炎癥與動脈粥樣硬化關系的研究進展

朱凱瑞，李霞

(新疆醫科大學第五附屬醫院全科醫學科，烏魯木齊 830011)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是心血管疾病的主要病因，許多病理生理因素有助于As的發展，如異常的脂質代謝，內皮功能障礙，血管炎癥反應及血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)的增殖和凋亡等，而As發展的分子機制尚不完全清楚[1]。盡管臨床醫師對經典的心血管危險因素(吸煙、高脂血癥、高血壓等)進行了最佳治療，但仍有很大一部分患者的炎癥生物標志物水平升高，引起與As相關的并發癥，表明在這些患者中殘留的炎癥危險會引發As性心血管疾病[2]。目前，人們逐漸認識到炎癥在促進As和隨后的心血管疾病中的作用，且關于炎癥因子[白細胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6及C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)]的研究已取得初步成效，直接靶向炎癥因子治療As成為研究熱點[3]。早期生長反應因子(early growth response，Egr)3屬于轉錄因子家族成員的即刻反應因子，在有害物質、炎癥、缺氧、細胞因子等多種刺激誘導下快速生成[4]。研究表明，參與As炎癥過程的IL-1、CRP等炎癥因子受Egr3的調控，同時Egr3也能調控Janus激酶/信號轉導及轉錄激活因子(Janus kinase/signal transduction and activator of transcription，JAK/STAT)、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)等信號通路[5]。因此，考慮炎癥與受Egr3調控的炎癥基因的表達水平和產物共同作用導致動脈內斑塊形成。現就炎癥與As關系的研究進展予以綜述。

1 炎癥參與As的病理生理基礎

1.1炎癥參與As斑塊中脂質條紋形成 As斑塊的發生及發展過程被看作是血管內皮細胞介導的炎癥改變[6]。該過程從動脈內膜中新生的脂肪條紋開始，進而演變成纖維斑塊并發展成易破裂的復雜As病變。適應性內膜增厚從出生開始就存在，并在高振蕩剪切指數的區域生長，其特征為修飾的脂蛋白保留在內膜中，從而在兒童期形成早期的脂肪條紋。不良生活方式等加速了內皮下脂蛋白沉積，并通過內皮下蛋白聚糖促使脂蛋白保留在細胞外基質中，內皮局部釋放活性氧類，將脂蛋白修飾為氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)，并在血管內壁積聚。在脂蛋白被攝取的同時激活的內皮細胞通過表達單核細胞趨化蛋白、細胞間黏附分子-1、血管細胞黏附分子-1、E/P選擇素、IL-18等炎癥因子吸引并結合白細胞[7]。內膜中結合的炎癥細胞被修飾的脂質(ox-LDL)活化后分泌促炎細胞因子，促炎細胞因子通過自分泌和旁分泌途徑形成正反饋，誘導自身基因的表達并激活循環中的白細胞和局部內皮細胞，從而促進髓樣來源的炎癥細胞，特別是特定亞型的進一步募集，尤其是促進炎癥性巨噬細胞和T細胞的募集，進而啟動斑塊內的免疫反應[8]。募集而來的巨噬細胞通過清道夫受體攝取修飾的脂質形成泡沫細胞。最終泡沫細胞、肥大細胞、T細胞和變性物質聚集成動脈壁內層脂質條紋。

1.2炎癥參與纖維狀As斑塊形成 巨噬細胞對ox-LDL的處理及加工并形成泡沫細胞的過程是血管的自我保護，但是泡沫細胞超負荷處理ox-LDL會引發高水平的氧化應激，激活內質網未折疊蛋白應答、耗竭細胞ATP、增加鈣調蛋白激酶Ⅱ活性等連鎖反應導致血管壁細胞出現細胞凋亡、細胞自噬和壞死性死亡。首先，從壞死細胞被動釋放的高遷移率族蛋白B1與晚期糖基化終末產物、Toll樣受體結合，可釋放促炎細胞因子(IL-1β等)，其次壞死細胞也可激活NF-κB主動釋放炎癥細胞因子，最終形成斑塊內壞死核心，其中壞死核心超過斑塊面積40%易出現破裂[9]。繼內皮細胞、泡沫細胞釋放促炎細胞因子后，VSMC通過炎癥介質向內膜下遷移。根據“對損傷的反應”和“易損斑塊”假說，內膜下收縮性VSMC因表型轉化出現功能差異。現有證據證明，脂質通過Krüppel樣因子4途徑激活VSMC多個促炎基因，促使VSMC發生表型轉化，VSMC可轉化為巨噬樣細胞，而這些源自VSMC的巨噬細胞樣細胞清除脂質和壞死細胞及其碎片能力降低，并加劇斑塊內炎癥[10]。VSMC表型轉化也可形成增殖性合成細胞，這類細胞生成的細胞外基質，參與形成穩定斑塊的纖維帽[11]。此時，脂質條紋發展為纖維狀動脈粥樣斑塊。

