吳 彧 孫 琳(通訊作者) 黃彥生 盧建敏 魯 敏
河南省人民醫(yī)院心內(nèi)科 鄭州 450003
動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是膽固醇在血管壁聚集的疾病,被看作是發(fā)生在動脈壁的一種慢性炎癥形式。從1999年Ross等[1]提出了動脈粥樣硬化的損傷反應(yīng)學(xué)說以后,越來越多的研究結(jié)果提示,動脈粥樣硬化實(shí)質(zhì)上是血管受損后發(fā)生的一種炎癥過程。近年來從信號傳導(dǎo)和基因調(diào)控水平的研究揭示,氧化應(yīng)激和炎癥是AS發(fā)生的兩個(gè)關(guān)鍵,是AS從脂肪條紋形成到斑塊破裂和血栓形成的主要因素。有關(guān)AS的發(fā)生發(fā)展,學(xué)術(shù)界曾有多種理論,如氧化應(yīng)激理論和脂質(zhì)浸潤理論等,從不同角度對其發(fā)生和發(fā)展機(jī)制進(jìn)行闡釋,但沒有一種理論能夠全面闡明動脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制。近年來隨著越來越多的學(xué)者分別從感染炎性反應(yīng)及免疫學(xué)等方面入手,針對AS的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行研究,氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)在AS發(fā)生發(fā)展中的作用被闡述的亦越來越全面,針對炎癥調(diào)控因子亦開發(fā)了許多具有抗炎活性的動脈粥樣硬化治療藥物。本文將對氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)在AS發(fā)生發(fā)展中的作用及相關(guān)治療藥物的作用靶點(diǎn)作進(jìn)一步闡述。
氧化應(yīng)激是過量的活性氧與內(nèi)源性清除活性氧的抗氧化系統(tǒng)間失去平衡。其主要通過以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)[2]:(1)損傷內(nèi)皮依賴的血管擴(kuò)張,內(nèi)皮細(xì)胞損傷或暴露于O2-和H2O2能夠誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,造成AS 的發(fā)生及促凝血狀態(tài)。(2)活性氧誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子表達(dá)。(3)H2O2能夠誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移,并介導(dǎo)淋巴細(xì)胞激活的血管形成?;钚匝跻材軌蚪閷?dǎo)血管內(nèi)皮生長因子生成。
活性氧的生成影響著血管平滑肌細(xì)胞的許多功能,如平滑肌細(xì)胞的生長、遷移、收縮及基質(zhì)成分的表達(dá)等?;钚匝醯纳蓞⑴c導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞的肥大和增殖,從而影響血管內(nèi)皮功能,影響動脈粥樣硬化的形成。
2.1 LDL浸潤和內(nèi)皮細(xì)胞激活 研究已證實(shí)高膽固醇血癥能夠引起大、中動脈內(nèi)皮局灶性激活,LDL浸潤動脈內(nèi)膜,通過氧化或酶作用修飾激活內(nèi)皮細(xì)胞的磷脂釋放,激活的內(nèi)皮細(xì)胞可表達(dá)幾種白細(xì)胞黏附因子,從而引起血細(xì)胞沿內(nèi)膜表面滾動黏附聚集,啟動動脈炎癥的發(fā)生。
2.2 巨噬細(xì)胞作用 炎癥內(nèi)膜產(chǎn)生的細(xì)胞因子和生長因子如巨噬細(xì)胞集落刺激因子誘導(dǎo)單核細(xì)胞進(jìn)入斑塊分化成為巨噬細(xì)胞,這是AS發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它與清道夫受體及Toll樣受體(TLR)上調(diào)有關(guān)。清道夫受體內(nèi)吞噬了大量帶有病原體分子譜的分子、細(xì)菌內(nèi)毒素、凋亡細(xì)胞片段和OX-LDL顆粒,這些物質(zhì)如不能被細(xì)胞充分代謝,將聚集于細(xì)胞內(nèi)成為脂滴,細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橹炯?xì)胞,即AS的原型細(xì)胞。TLR 與帶有病原體樣分子譜的分子相結(jié)合,引發(fā)誘導(dǎo)細(xì)胞激活的信號級聯(lián)反應(yīng),巨噬細(xì)胞的激活產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子、活性氧、活性氮等,促使炎性斑塊形成。
