巨噬細胞自噬與動脈粥樣硬化關(guān)系的研究進展

毛亮 尚茹茹 劉曉紅

摘要 ?綜述巨噬細胞自噬和動脈粥樣硬化（AS）的相互關(guān)系及分子機制和近年來自噬藥物在AS中的研究進展。AS是心血管疾病發(fā)生發(fā)展的病理基礎，巨噬細胞參與了AS斑塊形成和發(fā)展的全過程。自噬與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫疾病和心腦血管疾病等多種疾病密切相關(guān)，自噬可作為抗AS的潛在治療靶點。

關(guān)鍵詞 ?動脈粥樣硬化；巨噬細胞；自噬；綜述

doi： ?10.12102/j.issn.1672.1349.2024.09.013

心腦血管疾病已經(jīng)成為危害人類生命和健康的“頭號殺手” ?［1］ 。動脈粥樣硬化（AS）是導致心腦血管疾病發(fā)病率和病死率不斷升高的主要病理基礎。參與AS病程的主要細胞包括血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和巨噬細胞等。在AS過程中，從泡沫細胞形成到不穩(wěn)定斑塊破裂的各個階段，巨噬細胞都起著至關(guān)重要的作用，影響AS疾病的進展 ?［2］ 。自噬是細胞的一種自我保護機制。越來越多的研究證明，巨噬細胞自噬在AS過程中有抗AS的作用 ?［3］ ，這為抗AS的治療提供了一個新的思路。然而，長期過度自噬會促進AS的發(fā)展。本研究綜述巨噬細胞自噬和AS之間的聯(lián)系、 可能機制及近年來自噬靶向藥物在治療中的研究進展。

1 AS中的巨噬細胞概述

AS中的巨噬細胞主要來源于血液中的單核細胞。當血管壁局部區(qū)域的血流動力學紊亂及氧化修飾的低密度脂蛋白（ox.LDL）在血管內(nèi)壁聚集時，血液中的單核細胞遷移至血管內(nèi)膜，進而分化成巨噬細胞 ?［4］ 。巨噬細胞在血管內(nèi)膜下不斷吞噬ox.LDL，進而形成泡沫細胞，是AS斑塊形成的核心步驟 ?［5］ 。

巨噬細胞可以分泌各種基質(zhì)金屬蛋白酶和炎性因子，并且通過引起血管平滑肌細胞（VSMC）的凋亡，進而導致不穩(wěn)定斑塊的破裂。M1型巨噬細胞分泌的大量促炎因子，白細胞介素（IL）.18、IL.12、IL.6、IL.1β和腫瘤壞死因子（TNF）等，促進AS斑塊的進一步炎癥反應，加速粥樣斑塊的形成及破裂。巨噬細胞在凋亡的同時也會加速AS的發(fā)展，導致繼發(fā)性壞死和粥樣斑 塊炎癥的加劇，甚至會增加病人血栓形成的風險 ?［6.7］ 。

相反，在AS形成過程中，M2型巨噬細胞可以通過分泌抗炎因子、促進斑塊穩(wěn)定等作用發(fā)揮抗AS的作用。

2 AS中自噬概述

自噬是真核生物細胞中吞噬自身細胞質(zhì)蛋白或細胞器，使其進入囊泡，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，并降解所包裹的內(nèi)容物的一種過程。通過自噬，可以實現(xiàn)細胞自身的代謝需要和某些細胞器的更新 ?［8］ 。根據(jù)細胞物質(zhì)運輸?shù)饺苊阁w途徑的不同，自噬分為大自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬 ?［9］ 。在AS過程中，基礎自噬在減輕細胞氧化應激、降低細胞炎癥、減輕細胞凋亡和增強斑塊穩(wěn)定性等方面發(fā)揮重要作用 ?［10］ 。研究表明，自噬可以通過促進脂滴向膽固醇的降解，并促進膽固醇外排，抑制泡沫細胞形成，進而發(fā)揮抗AS的作用 ?［11］ 。而在AS發(fā)生發(fā)展過程中，過度自噬和自噬缺陷都會影響AS的進展。健康細胞中自噬活性很低，當處于饑餓狀態(tài)、嚴重炎癥反應、DNA損傷、缺氧和氧化應激等多種不良刺激時，都會誘導自噬產(chǎn)生 ?［12］ 。自噬過程同時受多種自噬相關(guān)基因（ATG）的調(diào)控，這些基因編碼的多種蛋白參與了細胞自噬的多個環(huán)節(jié)，組成了一個復雜的調(diào)控網(wǎng)絡，如雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）等都可以激活自噬 ?［13］ 。

