血管周圍脂肪組織與動脈粥樣硬化的關系

胡艷波，高峰，劉尚奇，張慧明，王敏杰

(內蒙古醫科大學a.基礎醫學院，b.藥學院，呼和浩特 010110)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是冠心病、腦梗死、外周血管病的主要原因。其主要危險因素有高血脂、高血壓和大量吸煙以及糖尿病、肥胖、免疫損傷和遺傳因素等。隨著我國經濟發展不斷加快和老齡化人口的增多，As所致各種心血管疾病的發病率也隨之上升，對我國人民的健康生活造成嚴重威脅。因此，亟須尋找防治As新的、有效的干預靶標及藥物。目前，As被認為是血管內炎癥性病變。而血管外環境一直被忽視。近年來，研究發現血管周圍脂肪組織(perivascular adipose tissue，PVAT)與As有密切聯系，其通過分泌一系列脂肪因子、細胞因子和氣態分子等發揮細胞間通信和控制血管功能的作用[1]，對As的發生發展產生一定作用。另一方面，PVAT中的棕色脂肪組織(brown adipose tissue，BAT)在As的防治中有一定積極作用，因此PVAT中的白色脂肪組織(white adipose tissue，WAT)向BAT轉化(即WAT米色化)成為研究熱點。但其影響因素較多，目前對其研究尚未成熟，還需深入研究?，F就PVAT與As的關系予以綜述，以為As的后續研究提供幫助。

1 PVAT的生理功能

PVAT即貼近血管外膜層的脂肪組織，主要由脂肪細胞、成纖維細胞、干細胞等構成。除腦血管外，全身各處血管周圍均存在脂肪組織。它不僅具有結締組織的機械作用，可為大多數動脈結構提供支撐作用，使其免受鄰近組織的傷害[2-3]，還是維持血管內穩態的重要內分泌組織。人體中脂肪組織分布廣泛，與其他脂肪組織相比，PVAT具有明顯的表型特征。與皮下和腎周脂肪細胞相比，PVAT細胞的分化程度低，形狀不規則，體積更小[4]。在人體內，PVAT由兩種類型的脂肪組織混合組成：BAT和WAT，其中BAT具有產熱功能，WAT是儲存多余能量的組織[5]。但在小鼠中，胸主動脈主要由BAT組成，髂內動脈由WAT和BAT組成，而腹主動脈和腸系膜動脈主要由WAT組成[6]。大鼠的脂肪分布與小鼠相似，同樣BAT發揮產熱和能量消耗的作用，WAT具有存儲能量的作用[4]。

2 PVAT分泌因子與As的關系

PVAT分泌因子是PVAT分泌的一系列具有調節血管功能的因子，包括脂肪因子、細胞因子、氣態分子等。早在20世紀90年代就有PVAT具有抗收縮功能的報道。21世紀初，又有研究者發現了PVAT能釋放血管活性因子。近年來對PVAT的研究不斷深入，發現PVAT產生的各種因子在As的發生發展中均發揮一定作用[7]。目前，研究較多的因子包括脂聯素[8]、內脂素[9]、瘦素[10]、一氧化氮[11]、硫化氫[12]、信號轉導及轉錄活化因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)4[13]、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α[2]等，各個因子在As中的作用見圖1。

圖1 血管周圍脂肪組織分泌因子對動脈粥樣硬化斑塊的作用

2.1脂聯素 脂聯素是脂肪組織產生的主要脂肪因子，占血漿蛋白總量的0.01%[3]。其是一種有效的血管擴張劑，升高血漿脂聯素水平可以抑制As的發展。研究發現，脂聯素是通過抗炎、誘導巨噬細胞自噬、促進一氧化氮釋放發揮抗As作用[8]。

Okamoto等[14]通過給予載脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)基因敲除(ApoE-/-)小鼠14 d脂聯素處理發現，與對照小鼠相比，ApoE-/-小鼠主動脈竇中的病變形成減少，脂滴更小，說明脂聯素能通過減輕炎癥抑制ApoE-/-小鼠As的發展。Li等[15]使用脂聯素處理巨噬細胞發現，其減少了蛋白激酶B的磷酸化，更重要的是抑制了叉頭框轉錄因子O3a(forkhead box O3a，FOXO3a)基因的激活，而FOXO3a基因是巨噬細胞自噬的關鍵調節因子，所以PVAT分泌的脂聯素可以通過蛋白激酶B/FOXO3a信號通路增加巨噬細胞的自噬，從而抑制高脂飲食喂養小鼠頸動脈周圍As病變的形成[16]。另有研究表明，脂聯素通過旁分泌機制刺激鄰近脂肪細胞釋放一氧化氮，抑制白細胞-內皮細胞的相互作用，在As早期發揮作用[17]。

