自噬在動脈粥樣硬化發病機制中的研究進展

岳 珂 王 莉 司春嬰 徐 璐 魏 珂 關懷敏

1.河南中醫藥大學第一臨床醫學院，河南鄭州 450000；2.河南中醫藥大學第一附屬醫院心臟中心，河南鄭州 450000

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種發生在動脈血管上的慢性進展性疾病，其病理生理學很復雜，涉及炎癥反應、脂蛋白積聚、斑塊形成和鈣化，是導致冠心病發生發展的重要病理基礎[1]。AS 是由多種因素引起的，主要發生在大中血管的血管壁上，血管壁各細胞參與并促進其形成[2]。隨著生活方式的改變，人們日常生活中心血管疾病的危險因素顯著增加。據《中國心血管健康與疾病報告2019》[3]顯示，我國心血管疾病死亡率仍呈上升趨勢。心血管病患者基數大，對社會造成極大負擔，因此解決這一公共衛生問題至關重要[4]。自噬與AS 的關系備受醫學界關注，自噬是依賴溶酶體進行的細胞內物質降解，從而完成細胞內物質代謝，是維持細胞生命的關鍵生理過程[5]。當機體處于炎癥、饑餓或氧化應激等條件下，與AS 相關的血管細胞會啟動自噬，表現出自噬相關性特征。目前已經確定的自噬類型包括宏觀自噬、微自噬、分子伴侶介導的自噬。宏觀自噬是傳統意義上的自噬，其相關性研究最為廣泛。自噬啟動早期在一定程度上可起到保護血管細胞，延緩AS 形成的作用，過度自噬則會導致血管細胞凋亡，加快AS 破裂。在AS 斑塊中存在血管細胞自噬現象，說明自噬參與并調節著AS 發生的一系列過程。

1 自噬相關蛋白分子

研究發現，自噬大致分為4 個過程，即自噬啟動、自噬體延伸、自噬體成熟及自噬體降解階段[6]。自噬一旦激活，這4 個步驟會連續進行，每一步都需要特定的調節蛋白和復合物的參與。自噬廣泛存在于真核生物中，其主要受到高度保守的自噬相關基因（autophagy related gene，Atg）介導調控，大多Atg 基因是自噬體有效封閉形成并與溶酶體融合的關鍵。Atg 基因在自噬相關膜轉運及信號通路中起到了重要的生理作用，并在真核生物中得到鑒定，這也表明了自噬過程高度保守[7]。自噬激活會導致2 個重要的復合物形成，自噬激活激酶1/Atg13和3 型磷脂酰肌醇-3-激酶（class Ⅲphosphoinositide 3 kinase，PI3K Ⅲ）/自噬蛋白Beclin-1。自噬激活激酶1 作為一種絲氨酸/蘇氨酸激酶是哺乳動物中自噬啟動因子，其磷酸化可確保自噬級聯反應有效執行[8]。PI3K Ⅲ/Beclin-1 復合物產生磷脂酰肌醇-3-磷酸酯，參與早期自噬體的形成，促進自噬發生，它們是自噬啟動所必需的[9]。自噬體延伸和成熟可表現在兩個泛素樣系統的結合，即Atg12 的結合過程和微管相關蛋白1 輕鏈3（microtubules associated protein light chain 3，LC3）的修飾過程。LC3 是自噬體成熟階段重要的蛋白，存在于自噬體膜上，膜內液泡吞噬細胞壞死物質后可被脂化的LC3 所修飾，然后被定向溶酶體降解[10]。細胞內LC3 蛋白以LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ兩種形式存在。LC3-Ⅰ是由Atg4 裂解LC3 產生的，然后通過Atg7、Atg3 將LC3-Ⅰ與脂質磷脂酰乙醇胺偶聯形成LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ促進了自噬體的成熟[11]。自噬體與底物之間的多功能蛋白p62 相互關聯，在細胞自噬過程中發揮重要的作用。自噬級聯反應后期發生自噬溶酶體膜水解和內容物的降解，p62 起到降解內容物接收功能，是自噬后期降解的關鍵蛋白，此階段p62 表達升高通常被認為是自噬活性受到抑制的標志[12]。

