)自噬相關(guān)蛋白(autophagy related gene,ATG)被發(fā)現(xiàn)。完整的自噬過程由多個(gè)步驟組成,包括自噬啟動(dòng)、吞噬泡的形成和延伸、自噬體形成與成熟、自噬-溶酶體系統(tǒng)的形成以及自噬底物的降解。

自噬啟動(dòng)階段,在誘導(dǎo)條件如饑餓、缺氧、雷帕霉素的刺激下,自噬相關(guān)蛋白1(unc-51-like kinase 1,ULK1)發(fā)生去磷酸化,ULK1、ATG13、ATG101和分子量大小為200kD的黏著斑激酶家族相互作用蛋白(focal adhesion kinase family interacting protein of 200 kD,FIP200)組成ULK1復(fù)合物。自噬啟動(dòng)后,形成不完全的吞噬泡,吞噬泡通過成核作用招募所需的自噬蛋白。激活的ULK1復(fù)合物將Beclin1-液泡分選蛋白相關(guān)蛋白34(vacuolar Protein Sorting 34,Vps34)復(fù)合物(由Bclin-1、Vps34、Vps15和ATG14L組成)招募到吞噬泡上。之后依賴于ATG介導(dǎo)的兩種類泛素化體系,即ATG5-ATG12-ATG16復(fù)合物與LC3-磷脂酰乙醇胺復(fù)合物,吞噬泡膜發(fā)生延展形成。自噬受體p62作為橋梁,攜帶有泛素化蛋白的p62會(huì)與LC3結(jié)合,從而被自噬體包裹,形成完整的自噬小體。自噬體成熟后,自噬體外膜在可溶性NSF附著蛋白受體(soluble NSF attachment protein recepter,)SNARE和Rabs蛋白調(diào)控下,與溶酶體膜發(fā)生融合,形成自噬-溶酶體系統(tǒng)。在溶酶體酶的作用下,自噬體內(nèi)容物被消化降解,降解產(chǎn)物通過各種通透酶被釋放至細(xì)胞質(zhì),供細(xì)胞利用[13]。

自噬功能障礙與神經(jīng)退行性疾病、能量代謝性疾病、癌癥等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。研究表明,許多天然產(chǎn)物在改善治療上述疾病的過程中,都涉及到對(duì)自噬功能的調(diào)節(jié)[14-16]。Fu等[17]研究表明白藜蘆醇(resveratrol,RSV)可以通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路誘導(dǎo)自噬,從而抑制乳腺癌干細(xì)胞的增殖。Tang等[18]的研究也表明了姜黃素(curcumin,Cur)誘導(dǎo)的肺癌非小細(xì)胞死亡與自噬調(diào)節(jié)相關(guān)。在多發(fā)性神經(jīng)退化性疾病中,Huang等[19]通過給予3×Tg-AD阿爾茨海默病模型小鼠小檗堿(berberine,BBR),揭示了BBR通過Bcl2/Beclin-1信號(hào)刺激自噬,增加對(duì)β淀粉樣蛋白(Aβ)的清除,改善3×Tg-AD小鼠的認(rèn)知功能。橄欖油中的橄欖苦苷通過誘導(dǎo)自噬,增加Aβ的清除,緩解小鼠體內(nèi)認(rèn)知障礙的降低[20]。

天然產(chǎn)物通過多種途徑發(fā)揮改善AS的作用,包括免疫調(diào)節(jié)、參與改善膽固醇代謝、抗氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)腸道微生物、改善內(nèi)皮功能障礙、抑制泡沫細(xì)胞的形成等[21-23]。對(duì)自噬功能的調(diào)節(jié)同樣也是天然產(chǎn)物改善AS的重要途徑,其主要涉及對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)。

3 天然產(chǎn)物在動(dòng)脈粥樣硬化中對(duì)自噬功能的調(diào)節(jié)

3.1 天然產(chǎn)物對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)

ECD是指內(nèi)皮細(xì)胞在各種病理生理刺激下,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生非適應(yīng)性的改變從而影響內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮正常生理功能。血流動(dòng)力學(xué)、一氧化氮(nitric oxide,NO)的生物利用度降低、炎癥因子和氧化應(yīng)激都會(huì)導(dǎo)致ECD[24]。ECD被認(rèn)為是AS的早期病變表現(xiàn),受刺激的內(nèi)皮細(xì)胞分泌大量黏附因子招募單核細(xì)胞至血管內(nèi)膜分化為巨噬細(xì)胞,加速AS的形成[25]。

