李 琳,孫 林
(昆明醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院心內科,昆明 650101)
動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是一種慢性炎性反應。近年來,從信號轉導和基因調控水平的研究揭示炎癥貫穿了AS發(fā)生和發(fā)展的所有環(huán)節(jié)。白黎蘆醇(resveratrol)是一種多酚類化合物,可通過抗炎作用起到心血管保護作用。近年來的研究發(fā)現(xiàn),白黎蘆醇通過保護細胞內皮功能、調控炎性細胞因子及介導炎癥相關信號轉導通道保護血管內皮功能、調控炎性反應的發(fā)生發(fā)展全過程,為AS的防治提供新的思路和方法?,F(xiàn)就白黎蘆醇抑制AS炎性反應的研究進展進行綜述。
1989年WHO“莫尼卡項目”的流行病學調查發(fā)現(xiàn),法國人冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ê喎Q冠心病)發(fā)病率和病死率比其他西方國家低得多,這一現(xiàn)象被稱為“法蘭西奇跡”。這與法國人進餐時飲用的紅葡萄酒有關,其中起主要作用的就是白藜蘆醇。白黎蘆醇化學名稱為 3,4',5,-三羥基二苯乙烯,在葡萄中的含量尤為豐富,每克新鮮的葡萄皮中含50~100 μg,在紅葡萄酒中其濃度高達 1.5~3.0 mg/L。白黎蘆醇有抗炎癥、抗氧化應激、抗血小板聚集、抗增殖[1,2]、抑制脂質過氧化,增強膽固醇流出[3],抗動脈硬化等作用。
AS發(fā)病機制錯綜復雜,尚不完全清楚。AS發(fā)病學說,如血栓形成學說、脂質浸潤學說、平滑肌細胞增殖學說、氧化應激學說、同型半胱氨酸學說等都不足以完全解釋AS性疾病的發(fā)病基礎。直到20世紀末,AS的另一重大學說——炎 癥 學 說 才 由Ross[4]正式提出。隨著一些化學因子和細胞因子不斷檢出,進一步說明炎癥貫穿了AS性疾病的發(fā)生和發(fā)展的所有環(huán)節(jié),從脂紋現(xiàn)象到斑塊形成乃至斑塊破裂、血栓形成導致臨床事件的各個階段,都可以看作是血管對損傷的炎癥作用。
血管內皮受損是冠狀AS的中心環(huán)節(jié)。內皮損傷表現(xiàn)為血管舒縮功能失調、凝血纖溶穩(wěn)態(tài)失衡、脂蛋白通透性改變等。內皮損傷參與炎性反應主要表現(xiàn)單核細胞和T淋巴細胞與內膜的黏附性增加。AS初始,單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)可促進單核細胞激活并分化成巨噬細胞,進一步使低密度脂蛋白(lower density lipoprotein,LDL)氧化成氧化型低密度脂蛋白(oxidation lower density lipoprotein,ox-LDL),巨噬細胞通過不斷攝取ox-LDL變?yōu)楦缓|的泡沫細胞,此過程對AS發(fā)生發(fā)展起重要作用。在此過程中,免疫球蛋白超家族中的細胞黏附分子包括細胞間黏附分子1和血管細胞黏附分子1可介導單核細胞與內皮細胞牢固結合,然后遷入內膜下。有研究表明[5],白黎蘆醇通過介導核因子 кB(nuclear factor kappa B,NF-кB)等不同信號通路通道,可以抑制MCP-1的合成與分泌,從而有效地抑制單核細胞的趨化。白黎蘆醇在體外減少血管細胞黏附分子1和細胞間黏附分子1的表達,以及抑制單核細胞向內皮細胞的黏附,從而在AS起步階段起到抑制作用[6]。
此外,內皮功能受損可引起血小板參與的炎性反應。內皮細胞釋放的擴血管物質前列環(huán)素及一氧化氮除了具有血管活性外,兩者還具有抑制血小板黏附和聚集的作用,目前認為血小板也是一種炎性細胞,活化的血小板可分泌炎性介質。研究發(fā)現(xiàn)[7],高膽固醇飲食喂養(yǎng)的兔子呈現(xiàn)血管內皮功能降低,其血漿中一氧化氮水平明顯降低。隨著白黎蘆醇的攝入,血漿一氧化氮水平明顯提高,其抑制血小板活化的作用也明顯增強。這些結果表明,白黎蘆醇改善血管內皮功能,抑制與血小板相關的炎性反應,表現(xiàn)出心臟保護作用。
免疫細胞(如中性粒細胞、巨噬細胞)是炎癥過程中的關鍵組成部分,這些細胞產生多種不同的促炎性因子,并且相互作用促進斑塊的進展乃至破裂,在AS炎癥過程中起重要作用。
