基于“內皮損傷學說”探討動脈粥樣硬化的中醫藥防治策略

傅馨瑩 孫正驥 張偉

摘要 基于“動脈粥樣硬化內皮損傷學說”，探討在動脈粥樣硬化（AS）疾病發生發展過程中，血管內皮功能障礙與血管內皮損傷的聯系及區別。闡述血管內皮功能障礙與血管內皮損傷的概念，從血管內皮細胞分泌的一氧化氮/內皮素（NO/ET）穩態，誘發的炎癥反應及氧化應激的角度和激活的VECF、MAKP、JAK/STAT、PI3K-AKT通路出發，探討動脈粥樣硬化疾病進程中二者的聯系與區別。通過檢索Genecards數據庫，篩選血管內皮功能障礙、血管內皮損傷及AS的相關靶點，從分子角度進一步論證。闡明中藥對血管內皮功能障礙及血管內皮損傷的保護及修復作用。

關鍵詞 血管內皮功能障礙;血管內皮損傷;動脈粥樣硬化;Genecards數據庫;中醫藥;炎癥反應;氧化應激;內皮細胞

Abstract Based on the theory of atherosclerotic endothelial injury，this paper discusses the relationship and difference between vascular endothelial dysfunction and vascular endothelial injury in the course of occurrence and development of atherosclerotic diseases.This paper firstly describes the concepts of vascular endothelial dysfunction and vascular endothelial injury，and explores the relationship and difference between the two in the process of atherosclerotic disease from the point of view of NO/ET homeostasis secreted by vascular endothelial cells，inflammatory response and oxidative stress induced by vascular endothelial cells and activated VECF，MAKP，JAK/STAT，PI3K-AKT signaling pathway.Then the Genecards database were searched to screen the related targets of vascular endothelial dysfunction，vascular endothelial injury and AS，which were further demonstrated from the molecular point of view.Finally，the protective and repair effects of traditional Chinese medicine on vascular endothelial dysfunction and vascular endothelial injury were described.

Keywords Vascular endothelial dysfunction; Vascular endothelial injury; Atherosclerosis; Genecards database; Traditional Chinese medicine; Inflammatory response; Oxidative stress; Vascular endothelial cells

中圖分類號：R242;R256文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.11.024

Ross[1]提出“動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）內皮損傷反應學說”，認為血管內皮功能障礙發生在AS致血管內皮損傷前，并對血管內皮造成持續性的病理損傷，使功能障礙漸進性加重，從而致相關血管壁發生炎癥反應及過度的慢性增生，進一步造成血管內皮損傷的病理性改變。自這一學說的提出后，血管內皮細胞（Vascular Endothelial Cells，VECs）成為一個新的研究方向及熱點問題，多以血管細胞內皮功能障礙與AS的關系作為主要的切入點，但血管內皮功能障礙和血管內皮細胞損傷的聯系及區別的研究較少。我們基于AS探討血管內皮功能障礙及血管內皮損傷聯系及區別，并探討其可能的作用機制及中醫藥干預作用。

1 血管內皮功能障礙與血管內皮損傷的概念

VECs是位于血液和血管平滑肌之間的單層扁平上皮細胞，主要是作為一道機械屏障，還具有調節血管通透、水和分子的轉運，調節血管的緊張度及流利度，維持凝血、抗凝平衡及正常的血液流變學，維持血管內平衡及修復血管壁等多種生理功能。當血管內皮受到血流沖刷、病原微生物、抽煙、機械損傷和脂質浸潤等病理因素損害時，VECs可能發生血管內皮功能障礙或血管內皮損傷。

