炎症与动脉粥样硬化关系的研究进展

朱凯瑞，李霞

(新疆医科大学第五附属医院全科医学科，乌鲁木齐 830011)

动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是心血管疾病的主要病因，许多病理生理因素有助于As的发展，如异常的脂质代谢，内皮功能障碍，血管炎症反应及血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)的增殖和凋亡等，而As发展的分子机制尚不完全清楚[1]。尽管临床医师对经典的心血管危险因素(吸烟、高脂血症、高血压等)进行了最佳治疗，但仍有很大一部分患者的炎症生物标志物水平升高，引起与As相关的并发症，表明在这些患者中残留的炎症危险会引发As性心血管疾病[2]。目前，人们逐渐认识到炎症在促进As和随后的心血管疾病中的作用，且关于炎症因子[白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6及C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)]的研究已取得初步成效，直接靶向炎症因子治疗As成为研究热点[3]。早期生长反应因子(early growth response，Egr)3属于转录因子家族成员的即刻反应因子，在有害物质、炎症、缺氧、细胞因子等多种刺激诱导下快速生成[4]。研究表明，参与As炎症过程的IL-1、CRP等炎症因子受Egr3的调控，同时Egr3也能调控Janus激酶/信号转导及转录激活因子(Janus kinase/signal transduction and activator of transcription，JAK/STAT)、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)等信号通路[5]。因此，考虑炎症与受Egr3调控的炎症基因的表达水平和产物共同作用导致动脉内斑块形成。现就炎症与As关系的研究进展予以综述。

1 炎症参与As的病理生理基础

1.1炎症参与As斑块中脂质条纹形成 As斑块的发生及发展过程被看作是血管内皮细胞介导的炎症改变[6]。该过程从动脉内膜中新生的脂肪条纹开始，进而演变成纤维斑块并发展成易破裂的复杂As病变。适应性内膜增厚从出生开始就存在，并在高振荡剪切指数的区域生长，其特征为修饰的脂蛋白保留在内膜中，从而在儿童期形成早期的脂肪条纹。不良生活方式等加速了内皮下脂蛋白沉积，并通过内皮下蛋白聚糖促使脂蛋白保留在细胞外基质中，内皮局部释放活性氧类，将脂蛋白修饰为氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)，并在血管内壁积聚。在脂蛋白被摄取的同时激活的内皮细胞通过表达单核细胞趋化蛋白、细胞间黏附分子-1、血管细胞黏附分子-1、E/P选择素、IL-18等炎症因子吸引并结合白细胞[7]。内膜中结合的炎症细胞被修饰的脂质(ox-LDL)活化后分泌促炎细胞因子，促炎细胞因子通过自分泌和旁分泌途径形成正反馈，诱导自身基因的表达并激活循环中的白细胞和局部内皮细胞，从而促进髓样来源的炎症细胞，特别是特定亚型的进一步募集，尤其是促进炎症性巨噬细胞和T细胞的募集，进而启动斑块内的免疫反应[8]。募集而来的巨噬细胞通过清道夫受体摄取修饰的脂质形成泡沫细胞。最终泡沫细胞、肥大细胞、T细胞和变性物质聚集成动脉壁内层脂质条纹。

1.2炎症参与纤维状As斑块形成 巨噬细胞对ox-LDL的处理及加工并形成泡沫细胞的过程是血管的自我保护，但是泡沫细胞超负荷处理ox-LDL会引发高水平的氧化应激，激活内质网未折叠蛋白应答、耗竭细胞ATP、增加钙调蛋白激酶Ⅱ活性等连锁反应导致血管壁细胞出现细胞凋亡、细胞自噬和坏死性死亡。首先，从坏死细胞被动释放的高迁移率族蛋白B1与晚期糖基化终末产物、Toll样受体结合，可释放促炎细胞因子(IL-1β等)，其次坏死细胞也可激活NF-κB主动释放炎症细胞因子，最终形成斑块内坏死核心，其中坏死核心超过斑块面积40%易出现破裂[9]。继内皮细胞、泡沫细胞释放促炎细胞因子后，VSMC通过炎症介质向内膜下迁移。根据“对损伤的反应”和“易损斑块”假说，内膜下收缩性VSMC因表型转化出现功能差异。现有证据证明，脂质通过Krüppel样因子4途径激活VSMC多个促炎基因，促使VSMC发生表型转化，VSMC可转化为巨噬样细胞，而这些源自VSMC的巨噬细胞样细胞清除脂质和坏死细胞及其碎片能力降低，并加剧斑块内炎症[10]。VSMC表型转化也可形成增殖性合成细胞，这类细胞生成的细胞外基质，参与形成稳定斑块的纤维帽[11]。此时，脂质条纹发展为纤维状动脉粥样斑块。

