[摘要] 動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)作為一種慢性血管疾病在全球范圍內(nèi)流行,其可誘發(fā)一系列繼發(fā)性缺血性心腦血管疾病。AS發(fā)病機制較復雜,目前認為炎癥、內(nèi)皮損傷及脂質(zhì)代謝紊亂是其核心機制。肌肉因子是骨骼肌受運動刺激所分泌的生物活性肽。研究表明肌肉因子具有內(nèi)分泌功能,與機體病理生理過程相關,對AS的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生一定影響。本文就常見肌肉因子在AS中作用及機制的研究進展作一綜述,以期為AS診治提供新的視角與思路。
[關鍵詞] 動脈粥樣硬化;肌肉因子;脂質(zhì)代謝;炎癥;運動
[中圖分類號] R543.5" """"[文獻標識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.18.027
動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是一種以脂質(zhì)、細胞碎片和細胞外基質(zhì)等在動脈內(nèi)膜中積累為特征表現(xiàn)的慢性疾病,是缺血性心腦血管疾病的主要病理基礎[1]。近年來,運動在改善心血管健康中的積極作用受到廣泛關注。研究表明肌肉因子作為受運動調(diào)控的細胞因子,可通過抑制炎癥反應、改善內(nèi)皮功能及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多方面對AS的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響,有望成為新型生物標志物。本文就常見肌肉因子在AS中作用及機制的研究進展作一綜述,以期為該疾病診治提供新的視角與思路。
1" 肌肉因子的定義及其與AS的關聯(lián)
骨骼肌作為機體最大器官具有獨特的內(nèi)分泌功能。隨著機體運動情況、營養(yǎng)和激素狀態(tài)的改變,肌肉組織中蛋白質(zhì)合成和降解速度也發(fā)生變化[2]。肌肉因子是一類由骨骼肌合成并分泌的生物活性肽,可通過循環(huán)被輸送至不同組織與相應受體結合,這種信號交互模式為其影響AS進程提供基礎[3]。部分肌肉因子發(fā)揮生物學作用的關鍵通路與AS核心發(fā)病機制存在一定程度的重合。如鳶尾素、艾帕素(apelin,APLN)和肌聯(lián)素等作為代謝調(diào)節(jié)類因子,可通過改善機體代謝等延緩AS進程。白細胞介素(interleukin,IL)-6作為免疫調(diào)節(jié)類因子在炎癥反應中具備雙向調(diào)控特性,在AS發(fā)展中發(fā)揮雙重作用。肌肉生長抑制素作為組織生長修復類因子,在負調(diào)控肌肉生長的同時,可加重AS進展?,F(xiàn)對幾種肌肉因子與AS之間的內(nèi)在聯(lián)系展開詳細闡述。
2" 常見肌肉因子與AS發(fā)生發(fā)展的關聯(lián)
2.1" 鳶尾素
運動通過誘導過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子–1α的表達,上調(diào)并刺激骨骼肌中Ⅲ型纖連蛋白結構域包含蛋白5(fibronectin type Ⅲ domain containing 5,F(xiàn)ndc5)的分泌,F(xiàn)ndc5的胞外部分經(jīng)切割裂解后產(chǎn)生鳶尾素,并釋放入血[4]。
臨床證據(jù)顯示鳶尾素水平與冠狀動脈疾病呈負相關,尤其在急性冠脈綜合征患者中達到最低值,且高水平鳶尾素可改善介入治療后的臨床預后[5]。這種保護效應可能源于鳶尾素對血管內(nèi)皮功能的雙向調(diào)節(jié)。一方面,鳶尾素可通過激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路,誘導微RNA(microRNA,miRNA)126-5p的表達,進而靶向抑制前脂肪細胞因子-1,促進內(nèi)皮細胞增殖,顯著抑制氧化應激誘導的新生內(nèi)膜過度增生,同時減少單核–巨噬細胞浸潤及脂質(zhì)沉積,抑制病理性血管重塑,阻止AS斑塊的形成[6]。