芮博文，顏 競(jìng)，楊平珍

南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院 心血管內(nèi)科，珠江醫(yī)院心臟中心實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510515

細(xì)胞會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)自身的存活或死亡維持自身穩(wěn)態(tài)，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為細(xì)胞程序性死亡，如凋亡、自噬、焦亡、鐵凋亡等。凋亡是人們最早發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞程序性死亡方式，是存在于細(xì)胞中的自毀機(jī)制。這個(gè)過(guò)程機(jī)體能清除衰老及異常細(xì)胞，并在維持很多細(xì)胞功能方面有重要作用?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)凋亡與血管平滑肌相關(guān)疾病存在重要聯(lián)系[1]。自噬在細(xì)胞維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)扮演著至關(guān)重要的作用，通過(guò)降解細(xì)胞內(nèi)成分供細(xì)胞更新細(xì)胞器及蛋白[2]。近年來(lái)興起研究的熱點(diǎn)焦亡、鐵凋亡[3]在對(duì)細(xì)胞生存也起著至關(guān)重要的作用。細(xì)胞焦亡是一種調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的促炎性形式。研究發(fā)現(xiàn)焦亡在形態(tài)學(xué)、機(jī)械學(xué)和病理生理學(xué)上都不同于其他形式的細(xì)胞死亡，焦亡可能與動(dòng)脈粥樣硬化等血管平滑肌相關(guān)疾病存在密切關(guān)系。鐵凋亡是一種非凋亡形式的細(xì)胞死亡，可由脂質(zhì)活性氧的積累和質(zhì)膜多不飽和脂肪酸的消耗，觸發(fā)鐵凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[4-5]。現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)鐵凋亡在血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)生命周期中存在重要的調(diào)控作用。

1 細(xì)胞凋亡及其在血管平滑肌增殖中的作用

細(xì)胞凋亡是第一種被人們發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞程序死亡方式，也是公認(rèn)的各種生命活動(dòng)過(guò)程中的重要組成部分，廣泛存在于各種多細(xì)胞生物中。在形態(tài)學(xué)上對(duì)凋亡進(jìn)行研究，目前已經(jīng)鑒定出細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)生的各種形態(tài)變化。在細(xì)胞凋亡過(guò)程中，通過(guò)光鏡可以看到細(xì)胞典型的收縮和萎縮現(xiàn)象[6]。凋亡作為一種獨(dú)特、重要的程序性細(xì)胞死亡模式，涉及到基因決定的細(xì)胞清除，其發(fā)展過(guò)程受到許多基因調(diào)控，如廣為人知的Bcl-2家族[7]、Caspase家族、抑癌基因p53等。人們通過(guò)對(duì)細(xì)胞凋亡的研究，對(duì)其機(jī)制有了一定的了解，目前仍有許多發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充完善凋亡的機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)凋亡在調(diào)節(jié)VSMC增殖中起重要作用。正常狀態(tài)下VSMC的增殖和凋亡保持平衡以維持細(xì)胞的數(shù)量，在外界刺激等因素打破平衡后，將會(huì)導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞的異常增殖或死亡，造成病變的發(fā)展。在病變?cè)缙陔A段，凋亡受到抑制，血管平滑肌的增殖將造成冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、血管再狹窄等現(xiàn)象的發(fā)生[8]；但病變晚期，斑塊中血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生分泌膠原蛋白可以提高斑塊的強(qiáng)度，對(duì)斑塊的穩(wěn)定性是有益的和必要的，細(xì)胞凋亡會(huì)造成VSMC減少，導(dǎo)致斑塊的不穩(wěn)定及鈣化發(fā)生[9]。

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)生物節(jié)律、ncRNA等可調(diào)節(jié)凋亡對(duì)血管平滑肌增殖中的作用[10]。一方面，研究發(fā)現(xiàn)miR-96-5p過(guò)表達(dá)靶向調(diào)節(jié)NFAT5促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的凋亡從而抑制AngⅡ誘導(dǎo)的VSMC增殖[11]；Wang等[12]發(fā)現(xiàn)lncRNA FOXC2-AS1通過(guò)miR-1253/FOXF1信號(hào)軸促進(jìn)細(xì)胞增殖并抑制細(xì)胞凋亡，加快了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。另一方面，Chen等[13]的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染物——丙烯醛通過(guò)lncRNA NEAT1和Bmal1/Clock的下調(diào)誘導(dǎo)VSMC凋亡，而蘆筍提取物減輕了丙烯醛引起的促凋亡反應(yīng)和晝夜節(jié)律紊亂，達(dá)到穩(wěn)定粥樣硬化斑塊的作用；褪黑素是一種調(diào)節(jié)時(shí)差、促進(jìn)睡眠等多種功能的激素，Lee等[14]的研究發(fā)現(xiàn)褪黑素通過(guò)Sestrin介導(dǎo)的抑制mTORC1和ROS清除作用來(lái)控制VSMC的增殖和凋亡，達(dá)到穩(wěn)定斑塊的作用。因此探究在VSMC增殖中，生物節(jié)律、ncRNA等調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制，不同時(shí)期凋亡在血管平滑肌增殖中對(duì)病變組織轉(zhuǎn)化、效果及疾病預(yù)后的研究仍極有意義。

