血清和糖皮質激素調節蛋白激酶1介導巨噬細胞在動脈粥樣硬化過程中的作用

張海福 張媛媛 張邢煒

在早期動脈粥樣硬化過程中，血管內皮下積累的LDL轉化為氧化修飾低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL），刺激內皮細胞分泌趨化因子，募集單核細胞至內皮下清除脂質，最終造成細胞內脂質超載并轉化為巨噬細胞源性泡沫細胞[1]。同時ox-LDL在巨噬細胞內代謝產生的游離膽固醇會刺激其分泌一系列趨化因子以及炎癥因子，募集更多的炎癥細胞，促進粥樣斑塊的進展[2]。血清和糖皮質激素調節蛋白激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1，SGK1）在巨噬細胞中高度表達，可能參與調節單核/巨噬細胞的募集和侵襲，并且在細胞吞噬以及炎癥介質的產生中發揮重要作用[3]。本文旨在對SGK1介導巨噬細胞在動脈粥樣硬化過程中的作用作一綜述。

1 SGK1與動脈粥樣硬化

SGK1是絲氨酸/蘇氨酸激酶基因家族的成員，受血清和糖皮質激素的轉錄控制，調節不同的酶、轉錄因子、離子通道、轉運體的表達，參與多種代謝過程以及病理生理過程[4]。SGK1表達量增加可促進細胞對游離脂肪酸和葡萄糖的攝取，在高脂飲食條件下，SGK1高表達型小鼠較野生型小鼠更快且更顯著地出現以肥胖、糖耐量下降、胰島素抵抗、血脂異常和高血壓為特征的代謝綜合征，而這些均為動脈粥樣硬化的重要危險因素[5]。相反，在動脈粥樣硬化小鼠模型中，SGK1基因的缺失可抑制巨噬細胞的浸潤，并使斑塊面積減少50%[6]。可見SGK1在動脈粥樣硬化過程中發揮重要作用。

2 SGK1促進巨噬細胞吞噬作用

在高血脂環境下，單核/巨噬細胞招募至內皮細胞吞噬并清除ox-LDL，同時將造成ox-LDL在巨噬細胞內的積累導致泡沫細胞的形成[7]。SGK1能夠通過多種途徑調控肌動蛋白骨架（F-actin）的重組[8]。而巨噬細胞的液態胞飲作用依賴于肌動蛋白，由激活小GTP蛋白Rho家族（rho family of small guanosine triphosphatases，Rho GTP）引發的肌動蛋白募集和聚合所驅動[9]。細胞分裂周期蛋白 42（cell division cycle 42，Cdc42）、Ras相關 C3肉毒菌毒素底物1（ras-related C3 botulinum toxin substrate 1,Rac1）和RAS同源基因家族成員A（ras homolog family member A，RhoA）是目前研究最多的Rho GTP酶，也是肌動蛋白細胞骨架組織的關鍵調節因子，涉及許多基于肌動蛋白的細胞功能，包括細胞黏附、細胞遷移、膜皺折和內吞作用，也參與炎癥介質的產生、囊泡運輸、基因轉錄和細胞周期控制。SGK1可通過調節Rho GTP進而調節巨噬細胞的吞噬作用。

2.1 SGK1與Cdc42 當巨噬細胞在動脈粥樣硬化斑塊處接觸聚集低密度脂蛋白（aggregated low density lipoprotein，ag-LDL）時，皮質的 F-actin可在 Cdc42調節下動態重排和聚合形成溶酶體突觸，輔助吞噬消化ag-LDL[7]。Ding等[10]報道了在絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶-3（serine-threonine kinase，AKT3）激酶缺乏的巨噬細胞中，SGK1表達以及活性將代償性增加，從而促進Rho GTP的Cdc42表達，促進巨噬細胞肌動蛋白組裝、細胞極化和胞飲作用從而促進泡沫細胞的生成。

2.2 SGK1與Rac1 Rac1主要參與細胞骨架重構，通過激活細胞骨架相關蛋白Arp2/3復合物，進而誘導細胞骨架的聚合、絲狀足形成、細胞表面膠原樣結構表達增加，增強巨噬細胞吞噬功能[11]。此外，Rac1可作為開關，通過在適當的時間和地點激活和失活，調節細胞膜向外擴張和收縮，形成典型的吞噬杯狀物，使巨噬細胞能夠有效地吸收外周顆粒[12]。當使用SGK1抑制劑處理后，巨噬細胞內Rac1的表達量下降，將顯著抑制其吞噬作用[10]。

2.3 SGK1與Rho 高脂飼養的小鼠，SGK1表達量將增加，激活下游Rho及其相關通路，促進肥胖及其氧化應激的發生，發生更明顯的動脈粥樣硬化[13]。蛋白相關卷曲螺旋激酶（rho-associated coiled-coil forming kinase，ROCKs）是RhoA的下游關鍵效應因子，ROCK1能夠促進粥樣硬化斑塊處巨噬細胞對膽固醇的攝取，而ROCK2能夠抑制膽固醇流出[14]。但是，巨噬細胞在吞噬分解ag-LDL過程中將生成神經酰胺，抑制RhoA/Rho激酶以及肌動蛋白聚合，可在一定程度上限制泡沫細胞對ag-LDL的清除，造成脂質在內皮下的沉積[15]。