3 巨噬細胞自噬在AS中的作用

巨噬細胞的大量聚集與AS斑塊中脂質(zhì)核心的形成密切相關(guān)，并且是評估AS易損斑塊嚴重程度的重要因素 ?［3］ 。選擇性抑制細胞中的磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）/mTOR途徑可以有效地誘導自噬，從而減少AS斑塊中巨噬細胞的聚集，并通過保護細胞和減少炎性因子的分泌來促進斑塊的穩(wěn)定性 ?［14］ 。此外，自噬也可以減少炎性小體的活化和形成。巨噬細胞自噬在炎癥反應、泡沫細胞形成、巨噬細胞極化及巨噬細胞凋亡等方面都具有重要作用。

3.1 自噬抑制巨噬細胞的炎癥反應

研究表明，自噬抑制AS過程中的炎癥反應主要 ?是通過清除NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NLRP3）炎性小體信號通路中的信號分子和抑制炎性介質(zhì)產(chǎn)生來實現(xiàn)的 ?［15］ 。NLRP3炎性小體主要由NLRP3受體蛋白、銜接蛋白和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶.1（Caspase.1）組成。Caspase.1在NLRP3炎性體 促炎過程中發(fā)揮著核心作用，其可以促進炎性因子IL.18 和IL.1β的成熟和分泌。

敲除自噬調(diào)節(jié)基因ATD16L或ATG7后，脂多糖（LPS）誘導的NLRP3明顯增加，表明自噬可以通過抑制NLRP3的激活參與炎癥反應 ?［16］ 。Houtman等 ?［17］ 在Beclin1基因敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)IL.1β水平明顯升高，而通過增強巨噬細胞中TFEB基因的表達，可以改善頸動脈AS斑塊中的自噬障礙，從而降低IL.1β水平。同樣，通過饑餓處理或mTOＲ抑制劑雷帕霉素處理的巨噬細胞，可以減少IL.1β的分泌 ?［18］ 。研究表明，紅景天可以通過誘導自噬減少活性氧（ROS）的產(chǎn)生，降低NLRP3的作用，進而減輕LPS介導的內(nèi)皮細胞的損傷 ?［19］ 。梓醇通過調(diào)節(jié)巨噬細胞自噬，減少M1型巨噬細胞極化，抑制炎癥反應，從而達到穩(wěn)定斑塊的作用 ?［20］ 。

3.2 自噬調(diào)節(jié)泡沫細胞的形成

根據(jù)來源不同，泡沫細胞可以分為巨噬細胞源性的泡沫細胞和平滑肌細胞源性的泡沫細胞。巨噬細胞源性的泡沫細胞是在膽固醇代謝紊亂的前提下，聚集在血管內(nèi)膜處的巨噬細胞通過吞噬修飾后的低密度脂蛋白（LDL），導致膽固醇在胞內(nèi)大量蓄積，進而轉(zhuǎn)化為巨噬細胞源性的泡沫細胞。目前普遍認為，AS早期病變的標志性事件即為泡沫細胞的形成 ?［21］ 。研究表明，巨噬細胞自噬在調(diào)節(jié)膽固醇代謝穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要作用 ?［5］ 。

