血管平滑肌細胞表型對動脈粥樣硬化斑塊穩定性的影響

崔源源，趙福海

不穩定斑塊破裂及血栓形成是發生不良心血管事件的關鍵因素，因此，增加斑塊穩定性是防治心血管事件的主要靶點。血管平滑肌細胞(smooth muscle cells，SMCs)是構成斑塊纖維帽的主要成分，與斑塊的穩定性密切相關，一方面，SMCs通過遷移增殖包圍壞死核心，形成纖維帽以穩定斑塊；另一方面，在斑塊進展過程中，SMCs表型發生異常轉化，正常SMCs數量減少，使纖維帽變薄，增加斑塊破裂風險。隨著對SMCs病理生理的深入研究，SMCs參與斑塊纖維帽和壞死核心的發生發展，在斑塊穩定性方面發揮了重要作用。綜述SMCs表型轉化機制，通過調控SMCs表型以增加斑塊穩定性，減少斑塊破裂風險，降低不良心血管事件發生率。

1 SMCs表型對斑塊性質的影響

斑塊的組成成分在血栓介導的急性冠狀動脈事件中較血管狹窄嚴重程度更明顯。易損斑塊含有較高的脂質水平、較多的巨噬細胞數量及較薄的纖維帽。穩定斑塊向不穩定斑塊發展可能與SMCs標志物數量減少和以巨噬細胞標記的細胞數量增加有關[1]。在SMCs向內膜層遷移之前，SMCs需要從收縮表型轉換為合成表型，這個過程稱為表型轉換。在動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)背景下，SMCs表型轉向促炎/巨噬細胞樣表型，增加了斑塊的不穩定性，因此，SMCs在斑塊易損性中發揮著重要的作用。

功能性SMCs對維持纖維帽厚度和斑塊穩定性至關重要[1]。Watson等[2]建立了一種多期模型以探討SMCs在AS斑塊的影響，結果顯示，SMCs聚集在內皮和纖維帽附近，從而影響纖維帽厚度改變；纖維帽厚度對SMCs凋亡與招募之間的平衡及SMCs擴散與SMCs趨化之間的平衡尤為敏感。為了進一步了解不同斑塊中SMCs招募的區別，Jacobsen等[3]在增強綠色熒光蛋白(eGFP)+載脂蛋白E(ApoE)-/-和ApoE-/-小鼠血管中膜層中以馬賽克方式標記SMCs表達，結果顯示，在纖維帽中，SMCs表型標記為平滑肌α-肌動蛋白(α-actin)(ACTA2+)；在斑塊中，SMCs表型表現為多樣的ACTA2-型，包括軟骨細胞樣細胞、含有脂質和晶體物質樣細胞，提示在空間上內皮細胞附近的SMCs表型為ACTA2+，斑塊內SMCs表現為泡沫狀樣和軟骨細胞樣。

細胞外基質(extracellular matrix，EMC)主要由SMCs產生，是構成纖維帽的重要成分之一。EMC由不同類型的彈性蛋白纖維和膠原組成，其中Ⅰ型和Ⅲ型膠原表達水平較高[4-5]。膠原蛋白為纖維帽提供了抗拉強度，Ⅷ膠原蛋白是一種短鏈膠原蛋白，參與斑塊穩定性。Lopes等[6]在Ⅷ型膠原敲除ApoE小鼠(Col8-/-小鼠；ApoE-/-)中發現，在損傷的動脈血管中，SMCs遷移增殖降低，Ⅰ型膠原纖維積累減少，斑塊纖維帽較薄，且斑塊內富含大量的脂質壞死核心；相反，巨噬細胞積累不受影響。Gomez等[7]通過白細胞介素1β(IL-1β)抗體觀察ApoE-/-小鼠晚期AS斑塊中SMCs變化，結果顯示，斑塊穩定性指數下降，包括SMCs含量下降40%，ACTA2+覆蓋率下降超過50%，膠原含量下降30%，相反，纖維帽內巨噬細胞含量增加50%。

在進展斑塊中，死亡的巨噬細胞和SMCs釋放脂質，脂質積聚在斑塊中心形成壞死核心，可增加斑塊不穩定性。泡沫細胞的形成取決于細胞釋放過量膽固醇能力，其成分是由膜脂轉運蛋白ATP結合盒轉運蛋白A1(ABCA1)相關。Pan等[8]利用小鼠和人類AS斑塊的SMCs圖譜和單細胞RNA測序觀察SMCs表型轉化過程，結果表明，SMCs可分化為巨噬細胞樣和纖維軟骨細胞樣細胞。人類冠狀動脈切片中，采用細胞特異性標志物鑒別細胞類型，結果顯示，在泡沫細胞豐富的病變中，50%的泡沫細胞來自SMCs；同時標志巨噬細胞標志物CD68和SMC標志物SMα-actin表明，晚期AS病人中，40%的CD68陽性細胞起源于SMCs[9]。這項研究提示，在AS斑塊中，被鑒定為單核細胞來源的巨噬細胞實際來源于SMCs。SMCs來源的泡沫細胞介導的受體涉及氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)攝取和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)反向轉運。體外研究表明，利用ox-LDL干預SMCs可誘導典型的泡沫細胞形成，這個過程與SMCs向合成表型SMCs轉變有關[10]。在早期和晚期AS病變中，SMCs膽固醇代謝降低，ABCA1表達特異性下降，而在髓系細胞系中尚未觀察到這一現象。Zhao等[11]在高脂喂養的ApoE小鼠中發現，泡沫細胞的形成是通過激活SMCs中的ABCA1表達而形成，與巨噬細胞無關。因此，SMCs作為膽固醇過量積累的場所，可轉化為巨噬細胞[9]。上述研究提示，SMCs表型可轉化為巨噬細胞樣表型，參與斑塊壞死核心的發生發展。