1.3炎症激发As斑块不稳定性 冠状动脉病变从无症状性纤维As斑块发展为高破裂风险病变(薄纤维帽的As或易损斑块)的原因尚不完全清楚。斑块内血管形成和斑块内出血是无症状斑块发展为高危不稳定病变的关键因素。As会出现局部相对缺氧和炎症，触发经典血管生成因子[如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)]上调，从而刺激斑块内血管生成，其中斑块内形成的未成熟血管会引发斑块内出血，促进红细胞渗漏，故富含脂质的红细胞膜成为游离胆固醇的重要来源[12]，且上述过程会造成斑块不稳定而出现破裂[13]。炎症在As的病因和发病机制中具有重要作用，在此背景下研究调控炎症基因转录的因子Egr3，并开发新的抗感染治疗策略值得进一步探索。

2 炎症因子促进As炎症发展

炎症因子是As各阶段的积极参与者[6]。研究发现，CRP是炎症的敏感性指标，与As的发生及斑块破裂风险直接相关，而IL-1β、IL-6可能是预测As斑块易损性的潜在标志物，因此推断As的炎症级联反应集中在IL-1β、IL-6及CRP信号通路上[14]。以CRP/IL-6/IL-1β轴作为抗As治疗靶点的药物实验，提出通过低剂量甲氨蝶呤和秋水仙碱集中抑制炎症因子的治疗方案，为以降脂治疗为主的As提供了新的治疗机会[15]。胆固醇结晶是As受损过程中释放的损伤相关分子，标志着As斑块早期炎症反应[16]。内皮细胞和巨噬细胞通过模式识别受体识别损伤相关分子模式、病原体相关分子模式(如细菌及病毒毒素)，启动并激活细胞内蛋白质复合物，如核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3炎症小体，核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3炎症小体激活胱天蛋白酶1，该蛋白酶水解IL-1β前体形成IL-1β[17]。IL-1β被证明可诱导人血管内皮的炎症功能，包括加强内皮细胞对白细胞的趋化和黏附、增加促凝活性、诱导血小板源性生长因子刺激VSMC增殖[18]。在动物实验中，暴露于外源性IL-1β由胆固醇喂养的猪的血管内膜增厚程度加重，提示IL-1β在As的重要作用[3]。IL-1β能在与As相关的细胞中诱导自身基因的表达，形成增强炎症部位IL-1β表达的正反馈回路，并强烈刺激各种细胞类型形成IL-6[19]。IL-6 是涉及广泛体液免疫和细胞免疫的具有多效应的细胞因子，可促进VSMC增殖及血小板聚集。有试验发现，冠心病患者血液中的IL-6水平明显高于健康受试者，且升高水平与冠状动脉狭窄严重程度呈正相关[20]。孟德尔随机研究表明，急性As斑块破裂与IL-6具有相关性[8]。另有研究表明，衰老促进As的发展过程可能与IL-6水平升高有关，骨髓脂肪细胞的IL-6信号转导随着年龄的增长而增加，导致造血干细胞偏向骨髓细胞分化，并增加编码转录调节因子基因突变的风险，且具有基因突变的骨髓细胞会升高循环中IL-1β、IL-6水平,高IL-1β、IL-6水平可加速As的进展[21]。截至目前，针对As抗感染治疗成功的试验主要为靶向IL-1β/IL-6炎症级联信号通路，其中一项针对IL-1β的单克隆抗体(卡那单抗)治疗炎症并预防复发性心血管事件的随机、双盲、安慰剂对照试验证实，抑制IL-1β可有效降低心血管事件风险[22]。因此，炎症因子可作为As炎症发生及发展的标志物。

3 炎症信号通路参与As炎症反应

3.1NF-κB信号通路 NF-κB是调节炎症和细胞增殖的关键转录因子[23]。有学者使用免疫荧光和免疫组织化学技术，在As纤维化增厚的内膜中层和病变区域检测到活化的NF-κB，但在健康血管中没有发现[24]。动物实验证明，低密度脂蛋白受体缺陷小鼠长期进食高脂饮食后，内皮细胞NF-κB活性显著增强，局部血管发生As的机会增加[25]。在As发展早期，ox-LDL可以激活由亚基p50和p65组成的NF-κB。NF-κB受炎症刺激调节多种黏附分子表达，促进白细胞与受损血管内皮黏附。同时NF-κB也是调节趋化单核细胞的关键分子，并通过调节巨噬细胞集落刺激因子参与单核细胞向巨噬细胞的转化过程[26]。因此，触发NF-κB信号通路会促进As斑块生长和不稳定性，而抑制巨噬细胞中NF-κB的活化会减少泡沫细胞形成，保护血管。NF-κB途径的激活与As斑块不稳定具有相关性，急性冠状动脉综合征患者可通过NF-κB依赖性途径诱导巨噬细胞表达组织因子，增加外周血单核细胞的促凝活性[27]。此外，NF-κB通路在癌症患者中参与血栓形成已得到证实，因此NF-κB可能参与As斑块破裂后的血栓形成过程，但详细机制仍不清楚[28]。

