易损斑块形成机制研究进展

王 娟 综述 刘宏斌 审校

解放军总医院 心内科二病区，北京 100853

近年研究发现，突发的临床事件与冠脉病变管腔的狭窄程度不成正比，多发生于中度狭窄的病变管腔，这与斑块的组成成分密切相关。易损斑块的破裂导致了60%~80%急性心肌梗死的发生[1]。而如何早期检测易损斑块已成为我们如今关注的焦点。血清学炎性因子： hsCRP、细胞因子、趋化蛋白等可作为斑块发展过程中区分病理时相的分子标记物，通过血清学标记物的监测可早期预测易损斑块。

1 易损斑块的概念、特征

易损斑块是指动脉粥样硬化斑块中具有血栓形成倾向，快速发展，易成为罪犯病变而导致急性心梗、心脏骤停、恶心、心衰等临床不良事件发生的不稳定、高危斑块。Naghavi曾给出易损斑块的定义及主要和次要诊断标准[2]。目前尚无最佳方法诊断易损斑块，根据现有的影像学技术、颈动脉斑块的活组织检查及尸体解剖，易损斑块的特征可归纳为以下几点： 1)斑块内活动性炎症(单核细胞/巨噬细胞/T细胞的渗透)； 2)薄的纤维帽(＜65 μm)和大的脂质核； 3)血管内皮细胞的剥脱伴有表层血小板聚集； 4)破裂的斑块； 5)管腔狭窄＞90%； 6)浅表钙化结节； 7)黄色斑块； 8)斑块内出血； 9)血管内皮功能不良； 10)正性重构。

2 易损斑块的病理生理学机制

2.1 动脉斑块内新生血管 斑块内的新生血管起源于血管外膜的滋养血管，而非血管内皮病变损伤表面。新生血管的形成被认为是冠状动脉粥样硬化进展的重要过程，也是心血管疾病的潜在治疗靶点。有症状比无症状的患者，颈动脉斑块中可以看到更多、更大而且不规则的微血管[3-4]。起初，动脉粥样硬化斑块内缺氧及炎症反应导致新生血管的形成。新生血管主要由VEGF和其受体VEGFR-2激活[5]，随着第一个毛细血管的生成，PDGF将外周细胞、平滑肌细胞聚集起来，这些细胞组成了最内侧层并稳定新生血管。在血管生成过程中血管紧张素(Ang)起了多种作用。Agn-1降低血管渗透性提高其稳定性，Ang-2抵抗Ang-1的作用[6]。由于缺少壁周细胞、平滑肌细胞、完整的内皮细胞连接，不成熟的新生血管易于破裂导致斑块出血，促进了坏死核心的增大，激发了局部炎症，促进了动脉粥样硬化的发展[7]。但目前斑块内血管新生在动脉粥样硬化发生、发展中的作用机制仍未彻底阐明。

2.2 巨噬细胞的活化 巨噬细胞是首先侵入到动脉粥样硬化损伤病变处的炎性细胞，是动脉粥样硬化斑块的主要组成细胞，它产生许多炎性因子如内皮黏附分子、基质金属蛋白酶和其他炎性介质，以可溶的形式进入血液循环，不受胆固醇及血压影响，为动脉粥样硬化发病机制提供不同的信号通路[8]。巨噬细胞分为两型： M1和M2型[9-10]。两者作用相反，M1型巨噬细胞由Ly6Chigh型单核细胞分化而来，在IFN-γ的作用下分泌IL-1、IL-2、IL-6、IL-23和TNF-α促进炎症反应，而M2型巨噬细胞由Ly6Clow型单核细胞分化而来，区别在于存在IL-13、IL-4、VD3并易于分泌大量IL-10和精氨酸蛋白酶，清道夫受体，抑制炎症反应[11]。内皮下层载脂蛋白B-脂多糖(apoB-LPs)的聚集促进了血液中单核细胞向内皮及内皮下层渗透[12]，在P-选择素、E-选择素、细胞间黏附分子(ICAM-1)、血管细胞黏附分子(VCAM-1)等协同作用下，单核细胞穿过内皮层形成巨噬细胞。巨噬细胞促进动脉粥样硬化的发展[13]、斑块的形态改变： 大的纤维帽、坏死脂质核心； 促进炎症反应及斑块内平滑肌细胞、内皮细胞、白细胞的凋亡。另外，巨噬细胞使成纤维细胞样平滑肌细胞数量减少并降解细胞外基质中胶原蛋白[14]。体外实验数据显示巨噬细胞通过激活Fas信号通路，分泌TNFα、NO等因子而导致平滑肌细胞的凋亡[15]；分泌基质金属蛋白酶(MMPs)减少胶原蛋白的合成。而成熟斑块中巨噬细胞的凋亡、凋亡细胞的吞噬及清除形成坏死的脂质核心[16]和大的纤维帽，最终促进不稳定斑块形成。

