郭福佳,周 香,袁正強(qiáng)
(1.遵義醫(yī)科大學(xué),貴州遵義 563000;2.遵義醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科,貴州遵義 563000)
提要:單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)可誘導(dǎo)和活化單核/巨噬細(xì)胞,其與冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┑脑绨l(fā)、進(jìn)展、診療、預(yù)后及傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素密切相關(guān)。本文就此進(jìn)行綜述,為其臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。
全球疾病負(fù)擔(dān)研究分析表明,缺血性心臟病仍是各國主要疾病負(fù)擔(dān)之一,也是導(dǎo)致病死率上升和傷殘調(diào)整生命年升高的主要原因之一[1]。其中,冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。╟oronary artery disease,CAD)是發(fā)達(dá)地區(qū)和發(fā)展中地區(qū)最常見的心血管疾?。?]。CAD 是一種以冠狀動脈重構(gòu)和狹窄為特征的復(fù)雜慢性炎癥性疾病,是遺傳和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果[3],早發(fā)CAD(premature coronary artery disease,PCAD)作為CAD的一種特殊形式,是指CAD發(fā)病年齡男性<55歲,女性<65 歲[4]。據(jù)研究報(bào)道,我國35~44 歲青年心血管患者呈逐年上升趨勢[5],我國PCAD 已趨于普遍化。此外,PCAD 患者更易發(fā)生急性冠狀動脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS),其病死率高,遠(yuǎn)期預(yù)后差,嚴(yán)重威脅民眾的生命及財(cái)產(chǎn)健康[6],故PCAD的危險(xiǎn)指標(biāo)監(jiān)測尤為重要。
單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)可誘導(dǎo)和活化單核/巨噬細(xì)胞在血管內(nèi)皮下炎癥反應(yīng)區(qū)域黏附和遷移,被認(rèn)為是致動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)形成及進(jìn)展的關(guān)鍵因子[7]。且相關(guān)研究表明,血清MCP-1濃度與PCAD相關(guān)危險(xiǎn)因素[男性性別、吸煙、肥胖、糖尿病、原發(fā)性高血壓(高血壓)以及脂代謝異常等]呈正性相關(guān),還可能介導(dǎo)著這些危險(xiǎn)因素致AS的部分效應(yīng)[8]。MCP-1與CAD的早發(fā)與進(jìn)展密切相關(guān),可成為PCAD潛在的危險(xiǎn)生物標(biāo)志物,為PCAD 的預(yù)防、診療提供新方向。本文就MCP-1與PCAD及其傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素關(guān)系進(jìn)行綜述。
MCP-1 是C-C 趨化因子家族成員之一,它由CC 趨化因子配體2 基因編碼,也稱為趨化因子C-C 基序配體2[Chemokine(C-C Motif)Ligand 2,CCL2],MCP-1 基因包含3 個(gè)外顯子和2 個(gè)內(nèi)含子,位于染色體的17q11.2-q21.1上。其前體含有一個(gè)信號肽,由23 個(gè)氨基酸組成,成熟的MCP-1 為76 個(gè)氨基酸,形成一個(gè)單體多肽。MCP-1 可由多種細(xì)胞產(chǎn)生,包括系膜細(xì)胞、星形細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞及氧化應(yīng)激、細(xì)胞因子或生長因子誘導(dǎo)后的單核細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞[9]。CCL2 受體(CC chemokine receptor 2,CCR2)多在單核/巨噬細(xì)胞上表達(dá),這些受體的表達(dá)對巨噬細(xì)胞通過與相關(guān)趨化因子結(jié)合而發(fā)揮進(jìn)一步的生物學(xué)功能至關(guān)重要[10]。