1.1 血管內皮功能障礙 血管內皮功能障（Vascular Endothelial Dysfunction）是指多種病理因素作用于VECs導致其分泌功能紊亂，使合成和分泌多種血管活性物質及細胞因子間的平衡被破壞，最終打破血管穩態。主要表現為一氧化氮（NO）等其他內皮衍生舒張因子（EDRFs）和內皮衍生超極化因子（EDHFs）合成減少或者活性減弱及內皮素（Endothelin，ET）等內皮衍生收縮因子（EDCFs）的分泌增加[2-3]。其中NO在維持血管穩態中起著重要作用，能被動轉運進入血管中層平滑肌細胞（Smooth Muscle Cell，SMCs），抑制肌球蛋白輕鏈磷酸化致血管平滑肌舒張，維持血管舒縮功能。內皮源性的NO主要是通過NOS催化O2和L-精氨酸生成，體內存在3種NOS亞型，包括內皮性一氧化氮合酶（eNOS）、神經性一氧化氮合酶（nNOS）及誘生性一氧化氮合酶（iNOS）[4]。其中e NOS主要存在于VECs中，能通過VEGF通路的變化影響NO的合成。研究表明，隨著AS疾病的發展，eNOS的表達及活性均下降，導致NO的合成減少[5-6]。

1.2 血管內皮損傷 血管內皮損傷（Vascular Endothelial Injury）是指血管內皮功能障礙發生后，在病理因素持續作用下，VECs為適應內外環境變化發生形態學和結構的改變，主要表現為細胞間的連接發生斷裂，導致局部血管內皮結構不完整，通透性增加[7]。隨著內皮損傷進一步加重，VECs表面黏附分子異常表達，黏附大量單核細胞及炎癥細胞，在單核細胞趨化蛋白-1的作用下遷移至血管內皮間隙，分化為巨噬細胞，并吞噬脂質轉化為泡沫細胞，使局部血管壁發生過度的慢性炎癥增生;或者VECs表面產生并累積細胞活性氧（ROS），胞質內Ca2+水平隨之增加，Ca2+內流消耗腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），使ATP減少[8-9]。與此同時，ROS產生增多，伴隨eNOS表達下降，使NO合成減少，導致局部血管發生氧化應激[10]。當VECs受到損傷發生炎癥反應時，產生的多種細胞因子和細胞膜表面受體結合，激活JAK/STAT通路，活化的JAK磷酸化產生的SHF2與GRB相互作用形成的結合物，加速SOS的激活。VECs內活化的SOS通過激活PI3K-AKT通路的方式促進核因子κB、TNF-α的表達，在調節氧化應激和炎癥反應的發生、發展的過程中發揮重要作用[11-12]。

1.3 AS疾病進程中的血管內皮功能障礙及血管內皮損傷 AS是由于眾多病理因素作用于VECs使其功能及結構發生異常，產生的一系列血管內皮功能障礙或血管內皮損傷的病理過程。生理情況下，機體內NO/ET保持動態平衡。血管內皮功能障礙時NO合成減少、ET分泌增加，二者的穩態被打破是AS的起始環節。體內大部分的NO是由VECs中的e NOS產生，e NOS主要通過VEGF通路變化合成NO，VEGF通路的激活可以促進VECs膜表面的VEGFR2受體活化，增加細胞內PI3K含量，誘導催乳素誘導蛋白3（Prolaction Induced Protein 3，PIP3）基因表達，促進AKT磷酸化，使PI3K-AKT通路激活;或通過AKT磷酸化增強e NOS的活性與表達，促進NO的合成[13]。NO具有抑制血小板黏附和聚集及黏附分子表達，減少炎癥細胞浸潤及SMCs增殖和遷移的作用[14]。ET作為一種重要的EDCFs，能調控血管收縮，促進血管MSCs分化增殖。NO合成減少是由于機體脂質代謝紊亂條件下，ox-LDL降低eNOS活性和表達導致的，能造成血管內皮功能障礙，加速AS疾病進程[5]。ET在機體缺血缺氧時分泌增加[15]，能誘導eNOS磷酸化改變腦循環，或激活某些補體，誘導活性氧（ROS）產生，或直接與SMCs表面ET受體結合，誘導血管收縮，加重AS血管內缺血缺氧情況。