巨噬細胞自噬增強時，可以減小脂滴體積、延緩泡沫細胞的形成，同時減輕AS斑塊中的脂質(zhì)累積，進而達到穩(wěn)定斑塊的作用 ?［22］ 。同樣也通過活化沉默調(diào)節(jié)蛋白.1所介導的自噬作用促進巨噬細胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸2型，進而減少泡沫細胞的形成 ?［22］ 。研究表明，MIR.33調(diào)節(jié)巨噬細胞自噬并干擾ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運盒1（ABCA1）的上游靶點，從而干擾巨噬細胞的脂肪分解。而加用MIR.33抑制劑后，雖然膽固醇轉(zhuǎn)運系統(tǒng)沒有顯著增強，但自噬抑制作用減輕，巨噬細胞表現(xiàn)出更強的降脂作用。B族1型清道夫受體（SR.B1）紫花洋地黃苷a通過誘導自噬，調(diào)節(jié)高密度脂蛋白代謝和逆轉(zhuǎn)膽固醇轉(zhuǎn)運，抑制泡沫細胞的形成 ?［3］ 。同時增強自噬，可以防治泡沫細胞的壞死，進而抑制因泡沫細胞壞死而誘發(fā)的大量炎性因子的釋放，并最終促進AS斑塊的穩(wěn)定。

3.3 自噬調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化

巨噬細胞可以根據(jù)所處微環(huán)境的刺激分化為不同表型 ?［23］ 。根據(jù)對炎癥的雙重調(diào)控作用分為經(jīng)典活化型（M1型）和替代活化型（M2型） ?［11］ 。M1型巨噬細胞高表達促炎因子，如TNF.α、IL.1β、IL.6、ROS和誘導型一氧化氮合酶（iNOS），加劇AS的發(fā)展。在AS末期，M1于脂質(zhì)核心區(qū)大量聚集，同時分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，造成不穩(wěn)定斑塊的破裂 ?［24］ 。相反，M2型巨噬細胞 主要分泌抗炎因子，如IL.10和轉(zhuǎn)化生長因子.β（TGF.β）， 其主要集中在穩(wěn)定斑塊中，發(fā)揮抗AS的作用 ?［25］ 。

研究表明，自噬與巨噬細胞的極化密切相關(guān)。自噬相關(guān)基因ATG5敲除后，小鼠體內(nèi)的炎癥反應明顯增加，巨噬細胞M1型比例隨之增加 ?［26］ 。海帶多糖與小鼠巨噬細胞共培養(yǎng)后，自噬蛋白含量增加，同時促進其向M2型轉(zhuǎn)化，這一過程可以被3甲基嘌呤（自噬抑制劑）阻斷 ?［27］ 。其中，多種細胞通路參與了自噬對巨噬細胞極化的調(diào)控。Li等 ?［28］ 研究表明，β.葡聚糖通過核轉(zhuǎn)錄因子.κB（NF.κB）P65依賴的自噬途徑，促進巨噬細胞極化為M1型，從而促進了AS的發(fā)展。梓醇可以通過增強自噬，抑制NLRP3炎性體活化，進而抑制巨噬細胞M1型極化 ?［29］ 。二甲雙胍經(jīng)過AMPK/mTOR通路，介導巨噬細胞自噬，促進其向M2型轉(zhuǎn)化 ?［30］ 。巨噬細胞自噬也可以通過微小RNA（micro RNAs，miRNAs）途徑調(diào)節(jié)巨噬細胞極化 ?［31］ 。除了上述途徑外，自噬仍有很多途徑參與了巨噬細胞的極化，需要進一步的探索。

3.4 自噬與巨噬細胞的凋亡

巨噬細胞凋亡在AS不同階段發(fā)揮著不同作用。在AS早期，巨噬細胞凋亡可以激活免疫系統(tǒng)，通過誘導抗炎因子的分泌促進組織的修復，從而起到抗AS的作用。而在中晚期階段，大量膽固醇酯在細胞質(zhì)中積累，促進巨噬細胞變性，導致巨噬細胞凋亡加速，繼而促進粥樣斑塊的不穩(wěn)定，誘發(fā)易損斑塊的破裂。而自噬對巨噬細胞存活率起著雙重調(diào)控作用?；A自噬可以減輕應激反應，提高巨噬細胞存活率。而過度自噬，則會引起巨噬細胞死亡。

