内质网应激在脂蛋白修饰致动脉粥样硬化中作用机制的研究进展

康攀攀，姚树桐，周健，秦树存

(1承德医学院附属医院，河北承德 067000；2泰山医学院动脉粥样硬化研究所)

内质网应激在脂蛋白修饰致动脉粥样硬化中作用机制的研究进展

康攀攀1，姚树桐2，周健1，秦树存2

(1承德医学院附属医院，河北承德 067000；2泰山医学院动脉粥样硬化研究所)

动脉粥样硬化脂蛋白修饰导致的血管壁内皮细胞下脂质沉积是动脉粥样硬化发生的始动环节。内质网是细胞内多种信号通路的关键调节位点，对蛋白质成熟、正确折叠、分泌和维持钙离子稳态等发挥重要作用。缺血、氧化应激、钙离子稳态失衡、蛋白质错误折叠及正常蛋白质过表达、蓄积等均可导致内质网功能障碍，出现未折叠蛋白反应，引起内质网应激。内质网应激是多种应激过程的共同通路，涉及多个信号通路及相关基因的表达、调控。内质网应激在动脉粥样硬化的发生、发展过程中发挥重要作用，通过氧化修饰、糖基化修饰、糖氧化修饰、氨甲酰化修饰等介导脂蛋白修饰是其主要作用机制，但确切机制尚未完全阐明。

动脉粥样硬化；内质网应激；脂蛋白修饰

动脉粥样硬化是心血管疾病的主要病因，是涉及遗传易感性、代谢紊乱、环境等多种因素的慢性炎症性疾病，主要病理特征为大动脉脂质沉积、纤维化及巨噬源性泡沫细胞形成[1～4]，其中脂蛋白修饰导致的血管壁内皮细胞下脂质沉积是动脉粥样硬化发生的始动环节[5]。内质网广泛分布于真核细胞中，其面积占细胞膜总面积的50%，是细胞内多种信号通路的关键调节位点[6]，对蛋白质成熟、正确折叠、分泌和维持钙离子稳态等发挥重要作用。缺血、氧化应激、钙离子稳态失衡、蛋白质错误折叠及正常蛋白质过表达、蓄积等均可导致内质网功能障碍，导致未折叠蛋白反应，引起内质网应激[7]。内质网应激与糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化、癌症、神经退行性变及炎症等众多疾病密切相关[8]。本研究就内质网应激在脂蛋白修饰致动脉粥样硬化发生、发展中的作用机制作一综述。

1 内质网应激的主要作用及机制

经典内质网应激由双链RNA依赖的蛋白激酶内质网激酶(PERK)、跨膜蛋白肌醇需求酶1(IRE1)、活化转录因子6(ATF6)介导的三条通路促发[9]，其中PERK促进真核生物翻译起始因子2α(eIF2α)磷酸化，增加蛋白质翻译准确性，抑制蛋白质错误折叠；IRE1通过刺激X盒结合蛋白1(XBP1)表达，促使错误折叠蛋白质降解；ATF6增加分子伴侣表达，帮助蛋白质正确折叠[10,11]。内质网应激是一种适应性保护机制，适度的内质网应激可维持内质网功能，而持久、过激的内质网应激可通过c-Jun氨基末端激酶(JNK)、C/EBP同源蛋白(CHOP)和Caspase途径触发细胞凋亡、导致细胞死亡[12]。

2 内质网应激在脂蛋白修饰致动脉粥样硬化发生、发展中的作用机制

内质网应激是多种应激过程的共同通路，涉及多个信号通路及相关基因的表达、调控，广泛参与动脉粥样硬化等多种疾病的发生、发展。目前，已明确内质网应激参与脂蛋白修饰致动脉粥样硬化发生、发展的主要机制，包括氧化修饰、糖基化修饰、糖氧化修饰等，但确切机制尚未完全阐明。