2 血管細胞自噬與AS 的關系

AS 的發病機制經歷了脂質紊亂學說、氧化應激、炎癥損傷及線粒體功能障礙等演變，但其發病原因仍未十分明確[13]。通過透射電子顯微鏡觀察AS 斑塊中的細胞，即血管外膜成纖維細胞（adventitial fibroblast，AF）、巨噬細胞、血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）、內皮細胞等，發現自噬與AS 的發生關系密切。自噬對AS 的發生發展有著重要作用，早期自噬抑制AS 斑塊形成或穩定斑塊，過度自噬則可能誘發AS 斑塊的不穩定性，造成斑塊破裂引起嚴重的心血管疾病[14]。

2.1 AF 自噬與AS 的關系

AF 是血管外膜的主要細胞成分，在氧化應激等多種刺激導致AF 增殖、遷移增加，并通過促炎活性來促進AF 的活化，同時影響了VSMC 的增殖，加速內膜病變，促進AS 的發展[15]。血管外膜的炎癥病變會啟動和加速AS 的進程。Cussac 等[16]證實，血小板活化因子在高血壓肺血管重塑中起重要作用的概念，同時指出外膜的病變會逐步對內膜產生影響。有研究表明，羥基酪醇可以增加自噬相關蛋白LC3 和Beclin-1 的表達，從而增加自噬通量來促進自噬，還證實其通過沉默信息調節因子1 介導的Akt/mTOR 通路來調節AF 的自噬，從而抑制AF 的炎癥反應，抑制AS 的發生[17]。在血管緊張素Ⅱ刺激下，AF 自噬嚴重失衡，自噬通量明顯下降，細胞遷移增加，凋亡也受到抑制，同時增加了其氧化應激反應，加速了血管外膜的炎癥病變[18]。早期干預AF 自噬，調節其自噬通量，減弱其活化功能，減少炎癥因子的表達對減緩AS 的形成起到重要作用。

2.2 巨噬細胞自噬與AS 的關系

AS 斑塊中，巨噬細胞在清除脂質和壞死細胞碎片上發揮了重要作用，巨噬細胞參與了AS 病變發生發展的所有階段[19-20]。在AS 發展的初始階段，循環單核細胞通過功能障礙的內皮細胞遷移至動脈壁，分化為巨噬細胞。有研究表明，沉默信息調節因子6 在巨噬細胞轉化為泡沫細胞的過程中起到了保護作用，其過度表達增加了巨噬細胞中的自噬通量，并抑制了巨噬細胞的凋亡[21]。自噬溶酶體減少能下調巨噬細胞吞噬AS 斑塊脂質，其通過增強自噬溶酶體生物合成的主要轉錄調節因子，可以逆轉斑塊的自噬功能障礙，抑制巨噬細胞凋亡和白細胞介素-1β 水平，從而減少AS[22]。天然皂苷具有廣泛的抗炎特性，其可促進M2表型巨噬細胞極化，同時增加自噬體的數量，上調Atg 的表達，抑制泡沫細胞的形成，從而減輕AS[23]。類似的研究發現，槲皮素干預氧化低密度脂蛋白誘導的巨噬細胞向泡沫細胞的轉化降低，LC3-Ⅱ/Ⅰ和Beclin-1 的表達增加，自噬體數量也明顯增加，巨噬細胞存活率升高，細胞脂質積聚減少，抑制了AS 的形成[24]。因此，了解巨噬細胞的自噬對于理解AS 發病機制及穩定AS 斑塊至關重要。

