中性粒細胞與晚期動脈粥樣硬化關系的研究進展①

王建茹 劉 萍

(上海中醫藥大學附屬龍華醫院，上海200032)

中性粒細胞與晚期動脈粥樣硬化關系的研究進展①

王建茹 劉 萍

(上海中醫藥大學附屬龍華醫院，上海200032)

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)是一種免疫系統參與的慢性炎癥性疾病，常累及大中型動脈，是多種心腦血管疾病主要的共同病理基礎。炎癥反應和活化的免疫細胞被普遍認為是AS的驅動因素，其中單核細胞、巨噬細胞、不同亞型的淋巴細胞等免疫和炎癥細胞對AS病理過程的影響已被廣泛的研究[1]。中性粒細胞雖然是人體固有免疫中重要的高效效應細胞，但是因其壽命短、更新迅速、表型變化、缺乏特異性標記等原因，導致在過去一段時間內中性粒細胞在AS病理過程中的作用機制未被研究者重視[1,2]。晚期AS常表現為不穩定粥樣斑塊及繼發性的血栓形成，其中不穩定粥樣斑塊又以薄的纖維帽，血管微鈣化，較大的壞死核及斑塊內脆弱的新生微血管為特征[1-5]。近年來，隨著研究的不斷深入及研究手段和技術的提高，研究者發現并闡釋了中性粒細胞的某些功能和作用介導了晚期AS的病理過程。本文擬從纖維帽、動脈粥樣硬化鈣化、壞死核形成、斑塊內血管新生及出血、動脈粥樣硬化血栓形成等方面對中性粒細胞在晚期AS中的作用進行綜述如下。

1 中性粒細胞與纖維帽的厚薄

纖維帽的厚薄受多種因素影響，但主要依賴于細胞外基質成分(Extracellular matrix components，ECM)合成和降解之間的平衡，中性粒細胞可通過釋放蛋白酶降解ECM，而關于其對ECM合成影響的研究較少[6]。基質金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)可以降解大量的ECM如彈性蛋白、膠原蛋白、纖維蛋白等導致纖維帽變薄。研究顯示中性粒細胞源的膠原酶(MMP-1、MMP-8、MMP-13)通過降低膠原含量促進了AS不穩定斑塊的發展[7,8]。有癥狀的頸動脈粥樣硬化患者表現為MMP-2和薄纖維帽呈正相關，同時MMP-9與大的脂質核呈正相關；Anti-ApoA-1 IgG處理ApoE-/-小鼠后,高含量的MMP-9和低含量的膠原與斑塊處的中性粒細胞含量呈正相關而不是巨噬細胞[9,10]，也就是說中性粒細胞源明膠酶(MMP-2、MMP-9)通過調控斑塊處膠原的含量影響了纖維帽的厚度。中性粒細胞彈性蛋白酶(Neutrophil elastase，NE)與巨噬細胞彈性蛋白酶一樣也可降解彈性蛋白、膠原、纖連蛋白、蛋白多糖，并且與不穩定斑塊具有相關性，但NE能否作為AS潛在的標志仍需進一步研究[1]。髓過氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)是中性粒細胞活化后釋放的高含量的初級顆粒，可作為AS的危險標記[11]。易損AS斑塊與中性粒細胞源的MPO浸潤具有相關性，MPO產生的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)可以提高MMP-8、MMP-9的活性，增強白細胞的聚集和ECM的降解，影響纖維帽的穩定性[12]。

2 中性粒細胞與動脈粥樣硬化鈣化

血管鈣化雖然是AS發展過程中的不利事件，但證據顯示，斑塊形成后血管鈣化可能具有雙重作用，既能促進不穩定、易破裂斑塊的形成也可穩定粥樣斑塊。在炎癥條件下，血管平滑肌細胞和巨噬細胞釋放的基質小泡以及血管平滑肌細胞、巨噬細胞凋亡體中的鈣在病變處沉積并形成微鈣化，而微鈣化又進一步誘導炎癥反應和鈣沉積，這種正反饋機制能引起纖維帽變薄并增加其局部應力，有利于不穩定斑塊的形成；在弱炎癥條件及促成骨環境中，血管平滑肌細胞存活增多并向成骨分化轉移形成片狀鈣化，促進斑塊的穩定及纖維化[3,13]。中性粒細胞與淋巴細胞比值(Neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)與AS密切相關，高NLR水平能預測AS的病理進展，與動脈硬化、冠狀動脈鈣化積分獨立相關[14,15]。大樣本隊列研究顯示，NLR與冠狀動脈疾病的患病率、病變程度有密切的關系，與冠狀動脈狹窄、鈣化、冠脈內血栓形成具有正相關性[16]。NLR能反映缺血性中風患者主動脈弓鈣化的嚴重程度，早期NLR水平的異常有助于發現2型糖尿病和糖尿病視網膜病變患者的亞臨床AS病變[17,18]。以上研究表明，中性粒細胞參與了動脈粥樣硬化鈣化，但其具體調控機制仍需進一步探索。

