動脈粥樣硬化炎癥相關信號通路的研究進展

王怡茹，張一凡，韋 婧，劉 萍

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)性心血管事件是全球范圍內人口死亡的最主要原因，AS基礎上的血栓事件明顯增加，包括急性心肌梗死、急性腦血管事件、心絞痛及心源性猝死，發病率和死亡率隨年齡增長而增加[1]。AS主要病理特征是脂質沉積于動脈內膜，同時伴有平滑肌細胞和纖維增生、血小板聚集，最終形成粥樣硬化斑塊，引起血管狹窄或閉塞，導致急性心血管疾病[2]。但是，近年來研究認為引發AS的原因不僅僅是脂質代謝紊亂，亦由免疫系統參與的過度炎癥反應引起，炎癥貫穿AS發生、發展全過程中的生理病理變化，故AS被認為是一種慢性炎癥性疾病[3-4]。炎癥相關信號通路在AS過程中扮演重要角色，信號通路繁多復雜，且各信號通路之間存在交錯。本研究就信號通路在AS炎癥反應中的研究進展進行綜述。

1 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)

絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是存在于細胞表面的一種信號物質，多種刺激(如神經遞質、細胞因子、內毒素及血液剪切力等)能夠激活MAPK，其中細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)1/2通常被有絲分裂原激活，而p38和Jun氨基末端激酶(Jun N-terminal kinase，JNK)大多被細胞應激或細胞因子生成的信號激活，最終將活化的激酶易位至細胞核，多種靶標磷酸化，引發細胞產生相應變化[5]。研究得出，MAPK可能介導內皮細胞活化、平滑肌細胞增殖、炎癥過程和細胞趨化等AS發展過程中重要的病理環節[6-8]。

MAPK信號通路級聯的3個主要臂是ERK1-7、JNK1-3和p38。其中，p38家族的4個成員(p38-α、p38-β、p38-γ和p38-δ)在AS的泡沫細胞形成中發揮重要作用，p38-α和p38-β亞型被蛋白激酶(protein kinase kinase，MKK)3和MKK6激活，發揮應對炎性細胞因子、生長因子和應激環境等刺激的作用[9-11]。通過刺激ERK1/2、p38-α和p38-β可上調關鍵的炎性轉錄因子，如核轉錄因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、信號傳導與轉錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)-1和STAT-3，同時，激活p38-α會使腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、白細胞介素(interleukin，IL)-1等炎性因子的表達量增加，這些分子在促AS發展的各階段均發揮十分重要的作用[12-13]。

2 NF-κB

NF-κB存在于大多數細胞類型的細胞質中，參與調節細胞活性，如炎癥和免疫應答，細胞生長、分化和增殖，是一種普遍存在于真核細胞中的多效性轉錄調節因子[14-15]。哺乳動物NF-κB家族由p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50(NF-κB1)和p52(NF-κB2)5個成員組成，以結構相關蛋白家族的同二聚體(如p50)或異二聚體(如p50/p65)形式存在。在AS病變的纖維增生內膜/介質和粥樣硬化區的人類平滑肌細胞、巨噬細胞和內皮細胞中已經檢測到NF-κB的活化，但在缺乏AS的血管中沒有檢測到NF-κB，研究證明，抑制內皮NF-κB信號通路或其靶基因的表達能改善AS，因此NF-κB被認為是致AS因子[16]。