2 自噬及自噬流對(duì)血管平滑肌增殖的意義

2.1 自噬及其對(duì)血管平滑肌增殖的作用 自噬是一個(gè)通稱(chēng)，是指所有通過(guò)將細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)輸送到動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體或植物和酵母細(xì)胞的液泡中的途徑[15-16]。自噬作為維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要機(jī)制在真核生物中廣泛存在并發(fā)揮了不可替代的生理作用。在自噬發(fā)生過(guò)程中有多種蛋白參與，包括 Atg[17]、LC3、P62[18]等，其中 LC3(light chain 3)是目前公認(rèn)的自噬標(biāo)志物，LC3蛋白經(jīng)合成修飾后形成LC3-Ⅱ并緊密結(jié)合于自噬體膜上；P62/SQSTM1蛋白是公認(rèn)的自噬相關(guān)蛋白，其可以將細(xì)胞質(zhì)的成分標(biāo)記，進(jìn)入自噬體中進(jìn)行降解[18]。因此P62蛋白也是評(píng)估自噬水平的重要指標(biāo)之一，通過(guò)綜合分析這些蛋白的表達(dá)即可評(píng)估自噬流的通暢程度。

在生理狀態(tài)下，自噬可以有效抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖，而病理狀態(tài)下自噬過(guò)度激活及水平不足均會(huì)導(dǎo)致血管平滑肌的異常增殖。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)自噬對(duì)血管平滑肌存在兩種截然相反的作用：1)自噬抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖，通過(guò)將人肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞的LC3B基因敲除后，經(jīng)缺氧處理可見(jiàn)平滑肌增殖增加，從而證實(shí)了自噬在其中發(fā)揮了保護(hù)性作用[19]；2)自噬促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖，文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)外界刺激時(shí)VSMC自噬提高，自噬水平的提高加速了蛋白質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器降解的速度，加速了血管平滑肌表型轉(zhuǎn)換及增殖的發(fā)生，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化[20-21]，而通過(guò)抑制自噬可阻止TNF-α誘導(dǎo)的表型轉(zhuǎn)換[22]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，在許多病理狀態(tài)下血管平滑肌受細(xì)胞因子(如PDGF、TGF-β等)刺激由收縮表型轉(zhuǎn)換為分泌表型，其中分泌表型具有較強(qiáng)的增殖遷移能力，易導(dǎo)致血管狹窄，順應(yīng)性下降，而在這些發(fā)展過(guò)程中通?？梢杂^(guān)察到細(xì)胞內(nèi)自噬水平的改變。

2.2 自噬流在血管平滑肌增殖中的作用 既往的研究中往往從自噬體的水平對(duì)自噬的評(píng)價(jià)，但單從自噬體角度并不能反映自噬水平；自噬作為一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，其包括了自噬體的誘導(dǎo)、形成、運(yùn)送以及降解，我們將這自噬發(fā)展的整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為自噬流。從自噬流角度分析，自噬水平的評(píng)價(jià)應(yīng)包括自噬體的形成和清除，即除了對(duì)自噬體進(jìn)行檢測(cè)還應(yīng)包括對(duì)自噬流的通暢程度進(jìn)行檢測(cè)[23]。目前對(duì)自噬流及其通暢程度的研究多集中于腫瘤細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及心肌細(xì)胞等細(xì)胞中，在這些研究中發(fā)現(xiàn)自噬流的通暢對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及其生理狀態(tài)起到至關(guān)重要的作用。