1.3炎癥激發As斑塊不穩定性 冠狀動脈病變從無癥狀性纖維As斑塊發展為高破裂風險病變(薄纖維帽的As或易損斑塊)的原因尚不完全清楚。斑塊內血管形成和斑塊內出血是無癥狀斑塊發展為高危不穩定病變的關鍵因素。As會出現局部相對缺氧和炎癥，觸發經典血管生成因子[如血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)]上調，從而刺激斑塊內血管生成，其中斑塊內形成的未成熟血管會引發斑塊內出血，促進紅細胞滲漏，故富含脂質的紅細胞膜成為游離膽固醇的重要來源[12]，且上述過程會造成斑塊不穩定而出現破裂[13]。炎癥在As的病因和發病機制中具有重要作用，在此背景下研究調控炎癥基因轉錄的因子Egr3，并開發新的抗感染治療策略值得進一步探索。

2 炎癥因子促進As炎癥發展

炎癥因子是As各階段的積極參與者[6]。研究發現，CRP是炎癥的敏感性指標，與As的發生及斑塊破裂風險直接相關，而IL-1β、IL-6可能是預測As斑塊易損性的潛在標志物，因此推斷As的炎癥級聯反應集中在IL-1β、IL-6及CRP信號通路上[14]。以CRP/IL-6/IL-1β軸作為抗As治療靶點的藥物實驗，提出通過低劑量甲氨蝶呤和秋水仙堿集中抑制炎癥因子的治療方案，為以降脂治療為主的As提供了新的治療機會[15]。膽固醇結晶是As受損過程中釋放的損傷相關分子，標志著As斑塊早期炎癥反應[16]。內皮細胞和巨噬細胞通過模式識別受體識別損傷相關分子模式、病原體相關分子模式(如細菌及病毒毒素)，啟動并激活細胞內蛋白質復合物，如核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3炎癥小體，核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3炎癥小體激活胱天蛋白酶1，該蛋白酶水解IL-1β前體形成IL-1β[17]。IL-1β被證明可誘導人血管內皮的炎癥功能，包括加強內皮細胞對白細胞的趨化和黏附、增加促凝活性、誘導血小板源性生長因子刺激VSMC增殖[18]。在動物實驗中，暴露于外源性IL-1β由膽固醇喂養的豬的血管內膜增厚程度加重，提示IL-1β在As的重要作用[3]。IL-1β能在與As相關的細胞中誘導自身基因的表達，形成增強炎癥部位IL-1β表達的正反饋回路，并強烈刺激各種細胞類型形成IL-6[19]。IL-6 是涉及廣泛體液免疫和細胞免疫的具有多效應的細胞因子，可促進VSMC增殖及血小板聚集。有試驗發現，冠心病患者血液中的IL-6水平明顯高于健康受試者，且升高水平與冠狀動脈狹窄嚴重程度呈正相關[20]。孟德爾隨機研究表明，急性As斑塊破裂與IL-6具有相關性[8]。另有研究表明，衰老促進As的發展過程可能與IL-6水平升高有關，骨髓脂肪細胞的IL-6信號轉導隨著年齡的增長而增加，導致造血干細胞偏向骨髓細胞分化，并增加編碼轉錄調節因子基因突變的風險，且具有基因突變的骨髓細胞會升高循環中IL-1β、IL-6水平,高IL-1β、IL-6水平可加速As的進展[21]。截至目前，針對As抗感染治療成功的試驗主要為靶向IL-1β/IL-6炎癥級聯信號通路，其中一項針對IL-1β的單克隆抗體(卡那單抗)治療炎癥并預防復發性心血管事件的隨機、雙盲、安慰劑對照試驗證實，抑制IL-1β可有效降低心血管事件風險[22]。因此，炎癥因子可作為As炎癥發生及發展的標志物。

3 炎癥信號通路參與As炎癥反應

3.1NF-κB信號通路 NF-κB是調節炎癥和細胞增殖的關鍵轉錄因子[23]。有學者使用免疫熒光和免疫組織化學技術，在As纖維化增厚的內膜中層和病變區域檢測到活化的NF-κB，但在健康血管中沒有發現[24]。動物實驗證明，低密度脂蛋白受體缺陷小鼠長期進食高脂飲食后，內皮細胞NF-κB活性顯著增強，局部血管發生As的機會增加[25]。在As發展早期，ox-LDL可以激活由亞基p50和p65組成的NF-κB。NF-κB受炎癥刺激調節多種黏附分子表達，促進白細胞與受損血管內皮黏附。同時NF-κB也是調節趨化單核細胞的關鍵分子，并通過調節巨噬細胞集落刺激因子參與單核細胞向巨噬細胞的轉化過程[26]。因此，觸發NF-κB信號通路會促進As斑塊生長和不穩定性，而抑制巨噬細胞中NF-κB的活化會減少泡沫細胞形成，保護血管。NF-κB途徑的激活與As斑塊不穩定具有相關性，急性冠狀動脈綜合征患者可通過NF-κB依賴性途徑誘導巨噬細胞表達組織因子，增加外周血單核細胞的促凝活性[27]。此外，NF-κB通路在癌癥患者中參與血栓形成已得到證實，因此NF-κB可能參與As斑塊破裂后的血栓形成過程，但詳細機制仍不清楚[28]。