4.1 白細胞介素1β 白細胞介素1β(interleukin-1 bata,IL-1β)抑制炎性反應的主要機制是:①IL-1β可以抑制內皮細胞的增殖,誘導其表達黏附分子,引起單核-巨噬細胞和T淋巴細胞的聚集和浸潤,從而啟動AS形成;②纖維蛋白水解過程減弱時,IL-1β調節(jié)內皮細胞產生促凝活性以促進血栓形成;③IL-1β促進內皮細胞產生前列腺素和血小板活性因子;④IL-1β還參與脂代謝、單核細胞的增殖與分化、細胞外基質和血小板源生長因子的產生,而且能增加血管通透性;在缺血性心臟病的冠狀動脈內皮細胞中確也發(fā)現(xiàn)了IL-1β的顯著增加。白黎蘆醇通過抑制IL-1β所介導的NF-кB通路的表達,從而抑制細胞因子的活化,降低炎性反應[8]。
4.2 白細胞介素6 白細胞介素6(interleukin-6,IL-6)通過誘導血小板源生長因子促進血管平滑肌增殖,促進血管內皮細胞增生,誘導趨化因子和黏附分子的表達、釋放,促進白細胞浸潤,削弱內皮產生一氧化氮的能力。這些共同作用將導致促凝活性增強,促進AS的形成。前瞻性的研究表明,IL-6是健康人發(fā)生心血管事件的獨立預測因子。白黎蘆醇通過抑制IL-6基因啟動子活性,可以明顯抑制血管平滑肌細胞中IL-6基因的轉錄和蛋白的表達,這種抑制呈劑量依賴性。白黎蘆醇也通過抑制NF-κB的活性,從而抑制IL-6基因的表達[9]。
4.3 C反應蛋白 C反應蛋白(C-reactive protein,CRP)是肝臟合成的急性期反應蛋白,能明顯下調內皮合成一氧化氮、刺激內皮釋放內皮素1和IL-6、上調黏附分子、促使MCP-1分泌以便巨噬細胞吞噬LDL。高敏C反應蛋白是AS性疾病和冠心病的獨立危險因素,其循環(huán)中濃度升高作為冠心病的早期診斷和病情檢測的指標。Karlsen等[10]發(fā)現(xiàn),至少患有一個冠心病危險因素的志愿者連續(xù)服用4周的越橘(含大量的白黎蘆醇)后,結果顯示血漿中CRP、IL-6等所致的單核細胞的數量比對照組(服用4周的水)明顯降低;并觀察到越橘中多酚化合物——白黎蘆醇,能抑制單核細胞中NF-κB激活,從而抑制炎性反應的進程。
4.4 腫瘤壞死因子 α 動物實驗[11]發(fā)現(xiàn),動脈粥樣斑塊明顯的實驗組腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)水平較對照組明顯升高,說明TNF-α與AS的發(fā)生有密切關系。其機制可能是:①通過細胞毒作用損傷血管內皮細胞,通透性增高,血中膽固醇易于在管壁內沉積形成粥樣斑塊。②TNF-α與血管內皮細胞表面受體結合,使纖溶酶原激活劑抑制物生成增多,使促凝與抗凝之間平衡失調,最終導致纖溶酶活性低下,血栓形成。③下調血栓調節(jié)素的表達,抑制具有凝血作用的蛋白C的激活。④刺激內皮細胞合成并釋放具有組織因子樣促凝血作用的IL-1,與TNF-α產生協(xié)同作用。白黎蘆醇通過抑制TNF-α刺激內皮細胞黏附分子的表達,從而抑制內皮細胞活化。白黎蘆醇還能通過抑制TNF-α誘導的血管平滑肌細胞的增殖、平滑肌細胞基質金屬蛋白酶的表達,起到抗AS的作用[12]。
5.1 NF-κB信號通路 NF-κB是一種由Rel家族蛋白構成的二聚體轉錄因子。諸多炎性介質的基因序列中有NF-κB的結合位點,NF-κB的激活導致炎癥中大量因子的表達,包括細胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1、化學增活素以及細胞黏附分子,引起持續(xù)的炎性反應破壞血管內皮細胞層,促進AS的發(fā)展。在早期LDL修飾和炎性介質形成過程中有幾種重要的酶,包括環(huán)氧合酶2、誘導型一氧化氮合酶等,這些酶均受NF-κB調控。
Leiro等[13]研究表明,白黎蘆醇明顯阻止 NF-κB家族基因的表達以及抑制黏附分子和急性期反應蛋白的生成。白黎蘆醇及其衍生物調控炎性介質的轉錄機制包括 C/EBP、Fos/Jun、激活蛋白以及 NF-κB。其抑制NF-κB的作用突顯白黎蘆醇的抗炎作用。白黎蘆醇作為NF-κB的抑制劑,減弱由TNF-α誘導的冠狀動脈內皮細胞的活化,減弱促炎因子的表達[14]。同樣,對于由血管緊張素Ⅱ激活所介導的炎性反應,白黎蘆醇通過抑制NF-κB通路,明顯降低細胞因子的表達[15]。白黎蘆醇通過干預NF-κB信號轉導通路,可以抑制眾多炎性介質的激活與生成,這提示白黎蘆醇可作為一種新的安全的藥物抑制慢性炎癥、抑制AS的形成與發(fā)展。
