动脉粥样硬化炎症相关信号转导通路的研究进展

张文将 易健 刘柏炎

[摘要] 动脉粥样硬化（AS）是各种心脑血管疾病的病理基础，严重威胁着人类的健康，近年来炎症学说受到了越来越多学者的重视，从抗炎及免疫调节角度探讨抗AS是一种新思路，在炎症演变过程中，有多条信号通路参与其中，深入研究信号通路，有望成为动脉粥样硬化药物研究干预靶点。本文从分子生物学水平总结前瞻性的基础研究进展，以期给AS及其相关疾病的治疗带来启发。

[关键词] 动脉粥样硬化；心脑血管疾病；炎症学说；信号通路

[中图分类号] R543.12 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）09（c）-0030-05

[Abstract] Atherosclerosis （AS） is the pathological basis of cardiovascular disease， which is a serious threat to human health. In recent years， more and more scholars pay attention to the theory of inflammation. It is a new idea to treat AS from the point of view with antiinflammation and immunoregulation. There are multiple signal transduction pathways involved in the course of inflammation progress. The signaling pathway is studied deeply that is expected to become a target for intervention of atherosclerosis drugs. This article summerizes the prospective basic experimental from cellular and molecular level， to bring about inspiration in the treatment of AS and AS related diseases.

[Key words] Atherosclerosis； Cardiovascular disease； Inflammation theory； Signaling pathway

随着我国人口老龄化进程的加快，动脉粥样硬化（AS）性心脑血管疾病的发病率及死亡率呈现上升趋势，约有1000多万人死于AS所引起的心脑血管疾病，为此深入研究AS发病机制尤为关键。目前关于AS发病原因比较公认的有脂质浸润、内皮损伤、氧化应激、炎性反应学说等[1]，但均不能独立、全面地解释AS发病机制，为此普遍认为AS的形成是由多种复杂因素共同参与所导致。1999年Ross等提出AS是一种慢性炎症性疾病[2]，AS不再是单纯的脂质物质在血管壁沉積性疾病，炎性反应伴随AS的发生发展，尤其在不稳定斑块中发挥着重要作用。此外，高血压、高脂血症及糖尿病等均可刺激机体产生各种炎性因子从而影响AS发生发展。通过抑制炎性反应来延缓AS的发生发展，稳定斑块并防止斑块破裂是解决血栓性疾病的关键。从抗炎及免疫调节角度探讨抗AS是一种新思路，炎症演变的过程中，有多条炎症通路参与其中，现将比较常见的炎症相关信号通路介绍如下：

1 TLR4/MyD88/NF-κB信号通路

Toll样受体（TLRs）是天然免疫与获得性免疫沟通的桥梁，当TLRS激活后，被分为髓样分化蛋白88（MyD88）依赖和非MyD88依赖两条途径。核因子-κB（NF-κB）是MyD88依赖途径的重要环节，当NF-κB被激活后，可调节多种炎性细胞因子的表达，从而影响AS过程[3]。大量的研究提示，NF-κB作为TLR4信号传导通路下游的关键基因转录的调节因子，TLR4在AS的发生发展中起着重大作用[4]，为此TLR4表达的研究得到了广泛的关注。

TLR4/MyD88/NF-κB信号通路是新兴的抗炎及免疫调节通路之一，TLR4受体的激活导致单核细胞聚集，泡沫细胞形成等一系列后果[5]。如若敲除MyD88基因，继而TLR4信号被阻断之后，可以使得西方饮食喂养APOE-/-小鼠主动脉斑块减少40%，TLR4的敲除明显减少该小鼠AS病变[6]。总的来说，该通路涉及各种病理过程，是AS免疫抗炎机制的关键通路。

2 p38MAPK/NF-κB信号通路

MAPK属于丝氨酸/苏氨酸激酶的一类[7]，ERK、JNK、p38/MAPK以及ERK5/BMK1通路作为MAPK的主要信号通路，4条通路激活级联反应类似即MAPKKK→MAPKK→MAPK。受各种刺激因素依次激活后，NF-κB活化，进而调节炎性细胞因子的表达。

研究发现无论是冠状动脉或者颈动脉粥样斑块附近都可以检测到MAPK相关激酶表达升高[8]。p38MAPK作为MAPK的重要组成部分，在炎症、应激、凋亡、细胞周期和生长等多种生理病理过程中均发挥着重要作用[9]，可被多种应激刺激、炎性因子及LPS和G+细菌细胞壁成分而激活，磷酸化的P38MAPK快速实现信号传递，启动NF-κB，介导炎性反应参与AS形成。研究发现[10]，p38MAPK在AS形成的早期，可以促使趋化因子和炎症介质的分泌，从而有利于单核细胞的黏附，促进泡沫细胞的形成。张洋等[11]发现罗布麻叶总黄酮对大鼠AS具有很好的治疗作用，其可能机制是通过对p38MAPK/NF-κB信号通路下调相关蛋白的干预来实现的。