趨化因子及其受體共同參與白細(xì)胞正常免疫功能及其在炎癥性疾病中的轉(zhuǎn)運(yùn),CCR2 是單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,參與AS、胰島素抵抗(insulin resistance,IR)和肥胖等疾病的致病過程。MCP-1 的結(jié)構(gòu)主要有3 部分,包括1 個(gè)N 端、1 個(gè)N 環(huán)以及1 個(gè)β3 區(qū),MCP 對CCR2 有不同的作用和親和力,趨化因子的N 端是決定親和力和效應(yīng)的主要部位,通過研究MCP-1 與CCR2 的相互作用,確定MCP-1 的N 端是在CCR2 上結(jié)合和信號選擇性的主要決定因素,在對CCR2 突變體的分析中,發(fā)現(xiàn)一個(gè)位于CCR2 跨膜螺旋3、5、6 和7 之間的CCR2 殘基簇,可能是趨化因子N 末端的關(guān)鍵結(jié)合位點(diǎn),這個(gè)位點(diǎn)可能是未來發(fā)展小分子CCR2 抑制劑的合適靶點(diǎn),在AS、肥胖、糖尿病和其他巨噬細(xì)胞相關(guān)炎癥疾病中有潛在的應(yīng)用前景[11]。
PCAD 患者體內(nèi)氧化應(yīng)激水平較健康成人明顯升高,其體質(zhì)量指數(shù)以及血清總膽固醇、三酰甘油、超敏-C 反應(yīng)蛋白也表現(xiàn)為高濃度,與老年CAD 患者相比,PCAD 患者心血管相關(guān)的危險(xiǎn)因素(吸煙、2 型糖尿病、脂質(zhì)代謝異常、高血壓、CAD 家族史)更為常見,相反,心血管保護(hù)因素(高密度脂蛋白膽固醇濃度)明顯降低[12]。
目前,性別與血清MCP-1 關(guān)系的研究少見,但雌激素與MCP-1 的關(guān)系已得到證實(shí),相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),未行雌激素替代治療的絕經(jīng)期女性血清MCP-1 濃度顯著高于治療組,與同齡男性相近,且MCP-1 濃度與雌激素用量呈負(fù)相關(guān)[13]。Miyatani 等[14]發(fā)現(xiàn),雌激素可促脂聯(lián)素表達(dá),并下調(diào)血清MCP-1 濃度,以起到心血管保護(hù)作用。提示男性及絕經(jīng)期婦女是高M(jìn)CP-1 濃度的危險(xiǎn)因素,可能與其心血管疾病多發(fā)、早發(fā)有關(guān)。
Komiyama 等[15]對血清MCP-1 濃度進(jìn)行了大樣本分析,在調(diào)整性別差異后發(fā)現(xiàn),吸煙者血清MCP-1 濃度與吸煙時(shí)間呈正相關(guān),且吸煙時(shí)間是吸煙者血清MCP-1 濃度的獨(dú)立決定因素。動物實(shí)驗(yàn)中,大劑量吸煙可顯著增加小鼠主動脈弓AS 斑塊面積,顯著上調(diào)包括MCP-1 在內(nèi)的小鼠AS 標(biāo)志物的表達(dá)。暴露于高劑量香煙濃度的載脂蛋白(E)基因缺乏小鼠MCP-1 mRNA 表達(dá)水平顯著增加,而暴露于低劑量香煙濃度小鼠的MCP-1 mRNA 表達(dá)與健康小鼠相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)[16]。表明吸煙時(shí)間及濃度均為MCP-1 濃度的決定因素。
國外Komiyama 等[15]發(fā)現(xiàn),在吸煙者中,高血壓患者血清MCP-1 濃度顯著高于正常血壓者,收縮壓是吸煙者血清MCP-1 濃度的獨(dú)立決定因素,且ACS 更容易發(fā)生在長期吸煙的高血壓患者中;與吸煙者不同,非吸煙者血清MCP-1濃度與收縮壓或舒張壓無相關(guān)性。但也有研究表明,高血壓患者血清MCP-1 濃度與正常血壓者相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)[17]。國內(nèi)方水晶等[18]研究發(fā)現(xiàn),高血壓患者血清MCP-1 濃度明顯高于正常組,且隨高血壓分級的增加逐漸升高,各級之間差距具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
Komiyama 等[15]的研究表明,無論吸煙與否,年齡都與血清MCP-1 濃度呈正相關(guān),且年齡還是非吸煙者血清MCP-1 濃度獨(dú)立的決定因素。此外,Bennett 等[19]證實(shí),隨著兒童年齡的增加,血清MCP-1 濃度逐漸升高。表明在沒有相關(guān)因素的影響下,健康成人及兒童血清MCP-1 濃度都與年齡呈正相關(guān)。
國外已有研究證實(shí),血清MCP-1 與體質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān),這與國內(nèi)相關(guān)研究一致[20]。但Komiyama 等[15]發(fā)現(xiàn),體質(zhì)量指數(shù)對MCP-1 的影響基于吸煙與否,在吸煙者中,體質(zhì)量指數(shù)與血清MCP-1 無相關(guān)性,但其卻是非吸煙者血清MCP-1 的獨(dú)立決定因素。表明MCP-1 與體質(zhì)量指數(shù)有著正性關(guān)系,但可能受其他因素的影響。
