巨噬細(xì)胞與動(dòng)脈粥樣硬化

巨噬細(xì)胞與動(dòng)脈粥樣硬化

肝疾?。╟pd）是一種嚴(yán)重危害人類(lèi)健康和生命的重大疾病。世界上每年約有1670萬(wàn)人死亡，是世界上死亡率的第一位。動(dòng)脈粥樣硬化（as）是cpd形成和發(fā)展的重要病理基礎(chǔ)。AS是一類(lèi)發(fā)展緩慢的、復(fù)雜的血管炎癥性疾病,其特點(diǎn)是動(dòng)脈管壁增厚變硬、失去彈性和管腔縮小,在動(dòng)脈內(nèi)膜上積聚呈黃色粥樣的AS斑塊。AS斑塊的形成過(guò)程,包括壞死成分、鈣化區(qū)域、改變后脂質(zhì)的聚集、平滑肌細(xì)胞(smoothmusclecells,SMCs)、泡沫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞(endothelialcells,ECs)和白細(xì)胞的遷移及巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)等［1］。筆者主要討論巨噬細(xì)胞及巨噬細(xì)胞相關(guān)的主要生物大分子在AS病理進(jìn)程中的重要作用,以便闡述AS病理機(jī)制,為AS的診斷、治療及藥物研究和開(kāi)發(fā)提供文獻(xiàn)依據(jù)。1損傷應(yīng)激模型1829年JeanLobstein首先提出AS概念,長(zhǎng)期以來(lái)AS被認(rèn)為僅涉及膽固醇在動(dòng)脈壁的被動(dòng)聚集［2］。在20世紀(jì)70年代,建立了損傷應(yīng)答模型。目前,關(guān)于AS的描述已經(jīng)更加復(fù)雜化,AS被認(rèn)為是具有慢性炎癥反應(yīng)特征的病理過(guò)程,其發(fā)展始終伴隨炎癥反應(yīng)。AS的斑塊是以脂質(zhì)與滲透進(jìn)來(lái)的T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞一起聚集在動(dòng)脈壁為特征的［3］。炎癥細(xì)胞遷移至動(dòng)脈損傷部位的程度由單核細(xì)胞的募集、巨噬細(xì)胞的滲透、以及處于動(dòng)脈壁內(nèi)這些細(xì)胞增殖、存活和凋亡之間的平衡所決定［4］。1.1有機(jī)溶劑轉(zhuǎn)染AS早期,低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)聚集在血管內(nèi)膜,激活內(nèi)皮表達(dá)白細(xì)胞黏附分子和趨化因子,促進(jìn)單核細(xì)胞和T細(xì)胞募集。在巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophagecolonystimulatingfactor,M-CSF)以及其他分化因子的驅(qū)使下,單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞上調(diào)模式識(shí)別受體(patternrecognitionreceptors,PRRs),包括Toll受體(Toll-likereceptors,TLRs)和清道夫受體(scavengerreceptor,SRs)。TLRs通路的激活導(dǎo)致炎性反應(yīng),SRs通過(guò)調(diào)節(jié)氧化的低密度脂蛋白(oxidizedlowdensitylipoprotein,ox-LDL)導(dǎo)致泡沫細(xì)胞形成。巨噬細(xì)胞表達(dá)的ATP結(jié)合盒(ATP-bindingcas-sette,ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)子參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn),降低血漿膽固醇水平。1.1.2單核細(xì)胞分化成M1、M22種亞型巨噬細(xì)胞在M-CSF以及其他分化因子的驅(qū)使下,單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞和/或樹(shù)突細(xì)胞(dendriticcells,DCs)［7］。在免疫過(guò)程中,盡管M1和M2兩種亞型的巨噬細(xì)胞都出現(xiàn)在硬化損傷部位,二者卻表現(xiàn)出一個(gè)相反的作用［8］。M1型巨噬細(xì)胞由Ly6Chigh單核細(xì)胞分化而來(lái),具有促炎作用,其經(jīng)典活化途徑為:在干擾素γ(IFN-γ)存在的條件下被脂多糖激活,導(dǎo)致IL-2,IL-23,IL-6,IL-1和TNF-α的表達(dá)量升高。相反,活化的M2型巨噬細(xì)胞由Ly6Clow單核細(xì)胞分化而來(lái),具有抗炎作用。在IL-4、IL-13、IL-1或維生素D3存在條件下,M2型巨噬細(xì)胞受到活化并釋放大量的IL-10、SRs、甘露糖受體和精氨酸酶［9］,起保護(hù)作用。