氧化酶在腹主動(dòng)脈瘤中的作用2016

1、NADPH氧化酶在腹主動(dòng)脈瘤中的作用摘要腹主動(dòng)脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）是一種病死率極高的血管疾病，目前尚無(wú)切實(shí)有效的治愈方法，因此明確它的發(fā)病機(jī)制對(duì)于其防治尤為重要。NADPH氧化酶與AAA的形成密切相關(guān)，主要作用機(jī)制包括炎性反應(yīng)引起的氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)降解以及平滑肌細(xì)胞凋亡等。關(guān)鍵字：腹主動(dòng)脈瘤、發(fā)病機(jī)制、NADPH氧化酶人腹主動(dòng)脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）是指腹主動(dòng)脈直徑在3厘米以上的擴(kuò)張，多發(fā)生在腎動(dòng)脈和髂動(dòng)脈之間1。先天或后天性疾患，損害了主動(dòng)脈壁的正常結(jié)構(gòu)，尤其是承受壓力和維持大動(dòng)脈功能的彈力纖維層被破

2、壞，導(dǎo)致主動(dòng)脈局部或多處產(chǎn)生擴(kuò)張性或膨大性病變2。AAA通常無(wú)明顯癥狀，主要通過(guò)查體或腹主動(dòng)脈破裂導(dǎo)致臨床突發(fā)事件甚至是尸檢時(shí)發(fā)現(xiàn)。65歲以上人群AAA發(fā)病率約為3%，男性多于女性3，死亡率極高。一、腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)病機(jī)制：除遺傳背景外，炎性反應(yīng)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECM）降解以及平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cell，SMC）凋亡等會(huì)引起主動(dòng)脈壁結(jié)構(gòu)損害，這都是導(dǎo)致AAA的主要因素。在AAA患者中，白細(xì)胞介素（interleukin，IL，如IL-1，IL-6，IL-8，IL-10）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis fa

3、ctor-alpha，TNF-）和干擾素的表達(dá)水平都顯著升高。在動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓等病理情況下，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)主動(dòng)脈壁，并分泌大量炎性因子、趨化因子和蛋白酶，進(jìn)而招募更多的炎性細(xì)胞，誘導(dǎo)血管炎癥及SMC凋亡4，促進(jìn)AAA的發(fā)生。在血管緊張素（angiotensin，Ang）誘導(dǎo)的AAA模型中，減輕局部和整體炎癥，抑制ROS的生成和MMP活性，都可以明顯抑制動(dòng)脈瘤的形成和發(fā)展5-8。炎性細(xì)胞在AAA形成中起重要作用，它主要通過(guò)以下幾種方式加速AAA的形成：1. 炎性細(xì)胞通過(guò)釋放基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）和絲氨酸蛋白酶來(lái)降解細(xì)胞外基質(zhì)中的彈性蛋白、膠

4、原蛋白和層粘連蛋白等，從而破壞血管的完整性。彈性蛋白和膠原蛋白對(duì)維持血管正常功能至關(guān)重要，其中彈性蛋白能夠維持血管壁因膨脹發(fā)生的形變，而膠原蛋白可以阻止血管壁的過(guò)度膨脹9。在病理情況下，炎性細(xì)胞通過(guò)釋放大量MMPs降解彈性蛋白和膠原蛋白；同時(shí)，MMPs的增加使血管細(xì)胞合成彈性蛋白和膠原蛋白的量減少10, 11，從而導(dǎo)致主動(dòng)脈血管的膨脹和拉伸功能出現(xiàn)不同程度的功能障礙，最終產(chǎn)生瘤樣擴(kuò)張。肥大細(xì)胞能夠加劇AAA的發(fā)生，主要是通過(guò)增強(qiáng)MMP9的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的12。使用辛伐他汀可以減緩AAA的發(fā)生，可能是通過(guò)降低MMP-9活性和增強(qiáng)金屬蛋白酶組織抑制劑-1（tissue inhibitorof meta

5、lloproteinase-1，TIMP-1）活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的13。大部分由巨噬細(xì)胞激活NF-B產(chǎn)生的MMPs，在抑制NF-B后，AAA癥狀明顯減輕14, 15。因此，蛋白酶水解動(dòng)脈血管壁被認(rèn)為是AAA形成的關(guān)鍵因素。2. 炎性細(xì)胞通過(guò)釋放炎性因子，如IL-6、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)、TNF-和骨橋蛋白（Osteopontin，OPN）等來(lái)誘導(dǎo)炎性細(xì)胞聚集，引發(fā)血管炎癥，激活SMC凋亡通路（Fas和穿孔蛋白），誘導(dǎo)SMC凋亡4, 16, 17。3. 炎性細(xì)胞通過(guò)釋放炎性因子促進(jìn)活性氧（reactive oxygen

