颈动脉粥样硬化斑块的易损性与相关蛋白质的研究进展

陈 悦 刘 蓉 董芝芝 赵秋霞

2019年中国疾病负担报告[1]指出，卒中是中国人群死亡的首要原因。部分卒中由动脉粥样硬化易损斑块破裂所致[2]，早期检测斑块的易损性有助于识别发生卒中的高风险患者[3]。蛋白质可影响动脉粥样硬化易损斑块的发生和发展，了解蛋白质在易损斑块中的作用机制，评估斑块的易损性，可预测卒中发生的风险。

1 斑块易损性

易损斑块是指易发生血栓形成，具有破裂倾向和(或)进展迅速的动脉粥样硬化斑块[4]。与“易损斑块”意义相近的概念包括高危斑块、危险斑块和不稳定斑块。美国心脏学会(America Heart Association，AHA)根据斑块的病理学特征(斑块的形态、成分和含量等)将其分为不同的类型[5]，诊断依据为富含脂质的坏死核心、大量的炎症细胞浸润、斑块内出血和薄纤维帽的形成[6]，其中富含脂质的坏死核心Ⅳ-Ⅴ型和р型为易损斑块。近年研究[5]指出，斑块的构成成分及其结构较管腔狭窄程度更能决定斑块易损性，可更有效地预测卒中的发生、发展。数据显示，全球每年有1 500万人发生卒中，中国缺血性脑卒中的总体患病率为1 596/10万人，给患者家庭和社会带来沉重的负担[7]。研究[5]结果表明，斑块易损性的增加可通过颈动脉狭窄和(或)闭塞、斑块破溃形成溃疡、继发血栓形成等途径引起脑组织低灌注，是缺血性脑卒中的重要发生机制。因此，早期识别易损斑块对预防缺血性脑卒中至关重要，其中蛋白质对斑块易损性的影响显著。

2 蛋白质与斑块易损性

蛋白质是一种以氨基酸为基本单位的生物高分子有机化合物，其对调节生理功能、维持新陈代谢起重要作用。研究[8]结果表明，蛋白质的活性、种类及其表达(上调或下调)通过影响血管内皮功能、细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的重塑和降解、脂质和炎症细胞的积累等过程影响动脉粥样硬化斑块的易损性。

2.1 与血管内皮功能有关的蛋白质 血管内皮具有屏障作用，可合成和释放多种内皮衍生血管活性因子，影响动脉粥样硬化的发生、发展。发生动脉粥样硬化时，内皮细胞皱缩使细胞间的连接中断，并使细胞质内嗜锇物增多，糖原和ATP减少，改变细胞的形态和结构，致内皮保护屏障受损，阻碍动脉分支处的血流，刺激血管平滑肌细胞增殖和迁移，增加脂蛋白的通透性，破坏内皮细胞的连续修复，驱动巨噬细胞聚集。当巨噬细胞超负荷无法清除脂蛋白时，巨噬细胞凋亡形成富含脂质的坏死核心，增加斑块的易损性[8-9]。因此，内皮细胞功能障碍不仅是动脉粥样硬化发生的始动因素，对晚期斑块的易损性也有重要影响。血管内皮钙黏蛋白(vascular endothelial cadherin，VE-cadherin)、骨桥蛋白(osteopontin，OPN)主要通过影响血管内皮功能发挥其生物活性，进而影响斑块的易损性。

VE-cadherin是血管内皮细胞黏附的主要分子，具有钙离子依赖性和内皮特异性，主要在内皮细胞中表达，对维持血管的完整性起重要作用，细胞膜结合的VE-cadherin减少将导致血管屏障功能丧失[10]。VE-cadherin胞外结构域与贻贝黏蛋白融合并相互作用，能有效增强内皮细胞黏附，提高内皮中紧密连接蛋白水平，促进血管内皮化。研究[11]发现，VE-cadherin内皮化和磷酸化可增加内皮细胞的通透性，破坏其屏障功能；表明当VE-cadherin结构受损时，易损斑块更易发生破裂。有学者通过超声测量急性脑卒中患者的颈动脉内-中膜厚度，以及有无粥样硬化斑块形成，并检测其血清VE-cadherin水平；结果显示，与颈动脉内-中膜厚度正常和增厚的患者相比，颈动脉粥样硬化斑块患者血清VE-cadherin水平更高[12]。其原因可能为血管内皮损伤后，大量VE-cadherin进入血液，破坏血管内皮，进而加速动脉粥样硬化斑块的形成。