5.2 Janus激酶/信號轉導活化子和轉導子信號通路(Janus kinase signal transduction and transcription activator,JAK-STAT)Janus激酶(JAK)包括 JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2。JAK的酪氨酸磷酸化底物是信號轉導活化子和STAT家族成員。研究發(fā)現(xiàn)大量的細胞因子、生長因子和激素均能激活JAK和(或)STAT蛋白。例如,IL-6可與其受體結合后激活JAK1和STAT3。干擾素α激活JAK1和JAK2后通常再激活STAT蛋白。IL-10可以通過不同的受體分別激活與它們相連的JAK1和Tyk2。JAK-STAT通路激活后可以啟動促炎細胞因子的表達。白黎蘆醇通過抑制STAT3磷酸化,減少IL-6介導的細胞黏附因子在內皮細胞中的基因表達[16]。
5.3 絲裂原活化蛋白激酶信號轉導通路 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,哺乳細胞至少克隆了ERK1/2、JNK、p38和NEK5四個MAPK家族。MAPK對細胞的增殖、分化、凋亡及應激反應具有重要的調控作用。MAPK通路對調節(jié)TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子的釋放起重要作用,而TNF-α、IL-1、IL-6等又能激活NF-κB。因此,AMPK通路對NF-κB的活化可能有重要的調控作用。
白黎蘆醇通過抑制MAPK的磷酸化對細胞凋亡起到保護作用[17]。在人類肥大細胞系炎性反應機制中,NF-κB與MAPK充當了關鍵的角色,白黎蘆醇通過降低細胞內鈣離子水平、抑制ERK 1/2及NF-κB的活化從而抑制TNF-α、IL-6、IL-8及環(huán)氧合酶2的表達;通過白黎蘆醇治療后,ERK1/2的磷酸化程度明顯下降[18]。還有研究表明[19],攝取白黎蘆醇達到一定濃度后,通過激活血小板一氧化氮合酶這種途徑,能明顯提升一氧化氮的水平、增強一氧化氮合酶的活性、降低p38 MAPK的磷酸化,起到抗炎作用。
5.4 Toll樣受體/髓性分化因子88信號通路 Toll樣受體(Toll-like receptors,TLR)具有兩個特征性的結構域,分別是TIR和LRR。其中TIR結構域在轉導TLR信號通路中具有重要作用。TIR通過一系列信號轉導作用,最終形成兩條信號通路:一條最終導致NF-κB活化,另一條則活化MAPK。當TLR通路激活后可促進炎性因子的表達。TLR可協(xié)同p38 MAPK、NF-κB等激活血管平滑肌細胞中炎性因子的轉錄過程。最近研究表明,TLR-4競爭結合的特定的脂多糖通過血管平滑肌細胞及ERK1/2中轉錄過程的激活,導致 IL-6的增多,在這個過程中,p38 MAPK、NF-κB 及 C/EBP 充當著激活的作用[20]。在動物實驗炎性反應中[21],白黎蘆醇能明顯抑制TLR的表達,有效抑制脂質過氧化反應,減少反應性氧化產物的產生及炎性因子的表達。
AS是一種慢性炎癥狀態(tài)。炎性因子在AS的發(fā)生發(fā)展中的互相作用及信號轉導通路在炎癥中的分子機制是AS研究中的一個新領域。白黎蘆醇通過保護血管內皮功能、調控眾多炎性介質及介導炎癥相關信號通道調控炎癥發(fā)生發(fā)展的全過程。隨著對白黎蘆醇抑制AS炎性反應的機制研究的深入開展,應不斷探索和開辟研究的新視角,為臨床AS疾病的防治提供新的靶點和思路。
[1]Do GM,Kwon EY,KiMHJ,etal.Long-terMeffects of resveratrol supplementation on suppression of atherogenic lesion formation and cholesterol synthesis in apo E-deficientmice[J].BiocheMBiophys Res Commun,2008,374(1):55-59.