ECD與內(nèi)皮細(xì)胞自噬的失調(diào)有著緊密的關(guān)系,自噬作為細(xì)胞自身一種動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制,能夠幫助內(nèi)皮細(xì)胞在復(fù)雜的內(nèi)環(huán)境中維持自身穩(wěn)態(tài)。心血管疾病的患病幾率會(huì)隨著年齡增長而增加,LaRocca等[26]發(fā)現(xiàn),相較于低齡小鼠,高齡小鼠內(nèi)皮細(xì)胞自噬關(guān)鍵蛋白數(shù)量會(huì)表現(xiàn)出更低的水平。而在沉默了ATG5基因的內(nèi)皮細(xì)胞中,活性氧(reactive oxygen species,ROS)的形成和細(xì)胞膜通透性都會(huì)增加。核轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor EB,TFEB)是自噬的主要調(diào)節(jié)因子,研究證明,在內(nèi)皮細(xì)胞中過表達(dá)TFEB可以抑制炎癥并減緩AS的發(fā)展[27]。這些都說明了自噬在維持內(nèi)皮細(xì)胞功能完整性中起到了重要的作用。Rezabakhsh等[28]證明,天然黃酮類化合物槲皮素(quercetin,QUE)可以通過激活自噬保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受高葡糖誘導(dǎo)的損傷。當(dāng)歸有機(jī)酸(angelica organic acid,OA)是當(dāng)歸中主要活性物質(zhì),Li等[29]研究表明,OA通過增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞自噬減輕ox-LDL引起的炎癥反應(yīng),降低單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)和血管細(xì)胞粘附分子1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM-1)表達(dá),從而發(fā)揮保護(hù)AS的功效?？梢钥闯?通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞自噬功能,預(yù)防或減緩內(nèi)皮細(xì)胞障礙,是一條治療AS的有效途徑。

自噬受到多條信號(hào)通路的調(diào)控,磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶b和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/ mechanistic target of rapamycin,PI3K/AKT/mTOR)作為研究較為成熟的信號(hào)通路,已經(jīng)證明其在自噬分子機(jī)制、信號(hào)調(diào)控以及細(xì)胞的生長、增殖、分化和凋亡過程中均發(fā)揮至關(guān)重要的作用[30]。山柰酚(kaempferol,Kae)也叫做黃酮醇,是一種日常膳食中常見的類黃酮類型的多酚,Che等[31]發(fā)現(xiàn)山柰酚可以通過抑制PI3K/AKT/mTOR通路上調(diào)自噬,從而減輕氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)引起的細(xì)胞凋亡。6-姜酚(6-gingerol,6-G)是生姜的主要活性成分,Wang等[32]的研究表明,6-G通過PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路促進(jìn)自噬,減少氧化應(yīng)激引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷。Beclin-1參與自噬前體的形成,引導(dǎo)相關(guān)蛋白定位于自噬體結(jié)構(gòu)中,研究表明Beclin-1是改善ECD的重要途徑[33]。Chen等[34]發(fā)現(xiàn),從玫瑰茄葉中分離所得的玫瑰茄葉多酚(hibiscussabdariffaleaf polyphenols,HLP)與表兒茶素沒食子酸酯((-)-epicatechin gallate,ECG)可以通過調(diào)節(jié)PI3K/Beclin-1和PI3K/AKT信號(hào)通路介導(dǎo)的自噬,減輕ox-LDL誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷和凋亡。沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(silent mating type information regulation 2 homolog- 1,SIRT1)是Sirtuins蛋白家族一員,SIRT1通過使組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子和胞質(zhì)內(nèi)的蛋白去乙?；?從而在癌癥、神經(jīng)性疾病和心血管疾病中發(fā)揮作用[35]。Zhang等[36]的研究發(fā)現(xiàn),RSV作為天然的SIRT1激活劑,在內(nèi)皮細(xì)胞中增加LC3Ⅱ的表達(dá)并促進(jìn)p62的降解、恢復(fù)溶酶體功能,從而促進(jìn)自噬通量,減少ox-LDL引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷。芍藥苷(paeoniflorin,Pae)是從芍藥的干燥根中提取主要生物活性成分,Wang等[37]發(fā)現(xiàn)Pae可以通過增加SIRT1的表達(dá)增加自噬,降低ox-LDL誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和黏附分子的表達(dá)。飛燕草素葡萄糖苷(delphinidin-3-glucoside,DP)是一種天然花青素,Jin等[38]的研究表明,DP通過增加SIRT1和腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate activated proteinkinase,AMPK)表達(dá)誘導(dǎo)自噬,消除ox-LDL引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷。人參皂苷Rb1是人參的主要活性成分之一Shi等[39]研究證明了人參皂苷Rb1通過增加SIRT1表達(dá),恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞自噬,抑制ox-LDL導(dǎo)致的內(nèi)皮細(xì)胞衰老并減輕高脂血癥。叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O1(forkhead box transcription factor O1,FoxO1)是SIRT1的重要下游靶點(diǎn),參與內(nèi)皮細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)[40]。從龍牙楤木樹皮和樹根中分離出的主要三萜化合物龍牙惚木皂苷C(elatoside C,EsC),能增加FoxO1表達(dá)水平從而誘導(dǎo)自噬,減輕ox-LDL引起的HUVECs損傷[41]。Zhu等[42]的研究表明,中藥紅景天中的紅景天苷(salidroside,SAL)能通過增加SIRT1和FoxO1表達(dá)誘導(dǎo)自噬,減緩ox-LDL引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷(詳見表1)。

