巨噬細(xì)胞增殖和凋亡對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的影響

1、巨噬細(xì)胞增殖和凋亡對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的影響動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病是目前世界范圍內(nèi)人類發(fā)病和死亡的主要原因之一。血脂異常、高血壓、胰島素抵抗和吸煙等危險(xiǎn)因素?fù)p傷血管內(nèi)皮，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，為動(dòng)脈粥樣硬化(atheroscle-rosis，As)發(fā)生始動(dòng)環(huán)節(jié)。受損血管內(nèi)皮細(xì)胞募集單核細(xì)胞至內(nèi)膜下，單核細(xì)胞浸潤(rùn)并分化為巨噬細(xì)胞，通過清道夫受體吞噬過多氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，形成最早的 As 病變脂質(zhì)條紋。荷脂的巨噬細(xì)胞能分泌許多生長(zhǎng)因子及炎癥介質(zhì)，促進(jìn)斑塊生長(zhǎng)及炎癥反應(yīng);因此巨噬細(xì)胞對(duì) As 發(fā)生發(fā)展

2、起重要作用。眾多因素控制斑塊中巨噬細(xì)胞數(shù)量，包括單核細(xì)胞浸潤(rùn)、巨噬細(xì)胞增殖和凋亡、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞遷移。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為粥樣斑塊中巨噬細(xì)胞主要來源于血液，但有新近研究表明，巨噬細(xì)胞局部增殖是斑塊巨噬細(xì)胞主要來源，提示巨噬細(xì)胞增殖和凋亡與 As 發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。本文主要針對(duì)巨噬細(xì)胞增殖和凋亡對(duì) As 發(fā)生發(fā)展的影響作一綜述，以期為 As 防治提供新的靶點(diǎn)及作用途徑。1 巨噬細(xì)胞活化與動(dòng)脈粥樣硬化巨噬細(xì)胞受內(nèi)膜下局部微環(huán)境信號(hào)刺激，活化為具有不同功能表型的亞型，包括經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞(classically activated macrophage，CAM;即 M1 型巨噬細(xì)胞)和選擇性活化巨噬細(xì)胞

3、(alternatively ac-tivated macrophage，AAM; 即 M2 型巨噬細(xì)胞 )。M1 型巨噬細(xì)胞由干擾素 γ 以及脂多糖等誘導(dǎo)，以分泌促炎因子為主，發(fā)揮促炎功能;M2 型巨噬細(xì)胞由白細(xì)胞介素 4 以及白細(xì)胞介素 13 等誘導(dǎo)，以修復(fù)組織、抗炎作用為主。在特殊信號(hào)誘導(dǎo)下，巨噬細(xì)胞兩種細(xì)胞表型可以相互轉(zhuǎn)化。兩種巨噬細(xì)胞亞型功能各異，對(duì) As 的影響在不同階段各自占優(yōu)勢(shì)。As 起始階段，斑塊中巨噬細(xì)胞以 M2 型為主，通過增加甘露糖受體、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β、白細(xì)胞介素 10 和精氨酸酶表達(dá)及分泌，抑制炎癥反應(yīng)，限制斑塊生長(zhǎng)。隨著病程進(jìn)展，斑塊中 M1

4、 型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)，分泌大量腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1β 和白細(xì)胞介素 6 等炎性因子，參與炎癥反應(yīng)，促進(jìn) As 發(fā)展。M1 型巨噬細(xì)胞還可以分泌大量基質(zhì)金屬蛋白酶，降解細(xì)胞外基質(zhì)，降低斑塊穩(wěn)定性。同時(shí)有實(shí)驗(yàn)表明易損斑塊肩部聚集有大量巨噬細(xì)胞且主要為 M1 型。誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞抗炎表型能降低斑塊炎癥程度，抑制 As。本課題組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肝X 受體激動(dòng)劑可以明顯抑制巨噬細(xì)胞腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素 6 和白細(xì)胞介素 1β 的分泌，降低斑塊炎癥，為肝 X 受體激動(dòng)劑抗 As 提供了理論依據(jù)。越來越多實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明巨噬細(xì)胞數(shù)量及炎癥表型能影響斑塊發(fā)生發(fā)展。上述結(jié)

