動脈粥樣硬化免疫相關(guān)調(diào)節(jié)治療的研究進展

馬 灝，申曉彧

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)為一種以大、中型動脈內(nèi)膜中層內(nèi)炎性細胞活化、脂質(zhì)沉積異常、斑塊為特征的慢性炎癥性疾病[1]。過去的幾十年中，科學(xué)家們集中于對脂質(zhì)代謝紊亂、炎癥反應(yīng)級聯(lián)、血管平滑肌細胞異常增殖等研究并取得一定進展。如今，在構(gòu)建的小鼠動脈粥樣硬化模型中，發(fā)現(xiàn)大量單核細胞和T、B細胞被募集到病變部位，增強炎癥反應(yīng)的同時促進動脈粥樣硬化病變的開始和進展，其中尤為重要的有輔助性T細胞17(Th17)與調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)，由轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和白細胞介素(IL)-6分化的Th17細胞被認(rèn)為可產(chǎn)生促炎細胞因子，具有促動脈粥樣硬化的特性[2-3]。同樣，在動脈粥樣硬化病變中發(fā)現(xiàn)的Tregs[4]，通過分泌IL-1、TGF-β抑制Th17的免疫反應(yīng)。表面上看Th17與Treg是一對截然相反的免疫細胞，但進一步研究發(fā)現(xiàn)Th17細胞可通過改變其特征性轉(zhuǎn)錄譜并通過TGF-β信號和芳香烴受體(AHR)的作用獲得有效的調(diào)節(jié)特性，從而分化為Treg細胞[5]。這意味著某些細胞亞群可以通過互相轉(zhuǎn)化維持體內(nèi)平衡狀態(tài)。那么，Th17與Treg細胞究竟是一種什么關(guān)系，動脈粥樣硬化中兩者的數(shù)量及功能情況如何，是否可通過研究相應(yīng)信號通路實現(xiàn)對Th17/Treg比例影響，從而達到對動脈粥樣硬化的調(diào)控。本研究綜述動脈粥樣硬化過程中Th17及Treg變化情況，較為典型的影響Th17/Treg比例的相關(guān)通路，以及動脈粥樣硬化疾病免疫相關(guān)的治療現(xiàn)狀，從而為新型的抗動脈粥樣硬化治療提供理論支撐。

1 動脈粥樣硬化發(fā)生過程中相關(guān)免疫細胞的變化情況

研究證實，動脈粥樣硬化在病變過程中，斑塊內(nèi)儲存有大量CD4+T細胞，且大部分是由幼稚的CD4+T細胞分化成不同的細胞亞群，如效應(yīng)T細胞(Th1、Th2、Th17等)和Treg細胞[6]，現(xiàn)就Th17和Treg這兩種典型細胞展開論述。

1.1 Th17細胞 Th17細胞的許多致病功能都歸因于IL-17的分泌，包括中性粒細胞的募集、先天免疫細胞的激活、增強B細胞功能以及誘導(dǎo)腫瘤壞死因子、粒細胞集落刺激因子和白細胞介素-1β的促炎細胞因子的釋放[7]。此外，IL-17信號傳導(dǎo)誘導(dǎo)趨化因子和其他炎癥介質(zhì)的表達和/或釋放，包括細胞間黏附分子1(ICAM-1)、前列環(huán)素E2以及通過誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和抗微生物肽促進組織損傷[8]。除了IL-17，Th17細胞還可以分泌IL-21、IL-22、IL-25和IL-26[9]。但IL-17被認(rèn)為是免疫反應(yīng)和疾病中的一種重要調(diào)節(jié)劑，在體內(nèi)具有調(diào)節(jié)趨化因子表達和組織炎癥的關(guān)鍵功能，已被人們所熟知。此后，大量實驗也證實了其在促進和增強炎癥(包括自身免疫組織損傷)中的關(guān)鍵作用，如多發(fā)性硬化(MS)[10]、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)[11]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)[12]和呼吸道炎癥疾病中均發(fā)現(xiàn)Th17及其分泌細胞因子IL-17的過度表達，在實驗室模型中同樣得到驗證。之后， Wang等[13]使用高脂血癥病人的臨床血液樣本和動脈粥樣硬化小鼠模型，證明IL-17在動脈粥樣硬化早期至晚期的促動脈粥樣硬化作用。在高脂血癥條件下，Th17細胞被激活，并在主動脈、血液、脾臟和骨髓中產(chǎn)生炎性細胞因子，特別是IL-17，誘導(dǎo)巨噬細胞和中性粒細胞向動脈粥樣硬化病變遷移，并加劇動脈粥樣硬化的發(fā)展。

