NOX/ ROS-NF-κB 信号通路与动脉粥样硬化关系的研究进展

魏佳明 王子焱 刘 婷 王建国 郭志华

1.湖南中医药大学第一中医临床学院，湖南长沙 410208；2.湖南中医药大学中医学院，湖南长沙 410208

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种累及全身大、中动脉的多因素、多环节失调性病变，以粥样斑块形成为特征，是各种心血管疾病的重要病理基础[1]。流行病学调查显示，全球每年因AS 相关疾病造成死亡人数达2 000 万[2]。而目前对于AS 所采取的治疗措施存在毒副作用多、耐药及手术术后并发症等诸多弊端。因此，寻找新的有效干预AS 的靶点和机制，已成为时下研究的热点。近年来的研究证据显示，通过调节烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH）/活性氧（reaction oxygen species，ROS）/核转录因子-kappa B（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信号通路可有效改善AS，抑制该通路可提高氧化低密度脂蛋白诱导（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）的血管平滑肌细胞和巨噬细胞氧化应激损伤模型抗氧化能力[3-4]，改善AS 大鼠及AS 兔的病变[5-6]。最近一项研究显示，一种新发现的脂肪因子Omentin-1 同样通过调节NOX/ROS 及NF-κB 信号通路发挥抗AS 作用[7]。但其机制尚待进一步明确。因此，本文就近年来NOX/ROS-NF-κB 信号通路与AS 的相关文献进行系统梳理，以期为后续研究提供参考依据。

1 NOX/ROS-NF-κB 通路概述

1.1 NOX/ROS 概述

NOX 作为一类广泛表达于各种动物血管内皮细胞、平滑肌细胞等细胞膜的复合酶，可被细胞因子、生长因子、高血糖等多种因素激活。已发现人体存在7 种NOX 亚型，其中NOX1、2、4、5 位于脉管。NOX 是ROS生成的重要催化酶体，也是细胞内ROS 的主要来源。研究发现，NOX 的主要功能即是产生ROS，生成的ROS 可调节包括细胞增殖和分化、凋亡、迁移、免疫应答及氧化应激等多个病理生理过程[8]。在生理条件下，NOX 处于较低水平，其催化产生低浓度的ROS，此时ROS 是调节血管功能和结构的关键信号分子，除控制细胞增殖和血管生成外，还参与有益的缺血和缺氧适应过程。然而，当暴露在转化生长因子、高血糖、高脂血症等条件下时，NOX 显著增加ROS 的生成，过量的ROS 会致使氧化和抗氧化系统平衡失调，最终诱发氧化应激反应的发生，并可以作为抗微生物效应分子和信号分子，促使NF-κB 通路激活，进而发挥作用[9]。

1.2 NF-κB 概述

NF-κB 转录因子蛋白家族广泛存在于细胞内，包括Rel（cRel）、p65（RelA，NF-κB3）、RelB 和p50（NFκB1）、p52（NF-κB2）等5 种亚单位。上述5 种蛋白组合成同源二聚体或异源二聚体发挥功能。其活性主要受到抑制因子κB（inhibitor of κB，IκB）影响，IκB 是由IKKα 和IKKβ 及NF-κB 的基本调制剂（NEMO）组成的一个复合体。NF-κB 通路可通过经典与替代两种途径被激活。经典途径即IκBα 与胞浆NF-κB 二聚体聚合物在激活指令作用下形成IκBα 激酶复合体（NEMO）[10]，随之NEMO 磷酸化IκB 蛋白后降解，继而NF-κB 二聚体进入胞核发挥作用[11]。在替代途径中，激活信号促使活化的NF-κB 诱导激酶磷酸化IKKα 复合物，触发p100 的C 端IκB 样结构选择性降解，促进p52 的生成及p52/RelB 异源二聚体的加工和释放，引发核转位诱导靶基因的表达[12-13]。NF-κB 信号通路经上述途径激活后，活化的NF-κB 进入细胞核，作用于相应基因的启动子，作为调节炎症反应、氧化应激等的主要核转录因子。近年来研究发现，NF-κB还可通过调节自噬干预AS[14]。