2.3 血流动力学改变 研究表明颈动脉起始处低血流剪切力与该部位形成动脉斑块有关，斑块形成进一步促使血流动力学发生改变促进斑块生长，易变剪切力不仅是形成斑块的重要因素，也是斑块破裂的重要外部因素。

2.4 纤维蛋白原浓度 目前已有很多研究证实纤维蛋白浓度升高与颈动脉粥样硬化斑块相关，高浓度的纤维蛋白原可使血管壁发生破坏，从而导致粥样硬化斑块巨噬细胞纤维帽的侵蚀使纤维帽变薄、斑块破裂，坏死的核心暴露于血液中。临床研究表明当纤维蛋白原浓度＞3.5 g/L时应给与药物干预。

3 易损斑块形成的分子学机制

3.1 高敏C反应蛋白(hs-CRP) hs-CRP已经成为动脉粥样硬化炎症反应过程中一个决定因素，hs-CRP的血浆水平与病变的发生、发展及早期诊断有密切关系[17]，hs-CRP通过促进炎症反应、刺激及促进内膜氧化等多种途径导致内皮功能失调等内膜病变最终导致动脉粥样硬化发生.

3.2 细胞因子 细胞因子主要由管壁成分产生，分为促炎与抗炎两类： 促炎细胞因子通过激活MMPs，促进VSMCs的凋亡，对斑块的不稳定性产生多种作用而导致斑块破裂出血。激活的巨噬细胞产生促动脉粥样硬化形成的细胞因子IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-12、IL-18、TNFα及抗动脉粥样硬化形成细胞因子IL-6、IL-9、IL-10、TGF-β。促炎与抗炎细胞因子的平衡是斑块稳定性的主要决定因素。研究表明IFN-γ促进了Apo-/Ldr-小鼠的动脉粥样硬化形成[18]。T细胞的激活产生γ-干扰素(IFN-γ)，减少平滑肌细胞中Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白的合成，并激活巨噬细胞产生MMPs，降解细胞外基质[19]，促进易损斑块形成。另外，细胞因子对血小板的激活又促进炎性介质IL-1β、CD40的释放，增加MMPs表达，影响细胞外基质的合成[20]，进一步增加斑块的不稳定性。

3.3 CD40/CD40L 体外研究表明CD40/CD40L通过上调膜辅蛋白-1(MCP-1)的表达促进血管平滑肌细胞分裂增殖并向内膜迁移，使原来静止的中层平滑肌细胞迁移到血管内膜形成纤维性脂斑；通过增加炎性细胞因子释放，进一步促进炎症反应。有报道提示[21]通过研究基底膜导管发现CD40/CD40L可诱导MMPs的表达，促进血管管状结构形成。CD40/CD40L还可以通过表达血管内皮生长因子(VEGF)和基层纤维化生长因子促进血管平滑肌细胞增殖和新生血管形成。随着炎症细胞不断聚集、Th1介导的免疫反应广泛传播，平滑肌细胞不断增殖和新生血管的逐步生成，动脉粥样硬化斑块不断增大，向着易损、易破裂方向发展。