1.2 Treg細胞 20世紀(jì)90年代中期，一個具有調(diào)節(jié)功能的Th細胞的新亞群被發(fā)現(xiàn)并命名為Tregs[14]。大量研究證實，Tregs在許多炎癥和自身免疫疾病中重要免疫調(diào)節(jié)功能，包括哮喘[15]和1型糖尿病[16]。Treg介導(dǎo)的免疫抑制的幾種機制已被確定，包括：抗炎細胞因子的分泌、抑制性受體的表達和細胞因子剝奪[17]。其中對于Treg細胞發(fā)揮作用密切相關(guān)的細胞因子包括TGF-β、IL-10。實驗證實，TGF-β主要由nTreg和Th3細胞產(chǎn)生，包括B細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和許多其他非免疫細胞在內(nèi)也可以產(chǎn)生這種細胞因子[18]，通過在旁分泌反饋環(huán)中誘導(dǎo)叉頭蛋白p3(Foxp3)的表達，從而將幼稚T細胞(Th0)分化為iTregs[19]。TGF-β和Foxp3之間的正反饋回路在維持外周耐受性[20]中起著關(guān)鍵作用，并且是Tregs[21]產(chǎn)生和維持作用的關(guān)鍵。IL-10由先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的細胞表達，包括CD4+和CD8+T細胞、巨噬細胞、肥大細胞、自然殺傷細胞(NK)、嗜酸性粒細胞和中性粒細胞[22]。在CD4+T細胞中，Treg細胞是這種細胞因子[23]的主要來源，IL-10通過自分泌過程對Treg[24]細胞的產(chǎn)生和維持至關(guān)重要[25]。目前，已經(jīng)在炎癥性腸病(IBD)、自身免疫性腦脊髓炎(EAE)、非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的1型糖尿病和超敏反應(yīng)/變態(tài)反應(yīng)模型中研究了Tregs產(chǎn)生的IL-10的作用機制，并證明其在相關(guān)疾病中的調(diào)節(jié)作用[23]。Tregs的生成受損和免疫抑制功能障礙導(dǎo)致免疫穩(wěn)態(tài)失調(diào)和耐受性喪失[26]，這嚴(yán)重驅(qū)動了動脈粥樣硬化病變的發(fā)生和進展[27]。相應(yīng)地，頸動脈粥樣硬化和急性冠脈綜合征病人出現(xiàn)Treg數(shù)量減少[28-29]，而低Treg頻率與長期心血管風(fēng)險呈正相關(guān)[30]。來自實驗小鼠研究的大量證據(jù)表明，Tregs積極調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化的形成。剝奪Tregs 4～8周的小鼠出現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊的增大和易損性惡化[31]。反之亦然，Tregs的過繼轉(zhuǎn)移減少了斑塊負擔(dān)，增強了病變穩(wěn)定性，并降低了斑塊破裂的發(fā)生率[32]。