另一方面,鳶尾素通過激活腺苷酸活化蛋白激酶/蛋白激酶B/內(nèi)皮型一氧化氮合酶信號通路,促進內(nèi)皮源性一氧化氮的合成,也可通過增加脂聯(lián)素的分泌間接激活上述通路,這些變化共同作用使血管舒張增強,并抑制平滑肌增殖和白細胞黏附,改善動脈僵硬度[7]。該過程受體內(nèi)代謝狀態(tài)影響,相關代謝產(chǎn)物及炎癥介質(zhì)的升高可刺激活性超氧陰離子合成,使活性氧增多,降低一氧化氮的生物利用度,也可抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶活性,進而削弱內(nèi)皮合成一氧化氮的能力[8]。
值得注意的是,鳶尾素還可通過干預脂質(zhì)代謝和炎癥微環(huán)境發(fā)揮間接保護作用。Xu等[9]研究發(fā)現(xiàn)鳶尾素通過調(diào)節(jié)單磷酸腺苷活化蛋白激酶–固醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白2信號軸下調(diào)前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9的表達水平,進而降低血液中氧化型低密度脂蛋白水平,并抑制其誘導的炎癥因子釋放和細胞黏附分子的表達。但也有研究觀察到鳶尾素濃度與頸動脈內(nèi)膜中層厚度呈正相關;這一矛盾現(xiàn)象可能與疾病進展中的代償性分泌增加或靶器官抵抗相關,提示鳶尾素的生物學效應可能受疾病階段及干預方式調(diào)控[10]。
2.2" APLN
APLN是一種內(nèi)源性肽,通過激活G蛋白偶聯(lián)受體發(fā)揮作用。APLN作為骨骼肌纖維響應運動產(chǎn)生的肌肉因子,其表達在耐力訓練后顯著上調(diào)。APLN前體經(jīng)肽酶裂解生成多種功能性片段,其中APLN-13是生物活性最強的異構體[11]。
既往研究表明低循環(huán)APLN濃度與冠狀動脈疾病相關,且不穩(wěn)定型冠狀動脈疾病患者血清APLN水平顯著降低,提示APLN可能與斑塊進展及破裂相關[12]。在機制層面,APLN/艾帕素受體(apelin receptor,APJ)系統(tǒng)主要通過以下關鍵點影響AS進程。脂質(zhì)代謝方面,APLN-13與APJ特異性結合后,可激活下游蛋白激酶Cα,進而磷酸化參與調(diào)控miR-361-5p轉(zhuǎn)錄或加工過程的相關蛋白,下調(diào)脂蛋白脂肪酶的表達,顯著降低人單核細胞白血病細胞系巨噬細胞源性泡沫細胞內(nèi)的脂質(zhì)積累;也可通過激活Ⅲ類磷脂酰肌醇3激酶PI3K招募下游效應分子芐氯素1激活自噬,促進細胞內(nèi)膽固醇的降解及外流[11,13]。研究表明APLN可抑制IL-6、IL-1β和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等促炎因子的釋放[11]。此外APJ系統(tǒng)可拮抗血管緊張素Ⅱ介導的多個靶標的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié),在維持血管張力穩(wěn)態(tài)的同時抑制血管重塑進程,這為解釋其降壓和抗AS雙重效應提供理論依據(jù)[14]。針對斑塊穩(wěn)定性,APLN-13可在不改變斑塊脂質(zhì)負荷的前提下,通過上調(diào)膠原沉積、抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9的表達實現(xiàn)斑塊穩(wěn)定化,降低急性心血管事件的發(fā)生風險[15]。研究發(fā)現(xiàn)APLN-13可通過S100鈣結合蛋白A4的核重定位發(fā)揮促血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)分化表型向未分化表型轉(zhuǎn)變的作用,使新生內(nèi)膜增厚促進斑塊形成,提示其在斑塊不同發(fā)展階段發(fā)揮雙重作用[16]。
2.3" 肌聯(lián)素
運動可增加肌聯(lián)素信使RNA表達及其血漿循環(huán)濃度,其結構類似C1q補體/腫瘤壞死因子相關蛋白(C1q complement/tumor necrosis factor-related protein,CTRP)超家族成員,被稱為CTRP15[17]。