3.4 基质金属蛋白酶(MMPs) 是降解斑块最重要的酶类，其强度增加会使纤维帽强度减弱，增加斑块的不稳定性[22]。MMPs至少含有24种具有不同特点蛋白质的家族，典型的MMP是由80种氨基酸组成的前肽，MMPs在中性pH下激活，可以直接降解细胞外基质。正常的动脉内皮细胞只表达MMP-2前体、基质金属蛋白酶抑制剂(TIMP-1、TIMP-2)没有MMPs。最近研究表明MMPs能够降解细胞外基质的所有组分。其中MMP-2和MMP-9降解纤维蛋白，与颈动脉斑块的不稳定性有关，MMP-3、MMP-7降解胶原和蛋白多糖，因此斑块内MMP活性的增加和代谢使炎症斑块易于破裂，而大量MMPs的激活会导致纤维帽厚度变薄，胶原减少，导致易损斑块形成。血管平滑肌细胞(VSMCs)也可分泌几种MMPs促进巨噬细胞入侵，因此增加斑块炎症，同时促进新生血管形成、斑块破裂[23]。

3.5 巨噬细胞迁移抑制因子(MIF) 动脉粥样硬化斑块的脂质沉积是由炎症反应介导的脂质形成过程。单核细胞分化为巨噬细胞摄取胆固醇脂蛋白，进一步损伤刺激，可继续吸引巨噬细胞、肥大细胞和活化T细胞，积聚于逐渐增大了的粥样硬化斑块内。而促炎因子MIF致动脉硬化很大部分是增强巨噬细胞、T细胞募集。其次MIF诱导MMP表达、诱导血管内皮细胞表达细胞间黏附因子(ICAM-1)，使内皮功能恶化，循环中的单核细胞与内皮细胞黏附，在血管壁中迁移并吞噬脂质，衍化成巨噬细胞过程中分泌MMPs及多种细胞因子如IL-1、TNF等加重斑块不稳定性。

3.6 氧化低密度脂蛋白(OX-LDL) 氧化应激使活性氧(ROS)增加，通过多种酶联系统氧化低密度脂蛋白是动脉硬化发生、发展的中心环节。Paulson等[9]研究报道应用转录了P53基因的家兔建立不稳定斑块动物模型，发现斑块破裂组OX-LDL高于未破裂组。Tedgui等[24]第一次报道了OX-LDL在ACS患者血清中显著增加，特别是急性心肌梗死及不稳定心绞痛患者中其值升高明显。

3.7 妊娠相关蛋白(PAPP-A) 与冠脉病变的发展及冠状动脉的预后密切相关，有研究发现在慢性稳定性冠心病患者血中PAPP-A水平的升高预示着严重血管事件的发生，属于金属基质蛋白酶超家族成员，是一种和锌结合的α球蛋白[25-26]。PAPP-A可由单核巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等各种细胞分泌，这些细胞易在易损斑块局部聚集活化。研究证实PAPP-A在腐蚀成破裂的粥样硬化斑块处大量表达，而在稳定的斑块表达很少，甚至没有，PAPP-A释放于血中后，裂解胰岛素样生长因子结合蛋白-4，致游离的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)释放增加，IGF-1可与平滑肌受体结合产生一系列信号传导，促进动脉粥样硬化发展，增加斑块易损性。实验研究证明：PAPP-A是一种预测因素[27]。

4 结语

炎症反应及血管新生是易损斑块形成的重要病理生理学机制，新生血管与炎症反应相互促进，这一过程由众多炎性因子介导。而炎性标记物的血清学监测，为易损斑块的早期诊断及评估治疗效果和判断预后提供了可靠的实验依据。抵抗炎性因子、抑制新生血管生成将会成为治疗易损斑块的新策略，给易损患者以更大的临床获益。

1 Virmani R， Burke AP， Kolodgie FD， et al. Vulnerable plaque： the pathology of unstable coronary lesions［J］. J Interv Cardiol， 2002，15（6）：439-446.

2 Naghavi M， Libby P， Falk E， et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient： a call for new definitions and risk assessment strategies： Part I［J］. Circulation， 2003， 108（14）：1664-1672.

3 George SA， Aziz K， Vedre A， et al. Effect of cholesterol crystals on plaques and intima in arteries of patients with acute coronary and cerebrovascular syndromes［J］. Am J Cardiol， 2009， 103（7）：959-968.

4 Dunmore BJ， McCarthy MJ， Naylor AR， et al. Carotid plaque instability and ischemic symptoms are linked to immaturity of microvessels within plaques［J］. J Vasc Surg， 2007， 45（1）：155-159.

5 Shibuya M. Vascular endothelial growth factor-dependent and-independent regulation of angiogenesis［J］. BMB Rep， 2008， 41（4）： 278-286.