CCL2 可由肥胖患者成熟的脂肪細(xì)胞本身大量表達(dá),其在單核/巨噬細(xì)胞浸潤脂肪組織的過程里起著中樞趨化作用,促炎癥單核細(xì)胞在脂肪組織中的吸收是導(dǎo)致低級別炎癥和胰島素抵抗(insulin resistant,IR)的關(guān)鍵,與肥胖患者IR 發(fā)生直接相關(guān)[21]。Rǎcǎtǎianu 等[22]也證實(shí),IR 患者血清MCP-1 濃度明顯高于無IR 患者,且隨腹部體脂以及血清三酰甘油濃度的上升而上升。在探究高膽固醇飲食大鼠MCP-1 濃度的動物實(shí)驗(yàn)中,模型組大鼠血管炎癥分子MCP-1 mRNA 及蛋白表達(dá)均明顯高于健康大鼠[23]。表明CCL2 濃度與IR 以及體脂之間可能互為正相關(guān),形成惡性循環(huán)參與到PCAD 的致病中。
AS 是PCAD 的基本病理學(xué)基礎(chǔ),AS 病變從形成到累積達(dá)到CAD 造影陽性標(biāo)準(zhǔn)的過程是一種炎性改變過程,受諸多因子的影響,諸多的研究發(fā)現(xiàn)血清MCP-1 與AS 的發(fā)生及進(jìn)展過程有著密切聯(lián)系,成為CAD 早發(fā)及進(jìn)展的關(guān)鍵影響因子。
AS 為慢性炎癥性改變,循環(huán)中單核細(xì)胞向動脈壁內(nèi)膜損傷部位的遷移、黏附、聚集及活化是早期病變形成的中心環(huán)節(jié),而MCP-1 在這中間發(fā)揮重要作用。早在1991年Yla-Herttuala 等[24]就在人類的AS 病變部位檢測到較高的MCP-1 表達(dá),表明MCP-1 對AS 的發(fā)生、發(fā)展可能具有重要催化作用。這在動物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí),研究發(fā)現(xiàn),MCP-1缺乏可顯著下調(diào)低密度脂蛋白基因喪失小鼠的AS 病變范圍[25]。同理,抑制載脂蛋白(E)基因缺乏小鼠的CCR2,可有效抑制小鼠疾病模型中AS 的發(fā)生及發(fā)展[26]。此外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在ACS 患者中,血清MCP-1 濃度和CCR2 蛋白表達(dá)顯著增加,表明MCP-1與斑塊不穩(wěn)定密切相關(guān)[27]。
“內(nèi)皮損傷學(xué)說”一直是海內(nèi)外學(xué)者討論的熱點(diǎn),支持該學(xué)說的學(xué)者普遍認(rèn)為AS 相關(guān)危險(xiǎn)因素最后都會損傷動脈內(nèi)皮結(jié)構(gòu)的完整性,而低密度脂蛋白膽固醇可通過破損處進(jìn)入壁的內(nèi)膜并氧化修飾,對內(nèi)皮進(jìn)一步造成損傷。同時(shí),單核細(xì)胞黏附因子表達(dá)增加,與內(nèi)皮黏附增加,并從內(nèi)皮間移入內(nèi)膜下,進(jìn)一步吞噬氧化后的低密度脂蛋白膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉?xì)胞源性泡沫細(xì)胞,最終形成AS最早期病變。氧化后的低密度脂蛋白膽固醇還是一種有效的炎癥分子誘導(dǎo)劑,它通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放MCP-1,進(jìn)而誘導(dǎo)更多的單核細(xì)胞進(jìn)入動脈壁形成巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞,促進(jìn)斑塊的形成、生長以及炎癥反應(yīng)[28]。這表明,內(nèi)皮的過早損傷以及MCP-1 對低密度脂蛋白膽固醇相關(guān)AS的誘導(dǎo)促進(jìn)作用可能是CAD早發(fā)及進(jìn)展的關(guān)鍵之一。
在正常成人動脈中,平滑肌細(xì)胞表現(xiàn)出一種維持血管張力的收縮表型。然而,在血管損傷后,它們轉(zhuǎn)變成一種合成表型,其特征是增殖和遷移增加,導(dǎo)致AS 的進(jìn)展和新內(nèi)膜增厚。Roque 等[29]對CCR2-/-和CCR2+/+兩種基因模型小鼠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),在損傷動脈之后發(fā)現(xiàn),CCR2-/-小鼠的內(nèi)膜增生較CCR2+/+小鼠明顯減少,由此推斷MCP-1/CCR2 通路是AS 平滑肌細(xì)胞增殖和遷移過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),與CAD 的早發(fā)及進(jìn)展密切相關(guān)。
PCAD 在相關(guān)危險(xiǎn)因素的作用下,內(nèi)皮的損傷不僅會使MCP-1 濃度升高,還會導(dǎo)致血管膠原基質(zhì)的暴露。研究發(fā)現(xiàn),MCP-1 與血管膠原基質(zhì)之間存在結(jié)合作用,與膠原基質(zhì)結(jié)合的MCP-1 能誘導(dǎo)單核細(xì)胞遷移,這種反應(yīng)是由于MCP-1 所致,因?yàn)镸CP-1 抗體的使用可使這種遷移反應(yīng)明顯減少。此外,與膠原結(jié)合的MCP-1 與游離MCP-1相比,能引起更大的遷移反應(yīng),清楚地顯示了一種活性的、與膠原結(jié)合的MCP-1梯度的存在,并表明MCP-1 與膠原的結(jié)合可能是加速單核細(xì)胞向體內(nèi)炎癥部位募集的原因[7]。這提示MCP-1 與血管內(nèi)皮損傷處膠原基質(zhì)的結(jié)合可能是斑塊過早形成并快速進(jìn)展的原因之一。