[2]Das S,Das DK.Resveratrol:a therapeutic promise for cardiovascular diseases[J].Recent Pat Cardiovasc Drug Discov,2007,2(2):133-138.
[3]BerrouguiH,Grenier G,Loued S,etal.A new insight into resveratrol as an atheroprotective compound:inhibition of lipid peroxidation and enhancement of cholesterol efflux[J].Atherosclerosis,2009,207(2):420-427.
[4]Ross R.Atherosclerosis--an inflammatory disease[J].N Engl J Med ,1999,340(2):115-126.
[5]Cullen JP,Morrow D,Jin Y,etal.Resveratrol,a polyphenolic phytostilbene,inhibits endothelialmonocyte chemotactic protein-1 synthesis and secretion[J].JVasc Res,2007,44(1):75-84.
[6]Hsieh YH,Huang SS,Wei FC,etal.Resveratrol attenuates ischemia-reperfusion-induced leukocyte-endothelial cell adhesive interactions and prolongs allograft survival across the MHC barrier[J].Circ J,2007,71(3):423-428.
[7]Gresele P,Pignatelli P,GuglielminiG,etal.Resveratrol,at concentrations attainable with moderate wine consumption,stimulates human platelet nitric oxide production[J].JNutr,2008,138(9):1602-1608.
[8]Csaki C,Mobasheri A,Shakibaei M.Synergistic chondroprotective effects of curcumin and resveratrol in human articular chondrocytes:inhibition of IL-1beta-induced NF-kappaB-mediated inflammation and apoptosis[J].Arthritis Res Ther,2009,11(6):R165.
[9]Inanaga K,Ichiki T,Matsuura H,etal.Resveratrol attenuates angiotensin II-induced interleukin-6 expression and perivascular fibrosis[J].Hypertens Res,2009,32(6):466-471.
[10]Karlsen A,Paur I,Bhn SK,etal.Bilberry juice modulates plasma concentration of NF-kappaB related inflammatory markers in subjects at increased risk of CVD[J].Eur J Nutr,2010,49(6):345-355.
[11]林秋雄,劉曉穎,楊敏,等.實驗性AS家兔MIF、TNF-α和 IL-6水平的研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2007,7(6):843-845.
[12]Lee B,Moon SK.Resveratrol inhibits TNF-alpha-induced proliferation and matrix metalloproteinase expression in human vascular smooth muscle cells[J].JNutr,2005,135(12):2767-2773.
[13]Leiro J,Arranz JA,F(xiàn)raiz N,etal.Effect of cis-resveratrol on genes involved in nuclear factor kappa B signaling[J].Int Immunopharmacol,2005,5(2):393-406.
[14]Csiszar A,Smith K,Labinskyy N,etal.Resveratrol attenuates TNF-alpha-induced activation of coronary arterial endothelial cells:role of NF-kappaB inhibition[J].AMJ Physiol Heart Circ Physiol,2006,291(4):H1694-H1699.
[15]Rius C,Abu-Taha M,Hermenegildo C,etal.Trans-but not cis-resveratrol impairs angiotensin-II-mediated vascular inflammation through inhibition of NF-kappaB activation and peroxisome proliferator-activated receptor-gamma upregulation [J].J Immunol,2010,185(6):3718-3727.
[16]Wung BS,Hsu MC,Wu CC,etal.Resveratrol suppresses IL-6-induced ICAM-1 gene expression in endothelial cells:effects on the inhibition of STAT3 phosphorylation[J].Life Sci,2005,78(4):389-397.
[17]Hwang JT,Kwon DY,Park OJ,etal.Resveratrol protects ROS-induced cell death by activating AMPK in H9c2 cardiacmuscle cells[J].Genes Nutr,2008,2(4):323-326.
[18]Kang OH,Jang HJ,Chae HS,etal.Anti-inflammatorymechanisms of resveratrol in activated HMC-1 cells:pivotal roles of NF-kappaB and MAPK[J].Pharmacol Res,2009,59(5):330-337.
[19]Gresele P,Panatela P,Guglielmini G,etal.Resveratrol,at concentrations attainable with moderate wine consumption,stimulates human platelet nitric oxide production[J].JNutr,2008,138(9):1602-1608.
[20]Son YH,Jeong YT,Lee KA,etal.Roles of MAPK and NF-kappaB in interleukin-6 induction by lipopolysaccharide in vascular smooth muscle cells[J].JCardiovasc Pharmacol,2008,51(1):71-77.
[21]Sebai H,Ristorcelli E,Sbarra V,etal.Protective effect of resveratrol against LPS-induced extracellular lipoperoxidation in AR42J cells partly via a Myd88-dependent signaling pathway[J].Arch BiocheMBiophys,2010,495(1):56-61.