動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的炎性信號(hào)通路的研究進(jìn)展

張 風(fēng),鄭 剛,,齊 婧,高 源

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué),陜西 咸陽(yáng),712046;2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院 科研部,陜西 咸陽(yáng),712000)

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是一種慢性血管炎性疾病，以脂質(zhì)代謝紊亂、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、出血及血栓形成和纖維組織增生等為主要病理改變，是導(dǎo)致冠心病、高血壓病、腦卒中等心腦血管疾病的病理基礎(chǔ)，對(duì)人類(lèi)健康造成極大威脅[1]。關(guān)于A(yíng)S的發(fā)病機(jī)制尚未完全明了，目前有脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)、平滑肌克隆學(xué)說(shuō)、血栓形成學(xué)說(shuō)、炎癥反應(yīng)學(xué)說(shuō)等[2],其中炎癥反應(yīng)學(xué)說(shuō)對(duì)AS發(fā)病過(guò)程的解釋較為全面，在學(xué)術(shù)界受到了廣泛認(rèn)可。本文對(duì)炎癥反應(yīng)參與AS的病理生理機(jī)制及相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行深入探索，有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物作用靶點(diǎn)，為防治AS提供研究思路。

1 炎癥反應(yīng)與AS的發(fā)生機(jī)制

AS曾被認(rèn)為是一種脂質(zhì)物質(zhì)在血管壁緩慢聚集的過(guò)程。20世紀(jì)末，國(guó)外專(zhuān)家ROSS R[3]提出AS的“損傷反應(yīng)”學(xué)說(shuō)，表明AS是一種多因素誘導(dǎo)的慢性炎癥型疾病，隨后相關(guān)研究結(jié)果印證了這一觀(guān)點(diǎn)，AS涉及復(fù)雜的循環(huán)血細(xì)胞(如血小板、單核細(xì)胞)和血漿成分(如脂蛋白)，在高脂、高糖等外界因素刺激下與血管壁細(xì)胞(如內(nèi)皮細(xì)胞)相互作用，介導(dǎo)AS。

AS的早期機(jī)制是動(dòng)脈內(nèi)膜的內(nèi)皮細(xì)胞滲透性屏障功能破壞，使循環(huán)血液中的脂蛋白等物質(zhì)沉積并最終依附在動(dòng)脈管壁上，進(jìn)而被氧化修飾為低密度脂蛋白膽固醇，在局部引發(fā)炎癥反應(yīng)。與此同時(shí)，血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)、細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)分泌增多，白細(xì)胞在多種趨化因素介導(dǎo)下向內(nèi)皮損傷處遷移、黏附，從而在內(nèi)皮下集聚，其與內(nèi)皮細(xì)胞分泌的炎性介質(zhì)觸發(fā)血管局部慢性炎癥反應(yīng)，介導(dǎo)AS斑塊的形成[4]。

動(dòng)脈管壁上一旦有白細(xì)胞附著，單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)促使單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞，氧化型低密度脂蛋白(OX-LDL)可被巨噬細(xì)胞清道夫受體(SR)快速識(shí)別并吞噬，趨化巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞，泡沫細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)充滿(mǎn)脂質(zhì)小滴，相互聚集在血管壁上形成“脂質(zhì)條紋”[5]。同時(shí)，吞噬脂蛋白的巨噬細(xì)胞和受損的內(nèi)皮細(xì)胞合成并分泌白細(xì)胞介素(IL)-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、血小板源生長(zhǎng)因子(PDGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)等促炎因子和生長(zhǎng)因子，促使免疫細(xì)胞浸潤(rùn)在局部形成脂質(zhì)池，促進(jìn)炎癥反應(yīng)和斑塊的生長(zhǎng)。

動(dòng)脈中膜平滑肌細(xì)胞(SMC)在PDGF和FGF的共同趨化下，遷移至動(dòng)脈內(nèi)膜下并增殖。SMC衍生膠原等細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，形成具有保護(hù)作用的纖維帽覆蓋在斑塊上，使斑塊更加穩(wěn)定，而活化的巨噬細(xì)胞可分泌多種MMPs，胞外基質(zhì)蛋白和間質(zhì)膠原蛋白可被其降解，導(dǎo)致纖維帽變薄、斑塊易于破裂;同時(shí)，活化的白細(xì)胞可抑制間質(zhì)膠原蛋白的更新，增加斑塊的脆性，進(jìn)一步增大斑塊破裂的可能性[4]。