表1 天然產(chǎn)物對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)作用研究情況

3.2 天然產(chǎn)物對(duì)巨噬細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)

巨噬細(xì)胞能夠清除入侵體內(nèi)的病原體、吞噬受損細(xì)胞,對(duì)于不同組織生長和代謝穩(wěn)態(tài)是必不可少的。越來越多的證據(jù)表明,巨噬細(xì)胞參與大腦發(fā)育、骨骼生長、血管生成以及維持肝臟、脂肪組織的代謝穩(wěn)態(tài)[43]。

巨噬細(xì)胞的浸潤、脂質(zhì)的吞噬、泡沫細(xì)胞的形成等活動(dòng)都會(huì)對(duì)AS的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。AS的初始階段,內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的黏附因子和趨化因子招募單核細(xì)胞在血管內(nèi)膜聚集。單核細(xì)胞在各種分化因子的作用下,分化成熟為巨噬細(xì)胞,開始吞噬血管中脂質(zhì)。起初巨噬細(xì)胞清除脂質(zhì)是有益的,但最終會(huì)導(dǎo)致富含脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞的形成。泡沫細(xì)胞又會(huì)產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和趨化因子,循環(huán)往復(fù)地招募單核細(xì)胞,加速AS的發(fā)展[44]。

研究表明,通過減少巨噬細(xì)胞中脂質(zhì)的攝取、抑制泡沫細(xì)胞的形成可以達(dá)到治療AS的目的[45]。在泡沫細(xì)胞形成過程中往往伴隨著巨噬細(xì)胞自噬水平的受損,激活自噬已經(jīng)被證明可以減少泡沫細(xì)胞的形成[46]。青蒿素(artemisinin,ART)是一種內(nèi)源性過氧化物倍半萜內(nèi)酯,Cao等[47]通過給予高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠ART,發(fā)現(xiàn)ART能通過AMPK/mTOR/ULK1途徑促進(jìn)巨噬細(xì)胞自噬,從而抑制泡沫細(xì)胞的形成,減少主動(dòng)脈中斑塊的發(fā)展。絞股藍(lán)皂甙(gypenoside,GP)是傳統(tǒng)中藥五子松的主要生物活性成分,Hui等[48]的研究表明,GP通過增強(qiáng)THP-1細(xì)胞中Sirt1、FOXO1的表達(dá)與相互作用,從而恢復(fù)ox-LDL造成的細(xì)胞自噬損傷,減少細(xì)胞對(duì)ox-LDL的攝取和泡沫細(xì)胞形成。Zhao等[49]研究發(fā)現(xiàn),從褐藻中分離提取的巖藻多糖(fucoidan,FUC)能通過上調(diào)TFEB的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞自噬,從而減少泡沫細(xì)胞中脂質(zhì)的積累。天麻素(gastrodin,GAS)作為天麻的主要活性成分,Tao等[50]研究表明GAS能夠激活A(yù)MPK/FoxO1/TFEB信號(hào)通路,恢復(fù)由ox-LDL造成的巨噬細(xì)胞自噬損傷,促進(jìn)巨噬細(xì)胞膽固醇外流并降低炎癥因子,從而減少泡沫細(xì)胞的產(chǎn)生。QUE在ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中,可以減少泡沫細(xì)胞的形成、降低泡沫細(xì)胞脂質(zhì)積累并減緩細(xì)胞衰老,這都與QUE促進(jìn)巨噬細(xì)胞自噬有關(guān)[51]。

脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1(recombinant ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)與ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G1(recombinant ATP binding cassette transporter G1,ABCG1)是維持巨噬細(xì)胞膽固醇穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)膽固醇反向轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵,研究發(fā)現(xiàn)ABCA1與ABCG1基因敲除會(huì)導(dǎo)致小鼠巨噬細(xì)胞積累更多的脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞,同時(shí)ABCA1與ABCG1的缺乏也會(huì)引起巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)加劇[52]。瑞舒伐他汀屬于他汀類藥物,他汀類藥物通過靶向HMG-CoA還原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-coa reductase,HMGR)抑制膽固醇的生成治療心血管疾病。Zhang等[53]研究發(fā)現(xiàn)瑞舒伐他汀除了通過抑制膽固醇生成發(fā)揮作用外,還可以激活巨噬細(xì)胞自噬,增加動(dòng)脈壁中ABCA1與ABCG1的含量,促進(jìn)膽固醇外流,從而減少泡沫細(xì)胞的形成。Jamuna等[54]研究發(fā)現(xiàn)原花青素(oligomeric proanthocyanidins,OPC)和表沒食子兒茶素沒食子酸酯 (epigallocatechin-3-gallate,EGCG)通過激活PI3KC3/Beclin1通路并抑制PI3KC1/AKT/mTOR通路激活自噬,上調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCA1/ABCG1的表達(dá)從而促進(jìn)膽固醇外流。葛根素(puerarin,Pur)是從中藥葛根中分離的異黃酮類衍生物,Wen等[55]發(fā)現(xiàn)在ox-LDL誘導(dǎo)的泡沫細(xì)胞中,Pur能通過AMPK信號(hào)通路增強(qiáng)自噬,上調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCA1和溶酶體酸性脂肪酶(lysosomal acid lipase,LAL)的表達(dá),下調(diào)清道夫受體CD36的表達(dá),抑制巨噬細(xì)胞對(duì)膽固醇的攝取并增強(qiáng)膽固醇外排能力。

AS與炎癥關(guān)系密切,AS的發(fā)生和發(fā)展過程中都涉及到炎癥反應(yīng)。核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)作為一種轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)著大量與炎癥相關(guān)的基因。人們發(fā)現(xiàn),在高脂飲食喂養(yǎng)的AS小鼠模型中,斑塊區(qū)域NF-κB活化更加明顯[56]。同時(shí),研究表明在早期的AS過程中,脂質(zhì)的修飾、趨化因子和黏附因子的表達(dá)都不同程度受到NF-κB的影響[57]。人參皂苷K(ginsenoside compound K,CK)是一種人參代謝產(chǎn)物,Lu等[58]研究發(fā)現(xiàn),CK能夠激活自噬調(diào)節(jié)NF-KB信號(hào)通路減弱巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)并降低泡沫細(xì)胞的形成。除了NF-κB途徑外,炎癥小體NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)也參與著AS的發(fā)展。與NF-κB類似,NLRP3通過多種刺激被觸發(fā),通過激活半胱氨酸蛋白酶-1(cysteinylaspartatespecificproteinase1,Caspase-1)導(dǎo)致促炎因子IL-1β和IL-18的成熟。自噬能通過多個(gè)方面調(diào)節(jié)炎癥小體,去除激活炎癥小體的信號(hào),分離降解炎癥小體的成分,去除受損的線粒體,減少ROS的產(chǎn)生[59]。Wang等[60]發(fā)現(xiàn),從野艾蒿中分離得到倍半萜內(nèi)酯二聚體,能通過激活自噬來抑制巨噬細(xì)胞中NLRP3介導(dǎo)的IL-1β產(chǎn)生。Cheng等[61]的研究表明了FUC能增強(qiáng)p62/SQSTM1依賴的自噬,抑制NLRP3炎癥小體的激活,從而達(dá)到減輕AS的治療作用。