3 ox-LDL/TLR4/Src蛋白激酶/PI3K/Akt/IKK/NF-κB信号通路

研究证实Src参与到AS过程中，在AS过程中，Src刺激中膜平滑肌的增殖和迁移，刺激巨噬细胞的迁移和吞噬脂类物质，参与内皮细胞的炎性反应，贯穿了AS形成和发展的始终[12]。氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）刺激单核巨噬细胞吞噬大量的脂类物质并在细胞内聚集，从而产生大量的炎性因子，加速AS的发生发展[13]。

TLR4作为跨膜信号传递受体，对于ox-LDL的功能发挥着重要的作用，有研究[14]证实，TLR4识别并结合配体脂多糖（LPS）后，通过对Src蛋白激酶的下游信号的活化，从而在固有免疫发挥着关键作用。杨蓉等[15]运用ox-LDL（50 μg/mL）刺激巨噬细胞建立体外模拟AS过程，实验证明巨噬细胞内的p-Src表达水平明显升高并具有时间依赖性，Src蛋白激酶的激活可能在AS形成过程中起到信号转导作用；同时抑制TLR4表达水平之后，这种升高现象消失，从而验证了TLR4介导了ox-LDL诱导的巨噬细胞中Src磷酸化激活。Lee等[16]发现，石灵芝通过影响Src蛋白激酶/PI3K/Akt/IKK/NF-κB等信号转导通路的蛋白磷酸化水平，从而抑制巨噬细胞的炎性反应，缓解并阻断AS进展。该通路的深入研究有望为抑制AS提供新的思路。

4 CyPA-P-EPK1/2-NF-κB信号通路

亲环素A（CyPA）来源于亲环素家族，在氧化应激的作用下由平滑肌细胞和血管内皮细胞产生，并通过囊泡运输方式分泌到细胞外，从而参与了平滑肌细胞及炎症细胞的增殖[17]。炎性反应加速ROS产生，ROS-CyPA-ROS炎性反应被放大，对于AS斑块的形成发挥着重要作用[18]。李敏[19]高脂饮食诱导大鼠促进血脂以及血清中炎性因子水平的升高，从而促使内皮细胞的损伤，介导CyPA的分泌，从而促使EPK1/2向核内信号转导，启动并加重AS发生发展。实验认为CyPA可能是AS病变的始动因子，在病变过程中通过该信号通路参与AS进展。CyPA可为AS的预防和治疗提供新靶点。

5 Sphk1/S1P/NF-κB信号通路

1型鞘氨醇激酶（Sphk1）、1-磷酸鞘氨醇（S1P）、NF-κB p65信号通路伴随炎症性疾病中表达，S1P在炎症中是重要的细胞内靶点，对于疾病的治疗发挥着重要的作用[20]。王晓楠等[21]观察瑞舒伐他汀（Rt）对人脐静脉内皮细胞损伤的影响，结果显示Rt可通过抑制Sphk1/S1P/NF-κB信号通路从而减轻炎性反应，抑制内皮细胞增殖，继而稳定并延缓AS斑块。NF-κB起着关键作用，而Sphk1-S1P信号通路对于调节细胞迁移、增殖、凋亡等过程中发挥着重要作用，且S1P3受体可介导NF-κB激活和促进黏附分子表达[22]。基础实验应加大对该通路的研究，切断该途径有望抑制AS的形成。

6 JAK/STAT信号通路

JAK-STAT参与体内的免疫调节及机体内细胞增殖、分化、凋亡等病理生理过程[23]，阻断该途径能有效的防止AS相关疾病的发生。Zhuang等[24]发现JAK/STAT信号通路的激活能够增加ECs迁移和增殖，从而促进新血管形成，抑制STAT3激活则降低VEGF的生物学活性。Dal Monte等[25]在体外人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中证实STAT3是在缺氧环境中诱导HIF-1α和血管内皮生长因子（VEGF）产生的上游信号分子，JAK/STAT信号通路的激活对新血管形成至关重要。由此可见，JAK/STAT信号能够作用于AS形成的各个方面，JAK/STAT分子本身可望成为抑制AS发生和发展的新型靶点。

7 PI3K/Akt/mTOR信号通路

PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是AS形成的重要信号转导通路，该信号的激活在自噬中发挥关键调节作用，选择性抑制该信号通路能够有效抑制AS的进程[26]。mTOR信号通路的激活可在早期保护内皮的完整性，起到抑制AS发生的作用。在AS的中晚期阶段，多种因素参与其中，对于AS发生发展至关重要，因而抑制mTOR信号通路对延缓AS中晚期的发展具有重要作用。相关研究[27-28]发现选择性抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路能抑制炎性反应进而稳定AS易损斑块，减少斑块巨噬细胞的浸润、诱导巨噬细胞自噬，其抑制AS斑块的形成机制可能与调控PI3K/Akt/mTOR信号通路，抑制炎性反应有关。因而在AS的治疗中，早期通过保持mTOR信号通路的激活来保护内皮细胞的完整性，从而抑制AS的形成，中晚期适当抑制该信号来减少平滑肌的迁移与增殖，促进巨噬细胞的自噬，从而起到稳斑的作用，起到有效防治AS的目的。