1.1.4清道夫受體(SRs)SRs一種細(xì)胞表面糖蛋白,同時(shí)也是一種PRRs,具有特異的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,在AS性心血管疾病中起保護(hù)作用。SRs有A、B2種亞型。表達(dá)在巨噬細(xì)胞表面的SR類(lèi)A型受體(SR-AI和AII),解釋了多數(shù)巨噬細(xì)胞偏向于攝取乙?；疞DL,結(jié)合ox-LDL,識(shí)別微粒中修飾后的apoB元件等現(xiàn)象［13］。SR類(lèi)B型受體(SR-BI和BII)參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)及高密度脂蛋白(highdensitylipoprotein,HDL)生成,影響巨噬細(xì)胞的表型,參與AS進(jìn)程［14］。1.1.5ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子ABCAl、ABCG1ABCAl和AB-CG1參與膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)及HDL的生成,影響AS發(fā)生發(fā)展。在AS患者的血管中有ABCAl和ABCG1表達(dá),尤其是在早期脂質(zhì)條紋的巨噬細(xì)胞中高表達(dá)。ABCAl和ABCG1敲除會(huì)導(dǎo)致大量脂質(zhì)聚集在巨噬細(xì)胞,形成泡沫細(xì)胞［15］。研究表明,ABCAl和ABCG1與細(xì)胞凋亡、炎癥因子釋放有關(guān),ABCAl和ABCG1敲除會(huì)增加斑塊炎癥［16］,而ABCA1、ABCG1缺陷型小鼠,循環(huán)中的單核細(xì)胞數(shù)增加［17］,均促進(jìn)了AS進(jìn)展。但有趣的是,在ABCG1和ApoE雙基因敲除小鼠中卻發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞凋亡,斑塊面積變?。?8］。1.2細(xì)胞凋亡和對(duì)凋亡細(xì)胞的激活巨噬細(xì)胞在AS發(fā)展進(jìn)程中起著重要作用,體現(xiàn)在:促進(jìn)斑塊的形成、稀釋纖維帽和壞死核心成分,由此導(dǎo)致炎性應(yīng)答的增加和斑塊內(nèi)SMCs、白細(xì)胞等凋亡信號(hào)的增強(qiáng)。易損斑塊易于導(dǎo)致血栓破裂。斑塊的破裂部位幾乎都位于斑塊壞死核心附近,與稀釋纖維帽有關(guān)。纖維帽強(qiáng)度是決定斑塊穩(wěn)定性的重要因素,纖維帽內(nèi)膠原基質(zhì)減少則會(huì)引起纖維帽強(qiáng)度降低。巨噬細(xì)胞能夠通過(guò)其衍生的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMPs)的分泌來(lái)降低內(nèi)膜SMCs中膠原的合成。斑塊的壞死對(duì)于炎癥、血栓形成、斑塊的崩解以及生理應(yīng)激的形成起重要作用。巨噬細(xì)胞可減少內(nèi)膜成肌纖維細(xì)胞樣SMCs的數(shù)目以及膠原的降解。體外數(shù)據(jù)表明,巨噬細(xì)胞可通過(guò)Fas凋亡途徑和分泌促凋亡的腫瘤壞死因子-α(tumornec-rosisfactorα,TNF-α)與氮氧化物觸發(fā)SMCs的凋亡［19］。研究表明,NF-κB受體活化因子配體(receptoractivatorofnuclearfactorkappaBligand,RANKL)作用于單核巨噬細(xì)胞,通過(guò)增加IL-6和TNF-α的表達(dá),促進(jìn)SMCs的鈣化［20］,TNF-α在AS中的作用也將在第2部分詳細(xì)討論。在血管受損部位,巨噬細(xì)胞的凋亡和對(duì)凋亡細(xì)胞的吞噬清除導(dǎo)致壞死核心增加、斑塊穩(wěn)定性降低。研究發(fā)現(xiàn),在AS進(jìn)程中,SR-A的作用與前文討論的在AS早期時(shí)相反,與主要穹窿蛋白形成復(fù)合物,促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡和凋亡細(xì)胞清除,加快斑塊壞死［21］。2常見(jiàn)的外周血誘導(dǎo)形式巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子能夠刺激內(nèi)皮黏附分子、蛋白酶和其他調(diào)節(jié)分子的產(chǎn)生,這些調(diào)節(jié)分子以可溶性的形式進(jìn)入全身循環(huán)誘導(dǎo)AS斑塊發(fā)生、進(jìn)展,增加斑塊的易損性,影響著AS病理發(fā)展的進(jìn)程。同時(shí),巨噬細(xì)胞也可通過(guò)分泌抗炎細(xì)胞因子,起保護(hù)作用。這些巨噬細(xì)胞相關(guān)生物大分子,不僅在AS發(fā)生發(fā)展中起重要作用,同時(shí)其表達(dá)量的高低也與AS進(jìn)程密切相關(guān),可能成為評(píng)價(jià)AS風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物以及治療AS的重要靶點(diǎn)。