結(jié)合目前的研究，自噬流的通暢將是以后研究的方向之一[24]。Yin等[25]對(duì)以往神經(jīng)細(xì)胞的研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)自噬流的通暢對(duì)細(xì)胞正常狀態(tài)保護(hù)極為重要；在血管平滑肌中的研究目前主要涉及到血管的鈣化，研究顯示當(dāng)自噬流不通暢時(shí)，可見(jiàn)血管鈣化明顯增強(qiáng)；改善血管平滑肌細(xì)胞自噬流的阻塞狀態(tài)可以抑制高糖環(huán)境導(dǎo)致的血管鈣化[26]。但目前自噬流與血管平滑肌細(xì)胞增殖的研究較為缺乏，可以作為今后的研究方向。

目前研究對(duì)血管平滑肌增殖模型的建立多采用PDGF[27]、AngⅡ[28]等處理細(xì)胞。PDGF-BB誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞自噬增強(qiáng)，促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)換、增強(qiáng)了細(xì)胞增殖及遷移能力，而細(xì)胞經(jīng)PDGF-BB及自噬抑制劑共處理后可明顯抑制血管平滑肌增殖[29]。當(dāng)采用AngⅡ構(gòu)造VSMC增殖模型時(shí)，研究表明其激活了細(xì)胞內(nèi)多條信號(hào)通路且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以觀(guān)察到AngⅡ刺激后LC3-Ⅱ表達(dá)升高、P62蛋白降解。對(duì)于A(yíng)ngⅡ?qū)ψ允傻淖饔脵C(jī)制，當(dāng)下有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明AngⅡ可能通過(guò)激活ROS來(lái)激活自噬[30]。結(jié)合以前研究表明AngⅡ促進(jìn)血管平滑肌增殖的機(jī)制中就包括氧化應(yīng)激，這與AngⅡ誘導(dǎo)自噬相互印證。

3 細(xì)胞焦亡及其對(duì)血管平滑肌增殖的作用

細(xì)胞焦亡也叫細(xì)胞炎性壞死，是一種程序性細(xì)胞死亡，作為近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞程序性死亡方式[31-33]，是機(jī)體的一種重要的天然免疫反應(yīng)，備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡的分子生物學(xué)特征是由Gasdermin D介導(dǎo)的細(xì)胞程序性壞死，可分為依賴(lài)半胱天冬酶-1(Caspase-1)的經(jīng)典途徑及半胱天冬酶-4、5、11(Caspase-4，5，11)的非經(jīng)典途徑[34-35]。最新的研究發(fā)現(xiàn)Caspase-8也可以裂解并激活Gasdermin D，從而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[36-38]。細(xì)胞焦亡的形態(tài)學(xué)特征、發(fā)生及調(diào)控機(jī)制等均不同于凋亡、壞死等其他細(xì)胞死亡方式，細(xì)胞焦亡廣泛參與感染性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病和動(dòng)脈粥樣硬化性疾病等的發(fā)生發(fā)展。

許多研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)細(xì)胞焦亡抑制各種癌細(xì)胞的增殖和遷移[39]。目前對(duì)血管平滑肌細(xì)胞焦亡的研究較少，Li等[40]研究發(fā)現(xiàn)VX-765通過(guò)抑制Caspase-1，抑制VSMC在動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中的焦亡作用從而穩(wěn)定斑塊。這提示細(xì)胞焦亡可以影響血管平滑肌狀態(tài)，PCI術(shù)后再狹窄的發(fā)生中炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)了血管平滑肌細(xì)胞增殖及遷移，而細(xì)胞焦亡作為細(xì)胞死亡的炎癥反應(yīng)之一，推測(cè)細(xì)胞焦亡與血管平滑肌細(xì)胞的增殖有一定聯(lián)系，探究細(xì)胞焦亡與血管平滑肌細(xì)胞增殖的關(guān)系也是今后的研究方向之一。

4 鐵凋亡對(duì)血管平滑肌增殖的調(diào)節(jié)