AS斑塊一旦破裂，循環(huán)中血小板活化、激活凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)、多細(xì)胞啟動(dòng)，參與血栓形成，阻塞血管，引發(fā)惡性缺血事件。研究[6-7]表明，血小板不僅介導(dǎo)AS血栓形成，也參與炎癥免疫反應(yīng)。當(dāng)血流剪切應(yīng)力發(fā)生改變，循環(huán)血液中的血小板通過(guò)表面受體響應(yīng)血流變化，結(jié)合黏附蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)，使血小板黏附與活化，通過(guò)表達(dá)整聯(lián)蛋白、P-選擇素(P-selectin)和Toll樣受體進(jìn)行免疫。血小板P-selectin 和白細(xì)胞表達(dá)的配體1(PSGL-1)相互作用，介導(dǎo)血小板-白細(xì)胞聚集體的形成，促進(jìn)AS的發(fā)生。同時(shí)，激活的血小板啟動(dòng)顆粒釋放，致密顆粒分泌神經(jīng)遞質(zhì)(5-HT)、磷酸腺苷(ATP/ADP)等介質(zhì);α顆粒釋放黏附蛋白、趨化因子、細(xì)胞因子等。這些分泌物通過(guò)正/反向調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和白細(xì)胞，參與AS發(fā)展。

總結(jié)來(lái)說(shuō),AS包含復(fù)雜的基質(zhì)介導(dǎo)，多種細(xì)胞因子貫穿其發(fā)生、發(fā)展的全過(guò)程。

2 與AS有關(guān)的炎癥反應(yīng)信號(hào)通路

炎癥反應(yīng)貫穿AS的全過(guò)程，而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的信號(hào)通路繁多且復(fù)雜，主要有以下6條信號(hào)通路。

2.1 酪氨酸激酶/信號(hào)傳導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)信號(hào)通路

JAK/STAT是一種由細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號(hào)傳遞通路，可被多種細(xì)胞因子激活，同時(shí)也調(diào)控多種細(xì)胞因子的表達(dá)，是細(xì)胞進(jìn)行信號(hào)傳遞的主要途徑。JAK/STAT主要由酪氨酸激酶JAK及STAT蛋白構(gòu)成，JAK/STAT家族有4個(gè)Janus激酶(JAK1-3、TYK2)和7個(gè)STATs(STAT1、2、3、4、5a、5b、6)。通路激活過(guò)程如下:首先，細(xì)胞因子與細(xì)胞膜上的相應(yīng)受體相結(jié)合，驅(qū)使受體分子二聚化并招募受體偶聯(lián)的JAK激酶，通過(guò)交互的酪氨酸發(fā)生磷酸化并被激活，JAK激酶被活化后可催化受體上的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化，受體招募STAT,JAK激酶磷酸化STAT使其激活，活化的STAT脫離受體在胞漿中形成二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)和靶基因結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)。活化的JAK/STAT蛋白可增加多種炎性因子表達(dá)，如VCAM-1和MCP-1等，可加快細(xì)胞的增殖和遷移，趨化炎性細(xì)胞向動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的黏附與浸潤(rùn)等[8]。JAK/STAT信號(hào)通路見(jiàn)圖1。

JAK/STAT信號(hào)通路從血管內(nèi)皮細(xì)胞(VECs)功能紊亂、血管平滑肌(VSMC)增殖和遷移、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)等多方面介導(dǎo)AS形成。內(nèi)皮細(xì)胞的激活、增殖和遷移是生成新血管的基礎(chǔ)，新生血管的不成熟可造成AS斑塊不穩(wěn)定、甚至破裂。內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移是在血管內(nèi)皮因子(VEGF)的誘導(dǎo)下完成，而JAK/STAT信號(hào)通路是VEGF在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)的主要途徑。陳健芳等[9]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制JAK/STAT信號(hào)通路，可減輕高糖誘導(dǎo)的人臍靜脈血管內(nèi)皮損傷。血管中膜的SMC在正常情況下為靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)AS發(fā)生時(shí)，組織合成表達(dá)多種炎性介質(zhì)，刺激VSMC由靜止轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋尺w移狀態(tài)。研究[10]顯示，可通過(guò)抑制JAK/STAT信號(hào)通路抑制VSMC增殖和遷移。炎性浸潤(rùn)是AS病變的重要因素，研究表明，炎癥細(xì)胞的增殖、分化等過(guò)程的調(diào)節(jié)與JAK/STAT信號(hào)通路密切相關(guān)。黃志敏等[11]發(fā)現(xiàn)通過(guò)阻斷JAK/STAT信號(hào)通路可降低阿霉素腎纖維化大鼠炎癥因子水平。

