血清和糖皮质激素调节蛋白激酶1介导巨噬细胞在动脉粥样硬化过程中的作用

张海福 张媛媛 张邢炜

在早期动脉粥样硬化过程中，血管内皮下积累的LDL转化为氧化修饰低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL），刺激内皮细胞分泌趋化因子，募集单核细胞至内皮下清除脂质，最终造成细胞内脂质超载并转化为巨噬细胞源性泡沫细胞[1]。同时ox-LDL在巨噬细胞内代谢产生的游离胆固醇会刺激其分泌一系列趋化因子以及炎症因子，募集更多的炎症细胞，促进粥样斑块的进展[2]。血清和糖皮质激素调节蛋白激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1，SGK1）在巨噬细胞中高度表达，可能参与调节单核/巨噬细胞的募集和侵袭，并且在细胞吞噬以及炎症介质的产生中发挥重要作用[3]。本文旨在对SGK1介导巨噬细胞在动脉粥样硬化过程中的作用作一综述。

1 SGK1与动脉粥样硬化

SGK1是丝氨酸/苏氨酸激酶基因家族的成员，受血清和糖皮质激素的转录控制，调节不同的酶、转录因子、离子通道、转运体的表达，参与多种代谢过程以及病理生理过程[4]。SGK1表达量增加可促进细胞对游离脂肪酸和葡萄糖的摄取，在高脂饮食条件下，SGK1高表达型小鼠较野生型小鼠更快且更显著地出现以肥胖、糖耐量下降、胰岛素抵抗、血脂异常和高血压为特征的代谢综合征，而这些均为动脉粥样硬化的重要危险因素[5]。相反，在动脉粥样硬化小鼠模型中，SGK1基因的缺失可抑制巨噬细胞的浸润，并使斑块面积减少50%[6]。可见SGK1在动脉粥样硬化过程中发挥重要作用。

2 SGK1促进巨噬细胞吞噬作用

在高血脂环境下，单核/巨噬细胞招募至内皮细胞吞噬并清除ox-LDL，同时将造成ox-LDL在巨噬细胞内的积累导致泡沫细胞的形成[7]。SGK1能够通过多种途径调控肌动蛋白骨架（F-actin）的重组[8]。而巨噬细胞的液态胞饮作用依赖于肌动蛋白，由激活小GTP蛋白Rho家族（rho family of small guanosine triphosphatases，Rho GTP）引发的肌动蛋白募集和聚合所驱动[9]。细胞分裂周期蛋白 42（cell division cycle 42，Cdc42）、Ras相关 C3肉毒菌毒素底物1（ras-related C3 botulinum toxin substrate 1,Rac1）和RAS同源基因家族成员A（ras homolog family member A，RhoA）是目前研究最多的Rho GTP酶，也是肌动蛋白细胞骨架组织的关键调节因子，涉及许多基于肌动蛋白的细胞功能，包括细胞黏附、细胞迁移、膜皱折和内吞作用，也参与炎症介质的产生、囊泡运输、基因转录和细胞周期控制。SGK1可通过调节Rho GTP进而调节巨噬细胞的吞噬作用。

2.1 SGK1与Cdc42 当巨噬细胞在动脉粥样硬化斑块处接触聚集低密度脂蛋白（aggregated low density lipoprotein，ag-LDL）时，皮质的 F-actin可在 Cdc42调节下动态重排和聚合形成溶酶体突触，辅助吞噬消化ag-LDL[7]。Ding等[10]报道了在丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶-3（serine-threonine kinase，AKT3）激酶缺乏的巨噬细胞中，SGK1表达以及活性将代偿性增加，从而促进Rho GTP的Cdc42表达，促进巨噬细胞肌动蛋白组装、细胞极化和胞饮作用从而促进泡沫细胞的生成。

2.2 SGK1与Rac1 Rac1主要参与细胞骨架重构，通过激活细胞骨架相关蛋白Arp2/3复合物，进而诱导细胞骨架的聚合、丝状足形成、细胞表面胶原样结构表达增加，增强巨噬细胞吞噬功能[11]。此外，Rac1可作为开关，通过在适当的时间和地点激活和失活，调节细胞膜向外扩张和收缩，形成典型的吞噬杯状物，使巨噬细胞能够有效地吸收外周颗粒[12]。当使用SGK1抑制剂处理后，巨噬细胞内Rac1的表达量下降，将显著抑制其吞噬作用[10]。

2.3 SGK1与Rho 高脂饲养的小鼠，SGK1表达量将增加，激活下游Rho及其相关通路，促进肥胖及其氧化应激的发生，发生更明显的动脉粥样硬化[13]。蛋白相关卷曲螺旋激酶（rho-associated coiled-coil forming kinase，ROCKs）是RhoA的下游关键效应因子，ROCK1能够促进粥样硬化斑块处巨噬细胞对胆固醇的摄取，而ROCK2能够抑制胆固醇流出[14]。但是，巨噬细胞在吞噬分解ag-LDL过程中将生成神经酰胺，抑制RhoA/Rho激酶以及肌动蛋白聚合，可在一定程度上限制泡沫细胞对ag-LDL的清除，造成脂质在内皮下的沉积[15]。

