自噬在动脉粥样硬化发病机制中的研究进展

岳 珂 王 莉 司春婴 徐 璐 魏 珂 关怀敏

1.河南中医药大学第一临床医学院，河南郑州 450000；2.河南中医药大学第一附属医院心脏中心，河南郑州 450000

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种发生在动脉血管上的慢性进展性疾病，其病理生理学很复杂，涉及炎症反应、脂蛋白积聚、斑块形成和钙化，是导致冠心病发生发展的重要病理基础[1]。AS 是由多种因素引起的，主要发生在大中血管的血管壁上，血管壁各细胞参与并促进其形成[2]。随着生活方式的改变，人们日常生活中心血管疾病的危险因素显著增加。据《中国心血管健康与疾病报告2019》[3]显示，我国心血管疾病死亡率仍呈上升趋势。心血管病患者基数大，对社会造成极大负担，因此解决这一公共卫生问题至关重要[4]。自噬与AS 的关系备受医学界关注，自噬是依赖溶酶体进行的细胞内物质降解，从而完成细胞内物质代谢，是维持细胞生命的关键生理过程[5]。当机体处于炎症、饥饿或氧化应激等条件下，与AS 相关的血管细胞会启动自噬，表现出自噬相关性特征。目前已经确定的自噬类型包括宏观自噬、微自噬、分子伴侣介导的自噬。宏观自噬是传统意义上的自噬，其相关性研究最为广泛。自噬启动早期在一定程度上可起到保护血管细胞，延缓AS 形成的作用，过度自噬则会导致血管细胞凋亡，加快AS 破裂。在AS 斑块中存在血管细胞自噬现象，说明自噬参与并调节着AS 发生的一系列过程。

1 自噬相关蛋白分子

研究发现，自噬大致分为4 个过程，即自噬启动、自噬体延伸、自噬体成熟及自噬体降解阶段[6]。自噬一旦激活，这4 个步骤会连续进行，每一步都需要特定的调节蛋白和复合物的参与。自噬广泛存在于真核生物中，其主要受到高度保守的自噬相关基因（autophagy related gene，Atg）介导调控，大多Atg 基因是自噬体有效封闭形成并与溶酶体融合的关键。Atg 基因在自噬相关膜转运及信号通路中起到了重要的生理作用，并在真核生物中得到鉴定，这也表明了自噬过程高度保守[7]。自噬激活会导致2 个重要的复合物形成，自噬激活激酶1/Atg13和3 型磷脂酰肌醇-3-激酶（class Ⅲphosphoinositide 3 kinase，PI3K Ⅲ）/自噬蛋白Beclin-1。自噬激活激酶1 作为一种丝氨酸/苏氨酸激酶是哺乳动物中自噬启动因子，其磷酸化可确保自噬级联反应有效执行[8]。PI3K Ⅲ/Beclin-1 复合物产生磷脂酰肌醇-3-磷酸酯，参与早期自噬体的形成，促进自噬发生，它们是自噬启动所必需的[9]。自噬体延伸和成熟可表现在两个泛素样系统的结合，即Atg12 的结合过程和微管相关蛋白1 轻链3（microtubules associated protein light chain 3，LC3）的修饰过程。LC3 是自噬体成熟阶段重要的蛋白，存在于自噬体膜上，膜内液泡吞噬细胞坏死物质后可被脂化的LC3 所修饰，然后被定向溶酶体降解[10]。细胞内LC3 蛋白以LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种形式存在。LC3-Ⅰ是由Atg4 裂解LC3 产生的，然后通过Atg7、Atg3 将LC3-Ⅰ与脂质磷脂酰乙醇胺偶联形成LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ促进了自噬体的成熟[11]。自噬体与底物之间的多功能蛋白p62 相互关联，在细胞自噬过程中发挥重要的作用。自噬级联反应后期发生自噬溶酶体膜水解和内容物的降解，p62 起到降解内容物接收功能，是自噬后期降解的关键蛋白，此阶段p62 表达升高通常被认为是自噬活性受到抑制的标志[12]。