SGK1不僅能夠通過調節巨噬細胞內鈣離子含量調節肌動蛋白骨架的重組，還可以通過調節Rho GTP的Cdc42、Rac1和RhoA在巨噬細胞遷移以及吞噬過程中發揮重要作用。抑制SGK1的表達，對于巨噬細胞的吞噬作用能產生一定的影響，說明抑制SGK1能在一定程度上延緩早期動脈粥樣硬化的進展。

3 SGK1通過巨噬細胞誘導炎癥反應

動脈粥樣硬化是一種以血管壁LDL沉積和泡沫細胞形成為特征的炎癥性疾病。巨噬細胞功能失衡以及ox-LDL刺激共同引起局部炎癥的發生，是動脈粥樣硬化發病機制的一個重要因素[16]。

3.1 SGK1與PI3K/AKT通路 磷酸肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）/AKT信號通路可增強炎癥介質基因活性，促進炎性細胞聚集，誘導產生多種細胞因子，促進動脈粥樣硬化的發展[17]。PI3K信號調節的信號分子包括SGK1，過去常認為SGK1只是參與調控PI3K/AKT信號通路，SGK1有54%催化領域與AKT同位，且兩種激酶具有相同的磷酸化共識基序，在細胞應答過程中發揮作用。目前越來越多的研究認為，SGK1在磷酸化其下游靶點方面能夠取代AKT甚至起到關鍵作用，是PI3K信號活性的重要調節因子[18]。單核巨噬細胞中SGK1有增強IκB激酶（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IκBk）的磷酸化能力，上調核因子 κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）以及基質金屬蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）的轉錄水平。NF-κB具有廣泛的促生存、促增殖等作用，能夠促進巨噬細胞的黏附以及向內皮下遷移，釋放炎癥介質和生長因子，進一步介導血管壁的慢性炎癥反應[19]。MMP-9的激活不僅導致M2巨噬細胞和T淋巴細胞簇分化數量增加，導致膽固醇在內皮下聚集，也參與了平滑肌細胞從中膜向內膜遷移而形成新內膜的過程，在動脈粥樣硬化中發揮重要作用[20]。在小鼠動脈粥樣硬化模型中，敲除SGK1基因不僅可以縮小動脈粥樣硬化病變范圍，同時可以使巨噬細胞浸潤程度減少50%[6]。

同時PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白1（mammalian target of rapamycinm 1，mTORC1）通路在調節巨噬細胞極化和遷移，以及細胞代謝、細胞因子表達中發揮重要作用，若抑制PI3K/AKT水平，SGK1仍可以通過直接磷酸化激活結節性硬化復合物蛋白2（tuberous sclerosis complex-2，TSC2）介導mTORC1活化和細胞存活，說明SGK1在該通路發揮著重要作用[21]。SGK1還能夠誘導血管緊張素Ⅱ對信號傳導與轉錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，SATA3）的激活，促進巨噬細胞向M2表型的分化，造成血管緊張素Ⅱ誘導的心肌巨噬細胞浸潤和促進炎癥因子的表達[22]。此外，SGK1也可通過mTORC2途徑調節Th1和Th2細胞的分化，從而促進炎癥介質的分泌[23]。

3.2 SGK1與核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3） 在動脈粥樣硬化早期過程中，巨噬細胞溶酶體腔中ox-LDL內的膽固醇酯轉變為游離膽固醇，形成微小結晶，作為內源性危險信號激活NLRP3炎癥小體誘發炎癥反應，導致IL-1的分泌[24]。對動脈粥樣硬化晚期斑塊的免疫組化染色顯示壞死脂質核周圍的巨噬細胞泡沫細胞NLRP3炎性小體成分呈陽性，并且與早期病變相比有多個炎性小體通路相關靶基因顯著上調[25]。此外，急性心肌梗死患者外周血巨噬細胞NLRP3炎癥小體及其下游分子IL-1β、IL-18均較穩定型冠心病患者更高，說明NLRP3通路還進一步參與動脈粥樣硬化急性病程[26]。若使用EMD638683抑制SGK1的活性，則能負性調控NLRP3炎性小體的激活以及下游炎癥的產生，提示SGK1參與調控NLRP3及其下游IL-1β、IL-18等一系列炎癥因子的產生[27]。

4 小結

單核/巨噬細胞侵入內皮下是早期動脈粥樣硬化的一個重要病理生理過程，一方面SGK1能夠增強Cdc42、Rac1、RhoA表達，募集巨噬細胞并且吞噬脂質；另一方面SGK1在PI3K通路以及NLRP3通路中均發揮重要作用，巨噬細胞吞噬并消化脂質時代謝產生一系列炎癥因子并放大炎癥反應。使用SGK1抑制劑，能夠明顯抑制SGK1介導巨噬細胞所產生的一系列作用，進一步說明SGK1以及巨噬細胞在早期動脈粥樣硬化作用中發揮重要作用。同時SGK1表達過多能夠造成血管內皮功能障礙以及鹽敏感性高血壓的發生，損害內皮細胞、觸發細胞增殖引起血管重塑，導致內皮通透性增加，結合趨化因子和炎癥因子增多，最終造成炎癥細胞的浸潤導致動脈粥樣硬化的發生。深入了解SGK1對巨噬細胞以及在動脈粥樣硬化過程中的調控機制，可能為延緩動脈粥樣硬化提供新的研究切入點。