研究發(fā)現(xiàn)，特異性敲除巨噬細胞自噬相關(guān)基因ATG5后，自噬表達減少，巨噬細胞凋亡增加，粥樣斑塊壞死核心形成，加速了AS的進程 ?［26］ 。B族1型清道夫受體（SR.B1）可以通過誘導自噬作用，抑制巨噬細胞的凋亡，進而增加斑塊的穩(wěn)定性 ?［3］ 。也有研究表明，在體內(nèi)，雷帕霉素介導巨噬細胞自噬對巨噬細胞凋亡及易損斑塊壞死核心的形成具有抑制作用。同樣，在體外巨噬細胞自噬也可以通過MAPK/NF.κB信號轉(zhuǎn)導途徑，改善線粒體功能紊亂，減少7.酮膽固醇所致細胞凋亡 ?［32］ ?；A自噬可能通過減少炎性小體的活化和形成而發(fā)揮抑制巨噬細胞凋亡的作用，而過度自噬，則會導致巨噬細胞的凋亡，促進AS的發(fā)展。多數(shù)情況下，自噬與凋亡互為拮抗，激活自噬可以抑制細胞凋亡，對機體發(fā)揮保護性作用。但自噬與凋亡途徑分子之間交叉調(diào)控機制較為復雜，仍需要進一步發(fā)掘探索。

4 臨床應用

自噬在抗AS發(fā)生發(fā)展中有至關(guān)重要的作用。臨床工作中，已經(jīng)有很多藥物通過調(diào)節(jié)自噬來發(fā)揮抗AS的作用。阿托伐他汀可以通過上調(diào)自噬水平，減少脂質(zhì)積累，抑制炎性因子的產(chǎn)生，進而發(fā)揮穩(wěn)定斑塊的作用 ?［33］ 。薤苷通過激活磷酸酶基因（PTEN）誘導假定激酶1（PINK1）/Parkin信號通路，促使巨噬細胞內(nèi)線粒體自噬水平上調(diào)，減少ROS的釋放，抑制NLRP3炎性小體活化 ?［34］ 。藥物洗脫支架中，已使用雷帕霉素（自噬激活劑）防止支架再狹窄的發(fā)生 ?［35］ 。丹參酮ⅡA可以通過miR.375/ ?Krüppel樣因子4（KLF4）途徑介導自噬，促進M2型巨噬細胞極化，從而發(fā)揮抗AS的作用 ?［36］ 。二甲雙胍可以通過AMPK信號途徑介導自噬作用，進而穩(wěn)定斑塊，抑制AS進展 ?［37］ 。小檗堿可以通過增加自噬蛋白的表達，經(jīng)過AMPK/沉默信息調(diào)節(jié)因子1（SIRT1）信號通路介導自噬，從而抑制AS ?［38］ 。因 此，通過介導自噬，已經(jīng)成為臨床治療AS的潛在 靶點。

5 小 結(jié)

綜上所述，自噬細胞自噬可以通過抑制炎癥反應、減少泡沫細胞形成、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及抑制巨噬細胞凋亡等多種途徑發(fā)揮抗AS作用。盡管如此，巨噬細胞自噬的分子機制及信號通路仍未完全闡明，仍有待進一步研究探討。

參考文獻：

［1］ ?HUA C C， LIU X M，LIANG L R， et al. Targeting the microRNA.34a as a novel therapeutic strategy for cardiovascular diseases［J］.Frontiers in Cardiovascular Medicine，2022，8：784044.

［2］ ?CHEN W， SCHILPEROORT M，CAO Y H， et al. Macrophage.targeted nanomedicine for the diagnosis and treatment of ?atherosclerosis［J］.Nature Reviews Cardiology，2022，19（4）：228.249.

［3］ ?HUBY T， LE GOFF W.Macrophage SR.B1 in atherosclerotic cardiovascular disease［J］.Current Opinion in Lipidology，2022，33（3）：167.174.

［4］ ?FARAHI L， SINHA S K，LUSIS A J.Roles of macrophages in atherogenesis［J］.Frontiers in Pharmacology，2021，12：785220.