OPN是一种酸性糖蛋白，是小整合素结合n连接糖蛋白家族的成员，在巨噬细胞、内皮细胞和血管平滑肌细胞中表达[13-14]。可通过促进血管平滑肌细胞的钙化、迁移和增殖，加速内皮损伤，促进新生内膜形成并增加管腔的狭窄程度，加速动脉粥样硬化的进展[15]。有学者采用RT-PCR检测人颈动脉稳定斑块和易损斑块中OPN水平，并研究细胞外调节蛋白激酶(ERK)和蛋白激酶C(PKC)信号传导通路，发现易损斑块中OPN水平较低，而两种信号传导通路水平显著升高，提示激活ERK和PKC通路可能降低OPN水平，增加斑块的易损性[16]。

2.2 与ECM有关的蛋白质 ECM主要由吞噬泡沫细胞的血管平滑肌细胞构成，在维持纤维帽的强度中起重要作用[16]。在动脉粥样硬化的发生、发展过程中，ECM降解与重塑平衡发生异常，破坏纤维帽的功能和完整性，促进平滑肌细胞迁移[17]，触发凝血级联反应，导致血栓形成，增加斑块易损性[6]。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、白细胞分化抗原147(cluster of differentiation，CD147)、组织蛋白酶主要影响ECM的降解与重塑，对增加斑块的易损性发挥重要作用。

MMP属于钙依赖性含锌蛋白酶超家族[18]，由巨噬细胞合成和分泌，在动脉壁中普遍存在，对维持ECM的平衡起重要作用[19]。Chen等[20]采用免疫组织化学法检测出人易损斑块中MMP2和MMP9的水平较高，可能是通过破坏胶原纤维和弹性纤维，进而降解ECM，损坏纤维帽的功能，增加斑块的易损性。MMP9作为易损斑块的潜在生物学标志物,在缺血性脑血管病的预防、诊断和治疗方面具有重要的临床意义。也有研究[21-22]结果表明，MMP4水平升高可激活MMP2，直接降解Ⅰ型胶原，并通过激活MMP的其他亚型，间接促进ECM的降解。

CD147被称为细胞外MMP诱导因子，是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，为免疫球蛋白超级家族成员[23]，可作为MMP的直接细胞外诱导剂，促进单核细胞向血管壁迁移并调节MMP的活性，降解ECM，参与易损斑块的发生、发展[24]。研究[25]发现，人易损斑块中血管平滑肌细胞产生并释放大量可溶性CD147，导致血管平滑肌细胞不断分泌MMP，加快斑块内部基质成分的降解，增加斑块的易损性。

Cat是一组内溶酶体蛋白酶，可调节所有有核细胞中半胱氨酸蛋白酶的活性，并平衡ECM的产生与降解[26]。Cat有多种亚型，其中Cat K、S和V 3种亚型可使ECM降解[27]。Zhao等[26]根据动脉粥样硬化斑块的性质将其分为稳定斑块组和易损斑块组，检测两组患者血清中Cat K和胱抑素C的表达，发现Cat K因具有胶原酶、弹性蛋白酶活性的作用在易损斑块中表达上调，而胱抑素C因是Cat K的重要内源性抑制剂而在易损斑块中表达下调，两者可共同降解ECM，增加斑块的易损性。

2.3 与脂蛋白累积有关的蛋白质 脂蛋白是富含胆固醇的特殊大分子蛋白质，主要在肝细胞表面与载脂蛋白结合并分泌至血液中，维持体内的脂质平衡。脂质代谢紊乱是动脉粥样硬化发生的重要病理因素，而胆固醇逆向转运(reverse cholesterol transportation，RCT)在调节脂质代谢中发挥重要作用。RCT主要是指高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)通过与胆固醇受体相互作用，介导游离胆固醇从动脉壁内膜流出转运至肝脏进行代谢，并以胆汁酸的形式排出的过程，可降低血浆中胆固醇水平，预防动脉粥样硬化发生[28]。HDL具有抗氧化、消除炎症、抑制细胞凋亡和血管扩张等作用，是血浆中主要的抗动脉粥样硬化因子[29]。RCT通路受损，可导致HDL水平降低、血浆低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)水平升高，使巨噬细胞对脂蛋白的清除超负荷，促进脂质沉积、内皮凋亡、单核细胞黏附和血栓形成，从而增加斑块的易损性[9]。前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/Kexin9型(proproten convertase subtilisin/Kexin type 9，PCSK9)、人血清对氧磷酶(paraoxonase1，PON1)等生物活性物质通过影响脂蛋白的累积,进而影响斑块的易损性。