5、果提示巨噬細(xì)胞既受局部微環(huán)境作用，同時(shí)也能影響局部炎癥狀態(tài)，對(duì)于調(diào)節(jié)粥樣斑塊發(fā)生發(fā)展及斑塊穩(wěn)定性有重要作用。2 巨噬細(xì)胞增殖與動(dòng)脈粥樣硬化人、兔和鼠粥樣斑塊中，早已證實(shí)巨噬細(xì)胞明顯增殖。新近研究表明動(dòng)脈粥樣斑塊中巨噬細(xì)胞并非完全來源于單核細(xì)胞，而是主要依靠自身局部增殖。細(xì)胞增殖受多種因素調(diào)節(jié)，我們?cè)诖酥饕鸵职┗?、生長(zhǎng)抑制基因和骨髓生長(zhǎng)因子對(duì)巨噬細(xì)胞增殖及 As 的影響予以介紹，闡述巨噬細(xì)胞增殖與As 的聯(lián)系。2. 1 抑癌基因、生長(zhǎng)抑制基因?qū)奘杉?xì)胞增殖與動(dòng)脈粥樣硬化的影響通過研究基因敲除鼠，觀察巨噬細(xì)胞增殖對(duì) As的影響。載脂蛋白 E 敲除(apolipoprotein E knock-

6、out，ApoE-KO)鼠 p27kip1 失活，增加斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞增殖，促進(jìn) As。ApoE-KO 鼠巨噬細(xì)胞特異性視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein，pb) 缺乏，斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞增殖增加，促進(jìn)斑塊生長(zhǎng)。ApoE-KO 鼠促凋亡蛋白 p53 失活增加內(nèi)膜下巨噬細(xì)胞增殖，As 斑塊面積變大，而 p53 正常骨髓植入p53 和 ApoE 雙敲除鼠，內(nèi)膜下巨噬細(xì)胞增殖減少，抑制斑塊形成。將 p53 敲除骨髓植入低密度脂蛋白受體敲除(low density lipoprotein receptor knock-out，LDL-KO) 鼠，巨噬細(xì)胞增殖及斑塊脆性增加，促進(jìn)

7、 As。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示 p27kip1、pb、p53抑癌基因缺乏，巨噬細(xì)胞增殖增多，促進(jìn) As 發(fā)生發(fā)展。研究表明人類 As 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)與染色體9p21 靠近Ink4 / Arf 區(qū)域的許多單核苷酸多態(tài)性( single nucleo-tide polymorphism，SNP)相關(guān)。Ink4/Arf 區(qū)域含有生長(zhǎng)抑制基因 CDKN2A(編碼 p16Ink4a;AF:編碼人p14Arf、鼠 p19Arf) 和 CDKN2B( 編碼 p15Ink4b) 。有研究證明，在白細(xì)胞中，染色體9p21 上與 As 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的 SNP 和 Ink4/Arf 表達(dá)之間存在相關(guān)性，提示 Ink4/Arf 表達(dá)

8、可能與 As 發(fā)生相關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明CDKN2B 表達(dá)下調(diào)增加 As 斑塊面積。Kuo 等把 p16Ink4a/p19Arf 單倍缺失表達(dá)的骨髓移植到LDL-KO 鼠，斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞增殖增多，促進(jìn) As，提示 p16Ink4a/p19Arf 缺乏促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖及 As發(fā)展。2. 2 骨髓生長(zhǎng)因子對(duì)巨噬細(xì)胞增殖與動(dòng)脈粥樣硬化的影響機(jī)體中，骨髓生長(zhǎng)因子包括巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macro-phage colony stimulating factor，GM-C

9、SF)等，它們對(duì)骨髓細(xì)胞增殖起重要作用。M-CSF 能促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖、分化、存活。動(dòng)物 As 斑塊中，M-CSF 表達(dá)增多，提示 M-CSF 參與 As。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ApoE-KO 鼠 M-CSF 缺乏，As 受抑制。另外，M-CSF 處理股動(dòng)脈內(nèi)膜受損 ApoE-KO 鼠，促進(jìn)內(nèi)膜斑塊形成，且斑塊內(nèi)細(xì)胞主要來源骨髓。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示 M-CSF 可能通過刺激巨噬細(xì)胞增殖，促進(jìn) As發(fā)展。然而也有實(shí)驗(yàn)證明 M-CSF 能減少高膽固醇血癥兔主動(dòng)脈壁膽固醇沉積，抑制 As 發(fā)生發(fā)展，可能是由于 M-CSF 能促進(jìn)荷脂巨噬細(xì)胞膽固醇流出，提示 M-CSF 對(duì)巨噬細(xì)胞及 As 作用的復(fù)雜性。GM-C

10、SF 在 As 中的作用目前尚無定論。實(shí)驗(yàn)顯示 LDL-KO 鼠注射 GM-CSF 顯著增加新生粥樣斑塊中巨噬細(xì)胞增殖，且增殖能被抗 GM-CSF 抗體所抑制。另有實(shí)驗(yàn)表明 LDL-KO 鼠缺乏 GM-CSF 能降低粥樣斑塊面積。還有體外實(shí)驗(yàn)證明ox-LDL 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞增殖依賴于 GM-CSF 的產(chǎn)生，抑制 GM-CSF 能阻斷 ox-LDL 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞增殖。Yano 等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曲格列酮能通過抑制GM-CSF 從而抑制巨噬細(xì)胞增殖，部分解釋了該藥抗 As 的機(jī)制。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示 GM-CSF 能增加巨噬細(xì)胞增殖，促進(jìn) As，抑制 GM-CSF，能阻斷巨噬細(xì)胞增殖，有抗 As 作用。但在