2.2內脂素 內脂素是一種脂肪因子，也被稱為前B細胞克隆增強因子。作為一種新的脂肪因子，它主要在內臟脂肪中表達和分泌。在肥胖患者中，內脂素在體循環和局部PVAT中表達增加[9]。大鼠胸主動脈PVAT中的內脂素表達量高于皮下脂肪組織和內臟脂肪組織，分別是其表達量的3.7倍和1.8倍[18]。此外，在PVAT培養基中檢測到內脂素，表明PVAT也會產生內脂素。有文獻報道，在血管平滑肌細胞中內脂素通過誘導核因子κB的表達調節蛋白激酶，以持續激活促進炎癥反應[19]。同時，內脂素還會促進血管平滑肌細胞增殖，而血管平滑肌細胞的增殖和炎癥與As斑塊的發生、發展和破裂密切相關。但在定義內脂素在As中的潛在作用時，應考慮到它是一種多功能蛋白。巨噬細胞、血管平滑肌細胞和內皮細胞的功能障礙或死亡被認為是As發生和發展的關鍵過程，而內脂素能促進巨噬細胞、血管平滑肌細胞和內皮細胞的存活，提示內脂素在這些細胞中具有保護作用。因此，內脂素在As中的作用還有待進一步研究驗證。

2.3瘦素 瘦素由肥胖基因編碼合成，是一種重要的能源穩態調節劑[10]，也是近年研究較多的脂肪因子。研究發現，瘦素可促進As的發展[20]。瘦素能刺激炎癥反應、氧化應激、血栓形成等，從而促進As發展、內皮功能障礙和動脈僵硬等[21]。Singh等[10]研究發現，瘦素可上調小窩蛋白-1的表達，而小窩蛋白-1表達增加會損害瘦蛋白信號轉導，從而使其在As的發生發展中起促進作用。另有實驗證明，PVAT衍生的瘦素通過蛋白激酶C途徑加重冠狀動脈內皮功能障礙[22]。瘦素還可以通過促進單核細胞的募集，引起炎癥因子和致As細胞因子的分泌，促使募集的單核細胞(單核細胞進入血管壁后分化為巨噬細胞)吞噬氧化型低密度脂蛋白形成泡沫化巨噬細胞，進而引發As[23]。上述一系列研究表明，瘦素在As中發揮促進作用。

2.4一氧化氮 一氧化氮是一種內皮源性舒張因子，對血管內側壁功能和神經遞質釋放具有調節作用[11]。一氧化氮是目前所知的最強的血管舒張因子之一，體內多種細胞均可產生一氧化氮。Virdis等[24]通過去除健康個體的PVAT發現，小動脈的一氧化氮生成減少，舒張血管能力減弱；深入研究發現，PVAT來源的一氧化氮可能通過刺激環鳥苷酸合成、擴散至鄰近平滑肌細胞來誘導血管舒張。另有研究表明，近年發現的脂肪細胞因子C1q/TNF相關蛋白9通過激活AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)促進一氧化氮合酶的磷酸化和一氧化氮的合成，保護內皮細胞，誘導血管舒張[25]。

2.5STAT4 STAT是一種能與DNA結合的蛋白質家族。而STAT4是STAT家族中一種在脂肪細胞和免疫細胞中表達的轉錄因子。在ApoE-/-小鼠中，敲除STAT4基因可減少主動脈周圍脂肪組織和內臟脂肪組織中免疫細胞的浸潤，促使巨噬細胞向M1促炎亞型極化，增加飲食誘導的As形成的風險[13]。許莉莉等[26]通過高脂飲食喂養ApoE基因與STAT4基因雙敲除小鼠發現，與ApoE-/-組相比，STAT4基因雙敲除組通過抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路和上調?；o酶A-膽固醇酰基轉移酶表達，增加M1型巨噬細胞分化，促進泡沫細胞形成，促進小鼠As斑塊形成。

2.6TNF-α TNF-α是一種重要的脂肪因子，于1993年首次在嚙齒動物的脂肪組織中被發現，可在肥胖動物模型中被顯著誘導(基因和蛋白水平)[27]。TNF-α還可以誘導脂肪細胞中的其他炎癥因子分泌，使脂肪組織中炎癥因子分泌失衡，促進As的發展[28]。研究發現，在小鼠股動脈損傷模型中，血管內皮損傷顯著上調PVAT內的炎癥脂肪因子(單核細胞趨化蛋白1、TNF-α、白細胞介素-6和纖溶酶原激活物抑制物1)和下調抗炎癥脂肪因子的表達[5，23]。當敲除小鼠的TNF-α基因后，PVAT中的炎癥脂肪因子表達和血管損傷后的內膜增生減少[12]?？梢?，TNF-α促進了炎癥和As的發生發展。