靜息狀態下，NF-κB與κB抑制劑(I-κB)結合，以無活性的復合物形式存在于胞漿之中。NF-κB可通過激活經典(規范)途徑和替代(非規范)途徑發揮功能。在經典途徑中，NF-κB二聚體連接到細胞胞質中的I-κB蛋白，通過炎性刺激(TNF-α、脂多糖或IL等)激活包含Iκ-Bα激酶的抑制性κB激酶(IKK)復合物的活化亞基，磷酸化IKK復合物與蛋白酶體發生泛素誘導下的降解，活化的NF-κB進入細胞核，調控炎性相關分子的轉錄與表達，啟動免疫應答反應。在替代途徑中，NF-κB激活則依賴于p100的誘導處理而不是Iκ-Bα降解的機制。NF-κB參與AS病理過程的可能機制[17-21]：①調節泡沫細胞形成。泡沫細胞形成是AS早期病理發展過程的關鍵事件，越來越多的證據表明，NF-κB具有促進泡沫細胞形成的效應，從而增加粥樣硬化斑塊面積。②介導炎性反應及相關分子表達。NF-κB信號可調控多種炎癥反應和免疫應答的相關基因表達，如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和黏附分子等，從而影響局部或全身性炎癥反應，其中，TNF-α和IL-1β既是NF-κB信號通路激活后的下游產物，也可以誘導激活NF-κB通路；NF-κB激活黏附分子(如細胞間黏附分子-1、血管細胞黏附分子-1和選擇素蛋白等)的過度表達，增加炎癥期間單核細胞的附著能力，提高單核細胞從血管募集至局部病變血管壁的機率；研究顯示，替代激活NF-κB元件基因p100缺失的小鼠，其胸腺發育正常，但可抑制調節性T細胞的表達，抑制NF-κB的激活，還可以減少巨噬細胞極化為M1型促炎巨噬細胞的數量，防止AS發展全程中的過度炎癥反應進一步加重。③促進血管平滑肌細胞增殖和轉移。在冠狀動脈平滑肌細胞中，TNF-α激活的NF-κB遷移至細胞核并發揮轉錄活性，介導平滑肌細胞大量增殖并轉移至局部病灶。④NF-κB會損傷內皮細胞、加重動脈血管鈣化、促進血小板形成和破裂等。

3 Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)

TLR4是固有免疫反應中典型的模式識別受體，在AS中扮演重要角色，對于炎癥和脂質積聚的激活起著重要作用，與粥樣硬化斑塊的進展和脆弱性關系密切，因此，TLR4信號可能是干擾AS進展的理想靶點[22]。其參與AS形成過程的可能機制有：①介導炎癥反應。TLR4可以激活NF-κB產生促炎細胞因子；誘導白細胞募集于主動脈平滑肌細胞中，并增加促炎性細胞因子的表達量，如單核細胞趨化因子、IL-1α和IL-6的釋放；氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)通過尿激酶受體與CD36及TLR4反應，可增強血管平滑肌細胞的炎癥反應[23-25]。②調節三磷酸結合盒轉運體G1(ATP binding cassette G1，ABCG1)分子。ABCG1是抑制炎癥和細胞脂質蓄積于血管平滑肌細胞的關鍵基因，TLR4通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ表達(PPARγ)下調ABCG1表達[26-27]。③促進泡沫細胞形成。TLR通過與內外源性配體結合而激活，在高血脂微環境中，ox-LDL誘導的TLR4及酪氨酸激酶依賴的胞飲作用增強，導致病灶處的單核-巨噬細胞內大量脂質堆積，從而導致AS中泡沫細胞含量增加，進一步加劇AS的病理過程。④影響血管功能及重構和動脈粥樣斑塊的穩定性，從而影響疾病的發生和發展。

4 Janus激酶/STAT(JAK/STAT)

JAK信號轉導子和STAT轉錄激活子是多種細胞因子和生長因子在細胞內傳遞信號的共同途徑，JAK激酶(JAK1、JAK2、JAK3)和酪氨酸激酶可激活細胞因子的通路，從而參與機體免疫反應、血管細胞遷移增殖和凋亡等多種生物學活動，同時也是調節AS啟動和進展的重要信號通路[28-29]。大多數細胞因子(如巨噬細胞集落刺激因子、IL和干擾素等)與特異性受體結合后，形成受體二聚體并募集JAK家族成員發生磷酸化，隨后與胞質內的STAT特定結合，STAT二聚化后并轉移到細胞核中，激活相關的基因轉錄和蛋白表達。