8 TGF-β/Smad信号通路

转化生长因子（TGF）-β/Smad通路对于AS的关键步骤均有调节作用[29]。研究发现TGF-β能夠影响血管的生成和维持血管的正常结构，并且可以逆转AS，可以抑制内皮细胞斑块的生长并维持斑块的稳定；同时可以抑制金属蛋白酶（MMP），促进胶原蛋白的合成，减少细胞外基质的降解；减少泡沫细胞的形成[30]。在生理水平下，TGF-β起着抑制血管平滑肌增生的作用；在病理状态下，TGF-β通过发挥促进血管平滑肌细胞增生和促纤维化的作用，从而促使内膜增生[31]。Smad蛋白家族是TGF-β1信号转导的主要线路，其介导跨膜信号传入细胞核内。高脂喂养构建兔子AS模型，观察全反式维甲酸（ATRA）和辛伐他汀对于AS病灶中细胞增殖以及炎症的抑制作用，结果证实ATRA通过TGF-β/Smad通路参与炎症细胞抑制MMP-2、MMP-9的表达，从而起到稳斑的作用[32]。刘杨等[33]应用高脂饲料喂养ApoE-/-小鼠复制AS动物模型，研究结果提示香青兰总黄酮（TFDM）干预组可能通过抑制Smad2/3的核转位，下调TGF-β1与Smad2/3 mRNA的表达，从而阻断TGF-β1的信号转导，抑制平滑肌细胞增生，延缓了AS的病理进程。TGF-β1/Smad信号通路有望成为AS药物研究的干预靶点，以期在AS治疗中发挥其重要作用。

9 TMA/FMO3/TMAO信号通路

肠道菌群的代谢产物三甲胺-N-氧化物（TMAO）是一种新发现的心血管疾病的危险因子[34]。TMAO集中作用于影响胆固醇的代谢、胰岛素抵抗、促进血小板聚集，促栓、促炎及致斑等方面，成为预测心血管疾病的危险因子[35]。肠道菌群将食物中的胆碱和左旋肉碱转化成三甲胺（TMA），三甲胺在肝酶中氧化为TMAO，而TMAO促进AS形成，为此降低TMA可刺激巨噬细胞逆向转运胆固醇来抑制AS形成[36]。Schugar等[37]发现TMA或其代谢产物TMAO对胰岛素抵抗和AS均起着促进作用。血液中TMAO可上调巨噬细胞内的清道夫受体，从而促使巨噬细胞内胆固醇蓄积及泡沫细胞的形成，继而促进斑块的形成并通过MAPK和NF-κB通路促进血管炎性反应[38]。降低TMAO水平可以潜在的预防或治疗AS相关疾病，降低心脑血管疾病发病率。TMA/FMO3/TMAO通路是调节脂质代谢和炎症的主要通路，而脂质代谢失衡和慢性炎症与AS的产生密切相关，切断该信号通路有望为抑制AS产生提供新视角。

信号转导与疾病发生的关系是当今研究的热点课题之一，NF-κB是十分重要的基因转录关键因子，是各种炎性因子的中间调控环节，与许多基因特别是免疫炎症相关基因的转录调控密切相关，在AS形成的各个阶段及相关性疾病中发挥重要作用。适当的活化NF-κB对于机体具有重要的作用，对于机体是一种防御措施，但是过度、持续的活化则可以损伤、甚至导致细胞死亡。因此深入研究药物通过NF-κB的信号转导通路的抗AS的机制，以期对于AS的预防和治疗有更深入的突破。

目前的研究方法多是利用某一个单一药物或者复方药物通过作用于某一个信号通路来观察对于AS的发生发展的影响，往往认为该药物可能通过抑制该信号通过而达到预防或者治疗AS的目的，但是这种结论往往片面，信号通路错综复杂，也有可能通过其他的信号通路来达到预防和治疗AS的目的。另外对于AS相关信号通路只做了在体或体外研究，未来应充分将细胞体外培养与动物模型体内实验相结合。并且在评价对于AS的干预治疗中，由于实验条件和技术的原因，往往模拟引起AS的单一因素进行评判，而AS的具体形成机制尚不明确，为此当务之急是明确引起AS的主要因素，在短时间内不能明确具体机制的情况下，可以考虑模拟在多种致病因素复制AS形成复合模型，在体外研究上，可通过引入多种细胞共培养的研究体系，以期深入研究AS发生发展的相关机制以及细胞间的相互作用。AS的发生发展是一个长期的过程，对于AS的预防胜于治疗，由于AS一旦形成往往是伴随终生，意味着需要长期甚至终生服药。然而，长期服用西药对于机体所产生的不良反应不容忽视，而中医中药具有多靶点、副作用小的优势，深入发掘中医药抗AS的研究将会有很大的潜力。

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（收稿日期：2018-03-12 本文编辑：金 虹）