AS疾病進程中血管內皮功能障礙發生后，機體內NO/ET穩態被打破，VECs表面的黏附分子異常表達，ROS水平升高，同時多種病理因素持續作用于VECs，使血管內皮結構出現病理性損傷，進一步誘導VECs炎癥反應和氧化應激。生理條件下，黏附分子能維持正常的血管內膜結構，介導VECs間或與細胞外基質間結合，分泌的ROS具有信息轉導作用。血管內皮損傷時，炎癥細胞分泌大量炎癥介質和血管活性物質，并遷移至受損血管區，激活JAK/STAT及MAPK通路，誘導VECs表面黏附分子異常表達。異常表達的黏附分子與單核細胞或炎癥細胞結合，使血管內膜通透性增大，并向血管內膜侵襲，分化成巨噬細胞，吞噬脂質轉化為泡沫細胞，同時刺激SMCs增殖分化，加快AS斑塊的形成和發展。生理情況下，ROS作為機體代謝的中間產物通過細胞代謝途徑產生，與超氧化物歧化酶（SOD）保持生成與清除的動態平衡[16]。血管內皮損傷時，巨噬細胞生成，同時ROS/SOD生成與清除穩態被打破，機體內ROS水平升高[17]。ROS進一步與NO結合生成具有強氧化作用的過氧化硝酸陰離子（ONOO-），通過降低eNOS活性，使NO合成減少和生物利用度降低，從而加重VECs功能的紊亂[18]。ONOO-還參與炎癥細胞浸潤的血管內膜損傷過程，促進AS疾病發展[19]。

血管內皮功能障礙發生于AS致血管內皮損傷前，血管內皮功能障礙時，VEGF通路激活，NO/ET的穩態被打破，導致AS疾病的發生發展。同時，持續性的病理損傷VECs，誘發炎癥反應及氧化應激，通過誘導VECs表面黏附分子的異常表達，炎癥細胞遷移聚集于受損血管內膜區，促使管壁增厚、管腔狹窄，通過MAPK、PI3K-AKT、JAK/STAT、NF-κB等通路的變化，加快AS斑塊的形成，促進AS疾病進程發展。機體ROS水平升高，抑制eNOS活性，減少NO生成，加重血管內皮功能障礙。見圖1。VECs功能及結構異常貫穿AS疾病的進程。AS的發病機制一直是醫學界的研究熱點，涉及多種學說，如內皮損傷學說、氧化應激學說、炎癥反應學說、脂質浸潤學說、基因蛋白學說等都不能完全解釋AS的發病機制[20]。目前比較差異靶點對AS疾病的發病機制是心血管領域研究的熱門話題，根據靶點的篩選診斷AS疾病的階段可以作為未來研究的切入點。

2 基于Genecards數據庫對血管內皮功能障礙、血管內皮損傷及AS關系異同

通過GeneCards（https：//www.genecards.org/）數據庫，分別以“Vascular Endothelial Dysfunction”“Vascular Endothelial Injury”“Atherosclerosis[MeSH]”為檢索詞，收集血管內皮功能障礙、血管內皮損傷及AS相關的作用靶點。通過Bioinformatics Gent（http：//bioinformatics.psb.ugent.be/beg）中Van de Peer Lab取交集獲得血管內皮功能障礙、血管內皮損傷及AS的共同靶點及差別靶點，并繪制韋恩圖。見圖2。通過GeneCards數據庫數據，收集到6 701個血管內皮功能障礙靶點，5 361個血管內皮損傷靶點，997個AS靶點。利用Bioinformatics Gent取交集獲得血管內皮功能障礙、血管內皮損傷及AS的共同靶點及差別靶點，得到韋恩圖。見圖2。