1.3 Treg與Th17的關(guān)系 Treg細胞抑制炎癥的作用雖有目共睹，但其發(fā)揮作用還要得益于其他細胞的共同參與，保持一種動態(tài)平衡。例如，Treg和Th17細胞之間的不平衡與動脈粥樣硬化、急性冠脈綜合征密切相關(guān)[33]。Th17和Treg細胞之間的平衡依賴于轉(zhuǎn)錄因子，尤其是維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt(RORγt)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)，以及Foxp3和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子5(STAT5)[34]。此外，Treg/Th17與血清氧化型低密度脂蛋白、超敏C反應(yīng)蛋白、脂蛋白a和肌酸激酶同工酶水平呈負相關(guān)[33]。Treg/ Th17比值的預(yù)測特異性和敏感性使其成為早期診斷的潛在指標(biāo)[33]。氧化型低密度脂蛋白通過Fas/ FasL途徑以及核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)相關(guān)的Th17增殖誘導(dǎo)Treg凋亡，從而影響Treg/Th17的比例[33]。此外，Treg細胞和Th17細胞之間的平衡受到高遷移率族蛋白box-1(HMGB1)的調(diào)節(jié)，HMGB1是一種內(nèi)源性損傷相關(guān)分子模式分子，從壞死或損傷的細胞中釋放，刺激平滑肌細胞或內(nèi)皮細胞中細胞因子、黏附分子、趨化因子、脂質(zhì)介質(zhì)和纖溶酶原激活劑的表達和/或分泌[35]。動脈粥樣硬化病人血清中HMGB1水平明顯升高[35]。重組HMGB1誘導(dǎo)Treg細胞凋亡并促進Th17細胞，最終導(dǎo)致Treg/ Th17細胞比例的整體下降[35]。此外，據(jù)報道，抗炎細胞因子IL-35可減輕動脈粥樣硬化[36]。在小鼠中，IL-35促進Treg水平，阻止Th17水平，并且不影響Th1或Th2水平[36]。Treg/Th17平衡不是固定不變的，而是隨動脈粥樣硬化不同階段而變化[37]，且兩者之間在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，加速平衡狀態(tài)的實現(xiàn)。

2 相關(guān)信號通路對動脈粥樣硬化發(fā)生過程中免疫細胞(Th17/Treg)的調(diào)節(jié)

2.1 肌醇磷脂-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路 PI3K/Akt信號通路參與細胞生長、細胞激活和炎癥反應(yīng)的許多方面，是維持細胞正常基本功能的重要信號通路之一。最早在人類癌癥中發(fā)現(xiàn)其異常失控，癌基因的擴增或突變導(dǎo)致致癌信號過度激活，以及由于缺失或點突變而導(dǎo)致的腫瘤抑制信號功能的喪失而致病。之后的研究表明，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號傳導(dǎo)與許多免疫性和炎癥性疾病緊密相關(guān)，并控制多種效應(yīng)T細胞命運，包括Th1、Th2和Th17細胞[38]。在CD4+T細胞中，抑制PI3K和/或mTOR 復(fù)合物1(mTORC1)可促進Treg分化，而激活PI3K和/或mTORC1則促進Th17細胞分化[39-40]。因此，在免疫系統(tǒng)發(fā)育過程中，mTOR蛋白的缺乏導(dǎo)致Th1、Th2和Th17細胞的產(chǎn)量減少，Tregs生成增加，以及特異性轉(zhuǎn)錄因子[如T盒子轉(zhuǎn)錄因子(T-bet)、GATA結(jié)合蛋白3(GATA3)和RORγt]的合成減少。PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活可能部分抑制Tregs的分化，同時促進Th17細胞的分化。Gao等[41]通過對圍生期雙酚α對免疫系統(tǒng)的作用研究，證實了雙酚α處理(0.2 μg/mL或2.0 μg/mL)的雄性后代小鼠脾臟中Th17細胞的百分比顯著增加，Tregs的百分比降低，暴露于更大劑量的雙酚α，雄性子代小鼠脾臟中PI3K、硫酸化Akt(Ser473、T308)、mTOR和硫酸化mTOR的表達水平均升高。Li等[42]實驗證實了重組人腦鈉肽通過激活PI3K/Akt/mTOR通路抑制CD4+T細胞增殖而起到減輕心肌缺血再灌注損傷的作用。

