血管平滑肌细胞与动脉粥样硬化关系的研究进展

袁帅，廖思聪，王大新

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）是构成血管壁组织结构和维持血管张力的主要细胞之一，其结构及功能改变是导致高血压、动脉粥样硬化（arteriosclerosis，AS）及血管成形术后再狭窄等多种心血管疾病的细胞病理学基础。既往研究结果显示，VSMCs的起源、表型转化、凋亡及钙化等均与AS发生发展密切相关，其中VSMCs表型转化、凋亡、钙化具有促炎作用［1］。因此，了解VSMCs在AS发生发展中的作用机制对AS治疗可能具有重要意义。笔者通过复习相关文献，综述了VSMCs起源、VSMCs表型转化、平滑肌源性泡沫细胞、VSMCs凋亡及VSMCs钙化与AS的关系。

1 VSMCs起源与AS的关系

VSMCs谱系追踪研究表明，血管平滑肌起源于胚胎时期的多能前体细胞，包括主动脉、主动脉弓、肺动脉干等，其中头颈部血管平滑肌起源于神经嵴细胞，冠状动脉血管平滑肌起源于心外膜，而降主动脉血管平滑肌主要起源于表达Pax3和FoxC2的体节上皮细胞［2］。谱系不同的血管平滑肌表型具有很大共性，但其调控因素（如Myocardin相关转录因子B）及成熟细胞对疾病发生发展相关介导因子（如转化生长因子β）的应答存在差异［1-2］。耐受性可能与VSMCs胚胎起源有关，但具体机制尚未明确［2］。目前，研究血管平滑肌胚胎起源的挑战是如何通过转录翻译学和表观遗传学机制鉴定不同血管区域血管平滑肌的特征［3］。

动物实验表明，敲除载脂蛋白E基因（ApoE-/-）小鼠AS进展期分为4个不同血管区域，包括冠状动脉、主动脉分支、腹腔脏器动脉及腹主动脉终末端，4个不同血管区域发生AS的危险因素并不完全相同，其中AS易损斑块内＞80%的VSMCs起源不明，＞30%的VSMCs起源细胞可表达多种巨噬细胞标志物，如LGALS3/Mac2、、F4/80及CD［4］。68

目前研究发现，人类冠状动脉进展期约40%的泡沫细胞同时表达平滑肌细胞标志物肌动蛋白α2（ACTA2）和巨噬细胞标志物CD68，但尚不能明确泡沫细胞主要表达ACTA2还是CD68，抑或两者均不是［4］。既往研究表明，与血管壁起源的VSMCs相比，骨髓起源的VSMCs可能具有促AS形成作用［5］。

2 VSMCs表型转化与AS的关系

VSMCs在生理或病理条件下均会发生表型转化，主要是向巨噬细胞分化，且经表型转化的VSMCs具有巨噬细胞标志物及特性。有学者认为，VSMCs表型转化对AS形成具有重要意义，其中抑制VSMCs表型转化对动脉具有保护作用［6］。尽管目前有关VSMCs表型转化的研究报道较多，但VSMCs表型转化具体机制尚有待进一步研究［7］。

正常情况下，动脉中层的VSMCs可表达平滑肌细胞标志物，如MYH11、平滑肌22α（SM22α）、ACTA2及平滑肌细胞分化特异性抗原（SMTN），但伴有粥样硬化的动脉中层VSMCs表达上述标志物的能力下降［8］。心肌素/血清反应因子调控模式是VSMCs表型转化的重要组成部分，其能有效整合对VSMCs收缩基因具有激活和/或抑制作用的信号和辅助因子［9］；另外，Kruppel样因子4（Kruppel-like factor 4，KLF4）能沉默平滑肌细胞标志物基因，进而抑制Myocardin依赖的基因激活［1］。既往研究表明，血管平滑肌中KLF4缺失与VSMCs损伤后表型转化短暂延迟有关，但敲除KLF4基因后VSMCs数量并未发生改变，仅表现为平滑肌源性巨噬细胞样细胞和间充质干细胞样细胞减少，提示KLF4可能参与VSMCs向巨噬细胞的表型转化过程［6］。

ALLAHVERDIAN等［7］研究表明，在胆固醇培养基中培养的血管平滑肌通过KLF4激活多种促炎因子，抑制VSMCs标志物表达，激活巨噬细胞标志物并诱导吞噬发生，提示AS斑块内脂质累积可能导致VSMCs向巨噬细胞样细胞表型转化。与单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞相比，平滑肌源性巨噬细胞样细胞吞噬能力明显减弱，而吞噬能力（如对凋亡细胞的吞噬能力）在AS进展期明显减弱，故VSMCs表型转化可能参与AS进展［8］。

SHE等［10］研究表明，细胞外基质能抑制VSMCs表型转化，而巨噬细胞或VSMCs释放的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）可导致细胞外基质、胶原或弹力纤维解离，进而促使VSMCs表型转化并加速细胞增殖及迁移。ROHWEDDER等［11］研究表明，粘连蛋白沉积可促进AS形成，但其也能促进纤维帽形成，从而加强AS斑块稳定性。