PCAD 的治療與MCP-1 密切相關(guān)。一方面,PCAD 傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素均能引起MCP-1 濃度的升高,故需嚴(yán)格控制傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素,降低血清MCP-1 濃度,可減輕傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素通過MCP-1 致PCAD 的這部分效應(yīng)。另一方面,MCP-1是一種炎性因子,能促進(jìn)AS 的發(fā)生、發(fā)展,進(jìn)而導(dǎo)致CAD的早發(fā),因此,通過藥物阻斷“炎癥假說”機(jī)制在預(yù)防和治療AS 的發(fā)生、發(fā)展中有著重要地位[30]。Ni 等[31]開展了以MCP-1 為靶點(diǎn)的AS 治療研究,通過用N 端缺失的MCP-1 基因轉(zhuǎn)染載脂蛋白(E)基因缺乏小鼠,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后不僅有效抑制了小鼠AS 病變的發(fā)生,而且還能限制AS 的發(fā)展,使不穩(wěn)定的AS 斑塊轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的AS 斑塊,從而顯著地減輕AS 病變程度,這與Huma 等[11]推斷通過抑制CCR2 靶點(diǎn)來治療及預(yù)防AS 的觀點(diǎn)是一致的。
為了預(yù)防CAD 的早發(fā),可對AS 斑塊早期分子標(biāo)記物進(jìn)行成像,并量化疾病進(jìn)展的程度,進(jìn)行早期干預(yù)。Kao等[32]將單核細(xì)胞靶向氧化鐵磁性納米粒與MCP-1 結(jié)合,作為診斷及量化AS 進(jìn)展的工具,發(fā)現(xiàn)MCP-1-磁性納米粒結(jié)合模型在體外熒光顯像中與單核細(xì)胞共定位,進(jìn)一步在載脂蛋白(E)基因缺失小鼠中注射磁性納米粒,通過體內(nèi)成像系統(tǒng)和磁共振成像,在單核細(xì)胞聚集的特定器官或區(qū)域(尤其是AS 模型小鼠的主動脈)中發(fā)現(xiàn)大量磁性納米粒聚集,染色實(shí)驗(yàn)證實(shí)MCP-1-磁性納米粒結(jié)合模型與AS 斑塊的共定位,這不僅證實(shí)了MCP-1 趨化單核細(xì)胞致AS 的能力,還表明MCP-1-磁性納米粒模型結(jié)合體外成像系統(tǒng)作為AS 的診斷及監(jiān)測工具具有廣闊的應(yīng)用前景,為PCAD 的診斷提供了新思路。
Ding 等[33]發(fā)現(xiàn),CAD 患者血清MCP-1 濃度與死亡風(fēng)險(xiǎn)呈非線性相關(guān),MCP-1 的低濃度和高濃度都與CAD 患者的全因和心血管病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。此外,MCP-1與斑塊不穩(wěn)定密切相關(guān),是ACS 后梗死心肌不良重構(gòu)的重要介質(zhì)。研究表明,MCP-1 濃度的基線升高和持續(xù)升高可能是ACS 事件后病死率的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)。同時(shí),盡管MCP-1 參與AS 的發(fā)病機(jī)制,但它對亞臨床AS 患者風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測可能沒有意義[34]。MCP-1 對CAD 的預(yù)后評估是基于MCP-1 對AS 斑塊的作用而言,PCAD 作為CAD 的一員,其斑塊為軟斑塊,較成熟CAD 更加敏感,MCP-1 對于PCAD的預(yù)后評估更加有意義。
MCP-1 具有誘導(dǎo)和活化單核/巨噬細(xì)胞在血管內(nèi)皮下炎癥反應(yīng)區(qū)域黏附和遷移的能力,是AS 發(fā)生、發(fā)展中不可或缺的一部分。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)MCP-1 與CAD 的早發(fā)及進(jìn)展有著密切聯(lián)系,不僅與PCAD 傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素密切相關(guān),更直接參與PCAD 發(fā)病的多種炎性機(jī)制。MCP-1 相對傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素更具參考意義,它可成為PCAD 的潛在危險(xiǎn)指標(biāo),為PCAD 的預(yù)防、診治以及改善預(yù)后提供新方向。