鐵凋亡是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種由鐵依賴(lài)的氧化損傷引起的細(xì)胞死亡模式，是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)形式[41-42]。其形態(tài)學(xué)特征是細(xì)胞質(zhì)和脂質(zhì)活性氧增多、存在比正常線(xiàn)粒體小的線(xiàn)粒體、線(xiàn)粒體膜密度濃縮、線(xiàn)粒體嵴減少或消失、外線(xiàn)粒體膜破裂等。目前的研究表明Erastin[43]、RSL3、RSL5[44]、Buthioninesulfoximine[44]等 多 種化合物可以誘導(dǎo)鐵凋亡的發(fā)生。綜合目前的研究，許多的證據(jù)指出鐵代謝和脂質(zhì)過(guò)氧化信號(hào)是鐵凋亡的中心環(huán)節(jié)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4(GPX4)直接或間接受到谷胱甘肽(GSH)水平降低的抑制時(shí)，導(dǎo)致鐵依賴(lài)性脂質(zhì)過(guò)氧化的累積，并最終導(dǎo)致鐵凋亡的發(fā)生[45]。過(guò)量的鐵離子可以通過(guò)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生ROS，進(jìn)而誘導(dǎo)鐵凋亡的發(fā)生；通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鐵螯合劑(去鐵胺、甲磺酸去鐵氧胺、環(huán)吡酮奧拉明)通過(guò)降低鐵過(guò)載可以抑制Erastin介導(dǎo)的鐵凋亡[43]；當(dāng)額外的外源性鐵源(如檸檬酸鐵銨、檸檬酸鐵等)則可以促進(jìn)Erastin誘導(dǎo)的死亡[46]。在白血病細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)JNK和p38對(duì)Erastin誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡也起到了重要作用，SP600125(JNK磷酸化抑制劑)和SB202190(p38活化抑制劑)可以抑制Erastin誘導(dǎo)的鐵凋亡[47]。

當(dāng)前對(duì)鐵凋亡在血管平滑肌中作用的研究較少，根據(jù)已有的研究，香煙煙霧提取物以劑量和時(shí)間依賴(lài)的方式誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞死亡，通過(guò)特異性的鐵離子抑制劑或鐵離子螯合劑完全消除，進(jìn)一步研究表明胞內(nèi)谷胱甘肽的耗竭是誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞鐵凋亡的主要原因之一[48]。該研究表明鐵凋亡過(guò)程不僅存在于腫瘤細(xì)胞、心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞，在血管平滑肌細(xì)胞中也存在，并且對(duì)疾病的發(fā)生及轉(zhuǎn)歸有重要影響。

5 展望

目前對(duì)血管平滑肌增殖的研究中，與凋亡相關(guān)的研究有一定的基礎(chǔ)，但凋亡的發(fā)展與調(diào)控仍具有較多疑問(wèn)，而且凋亡程度在疾病發(fā)生過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化及對(duì)疾病的影響仍然不明確，因此對(duì)細(xì)胞凋亡的研究仍然有意義。而目前涉及自噬、焦亡、鐵凋亡的相關(guān)研究較少。當(dāng)前研究發(fā)現(xiàn)自噬與血管平滑肌細(xì)胞的關(guān)系是復(fù)雜的，自噬既可以抑制又可以促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖?，F(xiàn)有的研究結(jié)果顯示自噬底物及觸發(fā)條件的不同，導(dǎo)致的生物學(xué)效應(yīng)也不同；自噬的調(diào)節(jié)機(jī)制、如何誘導(dǎo)細(xì)胞選擇性自噬達(dá)到抗增殖的目的都需進(jìn)一步研究?，F(xiàn)在自噬流在其他細(xì)胞中作用的相關(guān)研究啟發(fā)我們從自噬流角度動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。結(jié)合以往研究中自噬的雙重效應(yīng)，提示在抗增殖作用中自噬流的通暢程度也許更為重要。而調(diào)節(jié)自噬流的具體機(jī)制及對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的具體影響需要進(jìn)一步研究。細(xì)胞焦亡作為一種細(xì)胞炎性死亡方式，廣泛存在于各種細(xì)胞中。深入研究凋亡的信號(hào)機(jī)制，目前主要為Caspase-1的經(jīng)典途徑及Caspase-4、5、11的非經(jīng)典途徑，促進(jìn)細(xì)胞死亡，抑制細(xì)胞增殖及遷移能力，但目前焦亡在血管平滑肌細(xì)胞中的研究較少，具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。鐵凋亡作為新發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞凋亡過(guò)程，具有重要意義；鐵凋亡通過(guò)鐵代謝、脂質(zhì)過(guò)氧化、MAPKs家族蛋白(ERK、p38和JNK)調(diào)節(jié)，在血管平滑肌相關(guān)疾病的發(fā)生、脂質(zhì)代謝異常、MAPKs蛋白的激活中起著重要作用，這提示著我們鐵凋亡也許在這些疾病中起到了重要的作用，鐵凋亡在動(dòng)脈粥樣硬化、血管再狹窄等疾病中的作用有較高的研究?jī)r(jià)值。血管平滑肌細(xì)胞中這些細(xì)胞程序性死亡之間的相互作用，缺乏研究證據(jù)，深入研究將更好地闡述各細(xì)胞程序性死亡與血管平滑肌細(xì)胞增殖的關(guān)系，為臨床治療提供新的指導(dǎo)意見(jiàn)。