研究發(fā)現(xiàn)CTRP超家族成員與AS存在密切關聯(lián)。臨床研究顯示冠狀動脈疾病患者的循環(huán)CTRP7、CTRP15水平降低,而CTRP1水平升高[17]。動物實驗表明補充外源性CTRP15可顯著縮小小鼠主動脈斑塊面積,其作用與脂質(zhì)代謝調(diào)控相關;CTRP15通過上調(diào)ATP結合盒轉(zhuǎn)運蛋白A1的表達,促進巨噬細胞中膽固醇外流,并增加高密度脂蛋白顆粒生成,提高反向膽固醇的轉(zhuǎn)運效率[18]。肌聯(lián)素也可通過下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ、脂肪酸結合蛋白4等成脂轉(zhuǎn)錄因子的表達及激活p38絲裂原活化的蛋白激酶信號通路誘導C/EBP同源蛋白表達增加,有效阻斷前脂肪細胞的早期分化,減少脂肪生成[19]。在炎癥調(diào)控方面,肌聯(lián)素刺激巨噬細胞分泌鞘氨醇–1–磷酸,進而激活蛋白激酶B,抑制核因子κB活性,使其無法正常啟動促炎因子的轉(zhuǎn)錄,減少IL-6、TNF-α等細胞因子的表達,發(fā)揮抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素通過激活蛋白激酶B促進下游靶蛋白,如糖原合成酶激酶-3β和環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白磷酸化抑制促凋亡相關的信號通路,減少心肌梗死后心肌細胞凋亡并改善血流動力學穩(wěn)定性,有效降低動脈血管壁承受的異常機械應力,減少內(nèi)皮細胞損傷[20]。
2.4" IL-6
IL-6屬于糖蛋白130細胞因子超家族,常被描述為促炎性細胞因子,由炎癥部位的免疫細胞和其他體細胞產(chǎn)生。但另有部分觀點認為IL-6作為骨骼肌釋放的肌肉因子,具有抗炎功能,其在循環(huán)中的水平可通過體育鍛煉顯著增加[21]。
作為心血管疾病的重要標志物,IL-6在AS中的生物學效應具有雙重性。當IL-6通過反式信號通路作用時,發(fā)揮促AS效應。IL-6通過促進細胞間黏附分子1的表達促進白細胞向血管壁遷移,并促進相關趨化因子的釋放,引導炎癥細胞的聚集;IL-6通過增加單核細胞表面組織因子的表達誘導凝血級聯(lián)反應,并通過刺激血小板表面P-選擇素的表達促進血小板激活,增加血栓形成風險;IL-6還可通過誘導血小板衍生生長因子的生成刺激VSMC從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚?,使斑塊面積擴大且穩(wěn)定性下降[22]。相反,在運動誘導狀態(tài)下的IL-6通過經(jīng)典信號通路發(fā)揮對AS的保護作用。IL-6在抗炎調(diào)控中發(fā)揮重要作用。一方面,IL-6依賴信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄活化因子3信號軸激活,上調(diào)IL-10、IL-1受體拮抗劑等抗炎介質(zhì)表達,同時抑制核因子κB介導的TNF-α、IL-1β等促炎因子的釋放。另一方面,IL-6通過激活下丘腦–垂體–腎上腺軸促進皮質(zhì)醇釋放,抑制輔助性T細胞(T helper cell,Th細胞)1介導的促炎反應,同時促進Th2細胞分化及抗炎因子分泌[23-24]。在脂質(zhì)代謝過程中,IL-6激活脂肪細胞脂解,協(xié)同兒茶酚胺與皮質(zhì)醇加快脂肪氧化分解,促進血管生成素樣蛋白4的分泌,與其共同維持脂代謝穩(wěn)態(tài)[25]。另有研究提示IL-6可通過誘導胰高血糖素樣肽-1表達、影響肝細胞糖異生等途徑改善全身代謝(調(diào)節(jié)糖代謝、改善胰島素抵抗等),進而降低AS發(fā)病風險[26]。
2.5" 肌生成抑制蛋白
肌生成抑制蛋白(myostatin,MSTN)也稱為生長分化因子8,屬于轉(zhuǎn)化生長因子–β(transforming growth factor-β,TGF-β)超家族,主要表達于骨骼肌組織中,是一種骨骼肌生長發(fā)育的負性調(diào)控因子,通過抑制肌肉生長和分化維持代謝穩(wěn)態(tài)[27]。
