免疫细胞β2肾上腺素能受体与动脉粥样硬化研究进展

杜 旋综述，周敬群审校

（1.三峡大学医学院，湖北宜昌443000；2.三峡大学附属仁和医院心血管内科，湖北宜昌443000）

免疫细胞β2肾上腺素能受体与动脉粥样硬化研究进展

杜 旋1综述，周敬群2审校

（1.三峡大学医学院，湖北宜昌443000；2.三峡大学附属仁和医院心血管内科，湖北宜昌443000）

动脉粥样硬化； 受体，肾上腺素能β； 单核细胞； 树突细胞； 综述

早在19世纪，病理学家Rudolf Virchow提出炎性反应在动脉粥样硬化中发挥着重要作用[1]，随后Russell Ross在1999年将动脉粥样硬化定义为炎症性疾病[2]。目前，越来越多的证据表明动脉粥样硬化是一种免疫调节下的炎性反应性疾病[3]，固有免疫细胞（包括单核细胞、巨噬细胞、树突细胞等）及适应性免疫细胞（包括T淋巴细胞、B淋巴细胞）均参与动脉粥样硬化的发生发展[4-5]。急性和慢性心理应激是动脉粥样硬化的危险因素已从流行病学、临床和实验研究中得到广泛证明[6]。尽管心理应激与动脉粥样硬化关联的具体机制仍不清楚，但是已知涉及交感神经系统、下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴对免疫/炎症的调节作用[7-8]。交感神经纤维广泛分布于各级免疫器官和组织，这是神经内分泌系统调节免疫系统的解剖结构基础[9]。大部分免疫细胞都表达β2肾上腺素能受体（β2AR）[10]，交感神经末梢释放儿茶酚胺类神经递质（肾上腺素、去甲肾上腺素），儿茶酚胺类递质与免疫细胞上的肾上腺素能受体相结合从而发挥免疫调节作用，这是神经内分泌系统调节炎症的分子基础。因此，阐明免疫细胞上的β2AR所介导的作用及信号通路，将有助于寻找新的抗动脉粥样硬化靶点。

1 β2 AR在免疫细胞中的表达

肾上腺素能受体分为α肾上腺素能受体（αAR，包括α1、α2和 α3）或β肾上腺素能受体（βAR，包括 β1、β2和β3）两大家族[11]。除了自然杀伤（NK）细胞，大多数先天性免疫细胞都表达2种家族AR。例如，骨髓源性树突细胞不仅表达β1AR、β2AR，还表达α1AR、α2AR。同样的，单核巨噬细胞表达β1AR、β2AR，也表达α1AR、α2AR。相反，NK细胞、淋巴细胞专一的表达β2AR[12]。

2 已知的β2 AR信号通路

β2AR属于G-蛋白偶联受体（GPCR）家族，即7次跨膜受体家族。关于β2AR信号转导通路，先前的研究集中于骨骼肌细胞、心肌细胞、支气管平滑肌细胞，而少有研究免疫细胞。β2AR信号转导是由是 G蛋白或β-arrestin开始的。简要地说，它的信号转导经典模式是：β2AR受刺激触发激活受体偶合的G蛋白S亚基（Gs），从而产生活化的腺苷酸环化酶（AC），后者将腺苷三磷酸（ATP）转化为环磷酸腺苷（cAMP）。cAMP作为第二信使，激活cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）或cAMP直接激活的鸟嘌呤交换蛋白（EPACs）[13]。EPACs（EPAC-1和EPAC-2）进一步通过Rap家族的小Ras-样GTP酶转导信号[14]，PKA可以激活胞质激酶，如p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），或进入细胞核磷酸化cAMP效应元件结合蛋白（CREB）转录因子[15]。在某些类型的细胞，如心肌细胞、血管内皮细胞，β2AR也可以偶联到Giα蛋白[16]，由此抑制了GαS-介导cAMP的产生[17]。此外，G蛋白转换还与Gβγ介导的选择性的信号途径激活相关，例如c-Src/ERK1/2或3-磷酸肌醇激酶（PI3K）/Akt（蛋白激酶B，PKB）信号传导途径[18]。此外，β2AR刺激信号还能通过β-arrestin蛋白介导。β-arrestin不仅参β2AR减敏、受体内化、循环再利用，而且还介导信号转导。β-arrestin可将β2AR信号连接到多个信号途径，如p38和ERKMAPKs和核因子-кB（NF-кB）[19]。此外，Philipp等[20]认为 β-arrestin能直接进入细胞核参与转录调控。

