AMPK与动脉粥样硬化关系的研究进展*

薛 洁，郭茂娟，姜希娟，马东明

动脉粥样硬化（AS）主要累及大、中动脉，使动脉管腔狭窄和中膜萎缩，并可导致严重并发症，如果累及到冠状动脉可发生冠心病，累及到脑动脉和颈动脉可发生脑供血不足，而出现脑萎缩，累积到主动脉可继发破裂而大出血等。因此，AS是多种心血管疾病的基础，目前关于AS发病机制主要涉及到以下几种学说，如高脂血症学说、内皮细胞损伤应答学说、平滑肌致突变学说、慢性炎症学说等[1]。在这几种学说中，涉及到脂质代谢过程、炎症发生过程，主要涉及靶细胞是内皮细胞、平滑肌细胞等。近期研究证实，腺苷-磷酸蛋白激酶（AMPK）是抗动脉粥样硬化的潜在靶点[2]。AMPK是一个重要的蛋白激酶，一但其级联活化，将增加细胞在应激状态下发挥的保护作用。目前针对心血管疾病，其发挥作用的靶细胞主要是心血管内皮细胞和平滑肌细胞，AMPK通过直接和间接的调节发挥作用。这些证据大多来自于AMPK通路失调与血管疾病之间的密切联系的研究结果。因此，AMPK是防治AS疾病发生发展的关键靶点[3]。

研究表明，在负荷增加等急性和慢性刺激时，如许多心血管器官在早期得不到充足血流时，AMPK活性明显增加，但过度的损伤尤其在过度氧化剂ROS作用下又会抑制AMPK的激活[4]。因此，通过活化AMPK通路，包括减少炎症细胞在血管内皮的黏附，减少由氧化脂质导致的炎症细胞增殖，从而刺激机体细胞抗氧化防御系统的相关基因表达，以及一氧化氮合酶（eNOS）的生成[5]，发挥相应的血管效应。通过激活AMPK来治疗AS成为药物治疗的潜在靶点。下面就AS的发病机制方面，阐述AMPK对AS的影响。

1 AMPK对脂质代谢过程的影响

胆固醇合成的关键酶是羟甲基戊二酸辅酶A（CoA）还原酶，脂肪酸(FFA)合成的关键酶是乙酰CoA羧化酶（ACC），两种酶均为AMPK的重要底物，主要在调节脂类代谢方面具有重要的作用。ACC是丙二酰CoA合成的限速酶，其活性受可逆性磷酸化调节，而AMPK磷酸化则又会抑制ACC活性；丙二酰CoA又是肉毒碱棕榈酰转移酶1（CPT1）抑制剂，主要通过促进CPT1调节长链酯酰CoA从胞质进入线粒体的氧化，增强了FFA氧化作用，从而使得脂质在外周组织的沉积降低，进而调节脂质代谢。

研究资料显示，在高糖作用下的人脐静脉内皮细胞模型中，AMPK可抑制细胞内丙二酰CoA浓度的增加，从而减少细胞内丙二酰CoA含量，其主要方式为：促使长链脂酰CoA进入线粒体进行B氧化，从而以维持能量平衡。一方面降低ACC活性而诱导FFA氧化,抑制脂肪生成[7]；另一方面抑制肝细胞中相关的脂肪生成转录因子-胆固醇调节元件结合蛋白的基因和蛋白质的表达。在LKB1/AMPK通路中，去乙酰化酶SIRT1是其通路上游调节分子，在调节肝细胞脂代谢中起重要作用，活化SIRT1由多酚类化合物RES调节[8]，从而降低外周血中血脂水平。因此，显现出其在治疗血脂异常、防止游离脂肪酸积聚，并促进胆固醇外流方面的功效。此外,AMPK磷酸化抑制HMG-CoA还原酶[9]，降低胆固醇水平。

2 AMPK对炎症反应过程的影响

AS发生时，血浆中炎症标志物的增加预示着冠状动脉粥样硬化性心脏病等血管疾病的发生。有研究表明：炎症反应是AS发生发展的关键环节，也是AS的最基本病理特征之一，曾有研究提出：炎症反应学说是AS的最根本的学说，没有炎症反应就没有AS的发生发展。炎症反应的三大基本病理环节为变质、渗出、增生，包含在AS发病过程中，即：变质——泡沫细胞的形成；渗出——炎细胞渗出到病变部位；增生——有粥样坏死的地方就有肉芽组织的增生[9]。因此，当各种危险因素损伤血管内皮细胞时，就启动炎症反应，众多研究从减轻炎症反应入手防治AS。

炎症信号通路的关键因子——核转录因子（NF-κB）可以参与调控多种炎症因子转录，研究发现,一旦AMPK信号通路被激活，可以减轻某种诱导剂导致NF-κB的活化，从而发挥抗炎作用[10]。在AS的早期就存在炎性细胞黏附，也是AS启动与进展过程中的必要步骤。研究表明，在人脐静脉内皮细胞实验中，激活人脐静脉内皮细胞的AMPK通路后，通过降低内皮细胞间黏附分子（ICAM）-1和血管细胞黏附分子（VCAM）-1的蛋白表达，减少炎性细胞的黏附和迁移[11]；并通过抑制线粒体呼吸链复合物1形成，抑制单核细胞（THP－1）黏附，发挥抗炎作用[11]。