11、 ApoE-KO 鼠，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無論 GM-CSF 缺乏或補(bǔ)充 GM-CSF 都能促進(jìn)As。在高脂血癥兔，GM-CSF 能減少 As 發(fā)生。出現(xiàn)以上不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或許是因?qū)嶒?yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)驗(yàn)方法不同所致。為了闡明 As 中 GM-CSF 的作用，需要更深入的研究。3 巨噬細(xì)胞凋亡與動(dòng)脈粥樣硬化巨噬細(xì)胞凋亡貫穿 As 發(fā)生發(fā)展始終。Gautier等證明巨噬細(xì)胞凋亡在病變?cè)缙谝种?As，晚期則促進(jìn) As。As 早期，吞噬細(xì)胞(以 M2 型巨噬細(xì)胞為主)能通過胞葬作用(efferocytosis)快速將凋亡細(xì)胞清除，阻止繼發(fā)性細(xì)胞壞死及炎癥反應(yīng)，抑制斑塊生長(zhǎng)。隨著病變發(fā)展，胞葬作用逐漸缺失，凋亡的巨噬細(xì)胞、

12、血管平滑肌細(xì)胞不能得到有效清除，繼發(fā)壞死，釋放細(xì)胞內(nèi)各種蛋白酶和其它有毒物質(zhì)，促成斑塊壞死核心形成。因此，As 晚期大量巨噬細(xì)胞凋亡將導(dǎo)致不穩(wěn)定斑塊形成。胞葬作用缺失的原因，有實(shí)驗(yàn)表明與斑塊 CDKN2B 表達(dá)下調(diào)有關(guān)，也有證據(jù)提示與 M2 型巨噬細(xì)胞對(duì) ox-LDL 的脂毒性較敏感導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增多相關(guān)?？傊?，巨噬細(xì)胞凋亡對(duì) As 有重要影響。3 1 巨噬細(xì)胞凋亡對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的影響利用不同動(dòng)物模型研究巨噬細(xì)胞凋亡對(duì) As 的影響。p53 敲除骨髓植入 ApoE*3-Leiden 轉(zhuǎn)基因鼠，巨噬細(xì)胞凋亡降低，斑塊面積顯著增加。p21Cip1 是一種重要的細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控蛋白，作為p53 一個(gè)作用

13、靶點(diǎn)，它參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、衰老及死亡過程。實(shí)驗(yàn)證明 ApoE-KO 鼠敲除 p21Cip1，巨噬細(xì)胞凋亡增多，As 受抑制。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示巨噬細(xì)胞凋亡可能有抑制 As 發(fā)生發(fā)展的作用。但另有實(shí)驗(yàn)表明 ApoE-KO 鼠敲除 p21Cip1 促進(jìn) As進(jìn)展，這或許是 As 不同時(shí)期，巨噬細(xì)胞凋亡所起作用不同的表現(xiàn)。Shaposhnik 等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈壁源性 M-CSF 缺乏促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡，減少斑塊巨噬細(xì)胞數(shù)量，抑制 As，提示巨噬細(xì)胞凋亡或許要影響到巨噬細(xì)胞數(shù)量才能表現(xiàn)出抑制 As 作用。據(jù) Gautier 等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提示巨噬細(xì)胞凋亡在 As 不同階段所產(chǎn)生的影響不同。實(shí)驗(yàn)表明將促凋亡

14、蛋白 Bax 敲除骨髓植入 LDL-KO 鼠，早期斑塊中巨噬細(xì)胞凋亡減少，增加斑塊面積。另有報(bào)道指出，抗凋亡蛋白 Fortilin 能抑制 Bax 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞凋亡，促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖，加速 As 發(fā)展。還有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ApoE-KO 鼠 p19Arf 缺乏，早期斑塊巨噬細(xì)胞及血管平滑肌細(xì)胞凋亡減少，粥樣斑塊面積增加。Arai 等實(shí)驗(yàn)證明 ApoE-KO 鼠凋亡抑制因子 6 失活，早期斑塊中巨噬細(xì)胞凋亡增加，顯著抑制 As 進(jìn)展。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果均提示早期病變中巨噬細(xì)胞凋亡能抑制 As。實(shí)驗(yàn)證明 ApoE-KO 鼠脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白失活，晚期斑塊中巨噬細(xì)胞凋亡減少，粥樣斑塊變小。也有實(shí)驗(yàn)表明