3.2JAK/STAT信号通路 JAK/STAT信号通路控制血管内的炎症反应过程[29]。JAK/STAT信号通路由4个JAK和7个STAT家族成员组成，调节编码炎症因子的靶基因表达[30]。在As模型小鼠中，当磷酸化的STAT水平升高时，血浆及主动脉组织中的炎症因子水平显著升高[31]。有研究对家兔进行反复的主动脉球囊损伤并以高脂饮食喂养建立As模型观察到JAK/STAT途径的激活，而激活的JAK/STAT途径在调节VSMC和内皮细胞的激活、增殖、分化中具有关键作用，用特异的JAK1/2抑制剂鲁索替尼开展为期12周的治疗后发现，其可通过抑制JAK/STAT信号转导降低脂质和炎症因子水平，减少As的形成及延缓As的进展[32]。研究显示，体内血管损伤可诱导VSMC中JAK3的表达，而过表达JAK3可促进VSMC的增殖，诱导斑块内新生血管形成[33]。同时，血管损伤后局部炎症可产生血管紧张素，从而诱导IL-6的合成和分泌，IL-6通过JAK/STAT信号通路增强急性时相反应蛋白(如CRP)的释放，进而激活炎症细胞增殖，巩固As血管炎症，促进斑块发展[34]。另外，衰老过程中的慢性低度炎症会激发JAK/STAT信号通路的泛细胞型缺陷，使机体持续暴露于高水平的促炎细胞因子环境中[35]。因此，可以构建炎症因子通过激活JAK/STAT信号通路加重As斑块形成及进展的假设，进一步探索减轻As炎症反应的潜在机制。

4 调控炎症的转录因子Egr3参与As的相关机制

4.1炎症与Egr3基因的相关性 Egr3是包含高度保守的DNA结合锌指结构域的Egr家族成员，可快速调控炎症基因转录[36]。在炎症与Egr3的研究中，Egr3参与调节近330种基因表达，涉及参与炎症过程及免疫应答约35%，其中15%通过NF-κB信号转导通路激活炎症，且Egr3可直接诱导多种炎症因子的表达[5]。其中，炎症因子IL-6和IL-8的启动子均包含Egr3结合位点，为Egr3靶基因。沉默Egr3会减少IL-6和IL-8的表达，而Egr3的过表达会诱导IL-6和IL-8的表达[5]。文献报道，Egr3是B细胞和T细胞增殖及控制炎症细胞因子转录必需的调节因子，通过介导JAK/STAT信号通路的活化，调节炎症反应[37]。

4.2炎症调控因子Egr3与As 关于调控炎症反应的Egr3影响As的相关机制，目前考虑可能为Egr3与NF-κB通路中关键亚基p50、p65结合，激活炎症因子信使RNA的基因转录，引起血管炎症级联效应[38]。Li等[39]研究发现，Egr3基因与新疆地区冠心病相关，可能是冠心病发病异质性重要的易感基因。有学者通过高脂饲料喂养载脂蛋白E-/-小鼠建立As模型小鼠，发现斑块内Egr3信使RNA及蛋白表达水平显著上调；肝组织切片油红O染色显示，高脂饮食组小鼠肝脏脂滴较正常饮食组显著增多，提示Egr3在As斑块的形成中发挥极其重要的作用[40]。另有研究表明，在类风湿关节炎滑膜中Egr3可通过直接调控JAK/STAT信号通路参与血管新生，故Egr3可能通过调控JAK/STAT信号通路参与As血管生成过程，但需进一步证实[41]。有文献报道，在血管内皮细胞中，用VEGF可激活内皮细胞Egr3表达上调，而Egr3表达上调是诱导促炎基因转录的关键环节，同时Egr3会导致内皮细胞迁移、增殖，生成新生血管，促进内皮细胞与白细胞黏附等[42]。这为进一步深入研究Egr3在As中作用提供有利依据。因此，在已有的关于Egr3调控炎症反应的基础上，阐明Egr3基因在冠心病发病中的作用，将为As早期防控提供理论依据。

5 小 结

炎症过程贯穿于As的各个阶段，各种炎症因子在其发病过程中均起重要作用，可以通过抑制IL-1、IL-6等炎症途径治疗As及心血管疾病。目前，针对炎症因子的靶向治疗药物已取得初步进展，且通过研究NF-κB和JAK/STAT等As相关的炎症信号通路对As的发病机制有了进一步的了解。但Egr-3调控炎症反应和血管新生的分子机制有待进一步阐明。未来，通过靶向干预Egr3调控As中炎症反应和血管新生的途径，延缓或逆转As斑块发生发展，可为临床发现新的干预靶标提供新方向。