2.2 蛋白酪氨酸激酶(JAK)/信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STAT)通路 JAK/STAT信號通路是一條普遍表達的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與細胞增殖、分化、凋亡和免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過程。越來越多的證據(jù)表明，JAK/STAT信號通路的持續(xù)激活與許多免疫性和炎癥性疾病密切相關(guān)，但具體機制尚不清楚。JAK/STAT是受細胞因子調(diào)控的主要信號通路，對啟動先天免疫、協(xié)調(diào)獲得性免疫機制、最終抑制炎癥和免疫反應(yīng)至關(guān)重要[43]。Luger等[44]研究發(fā)現(xiàn)，JAK/STAT通路被認(rèn)為是調(diào)節(jié)Th1和Th17細胞分化和功能的主要機制，而Th1和Th17細胞被認(rèn)為是自身免疫性腦脊髓炎發(fā)生的關(guān)鍵效應(yīng)細胞。IL-6激活并刺激STAT3的酪氨酸磷酸化，STAT3是誘導(dǎo)致病性Th17細胞的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[45]。IL-2是Treg發(fā)育和維持的重要生長因子。缺乏IL-2或其受體亞單位的小鼠，IL-2Rα(CD25)和IL-2Rβ(CD122)，CD4+CD25+Treg細胞存在缺陷，并發(fā)生類似于Foxp3-/-小鼠的自身免疫性疾病[46]。但是，IL-2對于Treg細胞的發(fā)育是必不可少的，因為在IL2-/-小鼠和IL2ra-/-小鼠中存在一些表達Foxp3的細胞，這表明其他細胞因子也參與其中[47]。IL-2通過STAT5信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制T輔助細胞17的生成，STAT3水平的降低導(dǎo)致Th17分化受損。IL-2使Treg細胞和Th17細胞這兩個細胞系保持動態(tài)平衡，可以確保免疫反應(yīng)不會對宿主組織造成損害。在CD4+T細胞中，STAT3信號傳導(dǎo)是TH17細胞分化所必需的[48]。STAT5信號抑制TH17細胞分化[49]，但增強多種效應(yīng)CD4+T細胞亞群的分化，包括Treg細胞[50]、TH2細胞[51]和TH1細胞[52]。

3 動脈粥樣硬化免疫相關(guān)治療簡述

來自實驗小鼠研究的大量證據(jù)表明，Tregs積極參與調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。剝奪Tregs 4～8周的小鼠出現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊的增大和易損性惡化[31]。然而，Th17細胞被認(rèn)為參與了自身免疫性疾病，如多發(fā)性硬化。所以相較Th17細胞，Treg細胞在維持外周耐受性中起關(guān)鍵作用。因此，Treg細胞和TH17細胞之間的平衡決定了Th17細胞驅(qū)動的疾病的嚴(yán)重程度，有望成為治療自身免疫性疾病的靶點。

蛋白激酶CK2的藥物抑制和遺傳消融改善了實驗性自身免疫性腦脊髓炎的嚴(yán)重程度和復(fù)發(fā)率。此外，CK2抑制或遺傳消融阻止TH17細胞的發(fā)育并促進Treg細胞的產(chǎn)生。從分子水平上講，抑制CK2導(dǎo)致STAT3磷酸化減少，IL-23受體、IL-17和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)表達強烈減弱。因此，這些結(jié)果確定CK2是Th17細胞發(fā)育的節(jié)點，并表明該激酶是治療Th17細胞驅(qū)動的自身免疫反應(yīng)的潛在治療靶點。