3 AMPK对AS靶细胞的影响

3.1 AMPK对靶细胞——内皮细胞的影响 在AS发生早期，内皮细胞在多种因素作用下（缺氧，剪应力增大），内皮细胞通透性升高，内皮功能障碍。“内皮功能失调”的概念包含几个病理状态，内皮细胞的抗炎和抗凝功能的减弱，从而削减对血管生长和血管重塑的调控能力。然而最重要的是削减了内皮源性的生物活性因子的释放（如一氧化氮、前列腺素等），因此削减了舒血管效应[12]。

近年来研究发现，在几乎所有病理条件下，都伴随着内皮功能紊乱以及一氧化氮（NO）含量的异常[13]。研究表明：内皮型eNOS的活化促进内皮细胞分泌NO，NO具有扩张血管效应，能够对抗内皮功能失调时表现的黏附分子增加以及缩血管效应[14-15]。在心血管系统中，内皮型eNOS磷酸化eNOS的Ser1177位点是AMPK一个很重要的靶标，磷酸化的eNOS与热休克蛋白-90结合，可以增加eNOS含量，提高NO活性，从而改善内皮功能[16]。因此，多种损伤因素作用下，活化的AMPK磷酸化可以作用于eNOS，发挥对动脉粥样硬化的血管保护作用。

3.2 AMPK对靶细胞——平滑肌细胞的影响 血管的平滑肌细胞（VSMC）的增殖和迁移促进AS的发生，平滑肌细胞的增殖活化一方面迁移到斑块的表层，形成纤维帽；一方面增殖突变，吞噬脂类物质形成泡沫细胞。当VSMC在受到一次性或者局部损伤时，可以恢复血管壁正常形态和功能，但在氧自由基所致持续慢性炎症的情况下，VSMC可以异常增殖，导致血管内膜增厚，促进AS发生[17]。当AMPK被激活后，可在基因水平参与胞内转录调节,通过影响细胞分裂周期，抑制血管平滑肌细胞的活化、异常增殖和迁移，达到抗AS，预防心血管疾病作用。

最近有研究显示，在血管平滑肌细胞AMPK的活化与血管舒张效应相关。AMPK活化后，血管内皮细胞通过释放NO的独立方式，诱导VSMC松弛、对抗抑制平滑肌收缩，使动脉松弛[18]。AMPK对血管平滑肌有着较为直接的影响。

有报道称：观察大鼠主动脉平滑肌肌肉，发现AICAR可以增强AMPK的活化，促进前列腺素的合成，增加了能扩张血管的效应[19]。在血管平滑肌细胞AMPK可以通过磷酸化该通过某些上下游物质，如IP3受体介导肌浆网内Ca2+释放，从而达到调节细胞内钙离子的浓度，由此直接引起受损动脉的AMPK血管扩张效应[20]。如果在AS发生时，增加蛋白磷酸酶2a活性，从而降低AMPK和磷蛋白磷酸化，降低AMPK活性，使得SERCA钙泵功能受到损害，减少钙吸收和降低血管舒张，则促进AS发生。

3.3 AMPK与AS的中医防治 中医对AS的认识是逐步深入的，AS的本质是本虚标实。本虚，包括气虚、阳虚、阴虚；标实，包括血瘀、痰浊、气滞、寒凝等范畴。中医学认为AS病机为脏腑功能失调，则气血津液运行障碍。中医将血液的高凝状态、血栓形成、脂斑形成，舌质青紫等视为血瘀证。研究显示，多种活血化瘀药具有抗动脉硬化作用。脂质代谢异常是导致AS形成的重要因素之一，中医将高脂血症归属为痰浊证。故采用化痰降脂、利水渗湿等法则治疗。由于AS的本质是本虚标实之证，人体的基本物质基础是气血等精微物质，一旦其亏虚，补其不足十分重要。扶正补虚法针对脏腑亏虚之证，而多采用具有补气养血、健脾益气、滋养肝肾等作用的方药。

AMPK是细胞内负责开启和关闭各种代谢通道的关键酶，通过不同的信号参与，负责糖、脂、蛋白质等物质代谢，是支持机体活动的能量来源。而中医学所说的人体气血等精微物质也是机体和脏腑活动的根本动力。有研究表明在AS早期阶段，出现内皮细胞功能的障碍时，同时存在中医气滞血瘀证候，AMPK通路被抑制，其活性降低。当采用活血化瘀复方干预时，不仅改善了内皮细胞功能的障碍，而且测定AMPK活性升高。因此，从中医学角度同样认识到AMPK与AS的关系密切。

综上所述，AMPK是防治AS的重要靶点，目前许多研究以激活AMPK通路可阻断AS疾病发展为研究切入点，通过干预脂类物质代谢；干预炎症反应过程中炎症信号通路的关键因子；抑制细胞黏附因子的表达，并且作用于相关的靶细胞内皮细胞，血管平滑肌细胞，这对于防治AS的血管保护作用具有重要意义，也为防止AS提供临床依据。

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