3 中性粒細胞與壞死核的形成

壞死核的形成是晚期AS不穩定斑塊的重要病理特征，凋亡的血管平滑肌細胞和巨噬細胞不能被吞噬細胞及時清除，隨之形成繼發性壞死，這一過程是壞死核形成的主要原因[5,19]。近幾年的研究發現，人和鼠晚期AS病變處均有大量中性粒細胞的聚集，表明中性粒細胞可能參與了AS壞死核的形成過程[8,20]。胞葬作用是指巨噬細胞等吞噬細胞通過尋我信號分子、食我信號分子及調理素將凋亡細胞清除的過程，其在AS的發展過程中具有重要的作用[19,21]。

調理素乳脂肪球表皮生長因子8蛋白(Milk fat globule-egf factor 8 protein，MFG-E8)一方面與凋亡細胞上的“食我信號”磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine，PS)結合，另一方面與吞噬細胞上的整合素結合促進胞葬作用。中性粒細胞釋放的高遷移率族蛋白1(High mobility group box-1 protein，HMGB1)與凋亡細胞上的PS結合抑制巨噬細胞的胞葬作用但對非PS依賴形式的胞葬作用無影響，同時也能與MFG-E8競爭性的結合αvβ3[22]。晚期糖基化終末產物受體(Receptor for advanced glycation end products，RAGE)與凋亡細胞上的PS結合促進了胞葬作用，HMGB1作為RAGE的配體與RAGE競爭性的結合PS抑制胞葬作用[23]。中性粒細胞通過釋放一些蛋白酶裂解胞葬作用相關信號分子來抑制胞葬作用，如釋放基質金屬蛋白酶ADAM17裂解CD36和原癌基因酪氨酸激酶(MER proto-oncogene,tyrosine kinase，MerTK)[24,25]；中性粒細胞源絲氨酸蛋白酶裂解C5aR使其不能與凋亡細胞釋放的尋我信號核糖體蛋白S19低聚物結合，減少凋亡細胞的清除[26,27]。另外，中性粒細胞可以促進脂質的氧化，這些氧化的脂質與凋亡細胞具有相似的抗原表位，一方面與凋亡細胞競爭性的結合吞噬細胞，另一方面又可進一步損傷胞葬作用相關信號分子[5,12,19,21]。以上研究表明，中性粒細胞通過抑制胞葬作用參與了壞死核的形成。在AS晚期階段，吞噬細胞的胞葬作用功能障礙導致大量凋亡的中性粒細胞聚集及繼發性壞死，同時中性粒細胞壽命短且易自發凋亡，這表明除了巨噬細胞和血管平滑肌細胞的凋亡，中性粒細胞的凋亡在壞死核的形成中也具有重要的作用。

4 中性粒細胞與斑塊內血管新生及出血

缺血、缺氧、炎癥是晚期AS斑塊內血管新生的重要條件，中性粒細胞自身就是促炎細胞可以使單核細胞向斑塊處募集，誘導M1型和泡沫化的巨噬細胞，進而加重炎癥反應[4,6,28]；在AS病變處脂質、促炎因子等多種胞外刺激能誘導中性粒細胞呼吸爆發產生大量的ROS，耗氧增加[11]；另外，斑塊內新生血管通透性強可作為血液中炎性細胞、脂質成分、紅細胞等滲入斑塊的通道，進一步加重斑塊內的炎癥反應及缺氧微環境，促進斑塊內血管新生[4]。

斑塊內新生血管的不成熟是斑塊內出血的主要原因，新生血管內皮細胞間結合欠佳，基膜不完整，管壁薄且脆性大易破裂出血。中性粒細胞分泌的蛋白酶參與了血管生成素-1(Angiopoietin-1，Ang-1)、血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)等促血管生成因子的降解，同時Ang-1的降解還能引起血管生成素-2(Angiopoietin-2，Ang-2)相對性增多，而Ang-2的增多能增加內皮細胞的凋亡和微血管的炎癥，促進斑塊內出血[4]。促動脈粥樣硬化因子裂解斑塊內的紅細胞，大量的血紅蛋白、血紅素鐵被釋放出來進而催化氧化應激反應，損傷斑塊內不成熟的新生血管，引起斑塊內出血[4,29]。斑塊內的巨噬細胞能通過CD163清除沉積在病變處的血紅蛋白和亞鐵血紅素，中性粒細胞彈性蛋白酶卻能裂解CD163胞外域降低巨噬細胞清除血紅蛋白的能力[30]。另外，活化的中性粒細胞顆粒蛋白MPO、NADPH氧化酶等產生大量的ROS加劇了斑塊內促氧化的微環境。

綜上所述，晚期AS病變處的中性粒細胞能創造斑塊內血管新生所需的缺氧、炎癥條件，而新生血管又可作為血液中的中性粒細胞滲入斑塊內的通道，促進了斑塊內血管新生；同時，中性粒細胞通過降解促血管生成因子，增強氧化應激反應，加劇了斑塊內新生血管的不成熟狀態，誘導了斑塊內出血。