2.7硫化氫 硫化氫是目前已檢測到的PVAT衍生的舒張因子，具有強大的抗氧化和抗炎作用[12]，其能通過靶向血管壁的內皮細胞和血管平滑肌細胞誘導血管擴張，改善內皮功能，發揮抗As作用[27]。大鼠主動脈PVAT通過表達胱類酶(硫化氫產生的關鍵酶)釋放硫化氫[28]，抑制血管平滑肌細胞增殖和體外誘導的血管平滑肌細胞凋亡。內源性硫化氫還可以防止血管損傷后的As和新內膜增生[19]。在肥胖動物中，PVAT衍生的一氧化氮、硫化氫和脂聯素減少，PVAT中脂肪細胞的肥大可促進內皮功能障礙[17]。然而，PVAT衍生的硫化氫與As發展的具體關系尚不清楚，有待進一步研究。

2.8其他 除上述PVAT分泌的脂肪因子外，還有一些PVAT分泌相關因子，它們可能是PVAT衍生的生長因子或抑制劑，但目前對As影響不明確的因子的研究較少，包括單核細胞趨化蛋白1、白細胞介素家族、抵抗素和巨噬細胞遷移抑制因子。目前的研究表明，它們與As的發生發展均有一定關聯[19]，但其發揮作用的具體機制還有待進一步研究。

3 PVAT炎癥與As的關系

炎癥是As發病的關鍵因素。其中，白細胞募集和炎癥因子在As形成的早期階段起關鍵作用[29]。特別是PVAT衍生的趨化因子誘導單核巨噬細胞和T細胞募集會產生額外的趨化因子，以正反饋機制增強炎癥細胞的浸潤[12，30]。近年越來越多的研究表明，PVAT可作為冠狀動脈炎癥的傳感器促進As的發展[6,18,25]。在正常的動態平衡下，PVAT分泌的抗炎因子占主導地位，炎癥因子分泌相對較少。PVAT功能障礙時，血管保護性脂肪細胞因子的產生減少，旁分泌炎癥因子增加[31]，如在肥胖小鼠體內，死亡的脂肪細胞釋放出細胞DNA并招募免疫細胞，從而可能在脂肪組織中觸發慢性炎癥[32]。

肥胖主要由能量攝入和消耗的失衡引起，是代謝紊亂的危險因素[33]。肥胖會導致PVAT發生慢性全身性炎癥反應，減少抗炎脂肪因子產生，并加劇細胞功能障礙、血管氧化應激和炎癥[34]，顯著改變PVAT中炎癥因子和趨化因子的分泌平衡，使其失去抗收縮作用，增加As的發生風險[35]。肥胖患者的C反應蛋白水平顯著升高，其可以通過激活PVAT的炎癥反應誘發動脈內皮功能障礙[36]。肥胖還會通過增加氧化應激、脂肪組織內缺氧等導致PVAT釋放脂肪因子功能失調，從而導致PVAT抗收縮作用減弱甚至喪失[14]。在健康的條件下，WAT通過儲存脂質起到脂質匯總的作用，防止脂質在循環中積累。但在肥胖期間，WAT的擴張會導致炎癥、纖維化、缺氧、脂肪因子分泌失調等，致使WAT的功能失調，從而使脂肪因子分泌紊亂，促進As的形成[37-38]。同時，WAT還會導致基礎脂解率升高，從而增加脂肪酸的釋放，脂肪酸可以激活Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)2和TLR4，而TLR2和TLR4可以激活巨噬細胞中的核因子κB，增加脂肪組織炎癥，并導致組織和器官功能障礙[39]。因此，肥胖會引起PVAT中巨噬細胞浸潤，巨噬細胞浸潤是經典的巨噬細胞向M1型極化的特征，而脂肪組織中的常駐巨噬細胞是交替活化的M1型巨噬細胞。巨噬細胞包括兩種基本功能表型，即經典激活的M1型促炎巨噬細胞和交替激活的M2型抗炎巨噬細胞。其中，M2型巨噬細胞通過抑制炎癥和促進組織重塑來消除病變。M1型巨噬細胞則促進炎癥的發生發展[40]。這些均是肥胖與心血管疾病相關的重要機制，不利于As的控制與治療。