2.3 斑塊形成及破裂 動脈粥樣硬化斑塊形成及破裂是各種心血管疾病的主要原因,炎性免疫細(xì)胞是粥瘤的重要構(gòu)成成分,在粥瘤形成前的脂紋節(jié)段是由于載脂細(xì)胞在內(nèi)皮下聚集形成,這些載脂細(xì)胞大多由巨噬細(xì)胞與T 淋巴細(xì)胞組成,在粥瘤生長的間區(qū)亦特別豐富。激活的T 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及肥大細(xì)胞在斑塊破裂處產(chǎn)生幾種類型因子,如凝血因子、蛋白酶、促炎性細(xì)胞因子、血管活化因子和氧自由基等抑制纖維帽的穩(wěn)定和形成,損傷膠原成分,使病變斑塊不穩(wěn)定,引發(fā)斑塊激活、破裂、血栓形成和缺血。
2.4 循環(huán)中的炎癥標(biāo)志物 動脈粥樣硬化在形成過程中,循環(huán)中有許多炎性標(biāo)志物,如C 反應(yīng)蛋白、IL-6、IL-8、TNFα、E選擇素、黏附分子及纖維蛋白原等在血漿中的含量增加。這些炎性標(biāo)志物促進(jìn)了動脈粥樣硬化的發(fā)生,也是心血管疾病進(jìn)一步發(fā)展的標(biāo)志。由此開發(fā)了直接靶向AS標(biāo)志物的抗炎治療藥物。CRP是由巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及脂肪細(xì)胞衍生的促炎性因子(NFγ和TNF-α)誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生的,CRP被認(rèn)作是一個(gè)參與免疫細(xì)胞趨化性、巨噬細(xì)胞吞噬作用、補(bǔ)體激活、血小板激活以及參與免疫復(fù)合物、壞死細(xì)胞和細(xì)菌碎片清除的下游炎癥標(biāo)志物。CRP可能通過組織巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞在AS斑塊局部產(chǎn)生,是AS發(fā)生發(fā)展的活性介導(dǎo)劑,其能夠增加內(nèi)皮細(xì)胞通透性、促進(jìn)黏附因子表達(dá),并能募集單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞到血管內(nèi)炎癥中心,刺激局部血小板的激活和血栓形成。CRP亦參與泡沫細(xì)胞的形成,能與OX-LDL 結(jié)合形成CRP-LDL 復(fù)合物,被巨噬細(xì)胞吞噬。以上說明CRP 能夠通過加重和放大局部炎癥反應(yīng),在斑塊水平上直接血管組織損傷[3-7]。
在AS損傷部位的內(nèi)膜和中膜、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及較少程度的T 細(xì)胞中存在核因子κB(NF-κB)亞單位,其在胞質(zhì)內(nèi)彌漫表達(dá)但核內(nèi)無明顯聚集,說明這個(gè)系統(tǒng)是處于靜止?fàn)顟B(tài),很多刺激劑通過生成活性氧激活NF-κB信號傳導(dǎo)通路,誘導(dǎo)下游事件。NF-κB的激活調(diào)控斑塊血栓形成,與斑塊破裂和侵蝕有關(guān)的血栓形成是AS急性并發(fā)癥的基礎(chǔ)。血管損傷是NF-κB激活和平滑肌細(xì)胞增生的主要刺激劑。
隨著對氧化應(yīng)激及炎癥在AS中研究的不斷深入,證實(shí)了諸多因子如NF-κB、TNF-α和Rho家族GTP 酶等與AS發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),并陸續(xù)開發(fā)了一些藥物通過作用于這些因子發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用。(1)NF-κB 抑制劑:研究發(fā)現(xiàn),厄貝沙坦可抑制其主動脈中由NF-κB 介導(dǎo)的TNF-α、VCAM-1、MCP-1和IL-6等炎癥因子的表達(dá)[8]。33例冠心病患者連續(xù)服用厄貝沙坦(75~150mg,qd)24周后,受試者的VCAM-1和TNF-α水平較治療前分別下降了36% (P<0.001)和54%(P<0.001)[9]。(2)TNF-α抑制劑:臨床研究顯示,接受TNF-α受體抑制劑依那西普(etanercept)、英夫利昔單抗(infliximab)和阿達(dá)木單抗(adalimumab)治療的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者體內(nèi)的高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平均較治療前顯著增加[10]。