晚期動脈粥樣硬化與程序性壞死的關系研究進展

張冰洲，李 保

動脈粥樣硬化作為臨床常見的慢性炎癥性疾病之一，與肥胖、吸煙、高血壓以及血脂異常等因素密切相關。現階段動脈粥樣硬化已成為臨床中的一種多發病和常見病，會對人類的生命健康造成嚴重威脅。炎癥反應學說雖然能全面和客觀地解釋動脈粥樣硬化的發病過程，然而現階段有關動脈粥樣硬化的發病機制還并不清楚[1]。隨著臨床研究的逐漸深入，越來越多的研究顯示，在動脈粥樣硬化的發病過程中，炎癥細胞程序性壞死的作用非常重要[2]。程序性壞死與多種炎癥性疾病的發生、發展密切相關，受細胞內信號分子的調控[3-6]。有研究顯示，通過對程序性壞死的信號通路和已知靶點進行調控，對于炎癥性腸病、胰腺炎等炎癥性疾病的防治較為有效，另外在晚期動脈粥樣硬化中也證實存在程序性壞死，所以通過對細胞程序性壞死進行調控，能有效延緩動脈粥樣硬化的發生與發展[7]。本研究主要分析了晚期動脈粥樣硬化與程序性壞死的相互關系，希望能為防治動脈粥樣硬化提供新的途徑。

1 程序性壞死的作用機制

臨床研究發現，在動脈粥樣硬化的發生、發展過程中，存在一系列的細胞死亡形式，如壞死、凋亡以及自噬等[4]。自噬是指細胞內部分損壞的細胞器或者蛋白被自噬小泡所包裹，同時送入到溶酶體中更新和降解。凋亡是指經胞內基因及其相應產物的調控激活Caspase家族而發生主動死亡，胞膜出泡而形成凋亡小體、核固縮、斷裂而形成大小不同的片段、細胞皺縮等則為凋亡形態學的典型特征，吞噬細胞在降解和吞噬凋亡細胞時，細胞膜完整性不會發生變化，不會將細胞內容物釋放到胞外，不會導致炎癥反應。有研究顯示，壞死作為細胞被動死亡的過程之一，基因調控不會對其造成影響，細胞內三磷酸腺苷(ATP)炎癥耗竭、細胞腫脹、細胞膜通透性增加則為壞死的形態學特征，進一步發生細胞溶解，導致顯著的炎癥反應[4]。而近年來的臨床研究結果發現，程序性壞死作為一種細胞死亡方式，不同于壞死與凋亡，程序性壞死不存在凋亡的典型形態學特征，而是存在與壞死相似的形態學特征，如細胞膜通透性增高、線粒體功能障礙、細胞腫脹等，但是能調控該過程，而且近期臨床研究結果顯示，在動脈粥樣硬化中也存在程序性壞死[8]。

通過對炎癥性疾病程序性壞死進行深入研究發現，其途徑主要是通過腫瘤壞死因子誘導，并和細胞表面的腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)結合，受體相互作用蛋白激酶1(RIPK1)的C末端死亡結構域被激活，和TNFR1的胞內死亡域(death domain，DD)部分直接結合，或者經腫瘤壞死因子受體相關死亡結構域蛋白(TRADD)，和TNFR1間接結合，TRADD經腫瘤壞死因子受體相關因子2(TRAF2)，募集細胞凋亡抑制蛋白1和細胞凋亡抑制蛋白2(cIAP1/2)，與RIPK1形成復合體Ⅰ，從而參與各種促炎基因表達途徑，如核因子κB(NF-κB)、細胞外信號調節蛋白激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)等[9]。當抑制復合體Ⅰ激活時，復合體Ⅰ、TRADD、RIPK1的其他組分則會轉移到胞漿內，進而形成復合體Ⅱ-Fas相關死亡域蛋白(FADD)、Caspase-8、RIPK1、受體相互作用蛋白激酶3(RIPK3),并在各種條件下發生程序性壞死或者凋亡。FADD經C末端DD結構募集到復合體Ⅱ，N末端死亡效應結構域(DED)與procaspase-8的DED或(和)其無活性同系物轉換酶抑制蛋白(cFLIP)結合，cFLIP能和FADD-RIPK1-Caspase-8復合物相結合，進而來對Caspase-8途徑凋亡進行抑制，混合連接激酶結構域樣蛋白(MLKL)和細胞表達RIPK3則會出現程序性壞死。如果RIPK1、cFLIP被抑制或者缺乏，則會導致Caspase-8同源二聚化，引起細胞凋亡[10]。