巨噬細(xì)胞可以在不同的環(huán)境中極化成不同的表型,巨噬細(xì)胞對(duì)AS的影響不僅取決于不同表型的功能,還取決于不同表型的相對(duì)比例。因此調(diào)節(jié)斑塊中巨噬細(xì)胞各種表型的比例,是治療AS的新途徑。通常巨噬細(xì)胞主要極化為M1型和M2型,一般認(rèn)為,M1型巨噬細(xì)胞釋放促炎因子加劇AS的發(fā)展,M2型巨噬細(xì)胞則表現(xiàn)出抗炎功能[62]。M2型巨噬細(xì)胞還表現(xiàn)出穩(wěn)定斑塊的能力,在晚期的AS中,穩(wěn)定的斑塊中M2型巨噬細(xì)胞相對(duì)比例較高,這可能與M2型參與的血管鈣化有關(guān)[63]。Li等[64]發(fā)現(xiàn)從海帶中分離純化的海帶多糖(Laminariajaponicapolysaccharide,LJP61A)能調(diào)節(jié)SIRT1/FoxO1信號(hào)通路,激活自噬流,增加M2 巨噬細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),減少由ox-LDL誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞脂質(zhì)積累。Chen等[65]的研究證實(shí)了來自中藥丹參中的丹參酮IIA(tanshinone IIA,TNA)通過抑制miR-375從而激活Kruppel樣因子4(kruppel-like factor 4,KLF4),增強(qiáng)巨噬細(xì)胞自噬,促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化從而減輕AS。楤木皂苷C(araloside C,AsC)是遼東楤木的主要活性成分,Luo等[66]的研究表明AsC通過激活SIRT1介導(dǎo)的自噬促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞的極化并減少泡沫細(xì)胞的形成從而改善AS(詳見表2)。

表2 天然產(chǎn)物對(duì)巨噬細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)作用

3.3 天然產(chǎn)物對(duì)平滑肌細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)

平滑肌細(xì)胞存在于器官的壁內(nèi),例如血管,胃腸道,膀胱和子宮。平滑肌細(xì)胞主要作用是通過收縮和松弛維持器官適當(dāng)?shù)男螤?。其?血管中的平滑肌細(xì)胞維持血管張力、為血管提供結(jié)構(gòu)支撐、同時(shí)還參與血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。正常生理狀態(tài)的血管中,平滑肌細(xì)胞是典型的收縮表型,增殖緩慢,具有很強(qiáng)的收縮能力,保留了高度可塑性,可以從收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇蚚67]。

平滑肌細(xì)胞由于其高度的可塑性,在AS的發(fā)展過程中扮演不同角色。在病理刺激下(炎癥因子、生長因子、ox-LDL、血流動(dòng)力學(xué)改變等情況),平滑肌細(xì)胞從收縮表型向合成表型轉(zhuǎn)變,合成表型的平滑肌細(xì)胞促進(jìn)了細(xì)胞增殖、遷移和分泌,加速AS斑塊的形成。但是在AS晚期階段,合成表型的平滑肌細(xì)胞參與纖維帽形成,起到穩(wěn)定斑塊的作用[68]。

許多研究已經(jīng)表明,抑制平滑肌細(xì)胞異常增殖遷移,是有效改善AS的手段。在AS小鼠模型中,Atg7缺乏會(huì)導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞死亡,加快AS的發(fā)展,增加AS斑塊的不穩(wěn)定性和斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)[69]。薯蕷皂苷元是廣泛存在于山藥等植物中的甾體皂苷,通過抑制平滑肌細(xì)胞的增殖與遷移,減少黏附因子的表達(dá)從而減緩AS[70]。海藻糖(trehalose,Tre)被認(rèn)為是自噬調(diào)節(jié)因子TFEB的激活劑,Wang等[71]發(fā)現(xiàn)在C57BL/ 6J小鼠中,Tre能夠逆轉(zhuǎn)頸動(dòng)脈結(jié)扎導(dǎo)致的自噬下調(diào),從而發(fā)揮抑制平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移的作用。Wu等[72]的研究發(fā)現(xiàn)從牡丹皮分離得到的丹皮酚(paeonol,Pae),能夠通過AMPK/mTOR信號(hào)上調(diào)自噬,抑制平滑肌細(xì)胞增殖,發(fā)揮抗AS作用。血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)是腎素-血管緊張素系統(tǒng)的主要效應(yīng)因子,AngⅡ通過多條信號(hào)通路影響平滑肌細(xì)胞,促進(jìn)其表型轉(zhuǎn)變,增殖、遷移以及炎癥反應(yīng)[73]。Qin等[74]研究表明丹參衍生的Sal-miR-58能通過KLF3/NEDD4L/PFKP通路誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞自噬,減弱AngⅡ引起的炎癥反應(yīng)。