2 血管细胞自噬与AS 的关系

AS 的发病机制经历了脂质紊乱学说、氧化应激、炎症损伤及线粒体功能障碍等演变，但其发病原因仍未十分明确[13]。通过透射电子显微镜观察AS 斑块中的细胞，即血管外膜成纤维细胞（adventitial fibroblast，AF）、巨噬细胞、血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）、内皮细胞等，发现自噬与AS 的发生关系密切。自噬对AS 的发生发展有着重要作用，早期自噬抑制AS 斑块形成或稳定斑块，过度自噬则可能诱发AS 斑块的不稳定性，造成斑块破裂引起严重的心血管疾病[14]。

2.1 AF 自噬与AS 的关系

AF 是血管外膜的主要细胞成分，在氧化应激等多种刺激导致AF 增殖、迁移增加，并通过促炎活性来促进AF 的活化，同时影响了VSMC 的增殖，加速内膜病变，促进AS 的发展[15]。血管外膜的炎症病变会启动和加速AS 的进程。Cussac 等[16]证实，血小板活化因子在高血压肺血管重塑中起重要作用的概念，同时指出外膜的病变会逐步对内膜产生影响。有研究表明，羟基酪醇可以增加自噬相关蛋白LC3 和Beclin-1 的表达，从而增加自噬通量来促进自噬，还证实其通过沉默信息调节因子1 介导的Akt/mTOR 通路来调节AF 的自噬，从而抑制AF 的炎症反应，抑制AS 的发生[17]。在血管紧张素Ⅱ刺激下，AF 自噬严重失衡，自噬通量明显下降，细胞迁移增加，凋亡也受到抑制，同时增加了其氧化应激反应，加速了血管外膜的炎症病变[18]。早期干预AF 自噬，调节其自噬通量，减弱其活化功能，减少炎症因子的表达对减缓AS 的形成起到重要作用。

2.2 巨噬细胞自噬与AS 的关系

AS 斑块中，巨噬细胞在清除脂质和坏死细胞碎片上发挥了重要作用，巨噬细胞参与了AS 病变发生发展的所有阶段[19-20]。在AS 发展的初始阶段，循环单核细胞通过功能障碍的内皮细胞迁移至动脉壁，分化为巨噬细胞。有研究表明，沉默信息调节因子6 在巨噬细胞转化为泡沫细胞的过程中起到了保护作用，其过度表达增加了巨噬细胞中的自噬通量，并抑制了巨噬细胞的凋亡[21]。自噬溶酶体减少能下调巨噬细胞吞噬AS 斑块脂质，其通过增强自噬溶酶体生物合成的主要转录调节因子，可以逆转斑块的自噬功能障碍，抑制巨噬细胞凋亡和白细胞介素-1β 水平，从而减少AS[22]。天然皂苷具有广泛的抗炎特性，其可促进M2表型巨噬细胞极化，同时增加自噬体的数量，上调Atg 的表达，抑制泡沫细胞的形成，从而减轻AS[23]。类似的研究发现，槲皮素干预氧化低密度脂蛋白诱导的巨噬细胞向泡沫细胞的转化降低，LC3-Ⅱ/Ⅰ和Beclin-1 的表达增加，自噬体数量也明显增加，巨噬细胞存活率升高，细胞脂质积聚减少，抑制了AS 的形成[24]。因此，了解巨噬细胞的自噬对于理解AS 发病机制及稳定AS 斑块至关重要。