3 免疫细胞β2 AR与动脉粥样硬化

3.1 单核细胞β2AR与动脉粥样硬化 根据单核细胞表面CD14、CD16和CCR2表达水平，人类单核细胞分为3个亚群：Mon1（经典群）表型为CD14++CD16-CCR2+；Mon2（中间群）表型为CD14++CD16+CCR2+；Mon3（非经典群）表型为CD14+CD16++CCR2-。Mon1具有吞噬和促炎症介质产生作用；Mon2具有促血管生成作用；Mon3具有促胶原沉积和抗炎效应[21]。单核细胞和由单核细胞分化的巨噬细胞在动脉粥样硬化发生、发展及斑块不稳定性和破裂中占有重要地位，而上述病理过程又与单核巨噬细胞产生的多种促炎性细胞因子相关。众所周知，NF-κB是多种促炎性细胞因子的核转录因子，其调控肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、环氧化酶2（COX2）、趋化因子、黏附分子等促动脉粥样硬化的表达。而这些促炎性细胞因子在动脉粥样硬化的形成和发展中均发挥着重要作用[22]。Bierhaus等[23]对受试者进行心理应激试验后，循环中儿茶酚胺水平升高，外周血单核细胞NF-κB激活，进一步通过培养单核细胞发现，去甲肾上腺素刺激的β2AR信号是通过百日咳毒素（PTX）敏感的G蛋白-PI3K-Ras/ Raf-MAPK-NF-κB途径介导。同样，Zdenka[24]等用去甲肾上腺素处理单核细胞发现，去甲肾上腺素可通过β2ARPI3K-NF-κB途径促进细胞间黏附分子-1（ICAM-1）等促动脉粥样硬化因子的表达。

3.2 巨噬细胞β2AR与动脉粥样硬化 与单核细胞不同，巨噬细胞β2AR介导信号通路呈非NF-κB依赖性。有报道在没有促炎性刺激物情况下，活化RAW264.7鼠巨噬细胞细胞系中β2AR，可增加IL-1β和IL-6转录，分别是80、8倍[25]。这种mRNA表达的增加，伴随着IL-1β和IL-6蛋白生产显著增加。用PKA或NF-κB途径的抑制剂预处理巨噬细胞，没能抑制该细胞因子的增加。相反，β2AR介导的细胞因子的增加需要活化B-Raf-ERK1/2和p38这2条途径。用EPAC激动剂处理巨噬细胞也会导致IL-1β和IL-6的表达上调。检测ERK1/2和p38信号下游的主要转录因子，发现β2AR活化导致cAMP效应元件（CRE）的激活，但不是转录因子CCAAT增强子结合蛋白β（C/EBPβ）、转录因子家族（ETS）或NF-κB的依赖性转录。蛋白质印迹分析进一步表明，识别CRE结合位点的转录因子中，是激活转录因子-1（ATF-1）、ATF-2，而CREB蛋白被磷酸化，并呈ERK1/2和p38依赖性方式。这些结果表明，β2AR具有促炎特性，β2AR激活通过ERK1/2和p38依赖性活化ATF-1和ATF-2转录因子引起IL-1β和IL-6表达。

3.3 T淋巴细胞β2AR与动脉粥样硬化 据估计，在人类进展的动脉粥样硬化斑块中，10%～20%的细胞组分是T细胞[26]。其中，主要是辅助性T细胞1（Th1）细胞，后者可产生大量的干扰素-γ（IFN-γ）、TNF-α和IL-2，在血管壁产生强大的炎性反应作用。同时，动脉粥样硬化斑块也含有较小数量的Th2细胞，主要分泌抗炎性细胞因子 IL-4和 IL-10。Th2细胞的抗炎功能可能会抵消Th1细胞的促动脉粥样硬化效应[27]。除了Th1、Th2细胞，另一个T细胞亚型，称为调节性T细胞或Treg细胞，也可能参与调节动脉粥样硬化。Treg细胞有显著的免疫抑制活性，能够抑制炎性反应，主要是通过产生IL-10和转化生长因子-β（TGF-β）[28]。CD4+Foxp3+Treg细胞在调节免疫应答中发挥关键作用，为维护自我耐受性是必不可少的。Guereschi[29]研究表明，Foxp3+Treg细胞上的β2AR激活增加细胞内cAMP水平，导致PKA依赖性CREB分子磷酸化。此外还发现，通过β2AR信号提高Treg细胞的体外免疫抑制活性，β2AR介导的Treg细胞免疫抑制作用与IL-2 mRNA水平下降有关。