2.3 VSMC 自噬與AS 的關系

VSMC 自噬缺陷是AS 的主要原因。當涉及氧化應激、炎癥、代謝應激物等刺激時，自噬的增加可以保護VSMC，促進細胞存活和表型轉化，并減少鈣化。自噬是保護VSMC 免受鈣化、脂質積聚和衰老的一種新的適應性機制。最新研究表明，植物來源的Sal-miR-58通過跨物種調節KLF3/NEDD4L/PFKP 途徑誘導自噬并減輕VSMC 中的炎癥反應，自噬缺失會導致破損線粒體和活性氧的清除障礙，并且使蛋白質毒性作用加強，從而引起VSMC 的衰老和死亡[25]。通過培養從特異性缺失Atg7 的小鼠中分離出的VSMC 發現，其降低血清誘導的細胞生長，促進細胞死亡，抑制細胞增殖率，這一研究結果表明VSMC 自噬功能缺陷會隨著動脈向外重構而增強AS 的改變[26]。Vendrov 等[27]研究發現，超氧化物歧化酶2 缺乏性小鼠，AS 斑塊壞死核心增加，炎癥細胞浸潤，纖維帽變薄，VSMC 減少，AS斑塊纖維帽中VSMC 死亡與存活之間的平衡與斑塊不穩定性密切相關，通過上調LC3和Beclin-1 的表達，增加自噬通量，抑制VSMC 凋亡，這對維持AS 斑塊的穩定性有重要作用。通過干預VSMC 自噬來減緩AS，已成為AS 治療的一種潛在策略。

2.4 內皮細胞自噬與AS 的關系

內皮細胞自噬在抑制炎癥反應、維持血管穩態和預防AS 中具有保護作用。內皮功能障礙和過度自噬，通常是由氧化損傷或炎癥引起的，將導致AS 發生和進展[28]。有實驗結果表明，miR-155 的過表達促進了氧化低密度脂蛋白刺激的人臍靜脈內皮細胞的自噬活性，而抑制miR-155 的表達會降低其自噬活性，起到保護內皮細胞的作用[29]。新型的三唑衍生物JL014 可以抑制由于剝奪血清和成纖維細胞生長因子2 誘導的人臍靜脈血管內皮細胞凋亡，并通過促進自噬維持其存活[30]。研究發現，內皮細胞中自噬通量上調可以加速脂質的分解代謝，及時清除細胞內受損物質，這對抑制脂質過多造成內皮細胞發生炎癥反應有重要意義[31]。剪切應力誘導的自噬與多種有益作用有關，包括增加細胞對氧化損傷的活性，增加內皮型一氧化氮合酶的表達，提高一氧化氮的效用，從而減少炎癥反應和氧化應激對內皮細胞的損害[32]。在外界刺激下發生應激反應時，mTORC1-自噬激活激酶1作為自噬途徑中的主要調節因子對誘導內皮細胞自噬至關重要，除了該調節因子外，內皮細胞的自噬也受到其他自噬因子的控制。顯然，內皮細胞中自噬的影響似乎是多種多樣的，故通過調節內皮細胞的自噬來干預AS 有重要研究意義。

3 問題與展望

傳統認為AS 是一種由內而外逐步發生的過程，但隨著AS 相關研究的深入，發現AS 始于外膜。AS 的發病機制與誘發因子在實驗中不斷得到證實，其血管各層細胞反應緊密相連，貫穿了整個AS 的發生發展。人們更關注的是如何通過干預血管細胞，更好地調節細胞自噬來調控AS 的形成。因此，在參與細胞不同自噬水平的生理途徑中找到一種更好的治療AS 的方式成為人們的期待。細胞基礎自噬水平低，在外界環境刺激下自噬激活，自噬激活初期是一種細胞適應性過程，促進了細胞生存，而自噬程度過高會導致細胞發生調亡。所以適度誘導自噬的發生，在其不同調控通路上對自噬因子加以干預，讓自噬在血管疾病的調控中起到保護細胞的作用顯得至關重要。目前來說，干預自噬來治療AS 的研究還處在初期階段，但使其形成更好的、更快速有效的AS 治療方案仍有可能。綜上所述，自噬在AS 的發生發展中起到重要作用，但自噬的多種形式并沒有在AS 中得到完全的闡述，因此需要進一步的研究來揭示自噬在AS 進展和抑制過程中的調節作用。