2 程序性壞死在晚期動脈粥樣硬化中的作用

已有臨床研究顯示，在晚期動脈粥樣硬化斑塊中，程序性壞死的作用非常重要[7]，Ⅳ～Ⅵ型則為晚期動脈粥樣硬化，而Ⅳ型則主要為脂質核心，其臨床改變主要為動脈壁變形、內膜結構破壞、脂質聚集，Ⅴ型的臨床改變主要為形成纖維帽，存在纖維結締組織，斑塊進入到管腔而導致管腔狹窄[11]。Ⅵ型時在Ⅳ型和Ⅴ型的前提下，發生血栓形成、出血等改變，為一種復合病變，常常因管壁破裂出血或管腔閉塞而導致一系列嚴重后果，如腦卒中、心肌梗死等。現階段有關動脈粥樣硬化的發病機制還并不明確。隨著臨床研究的深入發現，在晚期動脈粥樣硬化的發生發展過程中，炎癥細胞程序性壞死的作用非常重要。選擇電鏡對晚期動脈粥樣硬化處進行觀察，結果顯示存在程序性壞死的典型形態學特征，和其他部位相比較，伴壞死核心的斑塊中RIPK1/RIPK3表達量更高，結果表現動脈粥樣硬化斑塊為發生程序性壞死的主要區域，同時和壞死核心形成的關系較為密切[2]。有臨床研究結果顯示，基因表達分析結果表明，動脈粥樣硬化斑塊中的MLKL、RIPK3表達顯著增加，和無癥狀病人相比較，短暫性腦缺血發作病人的MLKL、RIPK3基因表達顯著增高；免疫組織化學發現，冠狀動脈晚期斑塊中的磷酸化MLKL(pMLKL)表達量顯著增加，同時和斑塊穩定性密切相關，結果顯示不穩定性動脈粥樣硬化斑塊中存在程序性壞死通路激活[12]。需要注意的是，在研究程序性壞死時應對程序性壞死的誘導條件和細胞系遺傳變異性加以關注和重視。

3 程序性壞死的特異性抑制劑

3.1 RIPK1特異性抑制劑 Necrosome的組成部位包括RIPK1和RIPK3，而在程序性壞死啟動程序中，RIPK1和RIPK3的作用非常關鍵，由此可見，通過對RIPK進行抑制能對程序性壞死進行有效抑制[13]。RIPK1抑制劑能讓RIPK1無活性結構保持穩定，進而來對程序性壞死進行抑制。按照化學結構的差異可以將RIPK1抑制劑分成necrostatin-1(Nec-1)、necrostatin-3(Nec-3)等，均屬于RIPK1變構抑制劑。構效關系分析結果顯示，Nec-1不會影響自噬和凋亡，能對程序性壞死進行特異性抑制；此外，Nec-1不會對正常細胞的周期分布、細胞膜完整性、線粒體膜電位、細胞增殖等生理學功能造成影響。但是因為Nec-1的活躍度較高，而特異性較低，所以Nec-1還處于臨床前階段，其作用主要是對細胞是否為程序性壞死進行確定。另外RIPK1也會參與NF-κB和ERK的通路激活，并不局限于程序性壞死通路，所以應謹慎使用RIPK1抑制劑。體外實驗和體內實驗結果均表明，necrostantin-1s(Nec-1s)的穩定性和活性更加理想，能對RIPK1進行特異性抑制，進而來對動脈粥樣硬化的發生、發展進行阻止。

3.2 RIPK3抑制劑 近年來，小分子RIPK3活性抑制劑開始受到更多人的關注和重視。有臨床研究發現，GSK′872、GSK′843、GSK′40能對RIPK3所依賴的程序性壞死進行有效抑制，和RIPK3相互作用，讓Caspase-8被激活，不但能對程序性壞死進行抑制，而且還能導致細胞凋亡。當處于高濃度時，GSK′872、GSK′843能對腫瘤壞死因子(TNF)所誘導的程序性壞死進行抑制，促進Caspase-8活化，讓TNF所誘導的RIPK1活性依賴凋亡。然而在處于高濃度時，GSK′40卻無法導致RIPK1活性依賴凋亡，也無法對鼠源RIPK3進行抑制，進而對其臨床應用造成限制[14]。

3.3 MLKL不可逆抑制劑 首先被報道的人MLKL抑制劑為Necrosulfonamide(NSA)[1]。NSA結合人MLKL的Cys86，進而形成共價鍵，對RIPK1-RIPK3-MLKL形成進行抑制，其下游不會形成程序性壞死效應物，然而因為小鼠MLKL86電位并不是人類的半胱氨酸，而是色氨酸，所以NSA對小鼠無效果?，F階段NSA的作用主要是確定MLKL為RIPK3的下游，在疾病程序性壞死中的作用非常關鍵，并未用于治療動脈硬化模型。

4 小 結

晚期動脈粥樣硬化與炎癥細胞程序性壞死密切相關。對程序性壞死進行抑制，能對動脈粥樣硬化的發生、發展進行阻止，同時也得到了臨床研究證實，所以對程序性壞死的作用機制進行了解和明確，同時讓調控方式的特異性提高，不僅能更好解釋動脈粥樣硬化的發病機制，而且也能為動脈粥樣硬化的臨床治療和新型藥物的研制提供指導。