在炎癥損傷的低氧環(huán)境中，T細胞內(nèi)可用的缺氧誘導(dǎo)因子-1水平增加，這可能是由于炎癥條件下通過活化的STAT3增強缺氧誘導(dǎo)因子-1的轉(zhuǎn)錄和低氧張力下缺氧誘導(dǎo)因子-1的穩(wěn)定[53]。累積的缺氧誘導(dǎo)因子-1在炎癥損傷中Th17細胞的偏斜分化中起著三管齊下的作用，最終轉(zhuǎn)錄激活Th17亞群的遺傳程序，同時抑制Treg程序，推動Th17/Treg的群體比例朝向Th17子集[54]。缺氧誘導(dǎo)因子-1在自身免疫性疾病免疫調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用已引起人們的關(guān)注，成為一個潛在的治療靶點。缺氧誘導(dǎo)因子-1靶向藥物可分為缺氧誘導(dǎo)因子-1-DNA相互作用抑制劑、缺氧誘導(dǎo)因子-1 mRNA轉(zhuǎn)錄/翻譯抑制劑、缺氧誘導(dǎo)因子-1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性抑制劑或脯氨酰羥化酶激活劑[55]。沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)通過抑制STAT3和缺氧誘導(dǎo)因子-1α減輕小鼠關(guān)節(jié)炎，從而增加Treg相對于Th17細胞的比例[56]。

將Treg細胞轉(zhuǎn)移至病人體內(nèi)的能力被認(rèn)為對探索這些細胞的治療潛力非常有益。體外擴增的CD4+CD25+CD127-Treg細胞的過繼轉(zhuǎn)移已經(jīng)在移植物抗宿主病(GvHD)治療中得到證實[57]。在首次人體試驗中，Treg細胞從家庭供體的紅細胞沉降率棕黃層中分選出來，體外擴增，并轉(zhuǎn)移到患有GvHD的受體中[57]。在慢性GvHD病人中，轉(zhuǎn)移與外周血中Treg細胞水平的升高和細胞因子水平的降低有關(guān)[57]。即使患有急性GvHD，癥狀也暫時穩(wěn)定[57]。Brunstein等[58]考慮了在臍帶血造血干細胞移植中使用臍帶血衍生的CD4+CD25+Treg細胞體外擴增天然Treg細胞的安全性和有效性。Treg細胞是從一個臍帶血單位中分離出來的，該單位的人類白細胞抗原為4-6/6，與每個病人相匹配[58]。Treg輸注沒有觀察到劑量限制毒性，機會性感染或復(fù)發(fā)風(fēng)險也沒有受到不利影響[58]。總之，目前通過各種方法調(diào)節(jié)Treg/Th17細胞比率為動脈粥樣硬化免疫相關(guān)治療的核心觀點。

4 小結(jié)及展望

動脈粥樣硬化作為一種經(jīng)典的慢性炎性疾病，近年來，隨著免疫相關(guān)研究的深入，發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中免疫相關(guān)細胞(尤其CD4+T細胞各種亞型)所發(fā)揮的關(guān)鍵作用，其中最為重要的包括Th17、Treg細胞，大量實驗及研究也已證實了其在動脈粥樣硬化進展中的數(shù)量的變化情況及其發(fā)揮作用的機制，追本溯源，相關(guān)免疫細胞調(diào)節(jié)通路成為研究熱點，通過對信號通路上分子蛋白干預(yù)，實現(xiàn)對免疫功能調(diào)節(jié)，最終為治療動脈粥樣硬化提供新的方向與可行性，這其中就包括PI3K/AKT、JAK/STAT等相關(guān)通路，盡管從理論上講，確實相較于常規(guī)治療動脈粥樣硬化而言不失為一種創(chuàng)新的想法，但是針對通路上信號靶點調(diào)節(jié)影響免疫，從而使Th17/Treg達到某種平衡，實現(xiàn)對動脈粥樣硬化的治療還有很長的路要走，畢竟，針對于人體典型信號通路，存在范圍十分廣泛且作用效果并非單一，外加不同信號通路之間的串?dāng)_也使其不那么容易，因此，在今后的研究中，針對不同的信號路徑展開探究，尋求特異性靶點，將免疫相關(guān)治療所引發(fā)的副作用及不良效果降至最低。