圖2提示，血管內皮功能障礙及血管內皮損傷相關且能導致AS的靶點有852個。血管內皮功能障礙相關且不包含血管內皮損傷的靶點有2 289個。血管內皮損傷相關且不包含血管內皮功能障礙的靶點有949個。血管內皮功能障礙相關可導致AS且不包含血管內皮損傷的靶點有38個;血管內皮損傷相關可導致AS且不包括血管內皮功能障礙的靶點有47個。見表1。

其中KISS1R、ESAM、KISS1、HDLBP、CAPG、HDL3、MARS、PMPCA、SENP8、FBXW7、MTHFD2已有研究證實在AS血管功能障礙中發揮作用[21-30]。LMCD1、MARCO、ADAMTS7、LPP、OSCAR、MED1、IKBKE已有研究證實在AS血管內皮損傷中發揮作用[31-37]。僅有少量血管內皮功能障礙或血管內皮損傷可致AS的相關靶點被研究報道，其他靶點在AS進程中的作用機制可以作為后期研究方向。同時證明血管內皮功能障礙及血管內皮損傷二者間存在差異性，篩選靶點可作為后期對AS疾病診斷方法和治療方式。

3 中醫藥對血管內皮功能障礙及血管內皮損傷的保護及修復作用

AS屬于中醫學“眩暈”“中風”“胸痹”“脈痹”等疾病范疇，中醫理論認為，機體年老虛衰，臟腑功能衰竭，則氣血不足，津液運行障礙。氣為血之帥，氣行則血行。氣虛則無力運行血液，痰濁瘀血內生，阻滯經絡，使血管穩態和結構破壞，最終導致AS發生[38]。《醫林改錯》云：“半身不遂，元氣虧損，是其本源……元氣既虛，必留而瘀。”故治以補氣與活血通絡并用。氣虛為血瘀之本，治療氣虛血瘀證應當大補元氣，使全身氣血運行通暢[39]。中醫藥防治AS，臟腑氣血虧虛為本，痰瘀阻滯脈絡為標，治療當以補益氣血、化瘀祛痰為主。現代中醫藥研究表明，益氣活血法為治療心腦血管的氣虛血瘀證的主要原則。黃芪甲苷具有修復血管作用，黃芪甲苷通過調控miR-21，抑制TLR4蛋白和TNF-α、IL-6、NF-κB等炎癥介質的表達，減輕ox-LDL誘導的VECs的炎癥損傷，并進行修復[40]。黃芪多糖和白芍總苷配伍，可以通過增強巨噬細胞對ox-LDL的吞噬功能，促進胞內脂質的排出，具有潛在調控體內脂質水平、延緩AS疾病進程的作用[41]。補陽還五湯可能通過抑制SMCs的增殖和遷移，抑制泡沫細胞及AS斑塊的形成，具有改善或修復VECs異常的超微結構的作用[42]。補陽還五湯及其有效組分通過抑制金屬蛋白酶抑制物-1（TIMP-1）、1型膠原（Col-1）、纖連蛋白（FN）的表達，增強基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）表達，抑制VSMCs的增殖和遷移[43]。中醫藥在調控VECs方面進行了大量研究，益氣活血單味中藥、藥對、復方及其有效組分在AS疾病進程中對血管穩態的維持及重構具有顯著療效，特別是VECs功能的調節及結構損傷的修復方面。

4 總結

綜上所述，血管內皮功能障礙發生于AS致血管內皮損傷之前，血管內皮功能障礙僅涉及VECs功能性改變，血管內皮損傷涉及VECs的功能性改變、結構性改變等病理改變。血管內皮功能障礙貫穿AS疾病的始終，血管內皮損傷的出現會導致AS的加重。目前的研究，多以血管內皮功能障礙或血管內皮損傷的作用機制及二者與AS疾病發生發展的關系為切入點，針對二者聯系與區別的研究尚不完善。建議將二者之間的聯系與區別作為未來研究的切入點，可以更加清晰地了解AS疾病的進程，針對性地進行用藥，縮短療程的同時獲得更佳的治療效果。

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（2020-04-24收稿 責任編輯：芮莉莉）