SGK1不仅能够通过调节巨噬细胞内钙离子含量调节肌动蛋白骨架的重组，还可以通过调节Rho GTP的Cdc42、Rac1和RhoA在巨噬细胞迁移以及吞噬过程中发挥重要作用。抑制SGK1的表达，对于巨噬细胞的吞噬作用能产生一定的影响，说明抑制SGK1能在一定程度上延缓早期动脉粥样硬化的进展。

3 SGK1通过巨噬细胞诱导炎症反应

动脉粥样硬化是一种以血管壁LDL沉积和泡沫细胞形成为特征的炎症性疾病。巨噬细胞功能失衡以及ox-LDL刺激共同引起局部炎症的发生，是动脉粥样硬化发病机制的一个重要因素[16]。

3.1 SGK1与PI3K/AKT通路 磷酸肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）/AKT信号通路可增强炎症介质基因活性，促进炎性细胞聚集，诱导产生多种细胞因子，促进动脉粥样硬化的发展[17]。PI3K信号调节的信号分子包括SGK1，过去常认为SGK1只是参与调控PI3K/AKT信号通路，SGK1有54%催化领域与AKT同位，且两种激酶具有相同的磷酸化共识基序，在细胞应答过程中发挥作用。目前越来越多的研究认为，SGK1在磷酸化其下游靶点方面能够取代AKT甚至起到关键作用，是PI3K信号活性的重要调节因子[18]。单核巨噬细胞中SGK1有增强IκB激酶（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IκBk）的磷酸化能力，上调核因子 κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）以及基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）的转录水平。NF-κB具有广泛的促生存、促增殖等作用，能够促进巨噬细胞的黏附以及向内皮下迁移，释放炎症介质和生长因子，进一步介导血管壁的慢性炎症反应[19]。MMP-9的激活不仅导致M2巨噬细胞和T淋巴细胞簇分化数量增加，导致胆固醇在内皮下聚集，也参与了平滑肌细胞从中膜向内膜迁移而形成新内膜的过程，在动脉粥样硬化中发挥重要作用[20]。在小鼠动脉粥样硬化模型中，敲除SGK1基因不仅可以缩小动脉粥样硬化病变范围，同时可以使巨噬细胞浸润程度减少50%[6]。

同时PI3K/AKT/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白1（mammalian target of rapamycinm 1，mTORC1）通路在调节巨噬细胞极化和迁移，以及细胞代谢、细胞因子表达中发挥重要作用，若抑制PI3K/AKT水平，SGK1仍可以通过直接磷酸化激活结节性硬化复合物蛋白2（tuberous sclerosis complex-2，TSC2）介导mTORC1活化和细胞存活，说明SGK1在该通路发挥着重要作用[21]。SGK1还能够诱导血管紧张素Ⅱ对信号传导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，SATA3）的激活，促进巨噬细胞向M2表型的分化，造成血管紧张素Ⅱ诱导的心肌巨噬细胞浸润和促进炎症因子的表达[22]。此外，SGK1也可通过mTORC2途径调节Th1和Th2细胞的分化，从而促进炎症介质的分泌[23]。

3.2 SGK1与核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3） 在动脉粥样硬化早期过程中，巨噬细胞溶酶体腔中ox-LDL内的胆固醇酯转变为游离胆固醇，形成微小结晶，作为内源性危险信号激活NLRP3炎症小体诱发炎症反应，导致IL-1的分泌[24]。对动脉粥样硬化晚期斑块的免疫组化染色显示坏死脂质核周围的巨噬细胞泡沫细胞NLRP3炎性小体成分呈阳性，并且与早期病变相比有多个炎性小体通路相关靶基因显著上调[25]。此外，急性心肌梗死患者外周血巨噬细胞NLRP3炎症小体及其下游分子IL-1β、IL-18均较稳定型冠心病患者更高，说明NLRP3通路还进一步参与动脉粥样硬化急性病程[26]。若使用EMD638683抑制SGK1的活性，则能负性调控NLRP3炎性小体的激活以及下游炎症的产生，提示SGK1参与调控NLRP3及其下游IL-1β、IL-18等一系列炎症因子的产生[27]。

4 小结

单核/巨噬细胞侵入内皮下是早期动脉粥样硬化的一个重要病理生理过程，一方面SGK1能够增强Cdc42、Rac1、RhoA表达，募集巨噬细胞并且吞噬脂质；另一方面SGK1在PI3K通路以及NLRP3通路中均发挥重要作用，巨噬细胞吞噬并消化脂质时代谢产生一系列炎症因子并放大炎症反应。使用SGK1抑制剂，能够明显抑制SGK1介导巨噬细胞所产生的一系列作用，进一步说明SGK1以及巨噬细胞在早期动脉粥样硬化作用中发挥重要作用。同时SGK1表达过多能够造成血管内皮功能障碍以及盐敏感性高血压的发生，损害内皮细胞、触发细胞增殖引起血管重塑，导致内皮通透性增加，结合趋化因子和炎症因子增多，最终造成炎症细胞的浸润导致动脉粥样硬化的发生。深入了解SGK1对巨噬细胞以及在动脉粥样硬化过程中的调控机制，可能为延缓动脉粥样硬化提供新的研究切入点。