4 WAT米色化與As的關系

PVAT作為分泌器官，具有直接影響血管功能、結構和收縮性的能力[41]。PVAT主要由WAT、米色脂肪組織和BAT 3種脂肪組織組成。其中，WAT是儲能脂肪，是成人脂肪組織的主要組成部分，主要位于皮下和內臟器官周圍。WAT細胞是單房細胞，含有較大的脂滴和較少的線粒體[42]。米色脂肪組織，也稱灰褐色脂肪組織，主要散布在白色脂肪庫中。這些米色脂肪細胞在基礎狀態下類似于白色脂肪細胞[22]，但在寒冷暴露或藥物刺激下可以獲得類似BAT的表型，有產熱功能。BAT是多房細胞，脂滴較小，線粒體含量較高，其中解偶聯蛋白1(uncoupling protein 1，UCP1)含量較高[43]。UCP1是產熱過程中一個非常重要的調節因子，其促使葡萄糖和脂肪酸分解產生的能量不能轉化為ATP(為生物體直接供能的物質)，只能轉化為熱能[7]。同時，BAT還能介導三酰甘油的清除，被認為是三酰甘油代謝的關鍵分子。此外，BAT的激活還可以降低膽固醇水平，可能成為As的一個新的治療靶點[42]。為了證明BAT在As中的作用，有學者進行了小鼠BAT萎縮實驗，結果發現，BAT嚴重萎縮能加速As的進程，其特征是脂質儲備顯著增加，As的覆蓋率、病變范圍和復雜性、巨噬細胞浸潤以及炎性標志物的表達均增加[44-45]。另有研究表明，BAT活化可通過肝組織增加血漿脂蛋白的代謝并加速清除其殘留物，從而減少高膽固醇血癥并防止As的發展[22]。

WAT米色化已成為As研究的熱點。多項實驗均表明，AMPK在此過程中起關鍵作用[6，39，46-47]。AMPK的激活和隨后棕色脂肪細胞標記基因表達的增加表明，AMPK有誘導WAT米色化的作用。AMPK廣泛表達于各種代謝器官，在調節能量代謝中起關鍵作用，不僅有助于能量代謝穩態，還能抑制炎癥反應[39]。近年來，對于AMPK研究較多，學者發現AMPK在激活BAT和WAT米色化中均發揮關鍵作用[6]，并發現許多藥物均可以激活AMPK。如全反式視黃酸[6]、白藜蘆醇、二甲雙胍、A7669662、IMM-H007[46-47]通過激活AMPK抑制炎癥、誘導WAT米色化，進而減輕As。過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)介導米色化脂肪細胞出現的潛在機制包括線粒體數量的增加和功能增強以及BAT特異性基因UCP1、肉堿棕櫚酰轉移酶Ⅰ的上調[43]。PPARα是PPAR家族中的一員，在調節脂質穩態和氧化代謝中起關鍵作用。PPARα激活會導致UCP1等棕色脂肪標志物的表達增加[48]。鐵硫域含蛋白1是一種線粒體外膜蛋白，可調節氧化能力和脂肪組織褐變。研究發現，與WAT相比，鐵硫域含蛋白1在米色的PVAT和BAT中高表達[49]。另有研究顯示，冷暴露可顯著增加PVAT和BAT中鐵硫域含蛋白1的表達，表明鐵硫域含蛋白1的表達與BAT細胞的產熱作用直接相關[50]。

綜上可知，米色脂肪及WAT米色化是現階段研究As的一個潛在靶標。目前，AMPK、PPARα、鐵硫域含蛋白1等均是促進WAT米色化的潛在研究對象。

5 小 結

As的發病率、致殘率和致死率均較高，應引起重視。尤其在現階段，我國人口老齡化加劇，而As在老年人中的發病率較高。因此，As的預防與治療成為一個亟待解決的問題。但目前As的發病機制尚不明確。隨著研究人員對As研究的不斷深入，多層面、多角度、多學科交叉使得研究的新切入點不斷涌現，PVAT為從血管外途徑治療As提供了潛在的干預靶點。PVAT通過分泌脂聯素、內脂素、一氧化氮等細胞因子減輕炎癥、舒張血管減輕As。但在病理狀態下(如肥胖)PVAT的分泌功能失衡，致使促炎因子、收縮因子所占比例增加，不利于As的治療。另一方面，PVAT中的BAT在抗As中發揮積極作用，而米色脂肪在寒冷等刺激下可以發揮BAT的產熱功能。目前能促進米色脂肪出現的靶點包括AMPK、PPAR家族等。綜上所述，PVAT在As病理發生發展的過程中發揮一定的作用，為As的防治提供血管外的干預靶點，可能成為血管外防治As的一個潛在靶標。