2.1抗tnf-療法2.1.1腫瘤壞死因子-α(TNF-α)巨噬細(xì)胞在TLRs和TNF-α自身受體介導(dǎo)的應(yīng)答下誘導(dǎo)產(chǎn)生TNF-α,而TNF-α可調(diào)節(jié)一系列重要細(xì)胞功能,包括細(xì)胞增殖、存活、分化和凋亡。在脈管系統(tǒng)中,TNF-α調(diào)節(jié)ECs和SMCs的功能以及ECs和血細(xì)胞相互作用,這在AS進(jìn)程中非常重要。TNF-α表達(dá)增加促進(jìn)活性氧自由基(reactiveoxidespecies,ROS)產(chǎn)生,導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂。另外臨床研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮損傷和主動(dòng)脈僵硬度增加會(huì)直接加快AS進(jìn)程,而運(yùn)用抗TNF-α療法,可以降低主動(dòng)脈僵硬度,減輕炎癥,減慢AS進(jìn)程。2.1.3可溶性CD40配體(CD40ligand,CD40L)CD40與CD40L在巨噬細(xì)胞、ECs和VSMCs等AS病變相關(guān)細(xì)胞中均有表達(dá)。CD40與CD40L結(jié)合后,通過(guò)凋節(jié)多種細(xì)胞因子、趨化因子、黏附分子、生長(zhǎng)因子和MMPs等表達(dá),促進(jìn)AS相關(guān)炎癥、免疫反應(yīng),誘導(dǎo)AS斑塊發(fā)生進(jìn)展,增加斑塊易損性［27］。調(diào)查急性腦梗死患者發(fā)現(xiàn)CD40/CD40L系統(tǒng)上調(diào)且伴隨著不同程度的血管栓塞,且兩者成一定相關(guān)性,因此CD40/CD40L系統(tǒng)可能成為臨床評(píng)估AS穩(wěn)定性的生物標(biāo)志物［28］。2.2小鼠亞組織化學(xué)模型2.2.1白細(xì)胞介素-10(interleukin-10,IL-10)IL-10由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞分泌,抑制其他細(xì)胞因子的分泌,是AS發(fā)展中后期一個(gè)重要的抗炎細(xì)胞因子。IL-10-/-小鼠體內(nèi)膠原蛋白數(shù)目明顯下降［29］。ApoE-/-小鼠給予共軛亞油酸致AS模型中,IL-10表達(dá)量升高,其下游信號(hào)通路激活,AS病程減慢［30］。2.2.2轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforminggrowthfactorβ,TGF-β)包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞都可以產(chǎn)生TGF-β,在炎癥部位,TGF-β可抑制巨噬細(xì)胞活性,表現(xiàn)出抗炎效應(yīng)。在AS患者體內(nèi),AS斑塊處TGF-β1高表達(dá),且血清中TGF-β1的增加有利于降低冠心病的發(fā)生［31］。另外,TGF-β1可以抑制ox-LDL的攝取,調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞的形成,誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)ABCAl、ABCGl和apoE,促進(jìn)細(xì)胞中膽固醇的流出,提高HDL水平,減緩AS進(jìn)程［32］。轉(zhuǎn)基因致ApoE-/-CD11cDNR小鼠TGFβRⅡ失活,與ApoE-/-CD11cDNR小鼠相比,炎性斑塊面積大,AS病程加快。2.3mif在小鼠、人頸動(dòng)脈和脂質(zhì)等組織中的表達(dá)MIF由單核巨噬細(xì)胞分泌,是炎癥反應(yīng)中的重要介質(zhì),在ECs和VSMCs等AS病變相關(guān)細(xì)胞中均高表達(dá)。研究顯示,MIF的表達(dá)與小鼠、人頸動(dòng)脈斑塊、喂養(yǎng)動(dòng)脈粥樣化飲食的家兔主動(dòng)脈的I/M增加和脂質(zhì)沉積相關(guān)［33］。MIF和Ldlr雙基因敲除小鼠研究表明,MIF通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、蛋白酶表達(dá)、內(nèi)膜增厚,影響AS病程［34］。2.4s1p和tgf-MMPs是蛋白酶活化酶家族的成員,主要由活化的巨噬細(xì)胞及VSMCs產(chǎn)生。在AS斑塊中MMP-9高表達(dá),而HDL、S1P和TGF-β均可下調(diào)其表達(dá)［35］。在AS斑塊形成過(guò)程中,MMP可以調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)(extra-cellularmatrix,ECM)降解、細(xì)胞增殖和遷移、組織重塑以及生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生和分泌［36］。