5 中性粒細胞與動脈粥樣硬化血栓形成

晚期不穩定粥樣斑塊的破裂及繼發性血栓形成是急性心血管事件的主要誘因。多項臨床研究從人閉塞的冠狀動脈提取血栓標本并分析其成分，結果發現血小板、紅細胞、活化的中性粒細胞是斑塊破裂后動脈血栓的主要組成成分[31]。中性粒細胞可能通過釋放大量ROS、MMPs導致內皮細胞表面缺損、斑塊破裂以及中性粒細胞與血小板相互作用，促進了AS血栓形成[32]。中性粒細胞在AS發展過程中對炎癥與凝血之間的聯系發揮著重要作用。Borissoff等分別用FII-/WTApoE-/-小鼠和TMPro/ProApoE-/-小鼠構建血液凝固性降低和增強的模型小鼠，研究血液凝血狀態在AS發病機制中的作用，結果發現中性粒細胞及其蛋白酶與凝血級聯反應具有潛在的相關性[33]。

中性粒細胞胞外誘捕網(Neutrophil extracellular traps，NETs)是活化的中性粒細胞形成的一種胞外網狀結構，它以去致密化的染色質為框架，其上附著有中性粒細胞的顆粒蛋白如NE、MPO、組蛋白、組織蛋白酶G等。NETs的組蛋白、核酸、絲氨酸蛋白酶、組織因子等能激活內外途徑凝血級聯反應導致AS血栓形成，另外NETs還可通過與內皮細胞、血小板、紅細胞等相互作用促進血栓形成[34,35]。Megens等[36]首次報道人和鼠AS病變處均有NETs的存在，其他多項臨床研究也均發現NETs參與了AS血栓形成并且NETs可以作為預測AS嚴重程度、促凝狀態及未來心血管事件的生物學標記[37]。

既往的觀點認為AS和靜脈血栓栓塞(Venous thromboembolism，VTE)是兩個不同病理特征的疾病，但近幾年的研究顯示，兩者之間有著一定的聯系。VTE和AS血栓形成存在一些共同的危險因素，VTE患者顯著增加了AS血栓形成的各種臨床表現，AS血栓形成導致的有癥狀的心血管事件(如心肌梗死)同樣也能提高患者形成VTE的概率，因此有學者推測靜脈和動脈血栓形成是一個疾病的兩個方面[38-40]。NETs不僅可以導致AS血栓形成，而且還參與了VTE的病理過程，另外，中性粒細胞源的微粒(Neutrophil-derived microparticles，NMPs)具有促凝的作用，參與了AS血栓形成和VTE的病理過程，也就是說NETs和中性粒細胞源的微粒可能在AS血栓形成和VTE的發生發展過程中發揮著重要的鏈接作用[11,40]。

圖1 中性粒細胞在晚期動脈粥樣硬化中的作用Fig.1 Role of neutrophils in advanced atherosclerosisNote: NGs.Neutrophil granules；NMPs.Neutrophil-derived microparticles；NETs.Neutrophil extracellular traps；HMGB1.High mobility group box-1 protein.

6 總結與展望

綜上所述，中性粒細胞通過釋放顆粒蛋白、形成NETs及與其他細胞相互作用參與了晚期AS的相關病理過程(見圖1)。盡管學者們進行了大量的臨床和實驗研究證明了中性粒細胞介導了晚期AS的發展，但現階段的研究仍存在一些不足和盲區，比如中性粒細胞導致動脈粥樣硬化鈣化形成的具體病理機制以及調控微鈣化和片狀鈣化互相轉化的分子機制仍未徹底闡釋，需要進一步探索；有關中性粒細胞是否可以通過調控ECM的合成影響纖維帽厚薄的研究較少；另外，NETosis(NETs的形成過程稱之為NETosis)是一種特殊的與細胞凋亡、壞死均不同的細胞死亡類型，不表現“食我信號”(凋亡細胞特征性標記磷脂酰絲氨酸外翻)，因此不能被吞噬細胞胞葬作用清除，而其被清除的具體機制目前尚未有相關報道。目前證據顯示，中性粒細胞促進了晚期AS的進展，增加了AS病理機制的復雜性，同時也表明針對中性粒細胞的治療策略可能是防治晚期AS的潛在性靶點；但是，中性粒細胞是人體防御病原體侵襲的第一道防線，直接影響中性粒細胞功能的治療方法需要特別注意。總之，深入探索中性粒細胞在晚期AS中的致病作用，對全面理解AS的形成和有效地防治晚期動脈粥樣硬化及與其相關的心腦血管疾病有著重要的意義。

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[收稿2017-03-13]

(編輯 張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.09.031

①本文為國家自然科學基金資助項目(No.81573739)。

王建茹(1988年-)，男，博士，主治醫師，主要從事中西醫結合心血管疾病的診療和預防研究。

及指導教師：劉 萍(1966年-)，女，博士，教授，主任醫師，博士生導師，主要從事中西醫結合防治心血管疾病的研究。

R54

A

1000-484X(2017)09-1418-04