巨噬细胞在下肢动脉硬化闭塞症病理机制中的研究进展

刘哲 方豫东

【摘要】下肢动脉硬化闭塞症（ASO）是在动脉粥样硬化的基础上发生的下肢动脉闭塞性疾病，是造成下肢缺血的主要原因。目前，对于其病理机制的研究是国内外医学研究领域的重点和热点。近几年来，国内外学者对巨噬细胞在ASO病理机制中的作用进行了深入的探究，主要集中在自噬、表观遗传机制、炎症反应和信号通路等方面。可以看出巨噬细胞的自噬、表观遗传机制、炎症反应和信号通路已成为当前ASO研究领域的热点和趋势，这为预防和治疗ASO提供了新的理论根据与指导。

【关键词】下肢动脉硬化闭塞症；自噬；表观遗传学；炎症反应；信号通路

ResearchprogressonmacrophagesinthepathogenesisoflowerextremityarteriosclerosisobliteransLiuZhe，FangYudongVascularBranchofShanghaiTCMINTEGRATEDHospital，ShanghaiUniversityofTCM，Shanghai200082，China

Correspondingauthor，FangYudong，Email：13301901601@163com

【Abstract】Lowerextremityarteriosclerosisobliterans（ASO）isanarterialocclusivediseaseofthelowerextremitythatdevelopsonthebasisofatherosclerosis（AS），andisamajorcauseoflowerlimbischemiaAtpresent，thepathologicalmechanismisalsothefocusandhotspotinthefieldofmedicalresearchInrecentyears，scholarsathomeandabroadhavedeeplyexploredtheroleofmacrophagesinthepathogenesisofASO，mainlyintheaspectsofautophagy，epigeneticsmechanism，inflammatoryreactionandsignaltransduction，suggestingthattheseeventshavebecomethehotspotsandtrendsofASOresearch，whichprovidesnoveltheoreticalbasisandguidanceforthepreventionandtreatmentofASO

【Keywords】Lowerextremityarteriosclerosisobliterans；Autophagy；Epigenetics；

Inflammatoryreaction；Signalingpathway

下肢动脉硬化闭塞症（ASO）是临床常见疾病，是下肢缺血性疾病的主要病理基础。目前研究认为，ASO的致病因素主要有高脂血症、高血压、高血糖、高纤维蛋白原症、高同型半胱氨酸症、高尿酸血症、肥胖和吸烟等，发病机制主要有脂质浸润学说、氧化应激学说、炎症学说和损伤反应学说等。巨噬细胞、平滑肌细胞以及血管内皮细胞在ASO发生发展中有着关键作用。尤其是巨噬细胞越来越受到该领域学者的关注[1]。本文主要探讨在自噬、表观、炎症反应和信号通路的影响下，巨噬细胞及其生物学反应在ASO发生发展中的重要作用，进一步为ASO的诊断、治疗提供更为前沿的病理机制基础。

一、巨噬细胞与ASO的关系

巨噬细胞是一种位于组织内的白细胞，来源于单核细胞。单核细胞在血流中停留12～48h，穿出血管进入结缔组织或其他组织，分化为巨噬细胞等具有吞噬功能的细胞。两者皆为吞噬细胞，可消除侵入体内细菌，吞噬异物，消除体内老化损伤细胞，并參与免疫反应。在ASO的早期，血管内膜损伤，以血浆分子及脂蛋白颗粒通过裂隙及受损的内皮进入内皮下空间，导致LDL为代表的脂蛋白在血管内皮下堆积，其氧化产物oxLDL等激活内皮细胞，黏附因子和趋化因子开始表达，促进以单核细胞为代表的免疫细胞等聚集浸润，其后在集落刺激因子的作用下单核细胞分化为巨噬细胞[2]。巨噬细胞通过清道夫受体吞噬大量的oxLDL及其他经过修饰的脂蛋白后，进而发展为泡沫细胞，形成脂纹。若此时LDL等脂质颗粒的沉积超过机体清除能力，则泡沫细胞死亡形成脂池，同时在血小板衍生生长因子等趋化因子的作用下，平滑肌细胞增殖、迁移、积聚在坏死泡沫细胞的脂质库周围，从收缩到合成细胞演变，并产生组成细胞外基质动脉粥样硬化斑块的胶原纤维和弹性蛋白纤维。斑块形成初期，血管出现正向重塑，若斑块生长超过动脉横截面积的40%，则出现负向重塑，导致血管腔内出现狭窄。后在炎症因子、T细胞以及巨噬细胞所分泌的基质金属蛋白酶（MMP）的影响下，平滑肌细胞开始死亡，胶原和弹力纤维开始分解，导致纤维帽脆性变大易于破裂，由稳定斑块变成不稳定斑块，在血流剪切力、血管重构、斑块内细胞凋亡等综合作用下，会导致斑块破裂，暴露出致栓性底物，即坏死核心，引起血小板聚集，形成血栓。血栓的逐渐长大或者脱落均有可能造成血管的阻塞。这是ASO发生发展的病理变化概要。