Verzola等[28]研究發(fā)現(xiàn)MSTN在正常血管組織中幾乎不表達,但在AS病變標本中顯著富集,且表達量與血管損傷嚴重程度呈正相關。機制上,MSTN作用于內(nèi)皮細胞后激活TGF-β信號傳導,抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶磷酸化,導致一氧化氮合成減少和血管舒張功能障礙;同時上調(diào)細胞間黏附分子1和血管細胞黏附分子1的表達,促使單核細胞黏附至內(nèi)皮表面,啟動早期炎癥反應[29]。在炎癥放大層面,MSTN通過上調(diào)單核細胞趨化蛋白1及其受體CC趨化因子受體2的表達,形成正反饋循環(huán),持續(xù)招募炎性細胞浸潤血管壁,加速斑塊內(nèi)脂質(zhì)沉積和壞死核心形成[28]。在代謝調(diào)控層面,MSTN可通過Smad3依賴性途徑誘導載脂蛋白C-Ⅲ等促脂基因的表達,促進肝臟脂質(zhì)合成和循環(huán)脂質(zhì)水平升高,進一步推動AS進展[29]。值得關注的是,AS患者常合并肌少癥。臨床研究提示MSTN水平與低骨骼肌質(zhì)量和肌少癥獨立相關[30]。兩者之間的共同發(fā)病機制與MSTN引起的代謝紊亂(如胰島素抵抗、氧化應激等)有關,提示肌肉–血管軸在AS中的雙向調(diào)控作用。另有研究表明MSTN與高血壓、肥胖、糖尿病等AS危險因素關聯(lián)密切,MSTN抑制劑可通過影響線粒體功能、調(diào)節(jié)細胞中自噬穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)治療代謝綜合征與抑制斑塊進展的協(xié)同效應[31]。
3" 肌肉因子作為AS新型生物標志物的可行性與挑戰(zhàn)
AS是一種多因素參與的慢性疾病,單一標志物無法對其進行全面評估。故當前研究強調(diào)多指標聯(lián)合以便準確反映疾病狀態(tài),這也為制定個體化治療方案提供依據(jù)。多項研究提示部分肌肉因子與AS關聯(lián)密切。如冠狀動脈疾病患者的循環(huán)鳶尾素、APLN等肌肉因子水平顯著降低,并與病變嚴重程度有一定相關性,對預測不良心血管事件發(fā)生風險也有重要意義,具備作為AS新型生物標志物的潛力[5,12]。肌肉因子的表達水平還與運動量直接相關,可作為動態(tài)監(jiān)測指標用于評估運動干預對AS的治療效果。但目前將肌肉因子作為新型標志物應用于臨床還存在諸多挑戰(zhàn),機體運動水平、營養(yǎng)狀態(tài)、激素水平及遺傳因素的差異均可導致肌肉因子分泌和表達不同,且當機體處于特定病理狀態(tài)時可導致肌肉因子分泌量代償性增多。目前肌肉因子檢測方法尚未統(tǒng)一,不同機構生產(chǎn)的試劑盒因抗體特異性存在差異而使結果缺乏可比性。上述局限性可增加肌肉因子作為標志物的復雜性,干擾臨床判斷,阻礙其在臨床中大規(guī)模應用。
4" 小結與展望
運動誘導的肌肉因子通過多種調(diào)控軸調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、炎癥反應等,進而影響AS進程。目前,鳶尾素、MSTN抑制劑等靶向藥物已初顯療效,但仍面臨一系列問題:一是肌肉因子類藥物易被酶降解;二是個體基因和代謝基線差異影響療效;三是藥物長期安全性和有效性仍未得到驗證。針對以上局限性,后續(xù)研究重點可從以下方面展開:運用多組學聯(lián)合分析深入剖析肌肉因子與AS關鍵信號通路的調(diào)控網(wǎng)絡;構建新型靶向傳遞系統(tǒng),實現(xiàn)藥物向斑塊的精準遞送與可控釋放;開展多中心隨機對照臨床試驗,明確肌肉因子標志物的敏感度并建立疾病綜合評估標準化體系。未來隨著運動醫(yī)學、納米技術與人工智能的深度整合,AS的診療模式有望取得突破,為其防治提供創(chuàng)新性策略。
利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。
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(收稿日期:2025–02–10)
(修回日期:2025–06–09)