(3)活性氧清除劑:一項(xiàng)名為ARISE、共6 144例正在接受標(biāo)準(zhǔn)治療的急性冠脈綜合征患者參加的大型隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照的臨床研究對一新型強(qiáng)效抗氧化劑succinobucol的有效性進(jìn)行了評價(jià),與安慰劑相比,succinobucol可改善與動脈粥樣硬化相關(guān)的指標(biāo),如減小斑塊體積、降低髓質(zhì)過氧化物酶(MPO)的活性等[11]。(4)抑制白細(xì)胞聚集和轉(zhuǎn)運(yùn)的藥物:白細(xì)胞向血管內(nèi)皮損傷處遷移、黏附、誘發(fā)炎癥反應(yīng),在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。因此,許多參與白細(xì)胞黏附的因子都被認(rèn)作是AS治療的靶點(diǎn)。(5)Toll樣受體拮抗劑:TLR 在先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中均發(fā)揮著重要作用,亦與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),目前已確定TLR1、TLR2 和TLR4 可參與人和大鼠動脈粥樣硬化病變[12-13]。(6)補(bǔ)體激活系統(tǒng)抑制劑:補(bǔ)體系統(tǒng)在動脈粥樣硬化病變區(qū)域特別是脆弱和破裂的斑塊中被廣泛激活,免疫球蛋白、急性期反應(yīng)物修飾的脂蛋白和細(xì)胞碎片參與了這一過程。金葡菌超抗原樣蛋白(SLL)家族對補(bǔ)體受體具有拮抗作用,SSL5除具有與免疫球蛋白IgG 結(jié)合而抑制補(bǔ)體的激活外,還可通過抑制補(bǔ)體和趨化蛋白的活性來抑制白細(xì)胞激活,從而減輕動脈粥樣硬化斑塊中的炎性反應(yīng)[14]。(7)影響PAI-1活性的藥物:貝特類調(diào)脂藥非諾貝特可降低高脂血癥患者的PAI-1水平,該作用可能通過改善內(nèi)皮功能和抑制炎癥因子活性而實(shí)現(xiàn)。(8)研究顯示,Lp-PLA2可水解動脈內(nèi)膜LDL最外層的磷脂,生成游離的氧化脂肪酸和溶血卵磷脂,從而誘發(fā)單核細(xì)胞向動脈內(nèi)膜聚集并衍生為巨噬細(xì)胞。隨著對Lp-PLA2在動脈粥樣硬化中作用的逐步闡明,GSK 公司開發(fā)出心血管疾病治療藥darapladib,這是一種口服有效的選擇性Lp-PLA2抑制劑,該藥可通過抑制血液中Lp-PLA2的活性阻止脂質(zhì)過氧化代謝產(chǎn)物(如ox-LDL)所致的單核細(xì)胞激活,減少斑塊炎癥,穩(wěn)定動脈粥樣硬化斑塊及疾病活動[15-16]。(9)過氧化物酶體增殖物激活受體及激動劑:PPAR-γ激動劑吡格列酮和羅格列酮除可用于降糖和改善血脂紊亂外,還被發(fā)現(xiàn)可減少前炎癥介質(zhì)如NF-κB、VCAM 和血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(PECAM)的分泌[17]。(10)Rho家族GTP酶抑制劑:他汀類降脂藥具有良好的抗動脈粥樣硬化效果,其作用機(jī)制除與抑制羥甲基戊二酸單酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶有關(guān)外,也與其抗炎作用有關(guān)。研究證實(shí),他汀類藥物可通過作用于Rho家族GTP酶而發(fā)揮抗血管壁炎癥和抗動脈粥樣硬化的作用[18]。(11)ROCK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其抑制劑:臨床研究證明,ROCK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制劑法舒地爾(fasudil)對動脈粥樣硬化和其他炎癥有一定治療作用,相關(guān)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),該藥可能通過抑制單核細(xì)胞黏附平滑肌細(xì)胞增殖及炎癥介質(zhì)基因的表達(dá)而發(fā)揮療效[19]。此外還有絲氨酸蛋白酶抑制劑、脂氧合酶抑制劑(LOX)等作用于炎性反應(yīng)過程的多種抗動脈粥樣硬化藥物仍處于研發(fā)當(dāng)中[20]。
雖然目前氧化應(yīng)激及炎癥在AS發(fā)生發(fā)展過程中的作用機(jī)制不十分清楚,但理論上,阻斷炎癥通路可控制動脈粥樣硬化的進(jìn)一步惡化,且這一設(shè)想已在許多動物和臨床研究中得到證實(shí)。相信隨著研究的不斷深入,針對相關(guān)調(diào)控因子及靶點(diǎn)的不斷探索,將會有新型、有效、可靠的抗動脈粥樣硬化藥物問世。
[1]Ross R.Atherosclerosis an inflammation disease[J].New Engl J Med,1999,340(2):115-126.