［5］ ?KLOC M， KUBIAK J Z，GHOBRIAL R M.Macrophage.，dendritic.，smooth muscle.，endothelium.，and stem cells.derived foam cells in atherosclerosis［J］.International Journal of Molecular Sciences，2022，23（22）：14154.

［6］ ?JINNOUCHI H， GUO L，SAKAMOTO A， et al. Diversity of macrophage phenotypes and responses in atherosclerosis［J］.Cellular and Molecular Life Sciences，2020，77（10）：1919.1932.

［7］ ?LUO W， AI L，WANG B F， et al. Eccentric exercise and dietary ?restriction inhibits M1 macrophage polarization activated by high.fat ?diet.induced obesity［J］.Life Sciences，2020，243：117246.

［8］ ?XU Y F， WAN W.Acetylation in the regulation of autophagy［J］.Autophagy，2023，19（2）：379.387.

［9］ ?MIZUSHIMA N， LEVINE B.Autophagy in human diseases［J］.The New England Journal of Medicine，2020，383（16）：1564.1576.

［10］ ?GAO Q. Oxidative stress and autophagy［J］.Advances in Experimental Medicine and Biology，2019，1206：179.198.

［11］ ?ZHENG S Z ，DU Y F，YE Q， et al. Atorvastatin enhances foam cell lipophagy and promotes cholesterol efflux through the AMP.activated protein kinase/mammalian target of rapamycin pathway［J］.Journal of Cardiovascular Pharmacology，2021，77（4）：508.518.

［12］ ??GRAEF M. Recent advances in the understanding of autophagosome ?biogenesis［J］.F1000 Research，2020，DOI：10.12688/f1000research.22111.1.

［13］ ?BU F， YANG M K，GUO X， et al. Multiple functions of ATG8 family proteins in plant autophagy［J］.Frontiers in Cell and Developmental Biology，2020，8：466.

［14］ ?ZHAI C G， CHENG J，MUJAHID H， et al. Selective inhibition of PI3K/Akt/mTOR signaling pathway regulates autophagy of macrophage and vulnerability of atherosclerotic plaque［J］.PLoS One，2014，9（3）：e90563.

［15］ ??DERETIC V. Autophagy in inflammation，infection，and immunometabolism ［J］.Immunity，2021，54（3）：437.453.

［16］ ??YONG Y Y， ZHANG L，HU Y J， et al. Targeting autophagy regulation ?in NLRP3 inflammasome.mediated lung inflammation in COVID.19［J］.Clinical Immunology，2022，244：109093.

［17］ ?HOUTMAN J， FREITAG K，GIMBER N， et al. Beclin1.driven autophagy modulates the inflammatory response of microglia via NLRP3［J］.The EMBO Journal，2019，38（4）：e99430.

［18］ ?ZHANG J， MA C R，HUA Y Q， et al. Contradictory regulation of macrophages on atherosclerosis based on polarization，death and autophagy［J］.Life Sciences，2021，276：118957.

［19］ ?YOU L J， ZHANG D，GENG H， et al. Salidroside protects endothelial cells against LPS.induced inflammatory injury by inhibiting NLRP3 and enhancing autophagy［J］.BMC Complementary Medicine and Therapies，2021，21（1）：146.

［20］ ?WANG X Y， CHEN S Z，REN H Y， et al. HMGN2 regulates non.tuberculous mycobacteria survival via modulation of M1 macrophage polarization［J］.Journal of Cellular and Molecular Medicine，2019，23（12）：7985.7998.

［21］ ?BARRETT T J. Macrophages in atherosclerosis regression［J］. Arteriosclerosis，Thrombosis，and Vascular Biology，2020，40（1）：20.33.

［22］ ?WANG T T， SUN C，HU L， et al. Sirt6 stabilizes atherosclerosis plaques by promoting macrophage autophagy and reducing contact with endothelial cells［J］.Biochemistry and Cell Biology，2020，98（2）：120.129.

