胞葬作用與動脈粥樣硬化關系的研究進展①

王建茹 朱明軍

(河南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，鄭州 450000)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是免疫系統(tǒng)參與的炎癥性血管性疾病，累及大中型動脈，是誘發(fā)多種心腦血管疾病重要的共同病理基礎[1-2]。“Efferocytosis”源自希臘語“effere”，意為將尸體帶入墳墓，胞葬作用是生物學所描述的胞葬細胞(主要為巨噬細胞、樹突狀細胞等)將程序性死亡細胞及時清除的過程[3-4]。研究認為，巨噬細胞的胞葬作用功能障礙所導致的AS病變處凋亡細胞(apoptotic cell，ACs)聚集及繼發(fā)性壞死是不穩(wěn)定性斑塊形成和進展的重要因素，而高效的巨噬細胞胞葬作用可減少ACs引發(fā)的繼發(fā)性壞死，抑制易損斑塊破潰及壞死核擴大[5-6]。因此，增強巨噬細胞的胞葬作用是有效干預AS進展、減少AS相關性疾病誘導的不良血管事件發(fā)生的潛在靶點。本文就胞葬作用的過程、巨噬細胞胞葬作用功能障礙與AS的關系及其治療進行綜述，旨在為AS相關心血管疾病防治提供新的依據(jù)。

1 胞葬作用的過程

人體內(nèi)每天都有數(shù)億個細胞發(fā)生凋亡，同時專職和非專職吞噬細胞快速高效地清除ACs以維持機體動態(tài)平衡。機體內(nèi)胞葬作用受尋我信號、食我信號、非食我信號等多種信號分子協(xié)同調(diào)控，其過程大致可分為4個階段(圖1)。第一階段，尋我信號的釋放和胞葬細胞的聚集。ACs釋放的尋我信號分子被胞葬細胞表面的同源受體識別，誘導胞葬細胞向ACs遷移和募集。目前已發(fā)現(xiàn)的尋我信號分子及其相關信號受體主要有4對，即1-磷酸鞘氨醇(S1P)與1-磷酸鞘氨醇受體1/5(S1PR1/5)；核苷酸(ATP和UTP)與嘌呤受體P2Y2；溶血磷脂酰膽堿(LPC)與G-蛋白偶聯(lián)受體G2A( G2A)；趨化因子CX3C配體1(CX3CL1)與趨化因子CX3C受體1(CX3CR1)[7]。第二階段，食我信號的暴露和識別。細胞程序性凋亡后，表面暴露食我信號，ACs表面有多種食我信號分子配體，其中磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine,PS)是最主要的信號分子，可直接與胞葬細胞表面的胞葬受體(食我信號分子受體)結合。調(diào)理素作為胞葬作用相關信號分子，其一端與ACs外化的PS結合，另一端與胞葬細胞表面的食我信號分子受體結合，介導胞葬作用過程在ACs與胞葬細胞間起橋梁分子作用。因此，胞葬細胞通過直接“配體-受體”結合形式和間接“配體-調(diào)理素-受體”結合形式完成對ACs的識別、捕獲。另外，以上2種結合形式還受非食我信號分子的負性調(diào)控，已發(fā)現(xiàn)的非食我信號分子有CD47、CD31、CD61、CD46，其中CD47最為重要，活細胞通過CD47-SIRPα的相互作用防止自身被胞葬細胞識別，發(fā)揮抑制胞葬作用功能，若ACs的CD47表達下調(diào)，抑制作用消失，有利于胞葬作用發(fā)揮[8-10]。第三階段，細胞骨架重組。胞葬受體識別ACs后，通過多種信號通路導致Rho家族小GTP酶激活，尤其是Rac-1、Cdc42、RhoA等，可協(xié)同促進細胞骨架重組和“吞噬杯”形成，完成ACs內(nèi)吞[7,11-12]。第四階段，ACs的消化及胞葬作用后反應。胞葬細胞吞噬ACs后形成胞吞囊泡(即吞噬小體)，隨后與初級溶酶體融合形成吞噬溶酶體，待吞噬溶酶體成熟后開始降解ACs，完成整個處理過程，同時釋放IL-10、TGF-β等抗炎細胞因子[7,11-12]。胞葬作用功能障礙無法及時清除ACs，將導致繼發(fā)性細胞壞死和促炎細胞因子釋放，介導包括AS在內(nèi)的多種免疫性疾病病理過程。

圖1 胞葬作用的4個階段[7]Fig.1 Four stages of efferocytosis[7]

