NOX/ ROS-NF-κB 信號通路與動脈粥樣硬化關系的研究進展

魏佳明 王子焱 劉 婷 王建國 郭志華

1.湖南中醫藥大學第一中醫臨床學院，湖南長沙 410208；2.湖南中醫藥大學中醫學院，湖南長沙 410208

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種累及全身大、中動脈的多因素、多環節失調性病變，以粥樣斑塊形成為特征，是各種心血管疾病的重要病理基礎[1]。流行病學調查顯示，全球每年因AS 相關疾病造成死亡人數達2 000 萬[2]。而目前對于AS 所采取的治療措施存在毒副作用多、耐藥及手術術后并發癥等諸多弊端。因此，尋找新的有效干預AS 的靶點和機制，已成為時下研究的熱點。近年來的研究證據顯示，通過調節煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH）/活性氧（reaction oxygen species，ROS）/核轉錄因子-kappa B（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信號通路可有效改善AS，抑制該通路可提高氧化低密度脂蛋白誘導（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）的血管平滑肌細胞和巨噬細胞氧化應激損傷模型抗氧化能力[3-4]，改善AS 大鼠及AS 兔的病變[5-6]。最近一項研究顯示，一種新發現的脂肪因子Omentin-1 同樣通過調節NOX/ROS 及NF-κB 信號通路發揮抗AS 作用[7]。但其機制尚待進一步明確。因此，本文就近年來NOX/ROS-NF-κB 信號通路與AS 的相關文獻進行系統梳理，以期為后續研究提供參考依據。

1 NOX/ROS-NF-κB 通路概述

1.1 NOX/ROS 概述

NOX 作為一類廣泛表達于各種動物血管內皮細胞、平滑肌細胞等細胞膜的復合酶，可被細胞因子、生長因子、高血糖等多種因素激活。已發現人體存在7 種NOX 亞型，其中NOX1、2、4、5 位于脈管。NOX 是ROS生成的重要催化酶體，也是細胞內ROS 的主要來源。研究發現，NOX 的主要功能即是產生ROS，生成的ROS 可調節包括細胞增殖和分化、凋亡、遷移、免疫應答及氧化應激等多個病理生理過程[8]。在生理條件下，NOX 處于較低水平，其催化產生低濃度的ROS，此時ROS 是調節血管功能和結構的關鍵信號分子，除控制細胞增殖和血管生成外，還參與有益的缺血和缺氧適應過程。然而，當暴露在轉化生長因子、高血糖、高脂血癥等條件下時，NOX 顯著增加ROS 的生成，過量的ROS 會致使氧化和抗氧化系統平衡失調，最終誘發氧化應激反應的發生，并可以作為抗微生物效應分子和信號分子，促使NF-κB 通路激活，進而發揮作用[9]。

1.2 NF-κB 概述

NF-κB 轉錄因子蛋白家族廣泛存在于細胞內，包括Rel（cRel）、p65（RelA，NF-κB3）、RelB 和p50（NFκB1）、p52（NF-κB2）等5 種亞單位。上述5 種蛋白組合成同源二聚體或異源二聚體發揮功能。其活性主要受到抑制因子κB（inhibitor of κB，IκB）影響，IκB 是由IKKα 和IKKβ 及NF-κB 的基本調制劑（NEMO）組成的一個復合體。NF-κB 通路可通過經典與替代兩種途徑被激活。經典途徑即IκBα 與胞漿NF-κB 二聚體聚合物在激活指令作用下形成IκBα 激酶復合體（NEMO）[10]，隨之NEMO 磷酸化IκB 蛋白后降解，繼而NF-κB 二聚體進入胞核發揮作用[11]。在替代途徑中，激活信號促使活化的NF-κB 誘導激酶磷酸化IKKα 復合物，觸發p100 的C 端IκB 樣結構選擇性降解，促進p52 的生成及p52/RelB 異源二聚體的加工和釋放，引發核轉位誘導靶基因的表達[12-13]。NF-κB 信號通路經上述途徑激活后，活化的NF-κB 進入細胞核，作用于相應基因的啟動子，作為調節炎癥反應、氧化應激等的主要核轉錄因子。近年來研究發現，NF-κB還可通過調節自噬干預AS[14]。