2.2 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)依賴(lài)性信號(hào)通路

MAPK主要由蛋白激酶及蛋白激酶磷酸化作用構(gòu)成，是介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)外信息交流的重要通路，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中存在14條通路，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38 MAPK是其中3條經(jīng)典的信號(hào)通路[12]。MAPK傳導(dǎo)通路激活過(guò)程如下:MAPK激酶激酶(MAPKKK)受有絲分裂原刺激磷酸化而激活，在此基礎(chǔ)上MAPKKK轉(zhuǎn)而磷酸化激活MAPK激酶(MAPKK),最后由MAPKK磷酸化MAPK,使其活化，激活的MAPK分子活化核轉(zhuǎn)錄因子-κB (NF-κB),從而調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，使細(xì)胞的通透性增加，加速細(xì)胞凋亡[13]。

研究[14]表明,AS與MAPK信號(hào)通路的激活密切相關(guān)。炎性細(xì)胞因子和各種細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)主要由JNK、p38MAPK通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，而細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂等信號(hào)主要由ERK通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，各通路間存在相互協(xié)同或抑制作用。靳昭輝等[15]發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)干預(yù)p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，改善糖尿病AS兔的炎癥反應(yīng)。通過(guò)p38 MAPK、ERK1/2抑制劑分別抑制p38 MAPK、ERK信號(hào)通路，可對(duì)抗球囊損傷后大鼠頸動(dòng)脈內(nèi)膜的新生[2]。

2.3 活性氧(ROS)依賴(lài)性信號(hào)通路

ROS主要由還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶產(chǎn)生，是細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的使者。血管NADPH氧化酶在生理狀態(tài)下活性較低，脂多糖(LPS)等因素的刺激可使其表達(dá)增加，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，從而使血管平衡狀態(tài)遭到破壞[16]。致炎物質(zhì)激活ROS受體，使細(xì)胞內(nèi)生成大量的ROS，活化NF-κB蛋白，從而調(diào)節(jié)炎性因子的表達(dá)。

研究[17-18]發(fā)現(xiàn),ET-1通過(guò)ETA-ROS信號(hào)通路，誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)C反應(yīng)蛋白(CRP)的表達(dá)，同型半胱氨酸可以通過(guò)NMDAR/ROS/NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)VSMC CRP表達(dá)。

2.4 TLR依賴(lài)性信號(hào)通路

TLR是一種新的炎性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，是溝通脂質(zhì)代謝紊亂、免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)之間的橋梁，TLR4信號(hào)通路激活可引起慢性炎癥反應(yīng)，促進(jìn)AS形成。TLR4在內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等細(xì)胞表面均有表達(dá)，其能夠識(shí)別LPS、OX-LDL等多種危險(xiǎn)的信號(hào)分子。TLR4可以激活MyD88依賴(lài)型和MyD88 TLR4非依賴(lài)型2條通路，由MyD88和TRIF 2種銜接蛋白分別與相應(yīng)受體結(jié)合，激活下游信號(hào)分子，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和干擾素，激活T、B淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答[19]。

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體G(ABCG1)是介導(dǎo)脂質(zhì)積聚和炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵基因，TLR4可下調(diào)其表達(dá)，誘導(dǎo)脂質(zhì)積聚和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)血管平滑肌[20]，從而介導(dǎo)AS的形成。研究[21]發(fā)現(xiàn)，抑制ApoE-/-小鼠TLR4、MyD88基因的表達(dá)，可抑制主動(dòng)脈粥樣硬化內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)白細(xì)胞的黏附以及巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，使循環(huán)促炎細(xì)胞因子(IL-12、MCP-1)、斑塊脂質(zhì)含量顯著減少。研究[22]發(fā)現(xiàn)，OX-LDL通過(guò)TLR4/NF-κB依賴(lài)途徑，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9),促使巨噬細(xì)胞表達(dá)TNF-α、IL-8、IL-1β等炎性因子，加速斑塊的破裂。TLR4信號(hào)通路見(jiàn)圖2。

2.5 NF-κB信號(hào)通路

NF-κB信號(hào)通路廣泛分布于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，具有多向性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，可由多種細(xì)胞因子和炎性因子誘導(dǎo)激活，該通路通過(guò)潛伏、誘導(dǎo)、應(yīng)答、消退4個(gè)階段介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，在A(yíng)S發(fā)病機(jī)制中占據(jù)核心地位[23]。