[2]陳瑗,周玫.氧化應(yīng)激-炎癥在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中作用研究的新進(jìn)展[J].中國動脈硬化雜志,2008,16(10):757-762.
[3]Mullenix PS,Andersen CA,Starnes BW.Atherosclerosis as inflammation[J].Ann Vase Surg,2005,19(1):130-138.
[4]Plutzky J.Inflammation in atherosclerosis and Diabetes Mellitus[J].Endocrine Metabolic Disorders,2004,5(3):255-259.
[5]Watanabe N,Ikeda U.Matrix metalloproteinases and atherosclerosis[J].Curr A theroscler Rep,2004,6(2):112-120.
[6]Labarrere CA,Zaloga GP.C-reactive protein:from innocent bystander to pivotal mediator of atherosclerosis [J].Ann J Med,2004,117(7):499-507.
[7]Libby P,Ridker PM.Inflammation and atherosclerosis:role of C-reactive protein in risk assessment[J].Am J Med,2004,116(supp l6A):9-16.
[8]Yao R,Cheng X,Chen Y,et al.Molecular mechanisms of irbesartan suppressing atherosclerosis in high cholesteroldiet apolipoprotein E knock-out mice[J].Int J Cardiol,2010,139(2):113-122.
[9]Navalkar S,Parthasarathy S.Irbesartan,an angiotensin type 1 receptor inhibitor,regulates markers of inflammation in patients with premature atherosclerosis[J].J Am Coll Cardiol,2001,37(2):440-444.
[10]Seriolo B,Paolino S.Effects of anti-TNF-αtreatment on lipid profile in patients with active rheumatoid arthritis[J].Ann N Y Acad Sci,2006,1 069:414-419.
[11]Tardif JC,Grégoire J,L'Allier PL,et al.Effects of the antioxidant succinobucol(AGI-1067)on human atherosclerosis in a randomized clinical trial[J].Atherosclerosis,2008,197(1):480-486.
[12]Ta NN,Li Y.DPP-4(CD26)inhibitor alogliptin inhibits TLR4-mediated ERK activation and ERK-dependent MMP-1 expression by U937histiocytes[J].Atherosclerosis,2010,213(2):429-435.
[13]Shah Z,Kampfrath T.DPP-4inhibition reduces atherosclerosis in LDLRKO mice through pleiptropic effects on blood pressure and modulation of immune function [J].Circulation,2010,122:A21 648.
[14]Bestebroer J,van Kessel KP.Staphylococcal SSL5inhibits leukocyte activation by chemokines and anaphylatoxins [J].Blood,2009,113(2):328-337.
[15]Rosenson RS.Future role for selective phospholipase A2inhibitors in the prevention of atherosclerotic cardiovascular disease[J].Cardiovasc Drugs Ther,2009,23(1):93-101.
[16]Rosenson RS,Stafforini DM.Modulation of oxidative stress,inflammation,and atherosclerosis by lipoprotein-associated phospholipase A2[J].J Lipid Res,2012,53(9):1 767-1 782.
[17]Nissen SE,Wolski K.Effect of rosiglitazone on the risk of myocardial infarction and death from cardiovascular causes[J].N Engl J Med,2007,356(24):2 457-2 471.
[18]Rikitake Y,Liao JK.Rho GTPases,statins,and nitric oxide[J].Circ Res,2005,97(12):1 232-1 235.
[19]Shimokawa H,Rashid M.Development of Rho-kinase inhibitors for cardiovascular medicine[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(6):296-302.
[20]宋磊,錢之玉.動脈粥樣硬化與炎癥的關(guān)系及相關(guān)治療藥物[J].藥學(xué)進(jìn)展,2013,37(2):49-57.