PCSK9属于哺乳动物丝氨酸蛋白酶[30]，是肝脏合成的一种循环蛋白，在肝细胞中表达，由信号肽、起始序列、催化结构域和富含半胱氨酸和组氨酸的C-末端结构域组成。研究发现，PCSK9的催化结构域与肝细胞膜上低密度脂蛋白受体(low-density lipoprotein receptor，LDL-R)的表皮生长因子前体同源结构域相互作用，促进溶酶体降解，减少LDL-R的再循环并下调其活性，升高血液中LDL水平[31]，影响RCT通路，使胆固醇稳态失衡[32]，增加斑块的易损性。

对氧磷酶1是一种钙依赖性酯酶，通过与HDL结合，在RCT通路中起核心作用[33]，在血清中主要以HDL为载体，与血清载脂蛋白A-1紧密结合，即通过抑制LDL氧化修饰，降低体内氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)水平，破坏溶血磷脂，来降低斑块的易损性[34]。Arslan等[33]的研究发现，对氧磷酶1活性及其表达上调与动脉粥样硬化发生呈负相关，其可能通过延缓LDL氧化进程、减少HDL氧化损伤、抑制泡沫细胞形成等途径影响斑块易损性。

2.4 蛋白质与炎症细胞 动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，炎症细胞在斑块的形成中起核心作用，可诱导易损斑块破裂导致的缺血性脑卒中发生。病理学观察发现，炎症细胞浸润多发生在斑块的“肩部”区域，内皮细胞炎症反应可使单核和(或)巨噬细胞聚集，刺激新生血管生成，产生自由基、氧化剂和黏附分子，再激活炎症反应，形成内皮抑制与炎症激活的恶性循环[21]，从而增加斑块的易损性。单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)、NLRP3炎症小体通过影响炎症细胞的聚集对动脉粥样硬化斑块的进展产生影响。

MCP-1是趋化细胞因子蛋白的成员，参与单核细胞向活动性炎症部位募集[35]。MCP-1通过趋化因子受体2导致内皮炎症反应发生，促进炎症细胞聚集，使巨噬细胞过度表达黏附分子、细胞因子和MMP，促进脂质累积和ECM降解[36]，增加斑块的易损性。Ohman等[37]的动物实验结果显示，对含MCP-1的小鼠进行内脏脂肪移植可显著促进其动脉粥样硬化的形成；表明在内脏脂肪组织移植中，MCP-1通过加剧炎症反应促进动脉粥样硬化的发生、发展，增加斑块的易损性。

NLRP3炎症小体是由传感器蛋白NLRP3组成的一种细胞质蛋白复合体[38]，主要在人颈动脉粥样硬化斑块内的巨噬细胞、泡沫细胞和内皮细胞中表达。激活NLRP3炎症小体可促进巨噬细胞迁移，增加溶酶体中脂质沉积，有助于巨噬细胞进入动脉壁，刺激泡沫细胞形成[39]，调节Cat活性，激活促炎症细胞因子(即IL-1β和IL-18)，驱动动脉粥样硬化的发生和发展，提高脑卒中的发生率[40]。研究[41]发现，与单纯糖尿病患者(对照组)相比，2型糖尿病合并颈动脉粥样硬化患者(试验组)的血清NLRP3 mRNA水平显著升高；再将试验组分为斑块组和内-中膜增厚组(斑块形成的早期)，发现内-中膜增厚组患者的血清中NLRP3、IL-18水平均显著高于斑块组，可以推断在斑块形成的早期阶段，NLRP3炎症小体通路活性显著增强。目前，抑制NLRP3炎症小体是预防和治疗心、脑血管并发症的新方法，NLRP3炎症小体的激活机制和分子靶向药物尚需进一步的研究阐明。

3 总结与展望

颈动脉粥样硬化斑块的易损性是内在多基因、外界环境和相关蛋白质等异常调控共同作用的结果，目前仍是国内外临床研究的热点，对预防缺血性脑卒中具有重要意义。通过对动脉粥样硬化的深入研究发现，斑块的易损性并不仅仅取决于管腔的狭窄程度，斑块的生物学成分和形态结构也起着重要作用。其中，蛋白质的活性、种类及其表达(上调或下调)对动脉粥样硬化斑块的易损性至关重要。然而，与斑块易损性相关的蛋白质种类繁多，不同蛋白质的临床研究进展不一，动脉粥样硬化发生、发展的各个阶段的蛋白质表达水平具有明显差异。目前的检测手段在评估斑块易损性和预测心、脑血管事件方面尚不成熟，希望将来有更多斑块易损性与相关蛋白质之间作用机制的研究来指导临床早期诊断易损斑块，探索有效的治疗方法，预防缺血性脑卒中，以降低其致残率和致死率。