2 巨噬細胞胞葬作用在AS病理過程中的作用

AS早期，在炎癥因子、氧化的脂質(zhì)和其他細胞毒性因子等因素的作用下，AS病變處多個病變細胞凋亡，巨噬細胞通過高效的胞葬作用可及時有效地清除病變處ACs，改變AS病變處細胞性質(zhì)和構成，延緩AS進展[13]。但隨著AS的發(fā)展，部分危險因素和促AS因子，如高遷移率族蛋白1(high mobility group box 1，HMGB1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)一方面可加速斑塊處產(chǎn)生更多ACs，另一方面損傷胞葬作用相關信號分子和非胞葬作用信號分子，進一步導致胞葬作用功能障礙，致使ACs在斑塊處蓄積增多，引起繼發(fā)性細胞壞死，進而形成明顯的壞死核，加劇AS進展(圖2)[14-16]。人和小鼠AS病變組織學檢查結果顯示，AS斑塊處巨噬細胞胞葬作用損傷并伴有明顯的壞死核和薄的纖維帽形成，高效的胞葬作用可及時清除病變處沉積的ACs，防止ACs釋放炎癥和毒性分子及繼發(fā)性細胞壞死，從而減少不穩(wěn)定斑塊的形成和破裂[14，17-18]。綜上所述，巨噬細胞的胞葬作用可影響AS進展，其功能受損是引起AS病變進展并最終導致急性心血管事件的重要原因之一。

3 AS病理過程中巨噬細胞胞葬作用損傷機制

AS病理過程中，胞葬作用功能障礙的機制尚未闡明。THORP等[4]推測其原因可能為病變處大量細胞發(fā)生凋亡，可被胞葬細胞清除的ACs減少，巨噬細胞胞葬作用自身功能損傷。AS病變早期，巨噬細胞凋亡可在一定程度上削弱其致病作用，增強斑塊穩(wěn)定性；凋亡的平滑肌細胞對正常血管并無毒性作用，僅在斑塊發(fā)展晚期才具有促AS作用[19-20]。此外，胞葬作用又是受多種信號調(diào)控的高效吞噬過程，可及時處理ACs，因此，病變處大量細胞發(fā)生凋亡并不是胞葬作用功能障礙的主要因素。KOJIMA等[5]認為AS病理過程中胞葬作用損傷的機制與以下3方面有關：①冠心病易患人群基因型差異，染色體9p21區(qū)域存在與冠心病相關的易感位點，攜帶9p21危險等位基因的人群AS斑塊內(nèi)低表達食我信號分子鈣網(wǎng)蛋白；②HMGB1、TNF-α、Toll樣受體4信號通路等炎癥信號可抑制胞葬作用相關信號分子表達；③病變處ox-LDL所誘發(fā)的系列反應，包括與ACs競爭性識別胞葬作用相關信號分子，活化Toll樣受體4信號通路。

圖2 巨噬細胞胞葬作用功能障礙及其在AS病理過程中的作用Fig.2 Role of macrophage efferocytosis dysfunction in pathological process of AS

4 參與AS病理過程的巨噬細胞胞葬作用相關信號分子

胞葬作用信號分子具有豐余性，某個信號分子功能障礙僅能延緩胞葬作用，不能完全逃避胞葬作用，對于ACs的清除具有重要意義。AS病理過程中，某個胞葬作用相關信號分子受損足以導致壞死核的形成和AS進展，而實際上往往是多個致病因素通過損害多個胞葬作用相關信號分子協(xié)同導致巨噬細胞胞葬作用功能障礙[6，8，18]。在參與胞葬作用過程的信號分子中，食我信號分子是最為關鍵的信號分子，其損傷對胞葬作用可產(chǎn)生至關重要的影響，加劇AS進展[8]。目前，已發(fā)現(xiàn)AS病變處有多種胞葬作用相關信號分子參與，這些信號分子對維持高效的胞葬作用十分關鍵，另外，胞葬作用相關信號分子還可受其他非胞葬作用信號分子調(diào)控(表1)。