6、species，ROS）的生成，ROS的大量生成又可加劇炎癥的發(fā)生，這都是腹主動(dòng)脈瘤形成的重要啟動(dòng)和促進(jìn)因素18-22。過(guò)量的ROS來(lái)源于氧化應(yīng)激，指體內(nèi)氧化與抗氧化系統(tǒng)失衡，機(jī)體處于氧化狀態(tài)，從而導(dǎo)致中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)組織，產(chǎn)生大量高活性分子如ROS和活性氮（reactive nitrogen species，RNS）等。其中ROS主要包括超氧陰離子（O2-）、過(guò)氧化氫（H2O2）等。ROS可以激活MMPs23, 24，降解細(xì)胞外基質(zhì)，加速AAA的發(fā)生，如親環(huán)蛋白A (Cyclophilin A，CypA)可以增強(qiáng)ROS并激活MMP-2，ROS誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞分泌CypA和MMP-2，從而加速AA

7、A的形成25；另一方面ROS還可以誘導(dǎo)SMC凋亡26-28，如高濃度的H2O2和脂質(zhì)可以通過(guò)激活NADPH氧化酶來(lái)誘導(dǎo)SMC凋亡29，平滑肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)過(guò)氧化氫酶則可以減緩AAA的發(fā)生1。瀕臨凋亡的SMC能進(jìn)一步促進(jìn)ROS的生成30，加速SMC凋亡，破壞腹主動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)，加速AAA的形成。食用維生素E可以減緩Ang誘導(dǎo)的AAA發(fā)生，主要是通過(guò)減緩氧化應(yīng)激、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)以及OPN的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的31。ROS促進(jìn)SMC凋亡，誘導(dǎo)MMPs的生成，加速AAA的形成，被認(rèn)為是誘導(dǎo)AAA產(chǎn)生的諸多因素中最重要、影響最大的因素。NADPH氧化酶是生成ROS的主要酶體，因此，明確NADPH氧化酶在AAA形成過(guò)程

8、中的作用，為解析AAA的發(fā)病機(jī)制提供新的思路，對(duì)其防治至關(guān)重要。二、NADPH氧化酶在腹主動(dòng)脈瘤中的作用NADPH氧化酶是血管系統(tǒng)中生成ROS的主要酶體，在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用，與黃嘌呤氧化酶、脂氧合酶、線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體以及內(nèi)皮一氧化氮合成酶等共同參與了ROS的生成。NADPH氧化酶是由具有催化功能的膜蛋白和胞漿內(nèi)的輔助亞基組成的復(fù)合體。其中，膜蛋白主要包括Nox1，Nox2，Nox3，Nox4，Nox5，DUOX1，DUOX2和p22phox；輔助亞基主要由p40phox，p47phox，p67phox，NOXO1，NOXA1，Rac1或Rac2等組成32。由于Nox3，DUOX1和

9、 DUOX2與心血管系統(tǒng)疾病無(wú)直接關(guān)系，故在此不做討論。在AAA患者的動(dòng)脈瘤血管中，瘤體大小與NADPH氧化酶的活性密切相關(guān)，同時(shí)，Nox2和Nox5 mRNA的表達(dá)上調(diào)，而Nox4 的mRNA水平明顯降低33。在小鼠AAA模型中，抑制NADPH氧化酶活性可以減緩AAA的發(fā)生，主要是通過(guò)降低主動(dòng)脈組織中MMP-2 和 MMP-9的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的26，表明NADPH氧化酶各亞基可能直接參與了AAA的形成。1. p47phox p47phox是吞噬細(xì)胞中調(diào)節(jié)NADPH氧化酶活性的重要亞基，同時(shí)參與Nox1和Nox2的活化。與對(duì)照組相比，AAA患者瘤體中NADPH氧化酶的活性及其輔助亞基p47phox的