15、ApoE-KO 鼠 CHOP / GADD153( growth arrest and DNA dam-age 153)失活，晚期斑塊巨噬細(xì)胞凋亡減少，斑塊壞死程度減輕，As 受抑制。上述實(shí)驗(yàn)提示，As 晚期巨噬細(xì)胞凋亡降低斑塊穩(wěn)定性，促進(jìn) As 發(fā)展。巨噬細(xì)胞凋亡促使晚期粥樣斑塊壞死核心形成，增加斑塊脆性及血栓性事件風(fēng)險(xiǎn)，但巨噬細(xì)胞凋亡的具體機(jī)制尚未被闡明。有研究表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ES)與自噬(au-tophagy，AP)功能紊亂參與巨噬細(xì)胞凋亡。3 2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對(duì)巨噬細(xì)胞凋亡及動(dòng)脈粥樣硬化的影響As 發(fā)生發(fā)展中，ES 介導(dǎo)血管炎癥反

16、應(yīng)和內(nèi)皮功能障礙，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞凋亡，促使脂質(zhì)核心形成。ES 有兩個(gè)主要特征，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白聚集和鈣離子平衡紊亂。持續(xù) ES 導(dǎo)致一些相關(guān)蛋白活化，包括活化轉(zhuǎn)錄因子 6、肌醇依賴酶 1 和蛋白質(zhì)激酶 樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶，這些蛋白激活導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未折疊蛋白累積，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能開始出現(xiàn)障礙。為恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)正常功能，未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UP)開始啟動(dòng)。ES 持續(xù)過長(zhǎng)，或適應(yīng)性反應(yīng)失效，細(xì)胞凋亡隨之發(fā)生。UP 失效導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的一個(gè)關(guān)鍵物質(zhì)是轉(zhuǎn)錄因子 CHOP，它促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放鈣離子和半胱氨酸蛋白酶，同時(shí)激活鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(

17、calcium / calmodulin-dependentprotein kinase ，CaMK)。CaMK激活將誘導(dǎo)細(xì)胞表面死亡受體 Fas 表達(dá)增多，同時(shí)活化線粒體死亡途徑、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子 1 和還原型輔酶氧化酶，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。As 模型鼠 CHOP 缺乏，巨噬細(xì)胞凋亡減少，斑塊壞死減輕，As 受抑制。ES 特異性阻斷劑 4-苯基丁酸鈉能夠顯著抑制As。綜上所述，持續(xù)過長(zhǎng)的 ES 導(dǎo)致巨噬細(xì)胞凋亡增多，促進(jìn) As，而阻斷 ES 能減少巨噬細(xì)胞凋亡，抑制 As。3. 3 自噬對(duì)巨噬細(xì)胞凋亡及動(dòng)脈粥樣硬化影響近年研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞 AP 對(duì) As 發(fā)生發(fā)展有重要影響。AP 是一種保

18、守進(jìn)化的分解代謝通路，將長(zhǎng)半衰期蛋白以及受損細(xì)胞器運(yùn)送至溶酶體系統(tǒng)降解，是維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能的重要機(jī)制。哺乳動(dòng)物中，AP 可以分為3 種方式:巨自噬(macro AP)、微自噬(micro AP)和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated AP) 。巨自噬通常簡(jiǎn)稱為 AP，是指在饑餓、細(xì)胞分化及正常生長(zhǎng)調(diào)節(jié)等因素刺激下，胞質(zhì)內(nèi)形成直徑為 300 900 nm、由雙層脂膜圍繞被降解物的自噬體，然后自噬體與溶酶體融合，降解其內(nèi)容物的過程。在 As 早期，基礎(chǔ)水平巨噬細(xì)胞 AP具有抗 As 作用，As 晚期巨噬細(xì)胞 AP 功能失調(diào)或缺失促進(jìn)血管炎癥、氧化應(yīng)激、斑塊壞死。Liao等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞自噬相關(guān)基因 5(autoph-agy-related gene 5，ATG5) 缺失，增加晚期斑塊巨噬細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激和斑塊壞死，促進(jìn) As。另有實(shí)驗(yàn)表明巨噬細(xì)胞 ATG5 缺失，斑塊白細(xì)胞介素 1β 表達(dá)明顯升高，斑塊面積增大。提示巨噬細(xì)胞 AP 功能紊亂可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡，加劇血管炎癥，促進(jìn)As 發(fā)展。4 小 結(jié)針對(duì)斑塊巨噬細(xì)胞的探討是目前 As 研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。新近研究表明巨噬細(xì)胞局部增殖是 As病變中巨噬細(xì)胞的主要來源，巨噬細(xì)胞增殖與凋亡對(duì) As 發(fā)生發(fā)展起重要作用，但巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié) As 發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制尚未闡明。有證據(jù)表明早期巨噬