3 平滑肌源性泡沫细胞与AS的关系

泡沫细胞主要来源于巨噬细胞和VSMCs，其中来源于VSMCs的泡沫细胞称为平滑肌源性泡沫细胞。人体AS早期和进展期斑块中普遍存在平滑肌源性泡沫细胞，故平滑肌源性泡沫细胞是AS形成的重要标志之一。但动物模型与人体存在差异，如伴有高胆固醇血症的动物AS斑块中平滑肌源性泡沫细胞较少，但AS进展期平滑肌源性泡沫细胞较多［12］。因此，明确AS发生时平滑肌源性泡沫细胞形成机制具有重要意义。

既往研究表明，动脉内膜VSMCs中三磷腺苷结合盒转运体 A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）和载脂蛋白AⅠ（apolipoprotein AⅠ，ApoAⅠ）表达较高，ABCA1和ApoAⅠ可通过介导胆固醇从胞内流出形成高密度脂蛋白（HDL）而在胆固醇逆转运过程中发挥重要作用［13］，故AS形成早期由于脂质摄取与流出失衡而导致VSMCs发生泡沫化。再者，糖尿病患者AS发生风险增加与血糖升高有关，分析其原因可能与血糖异常导致血脂异常有关［10］。BROWN等［13］研究表明，平滑肌源性泡沫细胞一旦形成将产生一系列反应，如胆固醇不断聚集会诱导VSMCs凋亡，促进邻近VSMCs向内膜迁移，而VSMCs凋亡或死亡亦会加剧炎性反应，同时趋化因子C-C基元配体19（CCL19）可直接调控VSMCs表型转化、生长及释放MMPs，上述病理生理过程均能促使内膜增厚及 AS 形成［2］。

4 VSMCs凋亡与AS的关系

细胞凋亡是一种程序性细胞死亡。AS早期细胞凋亡率较低，随着病情发展AS坏死核心及纤维帽形成，导致细胞凋亡率逐渐升高，其中巨噬细胞和VSMCs是凋亡率最高的细胞。斑块破裂主要发生于斑块肩部，该区域具有VSMCs减少和巨噬细胞增多等特征，分析其原因可能是巨噬细胞通过死亡受体与死亡配体作用而诱导VSMCs凋亡，而该过程对斑块破裂及心血管事件发生具有重要作用。此外，与稳定型斑块相比，不稳定型斑块中VSMCs凋亡率更高［14］。

既往研究表明，AS患者VSMCs凋亡与炎症有关，但血管衰老、基质降解及血管重塑时炎性反应明显减弱，分析其原因可能与凋亡细胞清除过程中释放细胞因子有关。细胞死亡时会释放白介素1（IL-1），细胞凋亡和坏死时分别释放白介素1β（IL-1β）、白介素1α（IL-1α），而继细胞凋亡后发生坏死则同时释放IL-1β和IL-1α。凋亡细胞一般在48 h内会被清除，但发生高脂血症时会延迟吞噬过程，因此VSMCs表型转化后炎性反应与细胞吞噬能力减弱有关。此外，与心血管疾病高度相关的基因组——人类9号染色体长臂2区1带（9p21）与细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B和钙网质蛋白表达减少密切相关，而后者是激活吞噬细胞上吞噬受体所必需的配体［15］。细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B缺陷的凋亡小体具有抗吞噬能力，不能被邻近巨噬细胞有效吞噬。既往研究表明，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B缺失引发的胞葬能力受损会增加脂质负荷的坏死核心面积及复杂性，从而加剧 AS［16-19］。

此外，VSMCs凋亡诱导的炎性反应还与细胞来源有关，如血管壁来源的VSMCs凋亡具有促炎作用，而骨髓来源的VSMCs具有抗炎作用［20-22］。

5 VSMCs钙化与AS的关系

AS形成过程通常存在血管钙化，而血管钙化可降低血管弹性及改变血流动力学；此外，磷酸钙沉积导致血管壁弹性降低还可引发收缩期高血压，进而导致左心室肥厚、氧化应激反应增加、心脏舒张功能异常及瓣膜关闭不全等病理学改变［23］。AS血管中的VSMCs可表达大量生物矿化标志物，如骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）、骨连接蛋白、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白和S100A9，故认为AS发生机制与骨质生物矿化相似；另外，衰老的VSMCs在血管钙化形成过程中具有重要作用［24-25］。

斑块钙化可分为微小型钙化（斑点）和巨大型钙化（密集）两种形式，其中微小型钙化不稳定、易破裂，故认为其是AS的“犯罪”斑块，分析其原因可能与内膜病理学增厚有关；此外，VSMCs凋亡还能促进AS斑块钙化［26］。

6 小结

VSMCs对AS具有多种效应，一方面，VSMCs可通过稳固纤维帽而使AS斑块稳定；另一方面，VSMCs增殖或表型转化又会促进AS恶化［27-28］。目前，有关AS细胞学机制还需深入研究，以寻找AS新的治疗靶点。

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