二、巨噬细胞自噬与ASO的关系

自噬是指细胞利用自身双层膜结构将自身受损或者废弃的细胞器、蛋白或者脂滴包被进吞噬泡，形成自噬体，并使之与溶酶体融合成自噬溶酶体，通过溶酶体水解酶降解其所包裹的内容物，并生成可被细胞循环利用的代谢产物的过程。自噬的过程受到自噬相关基因的调控，按照吞噬物进入溶酶体途径的不同，可分为巨自噬、微自噬、分子伴侣介导的自噬[3]。自噬可以促进巨噬细胞中储存的胆固醇脂滴水解为游离胆固醇，游离的胆固醇结合ATP并经过转运蛋白A1（ABCA1）介导，促进胆固醇流出细胞，阻碍了泡沫细胞的形成，从而抑制动脉粥样硬化斑块及血栓的形成[45]。ATM信号通路的负调控因子，即磷酸酶Wip1，在ApoE/小鼠自噬及胆固醇外流中起到重要作用。并且发现Wip1的缺失会抑制巨噬细胞转化为泡沫细胞，从而抑制动脉粥样硬化斑块的形成。并且巨噬细胞的自噬可以减少斑块内巨噬细胞的数目，从而减少MMP对胶原和弹力纤维的分解，对斑块的稳定起重要作用。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路的抑制可以促进巨噬细胞自噬，从而引起斑块内巨噬细胞数目减少，对斑块的稳定起到促进作用[68]。若自噬细胞自噬不足，细胞内受损的蛋白、脂滴、细胞器无法正常分解，会影响细胞正常功能，比如受损线粒体被降解不充分，导致细胞内活性氧水平升高，活性氧激活炎症体，损伤DNA[911]。除此激活后的炎症体也可以通过caspase1途径促进IL1β分子的水平，导致斑块不稳定。若自噬细胞自噬过度，则会导致大量的蛋白和细胞器被破坏，引发神经退行性病变或者感染性疾病，同时导致斑块稳定性降低[12]。目前药理学已研究出能特异性诱导自噬细胞以稳定ASO的方法。如依维莫司和咪喹莫特均能在不影响平滑肌细胞数目的前提下诱导巨噬细胞自噬[1314]。

三、巨噬细胞的表观遗传机制与ASO关系

表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的基因表达以及调控的可遗传变化。表观遗传的异常会引起表型的改变，机体结构和功能的异常，甚至导致疾病的发生。表观遗传是通过有丝分裂和减数分裂来传递非DNA序列信息的，其遗传机制主要包括DNA的甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA机制。近年来对巨噬细胞非编码RNA机制的研究逐渐增多。非编码RNA机制是指在真核细胞中存在大量转录的RNA分子，此类分子不能被翻译成蛋白质，但能够调节基因表达，比如转录、剪接、mRNA的稳定和翻译等。据了解，目前非编码RNA调节大约30%的人类基因的表达，并且它可以通过靶向DNA或组蛋白修饰酶等表观遗传复合物实现调节作用。目前有多种微小RAN（miR）在巨噬细胞中特异性表达，参与ASO的发病进程。比如，miR33在巨噬细胞过度表达可以降低胆固醇流向ApoA1，抑制miR33上调ABCA1蛋白的表达，可以增加胆固醇流向ApoA1[15]。oxLDL通过上调miR155在巨噬细胞中的表达，内源性miR155负调节巨噬细胞炎症反应和脂质蓄积，抑制miR155明显促进脂质在巨噬细胞内聚集和IL6、IL8和TNFα等炎症因子的表达。巨噬细胞上清道夫受体如SRA和CD36在miR155的下调作用下低表达，从而使巨噬细胞源性泡沫细胞的形成过程得到抑制，进一步延缓ASO的发展[16]。在非钙化模块中，来自单核细胞的巨噬细胞中miR21的表达水平显著高于钙化模块，表明miR21可通过靶向调节促进MMP9的表达和活性，并降低斑块的稳定性[1718]。miR322的抑制引起促炎细胞因子IL6的下调和抗炎细胞因子IL10的上调，表明miR322有可能引起动脉粥样硬化斑块不稳定[19]。