2.1 氧化修饰 氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)是LDL氧化修饰形式，可通过引起脂质积累、炎症等促进动脉粥样硬化斑块形成[4,13]。循环中ox-LDL水平可作为继发性心血管事件强预测因子[8]。ox-LDL是动脉粥样斑块的主要成分之一，可促进炎性因子分泌、增强单核细胞趋化特性、上调内皮细胞黏附分子表达、促进不稳定斑块形成；破坏血管内皮细胞抗氧化和分泌特性，导致内皮细胞凋亡，是内皮损伤的重要危险因素[13～15]。研究表明，ox-LDL可诱导内皮细胞、巨噬细胞发生内质网应激，导致细胞功能障碍，其机制可能与胆固醇超负荷有关[11,13,16,17]。ox-LDL处理组血管内皮细胞PERK、CHOP蛋白表达显著上调，eIF2α 磷酸化及Caspase-3活性增强，进而促进细胞凋亡；PERK基因敲除、选择性eIF2α 磷酸酶抑制剂均可抑制ox-LDL的上述作用；表明ox-LDL通过内质网应激的PERK/eIF2α/CHOP途径介导血管内皮细胞凋亡[16,17]。Hong等[10]发现，ox-LDL可通过凝素样氧化低密度脂蛋白受体1(LOX-1)呈浓度、时间依赖性诱发内质网应激，增加CHOP、Caspase-12表达，促进内皮细胞凋亡；通过siRNA技术沉默LOX-1表达可抑制ox-LDL的上述作用。Chen等[13]报道，ox-LDL呈浓度和时间依赖性诱导3T3-L1 脂肪细胞GRP78、CHOP蛋白表达，促进内脂素、抵抗素分泌。牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)是一种内质网应激抑制剂，在mRNA和蛋白水平呈浓度依赖性减弱ox-LDL诱导的GRP78和CHOP表达，降低内脂素、抵抗素分泌；表明ox-LDL在脂肪细胞内亦通过内质网应激促进内脂素和抵抗素表达和分泌，其机制可能与增加胆固醇负荷有关。Yao等[18]证实，清道夫受体CD36介导巨噬细胞摄取ox-LDL触发内质网应激，而内质网应激反过来上调CD36表达促进巨噬细胞摄取更多ox-LDL，形成细胞代谢恶性循环，导致细胞功能紊乱；轻度氧化修饰低密度脂蛋白(mm-LDL)和ox-LDL均可诱导巨噬细胞发生内质网应激，上调 CHOP表达，通过抑制Bcl-2等途径诱导细胞凋亡，提示 内质网应激-CHOP信号途径可介导巨噬细胞凋亡[19,20]。载脂蛋白A-I模拟肽D4F可呈浓度依赖性抑制 ox-LDL所致巨噬细胞活力降低、凋亡及Caspase-12 活化，减轻ox-LDL诱导巨噬细胞凋亡的作用[21]。内质网应激介导ox-LDL对巨噬细胞自噬的诱导作用，ox-LDL可显著降低巨噬细胞活力，增加LDH漏出率及Caspase-3活性，自噬抑制剂3-甲基腺苷酸(3-MA)可通过引起一定程度的自噬反应抑制CHOP表达，从而抑制ox-LDL诱导的巨噬细胞凋亡[22]。L-丙氨酸硫醚产生于蛋氨酸向半胱氨酸的代谢转化过程中，是由氨基酸组成的非蛋白质硫醚，在清除超氧阴离子自由基、内质网应激过程中起重要调节作用。研究表明，L-丙氨酸硫醚可通过抑制细胞色素C释放和激活Caspase，拮抗线粒体介导ox-LDL诱导的人巨噬细胞凋亡[23]。

2.2 糖基化修饰 糖基化终产物(AGEs)是蛋白质与葡萄糖经非酶糖基化作用形成的，可导致动脉内皮功能障碍[24]。研究表明，在动脉粥样硬化斑块中存在大量糖化低密度脂蛋白(g-LDL)。动脉内膜巨噬细胞摄取g-LDL或ox-LDL是动脉粥样硬化的起始环节。g-LDL是一种典型的AGEs，不能被其受体识别，循环中g-LDL可与清道夫受体和糖基化终产物受体(RAGE)结合形成泡沫细胞，泡沫细胞是动脉粥样斑块形成的标志[24～26]。g-LDL激活NADPH氧化酶、损伤线粒体呼吸链活性、促进血管内皮细胞生成活性氧(ROS)，ROS可诱导细胞发生内质网应激[27]。g-LDL可使人脐静脉内皮细胞RAGE表达上调，细胞内游离胆固醇生成增加，引起内质网应激和氧化应激反应，继而激活p38-MAPK和NF-κB信号通路，促进血管内皮黏附分子1(VCAM-1)表达和分泌，增强单核细胞黏附能力，且g-LDL引起的内质网应激和氧化应激反应相互作用、相互促进[25]。Mohanan等[26]报道，g-LDL处理组内皮细胞错误折叠蛋白蓄积，内质网应激标志物GRP78、GRP94、XBP1和CHOP表达增加；g-LDL诱导内质网应激导致人脐静脉内皮细胞eNOs表达下调，典型内质网应激抑制剂4-苯丁酸(PBA)可减弱此作用，表明内质网应激参与g-LDL诱导的血管内皮细胞eNOS下调。糖基化反应亦可反过来增强LDL氧化程度，促进糖尿病患者动脉粥样硬化进展[8,27]。