［23］ ?XIAO W L ，YANG Y，CHU C Y， et al. Macrophage response mediated by extracellular matrix：recent progress［J］.Biomedical Materials，2023.DOI：10.1088/1748.605X/aca946.

［24］ ?SHEN L， CHEN W Y，DING J Y， et al. The role of metabolic reprogramming of oxygen.induced macrophages in the dynamic changes of atherosclerotic plaques［J］.FASEB Journaly，2023，37（3）：e22791.

［25］ ?WANG L， ZHANG Y，ZHANG N N， et al. Potential role of M2 macrophage polarization in ventilator.induced lung fibrosis［J］.International Immunopharmacology，2019，75：105795.

［26］ ?LIU K， ZHAO E P，ILYAS G， et al. Impaired macrophage autophagy increases the immune response in obese mice by promoting proinflammatory macrophage polarization［J］.Autophagy，2015，11（2）：271.284.

［27］ ?LI X Y， WANG Y J，CHEN S， et al. Laminaria japonica polysaccharide suppresses atherosclerosis via regulating autophagy.mediated macrophage polarization［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2022，70（12）：3633.3643.

［28］ ?LI X Y， LUO H L，YE Y， et al. β.glucan，a dectin.1 ligand，promotes macrophage M1 polarization via NF.κB/autophagy pathway［J］.International Journal of Oncology，2019，54（1）：271.282.

［29］ ?CHEN Q， QI X，ZHANG W W， et al. Catalpol inhibits macrophage polarization and prevents postmenopausal atherosclerosis through regulating estrogen receptor alpha［J］.Frontiers in Pharmacology，2021，12：655081.

［30］ ?XU X， GAO W W，LI L， et al. Annexin A1 protects against cerebral ischemia.reperfusion injury by modulating microglia/macrophage polarization via FPR2/ALX.dependent AMPK.mTOR pathway［J］.Journal of Neuroinflammation，2021，18（1）：119.

［31］ ?JIANG M， WANG H R，JIN M M， et al. Exosomes from miR.30d.5p.ADSCs reverse acute ischemic stroke.induced，autophagy.mediated brain injury by promoting M2 microglial/macrophage polarization［J］.Cellular Physiology and Biochemistry，2018，47（2）：864.878.

［32］ ?XIAO Q Q， CHE X Y，CAI B， et al. Macrophage autophagy regulates mitochondria.mediated apoptosis and inhibits necrotic core formation in vulnerable plaques［J］.Journal of Cellular and Molecular Medicine，2020，24（1）：260.275.

［33］ ?ZHANG Y Y ，SHI Y N，ZHU N， et al. Autophagy：a killer or guardian of vascular smooth muscle cells［J］.Journal of Drug Targeting，2020，28（5）：449.455.

［34］ ?ZAMYATINA A， HEINE H.Lipopolysaccharide recognition in the crossroads of TLR4 and Caspase.4/11 mediated inflammatory pathways［J］.Frontiers in Immunology，2020，11：585146.

［35］ ?FINN A V， JOHN M，NAKAZAWA G， et al. Differential healing after sirolimus，paclitaxel，and bare metal stent placement in combination with peroxisome proliferator.activator receptor gamma agonists：requirement for mTOR/Akt2 in PPARgamma activation［J］.Circulation Research，2009，105（10）：1003.1012.

［36］ ?WU S， ZHAO K，WANG J， et al. Recent advances of tanshinone in regulating autophagy for medicinal research［J］.Frontiers in Pharmacology，2022，13：1059360.

［37］ ?PACKER M. Autophagy.dependent and.independent modulation of oxidative and organellar stress in the diabetic heart by glucose.lowering drugs［J］.Cardiovascular Diabetology，2020，19（1）：62.

［38］ ?DINICOLANTONIO J J ，MCCARTY M F，ASSANGA S I， et al. Ferulic acid and berberine，via Sirt1 and AMPK，may act as cell cleansing promoters of healthy longevity［J］.Open Heart，2022，9（1）：e001801.

（收稿日期：2023.02.16）

（本文編輯 鄒麗）