10、表達(dá)顯著上調(diào)18。在CaCl2誘導(dǎo)的AAA模型中，銀杏葉提取物和槲皮黃酮均可降低p47phox mRNA的表達(dá)，減少ROS的生成，從而減緩AAA的發(fā)生34, 35。敲除p47phox后，Ang-誘導(dǎo)的小鼠AAA癥狀明顯減輕，主要是通過(guò)降低主動(dòng)脈和白細(xì)胞中ROS的含量實(shí)現(xiàn)的，因此推測(cè)p47phox直接參與了AAA的發(fā)生36。2. Nox1 目前，Nox1在AAA中的作用還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道，但在Ang-II誘導(dǎo)的主動(dòng)脈夾層模型中，敲除Nox1可以抑制MMP1的表達(dá)，同時(shí)改變蛋白酶/抑制劑之間的平衡，從而減緩主動(dòng)脈夾層的形成37，推測(cè)Nox1可能參與AAA的形成，但其在AAA中的作用機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究

11、。3. Nox2 AAA患者主動(dòng)脈瘤體中Nox2的表達(dá)顯著增加33。在Ang-II誘導(dǎo)的Ldlr/小鼠AAA模型中，腹主動(dòng)脈瘤體中Nox2的表達(dá)量顯著上調(diào)，主要來(lái)源于巨噬細(xì)胞。全身敲除Nox2后，ROS水平明顯降低，但加速了AAA進(jìn)程，主要是因?yàn)镹ox2的缺失刺激巨噬細(xì)胞從M2到M1型的轉(zhuǎn)換，上調(diào)IL-1和MMP-9/12 mRNA的表達(dá)水平38。相反，在彈性蛋白酶灌注的C57BL/6小鼠AAA模型中，全身敲除Nox2 導(dǎo)致巨噬細(xì)胞來(lái)源的高遷移率族蛋白B（High Mobility Group Box 1，HMGB1）和IL-17表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而減少炎性細(xì)胞對(duì)主動(dòng)脈壁的浸潤(rùn)，使MMP2和MMP9

12、活性降低，從而減緩AAA的發(fā)生。此外，間充質(zhì)干細(xì)胞療法則可以通過(guò)降低HMGB1的表達(dá)，減弱主動(dòng)脈促炎進(jìn)程，抑制AAA的發(fā)生，使細(xì)胞療法成為治療AAA的新型療法39。上述結(jié)果表明，使用不同的AAA模型，可能得出截然相反的結(jié)果。因此，Nox2，尤其是內(nèi)皮、平滑肌以及成纖維細(xì)胞中的Nox2在AAA中的作用機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。4. Nox4 AAA患者主動(dòng)脈瘤體中，Nox4的表達(dá)顯著降低33，但Nox4在AAA中的直接作用未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。在Ang誘導(dǎo)的AAA模型中，同型半胱氨酸（Homocysteine，Hcy）后，Hcy能在短時(shí)間內(nèi)激活去泛素化酶圓柱瘤（cylindromatosis，CYLD），從

13、而降低Nox4的泛素化水平，促進(jìn)血管外膜成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化成肌成纖維細(xì)胞。后者繼續(xù)分泌IL-6和MCP-1，進(jìn)而招募單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞到外膜，釋放炎性因子招募炎性細(xì)胞，增加ROS生成，促進(jìn)AAA的形成40, 41。5. Nox5 與對(duì)照組腹主動(dòng)脈相比，AAA患者瘤體中Nox5的表達(dá)明顯升高33，但其在AAA中的作用還亟待解決?？傊?，NADPH氧化酶各個(gè)亞基在AAA的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制各不相同，明確各亞基在AAA中的作用為其治療提供新的理論依據(jù)?？偨Y(jié)與展望綜上所述，AAA的形成與炎癥引起的氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)降解以及血管平滑肌細(xì)胞凋亡等方面密切相關(guān)，其中ROS在AAA形成中起關(guān)鍵作用，其主要生

14、成酶體NADPH氧化酶成為首要的研究對(duì)象。大量研究發(fā)現(xiàn)，NADPH氧化酶各個(gè)亞基在AAA發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用迥異，但其具體的作用機(jī)制尚不清楚，所以為了更好的探究AAA的發(fā)病機(jī)制，須進(jìn)一步明確不同部位其各亞基的表達(dá)水平或其活性與AAA的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)AAA的防治提供新靶標(biāo)，也為早期干預(yù)AAA提供有效藥物治療。 參考文獻(xiàn)1 Parastatidis I, Weiss D, Joseph G, et al. Overexpression of Catalase in Vascular Smooth Muscle Cells Prevents the Formation ofAbdominal Aort

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