表1 參與AS病理過程并與胞葬作用相關的分子

5 胞葬作用的相關干預及治療研究

目前，研究者對通過干預胞葬作用防治AS的方法和藥物進行了大量研究，但多數(shù)僅限于體內(nèi)外基礎實驗研究，現(xiàn)總結如下。

5.1他汀類藥物 他汀類藥物為羥甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶抑制劑，具有降脂、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抑制血小板活化、抑制類異戊二烯中間體生成、抑制小鳥苷三磷酸結合蛋白翻譯后的異戊烯化等作用[48-49]。研究顯示，他汀類藥物可增強肺泡巨噬細胞胞葬作用，可用于肺部疾病治療[50-51]。匹伐他汀抗AS的作用與其活化ERK5增強巨噬細胞胞葬作用有關[39,52]。辛伐他汀可改善LDLR-/-小鼠受損的脾臟巨噬細胞胞葬作用，其機制可能與其上調(diào)胞葬作用相關信號分子血小板反應蛋白1表達有關[53]。

5.2胞葬作用相關信號分子的干預方法 研究發(fā)現(xiàn)，采用抗CD47抗體阻斷CD47后，幾種不同AS模型小鼠中受損的胞葬作用被逆轉(zhuǎn)，AS病理進展得以緩解，表明針對CD47的抗體可能是一種新的治療AS相關性疾病的方法[35]。另外，TNF-α作為重要的促AS因子，可誘導細胞高表達CD47，破壞胞葬作用，而TNF-α拮抗劑英夫利昔單抗(infliximab)和依那西普(etanercept)可阻止TNF-α誘導的CD47高表達，因此，推測TNF-α拮抗劑可能通過阻斷AS病理過程中TNF-α表達恢復胞葬作用，發(fā)揮抗AS作用[35]。通過靶向細胞表面的PS增強胞葬作用治療AS等炎癥性疾病已成為潛在的治療策略[54]。S1P(ACs釋放的尋我信號分子)類似劑FTY720可限制LDLR-/-小鼠斑塊面積及壞死核形成，其作用機制與其促進巨噬細胞的胞葬作用有關[55-56]。

5.3免疫耐受及干細胞療法 MUINDKUR等[57]發(fā)現(xiàn)ApoB和HSP60多肽組合物口服耐受具有延緩AS斑塊形成、穩(wěn)定成熟斑塊的功能，其作用機制可能與誘導抗原特異性調(diào)節(jié)T細胞反應和食我信號分子MerTK表達、降低TNF-α分泌、促進胞葬作用等有關。Ixmyelocel-T是源于患者自身骨髓細胞的特異性擴增的多細胞療法，可能通過免疫調(diào)節(jié)、增強胞葬作用、清除修飾的膽固醇等穩(wěn)定AS斑塊或促進斑塊消退，治療AS相關性疾病[58]。

5.4中醫(yī)中藥 目前，中醫(yī)藥通過干預胞葬作用發(fā)揮抗AS作用的相關研究較少。研究報道，具有益氣活血祛痰功效的中藥復方制劑冠心康可改善AS病理過程中受損的巨噬細胞胞葬作用，其機制可能與其上調(diào)巨噬細胞胞葬作用相關信號分子ProS、Axl、MerTK、血小板反應蛋白1等表達有關[59-60]。

5.5其他 酰基輔酶A:膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶抑制劑F1394和消退素D1可通過提高巨噬細胞胞葬作用延緩晚期AS病理進展，為其治療AS相關疾病提供了依據(jù)[61]。CB2受體激動劑(JWH-133和HU-308)可通過活化MerTK、Tyro3和Axl增強泡沫化巨噬細胞的胞葬作用，為促進AS斑塊的穩(wěn)定性提供新的方法和思路[62]。

6 討論

目前，AS的發(fā)病機制尚未闡明，僅從脂質(zhì)浸潤、內(nèi)皮損傷、動脈平滑肌細胞增殖或突變、慢性炎癥、單核巨噬細胞作用等不同角度和層次對AS的發(fā)病機制進行了闡述[2]。參與AS病變過程的細胞類型較多，如巨噬細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞等，其中巨噬細胞功能障礙一直是AS研究重點，普遍認為巨噬細胞胞葬作用功能障礙可在一定程度上加劇AS進展。現(xiàn)階段，關于胞葬作用功能障礙參與AS病理過程的相關研究還存在諸多不足，如大部分胞葬作用相關信號分子在AS病理過程中的作用尚未闡明，胞葬作用與巨噬細胞極化、自噬等表型相關，其在AS病理過程中是否存在協(xié)同或拮抗作用尚需進一步探討。目前，AS治療方法多與其增強巨噬細胞胞葬作用相關，但多數(shù)僅停留在基礎實驗層面，因此積極探索這些方法能否通過增強胞葬作用用于臨床抗AS需進一步探討。總之，針對胞葬作用功能障礙在AS中的致病機制開展深入研究，對進一步闡明AS的病理過程和探索新的治療措施具有重要意義。