Ldlr-/-Apob100/100小鼠模型證明,MMP-2和MMP-9表達(dá)和活性增加,促進(jìn)AS斑塊增大［37］。2.5crp檢測(cè)及轉(zhuǎn)導(dǎo)因子表達(dá)在人ECs中,CRP促進(jìn)VCAM-1、ICAM-1、E-選擇素以及單核細(xì)胞趨化蛋白(monocyteschemoattractantprotein-1,MCP-1)的表達(dá),促進(jìn)炎癥反應(yīng)發(fā)生,是AS發(fā)展中的重要炎性標(biāo)志物［38］。CRP通過(guò)下調(diào)eNOS轉(zhuǎn)錄,使ICAM-1表達(dá)增加,刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生組織因子和促炎細(xì)胞因子,刺激血管移位,通過(guò)與膜攻擊物結(jié)合等途徑促進(jìn)AS的發(fā)生發(fā)展［39］。但也有研究顯示,CRP-/-小鼠分別與ApoE-/-小鼠和LDLR-/-小鼠雜交建立兩種AS小鼠模型,與正常組相比,斑塊面積相當(dāng)甚至增加,表明CRP可能也起到一定的保護(hù)作用［40］。2.6通過(guò)nf-b信號(hào)通路調(diào)節(jié)mirna-155的表達(dá)AS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中是否也受到miRNA的調(diào)控成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞,TNF-α、LPS等通過(guò)NF-κB信號(hào)通路上調(diào)miRNA-155的表達(dá)水平,調(diào)節(jié)DCs功能,影響AS的發(fā)生發(fā)展［41］。從miRNA在心腦血管疾病中的重要作用可以預(yù)期miRNA可能成為臨床診斷的一個(gè)有前景的生物標(biāo)志物,甚至是藥物治療靶點(diǎn)［42］。3細(xì)胞生物學(xué)及相關(guān)生物分子吸煙、高血壓、致粥樣硬化的脂蛋白、高血糖等促進(jìn)AS主要損傷因子形成的各種有害刺激,促進(jìn)黏附分子及各種細(xì)胞因子分泌,促進(jìn)單核細(xì)胞附著于ECs,而聚集的趨化因子進(jìn)一步導(dǎo)致單核細(xì)胞遷移至內(nèi)膜下空隙,轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉?xì)胞。脂紋的形成始于單核細(xì)胞變?yōu)榫奘杉?xì)胞,攝取膽固醇脂蛋白。巨噬細(xì)胞可以促進(jìn)斑塊的形成、稀釋纖維帽和壞死核心成分,導(dǎo)致血栓形成、斑塊崩解。一方面,巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α、IL-1等炎性細(xì)胞因子能夠刺激內(nèi)皮黏附分子、蛋白酶和其他調(diào)節(jié)分子的產(chǎn)生,促進(jìn)血栓形成、擴(kuò)大斑塊面積,增加斑塊的不穩(wěn)定性,誘導(dǎo)AS的發(fā)生發(fā)展。另一方面,巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的IL-10、TGF-β等抗炎因子通過(guò)降低斑塊處蛋白酶活性或抑制血管ECs致炎黏附分子的表達(dá),增加AS斑塊的穩(wěn)定性,增加HDL水平,起保護(hù)作用。綜上所述,巨噬細(xì)胞參與了動(dòng)脈粥樣硬化病理進(jìn)程中的多個(gè)環(huán)節(jié),巨噬細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子、趨化因子、酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、miRNA等生物大分子也發(fā)揮著重要作用,可能成為評(píng)價(jià)AS風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物,以及治療AS的重要靶點(diǎn)。因此,認(rèn)識(shí)巨噬細(xì)胞及相關(guān)生物大分子在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中的作用,對(duì)于深入理解動(dòng)脈粥樣硬化的病因、發(fā)病機(jī)制,為其診斷、治療及藥物研發(fā)具有重要意義。1.1.1單核細(xì)胞募集至冠狀動(dòng)脈壁在AS病理進(jìn)程中,血液中的單核細(xì)胞滲透至內(nèi)膜及內(nèi)膜下層,經(jīng)趨化因子激活,通過(guò)一種相互作用將apoB-LPs覆蓋在ECs表面,翻轉(zhuǎn)并緊緊貼服于ECs。當(dāng)單核細(xì)胞滾動(dòng)至發(fā)炎的冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮組織后,在淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1(lymphocytefunctionassoc