2.3 糖氧化修饰 糖氧化产物是通过糖化和氧化作用共同形成的不可逆交联蛋白。糖氧化低密度脂蛋白(Gly-ox-LDL)在泡沫细胞形成及动脉粥样硬化进程中具有重要作用。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是细胞能量状态传感器，在控制细胞能量和代谢平衡中发挥关键作用，激活AMPK可减轻内质网应激，保护心肌细胞免受缺氧损伤，是机体应激状态重要防御反应。肌浆网/内质网钙ATP酶(SERCA)是控制细胞内钙离子水平的关键酶。Gly-ox-LDL通过ROS依赖的氧化应激反应，抑制SERCA活性，引起异常内质网应激，导致血管内皮功能障碍，加速动脉粥样硬化进程；AMPK可抑制上述作用[8]。糖氧化反应通过诱导巨噬细胞发生内质网应激，导致ABCA-1减少、胆固醇逆转运受损，进而促进动脉粥样硬化进展[28]。Lam等[29]通过体外细胞研究发现，Gly-ox-LDL可激活血管平滑肌细胞增殖、分化途径，抑制内皮依赖性血管舒张功能，上调内皮细胞MCP-1表达并降低一氧化氮合酶(NOs)活性；在mRNA水平增加清道夫受体SR-A1、CD36表达，且其作用较g-LDL或ox-LDL更明显，从而导致细胞摄取更多ox-LDL。最新数据表明，糖氧化和脂质过氧化LDL通过与巨噬细胞清道夫受体SR-A作用协同促进动脉粥样硬化进展[29]。

2.4 氨甲酰化修饰 氨甲酰化是一种由尿素分解产物氰酸盐介导的蛋白质或氨基酸翻译后非酶促修饰方式，可改变特定蛋白质结构、功能，参与多种疾病的发生，在心血管疾病发生、发展过程中发挥重要作用，是心血管疾病致死的独立危险因素[30～32]。氨甲酰化脂蛋白通过引起内皮功能障碍、细胞死亡、巨噬源性泡沫细胞形成以及血管平滑肌细胞增殖促进动脉粥样硬化进展[31]；且蛋白质氨甲酰化水平可作为心血管疾病发生、流行的强预测因素[32]。氨甲酰化低密度脂蛋白(c-LDL)可诱导内皮细胞凋亡、促进平滑肌细胞增殖；氨甲酰化胶原增加单核细胞基质金属蛋白酶释放、促进细胞外基质重塑[30]。Sun等[32]报道，c-LDL促进单核细胞黏附于内皮细胞，导致内皮功能紊乱，加速内皮祖细胞衰老。在人脐静脉内皮细胞中c-LDL通过激活LOX-1增加ROS生成，引起内皮细胞功能障碍、NOs解耦连，导致细胞凋亡。细胞应激源，包括ROS、炎症因子、己糖胺通路的衍生物和脂质蓄积均可引起内质网应激。因此，氨甲酰化高密度脂蛋白(c-HDL)具有促进动脉粥样硬化发生、发展的作用。c-HDL可降低HDL主要抗氧化成分对氧磷酶1(PON1)活性，导致HDL功能紊乱，且PON1活性与c-HDL水平呈负相关。c-HDL抗凋亡活性减弱，抑制内皮自我修复，进而损伤内皮。Holzer等[33]发现，循环及动脉粥样斑块中c-HDL导致胆固醇逆转运功能紊乱。细胞内游离胆固醇含量增加、蓄积，内质网膜上过量SERCA使ER内Ca2+水平降低，激活内质网应激，引起细胞凋亡。氨甲酰化脂蛋白可作为动脉粥样硬化潜在的治疗靶点。

综上所述，内质网应激在动脉粥样硬化的发生、发展过程中发挥重要作用，通过氧化修饰、糖基化修饰、糖氧化修饰、氨甲酰化修饰等介导脂蛋白修饰是其主要作用机制，但确切机制尚未完全阐明。未来将进行多层次、不同切入点深入研究，为心血管疾病的防治提供新的治疗靶点。

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国家自然科学基金资助项目(81370381/81570410)。

周健(E-mail: zhoujian0716@sina.com)；秦树存(E-mail: shucunqin@hotmail.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.48.037

R543.3

A

1002-266X(2017)48-0107-04

2017-06-22)