2.3 VSMC 自噬与AS 的关系

VSMC 自噬缺陷是AS 的主要原因。当涉及氧化应激、炎症、代谢应激物等刺激时，自噬的增加可以保护VSMC，促进细胞存活和表型转化，并减少钙化。自噬是保护VSMC 免受钙化、脂质积聚和衰老的一种新的适应性机制。最新研究表明，植物来源的Sal-miR-58通过跨物种调节KLF3/NEDD4L/PFKP 途径诱导自噬并减轻VSMC 中的炎症反应，自噬缺失会导致破损线粒体和活性氧的清除障碍，并且使蛋白质毒性作用加强，从而引起VSMC 的衰老和死亡[25]。通过培养从特异性缺失Atg7 的小鼠中分离出的VSMC 发现，其降低血清诱导的细胞生长，促进细胞死亡，抑制细胞增殖率，这一研究结果表明VSMC 自噬功能缺陷会随着动脉向外重构而增强AS 的改变[26]。Vendrov 等[27]研究发现，超氧化物歧化酶2 缺乏性小鼠，AS 斑块坏死核心增加，炎症细胞浸润，纤维帽变薄，VSMC 减少，AS斑块纤维帽中VSMC 死亡与存活之间的平衡与斑块不稳定性密切相关，通过上调LC3和Beclin-1 的表达，增加自噬通量，抑制VSMC 凋亡，这对维持AS 斑块的稳定性有重要作用。通过干预VSMC 自噬来减缓AS，已成为AS 治疗的一种潜在策略。

2.4 内皮细胞自噬与AS 的关系

内皮细胞自噬在抑制炎症反应、维持血管稳态和预防AS 中具有保护作用。内皮功能障碍和过度自噬，通常是由氧化损伤或炎症引起的，将导致AS 发生和进展[28]。有实验结果表明，miR-155 的过表达促进了氧化低密度脂蛋白刺激的人脐静脉内皮细胞的自噬活性，而抑制miR-155 的表达会降低其自噬活性，起到保护内皮细胞的作用[29]。新型的三唑衍生物JL014 可以抑制由于剥夺血清和成纤维细胞生长因子2 诱导的人脐静脉血管内皮细胞凋亡，并通过促进自噬维持其存活[30]。研究发现，内皮细胞中自噬通量上调可以加速脂质的分解代谢，及时清除细胞内受损物质，这对抑制脂质过多造成内皮细胞发生炎症反应有重要意义[31]。剪切应力诱导的自噬与多种有益作用有关，包括增加细胞对氧化损伤的活性，增加内皮型一氧化氮合酶的表达，提高一氧化氮的效用，从而减少炎症反应和氧化应激对内皮细胞的损害[32]。在外界刺激下发生应激反应时，mTORC1-自噬激活激酶1作为自噬途径中的主要调节因子对诱导内皮细胞自噬至关重要，除了该调节因子外，内皮细胞的自噬也受到其他自噬因子的控制。显然，内皮细胞中自噬的影响似乎是多种多样的，故通过调节内皮细胞的自噬来干预AS 有重要研究意义。

3 问题与展望

传统认为AS 是一种由内而外逐步发生的过程，但随着AS 相关研究的深入，发现AS 始于外膜。AS 的发病机制与诱发因子在实验中不断得到证实，其血管各层细胞反应紧密相连，贯穿了整个AS 的发生发展。人们更关注的是如何通过干预血管细胞，更好地调节细胞自噬来调控AS 的形成。因此，在参与细胞不同自噬水平的生理途径中找到一种更好的治疗AS 的方式成为人们的期待。细胞基础自噬水平低，在外界环境刺激下自噬激活，自噬激活初期是一种细胞适应性过程，促进了细胞生存，而自噬程度过高会导致细胞发生调亡。所以适度诱导自噬的发生，在其不同调控通路上对自噬因子加以干预，让自噬在血管疾病的调控中起到保护细胞的作用显得至关重要。目前来说，干预自噬来治疗AS 的研究还处在初期阶段，但使其形成更好的、更快速有效的AS 治疗方案仍有可能。综上所述，自噬在AS 的发生发展中起到重要作用，但自噬的多种形式并没有在AS 中得到完全的阐述，因此需要进一步的研究来揭示自噬在AS 进展和抑制过程中的调节作用。