3.3 树突细胞β2AR与动脉粥样硬化 树突细胞在先天和适应性免疫系统，以及维持对自身组织免疫耐受中发挥重要作用[30]。根据其来源、表型及分泌的细胞因子不同，树突细胞可分为髓系树突细胞和淋巴系树突细胞2类。树突细胞最主要的作用就是其抗原吞噬、加工、提呈，激活T细胞，启动适应性免疫。有研究证实，树突细胞表达在人类动脉内膜和动脉粥样硬化斑块[31]。树突细胞主要通过以下几个方面影响动脉粥样硬化发生发展。（1）启动脂质摄取，从而启动初期泡沫细胞形成。通过CD11c-DTR小鼠模型减少内膜树突细胞数量，从而减少初始斑块中内膜脂质沉积和泡沫细胞数量，进而减少斑块面积[32]。（2）作为抗原提呈细胞激活T淋巴细胞，诱导后者分泌IFN-γ、TNF-α[33]。（3）与其他免疫细胞相互作用，影响动脉粥样硬化的微环境细胞因子的分泌。例如，氧化低密度脂蛋白胆固醇（oxLDL-C）激活的树突细胞与NK细胞相互作用促进IL-12和IFN-γ的产生[34]。

刺激树突细胞上的β2AR具有抗炎特性。Nijhuis等[35]取C57BL/6小鼠股骨、胫骨骨髓树突细胞体外研究，用交感/副交感神经激动剂（乙酰胆碱、烟碱和肾上腺素）药理干预，探讨交感副交感/神经对树突细胞内吞作用，成熟，细胞因子的分泌及Th细胞分化的影响。该研究发现，肾上腺素增强DC的内吞作用，增强的IL-10的产生，但降低的IL-6、IL-12p70和IL-23的产生，并证明这种效应是通过β2AR-cAMP途径介导的。抗原特异性T细胞刺激实验，显示骨髓树突细胞β2AR激活诱导的Foxp3+抑制Treg细胞分化，说明树突细胞β2AR激活诱导T淋巴细胞向抗炎方向偏移。此外，还有研究发现，β2AR激动剂刺激成熟树突细胞显示减弱其交叉提呈蛋白抗原的能力，同时保留其外源性肽提呈的能力[36]。这种效果是通过非经典抑制性G（i/0）蛋白介导的。而且，抑制交叉呈递的机制既不是由于减少了共刺激分子的表达，也不是抑制抗原摄取，而是抑制吞噬体抗原降解。

3.5 肥大细胞β2AR与动脉粥样硬化 肥大细胞广泛分布在正常血管动脉外膜，人类尸体解剖，动物、细胞培养研究已经证实，肥大细胞参与动脉粥样硬化斑块的生成，降低斑块稳定性[37]。一项临床观察性研究显示，患者斑块肥大细胞数量与不良心血管事件呈正相关[38]。通过FcyR、TLRs、补体激活，释放髓过氧化酶（MPO）、IL-8和类胰蛋白酶、糜酶。其中，MPO、IL-8可招募中性粒细胞至病变。类胰蛋白酶减少巨噬细胞胆固醇流出，促进泡沫细胞分化，导致病变的发展。此外，类胰蛋白酶和糜酶降解细胞外基质，诱导平滑肌细胞凋亡和释放细胞因子如TNF-α、IL-6和IFN-γ降低斑块稳定性[4]。David等[39]观察肾上腺素对IL-1β诱导肥大细胞促炎性细胞因子产生的影响发现，肥大细胞（每毫升0.75×106个细胞）单独及加入肾上腺素（1×10-5mol/L）培养24 h没有检测到IL-6、IL-8和IL-13产生；加入IL-1β（10 μg/mL）诱导肥大细胞产生上述细胞因子；同时加入IL-1β、肾上腺素后促炎效应显著增强。而这种增强效果可被普萘洛尔下调，而阿替洛尔则不能，这说明肾上腺素诱导肥大细胞细胞产生多种促动脉粥样硬化细胞因子的作用是通过β2AR介导的。进一步研究发现，肾上腺素是通过β2AR-NF-κB及p38 MAPK途径介导多种促动脉粥样硬化因子的产生。

4 小结与展望

动脉粥样硬化的发生、发展是一个复杂的过程，免疫细胞（包括单核细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞、肥大细胞、树突状细胞等）均在其中发挥着重要作用。炎性反应在动脉粥样硬化的起始、进展、斑块的破裂及血栓形成等全过程中所起的关键性作用已得到广泛共识。单核细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞、肥大细胞上的β2AR介导促炎信号通路可能促进动脉粥样硬化的发生、发展，树突状细胞β2AR介导细胞信号通路可能在动脉粥样硬化病理生理过程中发挥有益作用。有待进一步研究，揭示免疫细胞上β2AR的作用，找到动脉粥样硬化治疗新的靶点。

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2015-09-08）

杜旋（1987-），女，湖南湘西人，在读硕士研究生，主要从事动脉粥样硬化等心血管疾病方面的研究；E-mail：1271514883@qq.com。

周敬群（E-mail：42165236@qq.com）。