6 Karamysheva AF. Mechanisms of angiogenesis［J］. Biochemistry（Mosc）， 2008， 73（7）：751-762.

7 Kolodgie FD， Gold HK， Burke AP， et al. Intraplaque hemorrhage and progression of coronary atheroma［J］. N Engl J Med， 2003，349（24）：2316-2325.

8 Packard RR， Libby P. Inflammation in atherosclerosis： from vascular biology to biomarker discovery and risk prediction［J］. Clin Chem，2008， 54（1）：24-38.

9 Paulson KE， Zhu SN， Chen M， et al. Resident intimal dendritic cells accumulate lipid and contribute to the initiation of atherosclerosis［J］.Circ Res， 2010， 106（2）：383-390.

10 Johnson JL， Newby AC. Macrophage heterogeneity in atherosclerotic plaques［J］. Curr Opin Lipidol， 2009， 20（5）：370-378.

11 Mantovani A， Sica A， Locati M. Macrophage polarization comes of age［J］. Immunity， 2005， 23（4）：344-346.

12 Mestas J， Ley K. Monocyte-endothelial cell interactions in the development of atherosclerosis［J］. Trends Cardiovasc Med， 2008，18（6）：228-232.

13 Kumar P， Hosaka S， Koch AE. Soluble E-selectin induces monocyte chemotaxis through Src family tyrosine kinases［J］. J Biol Chem，2001， 276（24）：21039-21045.

14 Tabas I， Tall A， Accili D. The impact of macrophage insulin resistance on advanced atherosclerotic plaque progression［J］. Circ Res， 2010， 106（1）： 58-67.

15 Boyle JJ， Weissberg PL， Bennett MR. Tumor necrosis factor-alpha promotes macrophage-induced vascular smooth muscle cell apoptosis by direct and autocrine mechanisms［J］. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2003， 23（9）：1553-1558.

16 Tabas I. Macrophage death and defective inflammation resolution in atherosclerosis［J］. Nat Rev Immunol， 2010， 10（1）：36-46.

17 Rajappa M， Mallika V， Goswami B， et al. Role of inflammation and infection in acute coronary syndromes-a review［J］. Int Med J ，2004（11）： 385-390.

18 Whitman SC， Ravisankar P， Elam H， et al. Exogenous interferongamma enhances atherosclerosis in apolipoprotein E-/- mice［J］.Am J Pathol， 2000， 157（6）：1819-1824.

19 Libby， atherosclerosis PI. Nature［J］. Anal Chem， 1980， 52（9）：1098a-1098a.

20 Galis ZS， Khatri JJ. Matrix metalloproteinases in vascular remodeling and atherogenesis： the good， the bad， and the ugly［J］. Circ Res，2002， 90（3）： 251-262.

21 Rizvi M， Pathak D， Freedman JE， et al. CD40-CD40 ligand interactions in oxidative stress， inflammation and vascular disease［J］ .Trends Mol Med， 2008， 14（12）：530-538.

22 Galis ZS， Khatri JJ. Matrix metalloproteinases in vascular remodeling and atherogenesis： the good， the bad， and the ugly［J］. Circ Res，2002， 90（3）：251-262.

23 Toutouzas K， Synetos A， Nikolaou C， et al. Matrix metalloproteinases and vulnerable atheromatous plaquep［J］. Curr Top Med Chem，2012， 12（10）：1166-1180.

24 Tedgui A， Mallat Z. Cytokines in atherosclerosis： pathogenic and regulatory pathways［J］. Physiol Rev， 2006，86（2）：515-581.

25 Jin QF， Wang YF， Chen YY， et al. Pregnancy associated plasma protein-A predicts vulnerable plaque in coronary artery disease［J］.J Clin Cardio，2012，28（1）：28-30.

26 Elesber AA， Conover CA， Denktas AE， et al.Prognostic value of circulating pregnancy-associated plasma protein levels in patients with chronic stable angina［J］. Eur Heart J， 2006， 27（14）：1678-1684.

27 Heeschen C， Dimmeler S， Hamm CW， et al. Pregnancy-associated plasma protein-A levels in patients with acute coronary syndromes：comparison with markers of systemic inflammation， platelet activation， and myocardial necrosis［J］. J Am Coll Cardiol， 2005，45（2）：229-237.