四、巨噬细胞的炎症机制与ASO关系

炎症反应不仅是一种常见的临床病理，也是反映机体和炎症因素的斗争。炎症反应涉及多种炎症细胞、致炎因子、炎性介质、黏附分子和生长因子。一方面，炎性细胞因子引起组织细胞损伤，局部组织细胞变性坏死，另一方面激发人体抗炎机能，有益于清除致炎因子，使组织得到修复，从而维持机体内外环境的稳态与平衡。ASO是一种慢性炎症性疾病，是血管壁对各种损伤的异常反应而引起的疾病。炎症反应贯穿ASO的各个阶段，与ASO的发生、发展有着密切的联系。根据引起ASO的致炎原因大体可分为以下几类：生物性炎症、免疫性炎症和化学性炎症。根據ASO发病的不同时期可大体分为初期和进展期。初期为以单核巨噬细胞浸润为特征的急性渗出性炎症，进展期为以平滑肌细胞的过度增殖、细胞外基质的过度合成等为特征的慢性增生性炎症[20]。巨噬细胞与炎症具有紧密关系。巨噬细胞具有Toll样受体（TLR），可以检测到病原体的入侵。巨噬细胞可对细菌产物、补体活化后的产物、趋化因子等进行吞噬，并且巨噬细胞可通过氧化与非氧化两条途径杀死微生物。针对生物性炎症，有专家发现病原体可分别来自于血管内和血管外。血管内感染如肺炎衣原体、疱疹病毒、幽门螺杆菌等。血管外感染有牙源性病灶、前列腺炎、支气管炎等，其发病病灶产生大量炎性细胞因子进入血液循环，引起血管壁的炎症反应。巨噬细胞感染衣原体后，IFN、TNF、IL等表达增多。肺炎衣原体感染血管内皮细胞（VECs）和T细胞后，可刺激细胞释放IFNγ，后者诱导单核细胞转化为巨噬细胞，从而吞噬脂质并促进泡沫细胞形成。巨噬细胞亦参与免疫性炎症，当血管内皮受损伤后，细胞表面的黏附因子表达增多，单核细胞通过黏附因子附着于血管内皮，在单核细胞趋化蛋白1（MCP1）的影响下，清道夫受体吞噬形成脂质的泡沫细胞，进入内膜，被细胞因子刺激成巨噬细胞。在化学性炎症中，软脂酸刺激IL6，TNFα和MCP1在巨噬细胞中的表达，促进单核细胞黏附，导致炎症反应被激活[21]。血管紧张素也可刺激巨噬细胞释放MMP2、MMP9、MCP1等及趋化因子受体CX3CR1，增加单核细胞集落刺激因子，激活单核巨噬细胞。同型半胱氨酸能激活NFκB，增加CPR等炎性细胞因子分泌，上调MCP1等趋化因子在单核细胞中的表达，刺激VECs黏附分子的表达，促进巨噬细胞的募集[22]。

五、巨噬细胞的信号通路机制与ASO关系

巨噬细胞能利用与其有关的信号通路直接影响ASO的发生发展。mTOR信号通路能有效调控ASO的发生和发展，其中涉及巨噬细胞的生长、增殖和凋亡等生物学过程。mTOR激活可以促进细胞周期转换，促进巨噬细胞的增殖、迁移至血管内皮下层，为炎症的发展奠定基础。mTORC1作为巨噬细胞自噬抑制因子，可有效调控巨噬细胞的自噬，影响ASO的进程[23]。mmLDL/TLR4信号通路正逐渐成为治疗ASO的新靶点，轻度氧化的LDL白激活巨噬细胞上TLR4及其信号转接分子脾酪氨酸激酶，并最终导致巨噬细胞液相摄取增强、细胞骨架重排、炎性因子分泌增多等，从而影响ASO的发病[24]。其中巨噬细胞的细胞骨架重排可增加小分子的吞噬作用，使细胞内的脂质蓄积增加，最终导致泡沫细胞的形成。

六、小结与展望

近年来针对ASO的机制研究越来越受到重视，并且研究角度也越来越新颖，但均尚有不足之处，诱导巨噬细胞自噬，作为治疗新靶点来稳定ASO，为ASO的治疗提供了新思路和新依据，但是关于巨噬细胞自噬的机制尚未完全阐明，比如如何平衡自噬不足和自噬过度以更好的稳定斑块，自噬诱导剂与其他降脂药物联用时的注意事项，依维莫司诱导巨噬细胞自噬而不损伤平滑肌细胞的机制，中医中药是否对细胞自噬诱导有作用等。炎症机制是ASO的原发因素还是继发结果、单一因素还是混杂因素仍在探究中。但目前基于抗炎角度治疗ASO的药物已经应用于临床，并取得了较好的效果，如阿司匹林、吲哚美辛、前列腺素等。相关信号通路与其调控因子之间的关系也尚未完全研究清楚。除了文中提及的自噬、表观、炎症和信号通路角度外，还有尚未提及的干细胞、氧化应激、PCSK9疗法、模拟肽、中医中药等角度，均为探索ASO的发病机制开辟了新的思路和途径。总之，目前ASO的发病机制还不完全清楚，虽然有许多学说，涉及多种危险因素，但目前针对众多疗法的研究和新药研发还处于临床试验阶段，临床仍缺乏有效而特异性的药物，需要进行更加深入的研究和探索。

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