血管平滑肌細(xì)胞同樣參與泡沫細(xì)胞形成,其分泌的蛋白多糖被認(rèn)為是脂蛋白停留在血管內(nèi)膜處的一個(gè)重要誘因。在人冠狀A(yù)S斑塊中,平滑肌細(xì)胞形成的泡沫細(xì)胞占總量的50%以上[75]。研究表明,在AS晚期抑制自噬會(huì)促進(jìn)平滑肌源泡沫細(xì)胞形成,與巨噬細(xì)胞一樣,適當(dāng)激活自噬是抑制平滑肌源泡沫細(xì)胞形成的有效途徑[76]。Qin等[77]發(fā)現(xiàn)從傳統(tǒng)中藥雷公藤中得到的雷公藤紅素(celastrol,CeT)通過激活自噬來抑制平滑肌細(xì)胞脂質(zhì)積累。Wang等[78]的研究表明,Cur介導(dǎo)的光動(dòng)力療法通過激活自噬抑制ox-LDL誘導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化和泡沫細(xì)胞的形成。血管鈣化的特征是血管壁中病理性磷酸鈣鹽沉積,一般認(rèn)為,血管內(nèi)膜鈣化與AS斑塊的不穩(wěn)定性緊密相關(guān)[79]。血管鈣化通常發(fā)生于富含平滑肌細(xì)胞的區(qū)域,Liao等[80]發(fā)現(xiàn),從傳統(tǒng)中草藥附子中得到的附子多糖(polysaccharide from Fuzi,FPS),能夠激活自噬,從而預(yù)防ox-LDL誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞血管鈣化(詳見表3)。

表3 天然產(chǎn)物對(duì)平滑肌細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié)作用

4 結(jié)語

面對(duì)心血管疾病帶來的高死亡率,尋找和開發(fā)能更加有效治療AS的藥物顯得十分重要。自噬作為真核細(xì)胞基本的生理調(diào)節(jié)機(jī)制,被證實(shí)在許多疾病中發(fā)揮作用,靶向自噬開發(fā)的藥物也陸續(xù)投入臨床治療中。自噬通過多種途徑參與AS的發(fā)展(見圖1),除了上述三種細(xì)胞外,研究表明單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞的自噬也會(huì)影響AS的發(fā)展[81,82]。

圖1 自噬在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用機(jī)制Fig.1 Mechanism of autophagy in atherosclerosis

然而,目前對(duì)于這些細(xì)胞的研究報(bào)道較少,作為一種形成機(jī)制復(fù)雜的疾病,在更廣泛的范圍去探究自噬對(duì)AS的影響十分重要。盡管大多數(shù)研究都表明激活細(xì)胞自噬會(huì)能改善AS,然而自噬的過度激活也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞衰老和凋亡,從而加劇AS的發(fā)展[83,84]。因此我們應(yīng)該更加客觀、全面的去探究自噬在AS中的作用。

天然產(chǎn)物是重要的藥物來源,在心腦血管、神經(jīng)性疾病、糖尿病等疾病中發(fā)揮著不可替代的作用,相較于化學(xué)合成藥物,天然產(chǎn)物往往在長期使用中具有更低的毒副作用。至今,已經(jīng)有許多天然產(chǎn)物如RSV、羥基紅花黃色素A、BBR已經(jīng)在進(jìn)行相關(guān)疾病的臨床試驗(yàn)。目前在天然產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)自噬改善AS方面,更多的研究是基于細(xì)胞或者動(dòng)物模型完成的,在不同于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的人體中往往面臨更加復(fù)雜的代謝調(diào)節(jié)過程,天然產(chǎn)物的臨床療效和潛在的毒副作用還需要進(jìn)一步探究。此外,已有研究表明天然產(chǎn)物對(duì)于細(xì)胞自噬水平的調(diào)節(jié)能夠緩解現(xiàn)有藥物帶來的毒副作用[85],因此天然產(chǎn)物與現(xiàn)有治療AS藥物的聯(lián)合使用,是否會(huì)對(duì)治療效果產(chǎn)生積極的影響,也是未來研究較有潛力的方向。

綜上所述,了解自噬在AS中的調(diào)節(jié)機(jī)制,明確天然產(chǎn)物對(duì)于AS發(fā)生、治療過程中對(duì)于自噬的影響,對(duì)將來研究開發(fā)治療AS的藥物具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。