3.2JAK/STAT信號通路 JAK/STAT信號通路控制血管內的炎癥反應過程[29]。JAK/STAT信號通路由4個JAK和7個STAT家族成員組成，調節編碼炎癥因子的靶基因表達[30]。在As模型小鼠中，當磷酸化的STAT水平升高時，血漿及主動脈組織中的炎癥因子水平顯著升高[31]。有研究對家兔進行反復的主動脈球囊損傷并以高脂飲食喂養建立As模型觀察到JAK/STAT途徑的激活，而激活的JAK/STAT途徑在調節VSMC和內皮細胞的激活、增殖、分化中具有關鍵作用，用特異的JAK1/2抑制劑魯索替尼開展為期12周的治療后發現，其可通過抑制JAK/STAT信號轉導降低脂質和炎癥因子水平，減少As的形成及延緩As的進展[32]。研究顯示，體內血管損傷可誘導VSMC中JAK3的表達，而過表達JAK3可促進VSMC的增殖，誘導斑塊內新生血管形成[33]。同時，血管損傷后局部炎癥可產生血管緊張素，從而誘導IL-6的合成和分泌，IL-6通過JAK/STAT信號通路增強急性時相反應蛋白(如CRP)的釋放，進而激活炎癥細胞增殖，鞏固As血管炎癥，促進斑塊發展[34]。另外，衰老過程中的慢性低度炎癥會激發JAK/STAT信號通路的泛細胞型缺陷，使機體持續暴露于高水平的促炎細胞因子環境中[35]。因此，可以構建炎癥因子通過激活JAK/STAT信號通路加重As斑塊形成及進展的假設，進一步探索減輕As炎癥反應的潛在機制。

4 調控炎癥的轉錄因子Egr3參與As的相關機制

4.1炎癥與Egr3基因的相關性 Egr3是包含高度保守的DNA結合鋅指結構域的Egr家族成員，可快速調控炎癥基因轉錄[36]。在炎癥與Egr3的研究中，Egr3參與調節近330種基因表達，涉及參與炎癥過程及免疫應答約35%，其中15%通過NF-κB信號轉導通路激活炎癥，且Egr3可直接誘導多種炎癥因子的表達[5]。其中，炎癥因子IL-6和IL-8的啟動子均包含Egr3結合位點，為Egr3靶基因。沉默Egr3會減少IL-6和IL-8的表達，而Egr3的過表達會誘導IL-6和IL-8的表達[5]。文獻報道，Egr3是B細胞和T細胞增殖及控制炎癥細胞因子轉錄必需的調節因子，通過介導JAK/STAT信號通路的活化，調節炎癥反應[37]。

4.2炎癥調控因子Egr3與As 關于調控炎癥反應的Egr3影響As的相關機制，目前考慮可能為Egr3與NF-κB通路中關鍵亞基p50、p65結合，激活炎癥因子信使RNA的基因轉錄，引起血管炎癥級聯效應[38]。Li等[39]研究發現，Egr3基因與新疆地區冠心病相關，可能是冠心病發病異質性重要的易感基因。有學者通過高脂飼料喂養載脂蛋白E-/-小鼠建立As模型小鼠，發現斑塊內Egr3信使RNA及蛋白表達水平顯著上調；肝組織切片油紅O染色顯示，高脂飲食組小鼠肝臟脂滴較正常飲食組顯著增多，提示Egr3在As斑塊的形成中發揮極其重要的作用[40]。另有研究表明，在類風濕關節炎滑膜中Egr3可通過直接調控JAK/STAT信號通路參與血管新生，故Egr3可能通過調控JAK/STAT信號通路參與As血管生成過程，但需進一步證實[41]。有文獻報道，在血管內皮細胞中，用VEGF可激活內皮細胞Egr3表達上調，而Egr3表達上調是誘導促炎基因轉錄的關鍵環節，同時Egr3會導致內皮細胞遷移、增殖，生成新生血管，促進內皮細胞與白細胞黏附等[42]。這為進一步深入研究Egr3在As中作用提供有利依據。因此，在已有的關于Egr3調控炎癥反應的基礎上，闡明Egr3基因在冠心病發病中的作用，將為As早期防控提供理論依據。

5 小 結

炎癥過程貫穿于As的各個階段，各種炎癥因子在其發病過程中均起重要作用，可以通過抑制IL-1、IL-6等炎癥途徑治療As及心血管疾病。目前，針對炎癥因子的靶向治療藥物已取得初步進展，且通過研究NF-κB和JAK/STAT等As相關的炎癥信號通路對As的發病機制有了進一步的了解。但Egr-3調控炎癥反應和血管新生的分子機制有待進一步闡明。未來，通過靶向干預Egr3調控As中炎癥反應和血管新生的途徑，延緩或逆轉As斑塊發生發展，可為臨床發現新的干預靶標提供新方向。