JAK/STAT信號通路通過增強和延長可使巨噬細胞向促炎癥表型分化，并分泌大量的促炎細胞因子，如IL-6和血管細胞黏附分子-1等[30-31]。在AS模型小鼠中，當p-STAT3水平升高時，血漿和主動脈組織中的IL-6和TNF-α水平明顯升高，STAT1和STAT3的持續磷酸化會加重AS病變發展[32-33]。此外，IL-12則可激活STAT4，繼而促使T細胞分化為T輔助(Th)1表型，后者分泌大量的干擾素和TNF-α，介導巨噬細胞的活化，并促進AS的發展和斑塊的擴大[34]。但是，IL-4可以激活STAT6促進Th2細胞的分化，而Th2細胞具有抗動脈粥樣硬化活性[35]。

5 Notch信號通路

哺乳動物的Notch信號通路高度保守，由4個受體(Notch 1-4)、5個配體(Jagged1、Jagged2、DLL-1、DLL-3、DLL-4)、細胞內效應分子、調節分子及其他的效應物組成。配體與跨膜的Notch信號分子結合后，Notch受體蛋白發生降解并激活Notch信號通路，調控相關轉錄因子的表達，進而調控細胞分化。該信號通路主要與胚胎發育、腫瘤以及免疫應答等息息相關。

研究顯示，巨噬細胞的Notch活化情況在一定程度上可影響AS的進展。配體DLL-4結合Notch信號受體，不僅可以促分化為M1促炎表型巨噬細胞，還可抑制M2抗炎表型巨噬細胞的分化[36]。Notch信號與巨噬細胞是相互促進的，巨噬細胞釋放炎癥介質并激活Notch信號通路，使Notch受體、配體表達增多；反過來，Notch通路的激活促進巨噬細胞合成分泌更多的炎性因子，如基質金屬蛋白酶等加重炎癥反應[37]。Notch信號與巨噬細胞的相互作用被認為是由Toll樣受體介導的，Toll樣受體是固有免疫與適應性免疫之間的橋梁，而NF-κB通路則是Toll樣受體與Notch的交集通路，脂多糖等Toll樣受體激動劑引起的巨噬細胞Notch1表達上調，是通過激活NF-κB信號通路實現的[38]。內源性配體如ox-LDL，與Toll樣受體結合會激活細胞間NF-κB信號通路，產生一系列促炎分子和促AS因子[39-40]。

6 磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinases/protein kinase B，PI3K/Akt)

Akt也稱PKB，是PI3K最關鍵的效應因子，由3種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt1-3)組成，PI3K被激活后將信號傳至下游分子Akt和哺乳動物雷帕霉素靶標(mTOR)，參與細胞多重生物學過程。PI3K/Akt信號通路參與巨噬細胞極化過程，促進巨噬細胞分化為M1型，加速AS發展進程[41-42]。

7 小 結

慢性炎性反應在AS的形成過程中發揮重要作用，對于相關信號通路的理解和研究，有助于深入認識AS及其引起的相關心腦血管疾病，有利于探索有效的防治藥物和措施。但是若將抑制信號通路相關分子的藥物應用于AS治療，目前存在以下問題和挑戰：大多數分子的作用存在兩面性，對斑塊的促進或抑制作用取決于AS的不同階段，所以藥物研發和使用具有矛盾性；某些信號通路的生物學功能尚未完全闡釋清楚，貿然抑制或者激活某條通路，極有可能增加臨床研究受試者的風險；人體是一個非常復雜的結構，抑制或激活某條信號通路也許可以抑制AS發展進程，但與此同時亦可能影響其他臟器的正常生理功能。

綜上所述，對于信號通路在AS中的作用研究應當謹慎且全面，應該針對AS不同時期分別探索信號通路對炎癥和斑塊產生的作用，同時結合病人是否患有其他疾病的臨床實際情況，將有助于信號通路相關研究的成果及早應用于臨床。