2 NOX/ROS-NF-κB 通路對AS 的調節

2.1 NOX/ROS 對AS 的調節

研究發現，NOX/ROS 在AS 的發病機制中起著重要作用[15]，涉及脂質沉積[16]、炎癥反應[17-19]、氧化應激[20-21]、細胞凋亡、自噬、內皮功能障礙[22]、血管重構等多個方面[23]。有研究顯示，NOX1 具有改善ApoE（-/-）小鼠AS 血脂及主動脈竇處的內膜厚度作用[24]。也有研究顯示，提高NOX1 可促進糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型炎癥反應和氧化應激，加重AS[25]。在人類AS 過程中，F-肌動蛋白結合蛋白Drebrin 同樣依賴NOX1 減少平滑肌細胞向巨噬細胞樣泡沫細胞的轉化限制AS[26]。另有研究發現，缺失NOX1 或NOX2 基因會造成超氧化物產生減少及NO 生物利用度提高[27]。內皮趨化因子在AS 的發展中起著重要作用，其中C-C 基序配體8（chemokine C-C motif ligand 8，CCL8）在晚期人頸動脈斑塊的內皮細胞中高度表達，其機制與NOX2/ROS誘導的內皮通透性增加密切相關[28]，降低內皮NOX2/ROS 表達，可預防AS 過程中的內皮功能障礙[29]。敲除NOX4 基因會造成糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型主動脈弓斑塊面積增大[25]。有研究發現，血管緊張素Ⅱ干預的小鼠平滑肌細胞中NOX4 表達升高[30]，NOX4 具有誘導血管平滑肌細胞出現促炎癥表型及調控平滑肌細胞遷移作用[31-32]。還有研究發現，NOX4 還可能通過抑制可溶性環氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH）這一促炎癥因子起到對AS 的保護作用[33]。在人類血管中存在的NOX 亞型中，NOX5 是生成ROS 的主要氧化酶[34]，而ROS 的產生是持續氧化應激的基礎，其可從多個方面參與AS 過程，包括刺激炎癥、內皮細胞功能障礙、單核細胞/巨噬細胞募集和激活、誘導平滑肌細胞遷移和增殖等[35]。

2.2 NF-κB 對AS 的調節

NF-κB 存在于AS 部位和斑塊中，正常血管中很少檢測到NF-κB 表達[36]。其被認為是一種AS 促進因子，參與AS 的多個病理過程。首先，NF-κB 是內皮細胞活化和凋亡的主要調節因子。當NO 含量降低時，NF-κB 系統調節功能失常，造成內皮損傷和凋亡。此外，LDL 導致的炎癥反應也會成為NF-κB 的激活因素。其次，泡沫細胞的形成以及在血管內皮下間隙聚集是AS 病變過程中的重要一環，NF-κB 在泡沫細胞的形成過程中發揮重要作用。巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）是單核細胞向巨噬細胞和泡沫細胞分化的關鍵因子，NF-κB可通過調控促炎性細胞因子如白細胞介素-1β、腫瘤壞死因子等的表達，調節M-CSF。AS 中的巨噬細胞包括具有促炎作用的M1 和具有抗炎作用的M2 兩種亞型[37]。正常情況下二者處于平衡狀態，當血脂異常等因素致使平衡被打破時，會造成NF-κB 活性提高，進而加速泡沫細胞和AS[38]。另外，NF-κB 還在平滑肌細胞遷移和增殖中發揮作用。當NF-κB 活性升高時，平滑肌細胞的增殖會受到抑制，凋亡速度加快[39]。平滑肌細胞可通過表型轉化形式轉化為巨噬細胞樣細胞、泡沫細胞等多種類型，進而影響斑塊穩定性[40]。而NF-κB 介導的平滑肌細胞的炎癥表型轉換在AS 和新生內膜形成中起著核心作用[41]。還有研究發現，通過抑制NF-κB 對炎癥、細胞凋亡和自噬均起到調節作用，進而改善AS[42]。激活NF-κB 可在一定范圍內誘導自噬，而過度自噬又會抑制NF-κB 活性[43]。有研究顯示，沉默AT-序列結合蛋白1 基因能夠抑制NF-κB激活，進而減輕冠心病小鼠主動脈內皮細胞炎癥損傷[44]。牙齦卟啉單胞菌感染會通過氧化應激和炎癥反應加速ApoE（-/-）小鼠AS 進程，而調控NF-κB 信號通路可能是其重要機制[45]。人參皂甙化合物K 可通過抑制NF-κB 預防ox-LDL 誘導的人臍靜脈內皮細胞炎癥和凋亡[46]。左西孟旦可通過阻止NF-κB 的激活，進而調控巨噬細胞極化狀態，達到抗AS 的作用[47]。淫羊藿苷是淫羊藿的一種主要化學成分，其可通過調控NF-κB 信號通路進而抑制ox-LDL 誘導的RAW264.7 炎癥反應抗AS[48]。近年來，短鏈脂肪酸抗AS 的作用越發受到關注，研究證明其機制也是通過抑制NF-κB 反式激活實現的[49]。

3 總結與展望

長期以來，由于AS 發病機制的復雜性，導致臨床上針對AS 的治療效果尚不甚滿意。綜合以上研究顯示，通過干預NOX/ROS-NF-κB 通路改善AS 的研究可能為AS 的治療提供新的研究思路，值得進一步探索。目前仍有類似NOX1、NOX4 等如何發揮對AS調節作用的雙向性，以及該通路誘導的氧化應激和自噬之間存在的交聯作用等一系列問題亟待進一步研究闡明。