2 SMCs表型轉化的相關機制

巨噬細胞凋亡、壞死、衰老和自噬有助于擴大壞死核心，導致斑塊不穩定或易破裂[12]。Su等[13]利用機械牽拉誘導小型豬動脈血管SMCs凋亡，證明SMCs表達較高水平的Bcl-2-asscociated死亡因子(BAD)和明顯的細胞丟失；同時顯示，在牽拉過程中，不同表型的SMCs中BAD增高，相反，通過過表達Bcl-2，BAD促凋亡作用被抑制，表明在機械牽張作用下分化的SMCs高凋亡水平取決于其內在的BAD水平。

衰老對斑塊的發展和形態有多重影響。Wang等[14]研究SMCs特異性表達端粒重復序列結合因子2(TRF2)功能突變體的轉基因小鼠，結果顯示，TRF2下調可增加體內AS進展和斑塊壞死核心形成，過表達TRF2可增加纖維帽厚度，減少壞死核心，表明TRF2過表達可避免SMCs衰老，減少DNA損傷，提示AS斑塊中SMCs的衰老與TRF2的丟失有關。

自噬降解在維持正常的細胞穩態和能量平衡中發揮作用，也是調節血管功能必需的。在SMCs中自噬活性缺陷導致新內膜形成。腫瘤壞死因子(TNF)-α通過調節自噬誘導SMCs表型轉換，其機制與增加微管相關蛋白輕鏈3α(LC3)-Ⅱ和降低p62水平有關；相反，抑制自噬可抑制TNF-α誘導的SMCs表型改變[15]。采用血小板衍生生長因子(PDGF)干預SMCs導致SMCs收縮表型標記表達減少，合成表型標記表達上調；抑制自噬可穩定收縮表型，防止肌動蛋白絲紊亂，表明自噬對血管病變中SMCs轉化為合成表型至關重要[16]。

基于SMCs表型調控對AS斑塊轉歸的重要作用，進一步研究SMCs表型相關基因。轉錄因子21(TCF21)是一個基本的螺旋-環-螺旋轉錄因子，是位于冠狀動脈粥樣硬化性心臟病相關位點6p23.2的致病基因。TCF21在前體心外膜細胞中表達，這些細胞可產生心肌成纖維細胞和SMCs[17]。在AS中，TCF21通過調控細胞向成纖維細胞基因表達程序調控相關作用。Wirka等[17]研究發現，在表型調節過程中，SMCs上調TCF21并轉化為成纖維細胞樣表型，而TCF21缺失抑制這種表型轉變。基于TCF21缺失導致病變和保護性纖維帽的纖維肌細胞減少，TCF21可能通過促進SMCs轉化為成纖維細胞發揮保護作用。Nagao等[18]進一步研究表明，TCF21通過直接與TCF21-心肌相互作用，拮抗心肌素(YMOCD)和血清反應因子(SRF)的關聯，從而促進SMCs中成纖維細胞表型。Chen等[19]研究顯示，半胱氨酸蛋白2(Csrp2)有助于調節SMCs表型，Csrp2啟動子活化和SM-αactin在新生內膜細胞中表達，表明Csrp2可能有助于斑塊穩定性。Aherrahrou等[20]量化了12種AS相關表型，這些表型涉及鈣化、增殖和遷移，結果顯示，高黑色素瘤抑制活性蛋白3(MIA3)表達可能促進AS中SMCs表型轉變(包括提高增殖)，這對形成或維持保護性纖維帽至關重要。

3 治 療

纖維帽遠比預期更具可塑性，識別SMCs表型，防治SMCs轉化為不利斑塊穩定性的表型對減緩AS斑塊進展具有重要作用。由于SMCs是構成纖維帽厚度和結構完整性的重要部分，SMCs在斑塊穩定性中有部分保護作用。因此，斑塊的含量和斑塊SMCs的表型特征認為是斑塊的重要決定因素[21]。胰島素樣生長因子(IGF)-1作為動脈粥樣硬化的一個潛在重要因子受到了廣泛關注。在ApoE-/-小鼠中使用穩定IGF-1的模擬物Long R3 IGF-1干預，可減少血管狹窄和斑塊壞死核心，并使早期AS的纖維帽/壞死核心比值增加1倍、在晚期斑塊中，Long R3 IGF-1通過調節SMCs轉換和改變SMCs表型，使斑塊中SMCs含量增加2倍以上，并顯著降低了斑塊內出血發生率[21]。Sukhanov等[22]在ApoE-/-小鼠SMCs和成纖維細胞中敲除IGF-1受體(IGF1R)，結果顯示，AS斑塊中膠原蛋白減少，斑塊纖維帽變薄，斑塊壞死核心增大。

在AS斑塊中證實了不同表型標記的SMCs衍生細胞，開啟了SMCs來源的細胞根據環境在不同表型狀態之間相互轉化，通過調節SMCs表型可增加斑塊穩定性，減少不良心血管事件發生。