NF-κB信號(hào)通路可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的活化和促炎因子的表達(dá),AS斑塊的形成與該通路調(diào)控相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)密切相關(guān)。既往研究[24]發(fā)現(xiàn),TNF-α和IL-6基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中均存在κB序列，活化的NF-κB與其特異性位點(diǎn)相結(jié)合，激活TNF-α、IL-6基因，使其表達(dá)和釋放增多。TNF-α生物學(xué)活性廣泛，可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，介導(dǎo)炎癥免疫反應(yīng)，刺激自身及IL-1、IL-6、ICAM-1等炎性因子的生成與釋放，發(fā)揮促炎作用，而TNF-α、IL-1又對(duì)NF-κB有反饋調(diào)節(jié)作用，細(xì)胞因子在前炎性因子TNF-α、IL-1等細(xì)胞因子正負(fù)反饋?zhàn)饔孟虏粩嗌险{(diào)，使炎癥反應(yīng)持續(xù)存在，介導(dǎo)AS的發(fā)生與發(fā)展[25]。NF-κB信號(hào)通路見(jiàn)圖3。

2.6 CD40/CD40L信號(hào)通路

CD40是腫瘤壞死因子受體的家庭成員,CD40L是其配體,CD40/CD40L作為一對(duì)互補(bǔ)的跨膜糖蛋白，在免疫細(xì)胞、VECs、VSMC等多種細(xì)胞中均有表達(dá)，參與免疫、炎癥等生物學(xué)過(guò)程[26]。VSMC、VECs和巨噬細(xì)胞在CD40/CD40L信號(hào)通路介導(dǎo)下，可表達(dá)TNF-α、ILs、黏附分子等炎性介質(zhì)。當(dāng)發(fā)生AS時(shí),CD40與CD40L結(jié)合并激活進(jìn)入細(xì)胞，通過(guò)激活NF-κB等下游信號(hào)通路，上調(diào)促炎因子和促血栓形成基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，參與AS的進(jìn)程[27]。

研究[28]發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)VECs表達(dá)MMPs的主要信號(hào)通路是CD40/CD40L。CD40/CD40L信號(hào)通路激活，使血管ROS、脂肪因子含量增多、加速白細(xì)胞向內(nèi)皮損傷處的募集，促進(jìn)AS斑塊的生成[29]。

3 總結(jié)與展望

隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展，關(guān)于A(yíng)S發(fā)病機(jī)制的研究已逐步深入到細(xì)胞、分子等微觀(guān)領(lǐng)域。AS的形成是包含多種機(jī)制的復(fù)雜過(guò)程，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為AS病變是由VECs受損、內(nèi)皮功能障礙而導(dǎo)致的慢性炎癥反應(yīng)過(guò)程。與VECs炎性反應(yīng)相關(guān)的信號(hào)通路紛繁復(fù)雜，遠(yuǎn)不上述幾條，這些通路之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同參與AS的形成與發(fā)展。理論上，阻斷相關(guān)炎性信號(hào)通路可阻斷AS的進(jìn)程，事實(shí)上，這一猜想也已在許多臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中被證實(shí);Canakinumab抗炎藥血栓形成結(jié)果研究(CANTOS)[30]將AS中的炎癥作為靶點(diǎn)從推測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)榕R床現(xiàn)實(shí)，該研究以經(jīng)過(guò)大量研究并證實(shí)在A(yíng)S形成中發(fā)揮重要作用的特異性促炎細(xì)胞因子IL-1β為靶點(diǎn)，成功突破了炎癥小體作為進(jìn)一步治療干預(yù)的途徑;Nod樣受體家族含pyrin結(jié)構(gòu)域蛋白3 (NLRP3)炎癥體以及下游細(xì)胞因子IL-1β、IL-18、IL-6是有潛力的干預(yù)候選目標(biāo)。研究[31-32]表明，服用抗IL-1β抗體可減少心肌梗死后心血管穩(wěn)定患者心肌梗死的復(fù)發(fā)，以及根據(jù)指南(包括他汀類(lèi)藥物)治療患者的主要心血管不良事件的發(fā)生。隨著CANTOS的成功，已經(jīng)有抑制炎癥體激活等干擾IL-1β及其產(chǎn)生過(guò)程的策略，某些趨化因子的選擇性中和作用在這方面也值得考慮。此外，目前有幾種有潛力的途徑尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，但正處于積極探索階段。

AS是由多種因素共同介導(dǎo)的復(fù)雜性病變，實(shí)踐中若僅針對(duì)某單一靶點(diǎn)進(jìn)行抗炎治療，難以達(dá)到理想的效果。因此，探索炎癥反應(yīng)與AS的關(guān)系以及各信號(hào)通路之間的聯(lián)系，有助于闡明AS的發(fā)病機(jī)制、尋找新型藥物的作用靶點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)出更合理的防治AS的方案。