2 NOX/ROS-NF-κB 通路对AS 的调节

2.1 NOX/ROS 对AS 的调节

研究发现，NOX/ROS 在AS 的发病机制中起着重要作用[15]，涉及脂质沉积[16]、炎症反应[17-19]、氧化应激[20-21]、细胞凋亡、自噬、内皮功能障碍[22]、血管重构等多个方面[23]。有研究显示，NOX1 具有改善ApoE（-/-）小鼠AS 血脂及主动脉窦处的内膜厚度作用[24]。也有研究显示，提高NOX1 可促进糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型炎症反应和氧化应激，加重AS[25]。在人类AS 过程中，F-肌动蛋白结合蛋白Drebrin 同样依赖NOX1 减少平滑肌细胞向巨噬细胞样泡沫细胞的转化限制AS[26]。另有研究发现，缺失NOX1 或NOX2 基因会造成超氧化物产生减少及NO 生物利用度提高[27]。内皮趋化因子在AS 的发展中起着重要作用，其中C-C 基序配体8（chemokine C-C motif ligand 8，CCL8）在晚期人颈动脉斑块的内皮细胞中高度表达，其机制与NOX2/ROS诱导的内皮通透性增加密切相关[28]，降低内皮NOX2/ROS 表达，可预防AS 过程中的内皮功能障碍[29]。敲除NOX4 基因会造成糖尿病ApoE（-/-）小鼠模型主动脉弓斑块面积增大[25]。有研究发现，血管紧张素Ⅱ干预的小鼠平滑肌细胞中NOX4 表达升高[30]，NOX4 具有诱导血管平滑肌细胞出现促炎症表型及调控平滑肌细胞迁移作用[31-32]。还有研究发现，NOX4 还可能通过抑制可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH）这一促炎症因子起到对AS 的保护作用[33]。在人类血管中存在的NOX 亚型中，NOX5 是生成ROS 的主要氧化酶[34]，而ROS 的产生是持续氧化应激的基础，其可从多个方面参与AS 过程，包括刺激炎症、内皮细胞功能障碍、单核细胞/巨噬细胞募集和激活、诱导平滑肌细胞迁移和增殖等[35]。

2.2 NF-κB 对AS 的调节

NF-κB 存在于AS 部位和斑块中，正常血管中很少检测到NF-κB 表达[36]。其被认为是一种AS 促进因子，参与AS 的多个病理过程。首先，NF-κB 是内皮细胞活化和凋亡的主要调节因子。当NO 含量降低时，NF-κB 系统调节功能失常，造成内皮损伤和凋亡。此外，LDL 导致的炎症反应也会成为NF-κB 的激活因素。其次，泡沫细胞的形成以及在血管内皮下间隙聚集是AS 病变过程中的重要一环，NF-κB 在泡沫细胞的形成过程中发挥重要作用。巨噬细胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）是单核细胞向巨噬细胞和泡沫细胞分化的关键因子，NF-κB可通过调控促炎性细胞因子如白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子等的表达，调节M-CSF。AS 中的巨噬细胞包括具有促炎作用的M1 和具有抗炎作用的M2 两种亚型[37]。正常情况下二者处于平衡状态，当血脂异常等因素致使平衡被打破时，会造成NF-κB 活性提高，进而加速泡沫细胞和AS[38]。另外，NF-κB 还在平滑肌细胞迁移和增殖中发挥作用。当NF-κB 活性升高时，平滑肌细胞的增殖会受到抑制，凋亡速度加快[39]。平滑肌细胞可通过表型转化形式转化为巨噬细胞样细胞、泡沫细胞等多种类型，进而影响斑块稳定性[40]。而NF-κB 介导的平滑肌细胞的炎症表型转换在AS 和新生内膜形成中起着核心作用[41]。还有研究发现，通过抑制NF-κB 对炎症、细胞凋亡和自噬均起到调节作用，进而改善AS[42]。激活NF-κB 可在一定范围内诱导自噬，而过度自噬又会抑制NF-κB 活性[43]。有研究显示，沉默AT-序列结合蛋白1 基因能够抑制NF-κB激活，进而减轻冠心病小鼠主动脉内皮细胞炎症损伤[44]。牙龈卟啉单胞菌感染会通过氧化应激和炎症反应加速ApoE（-/-）小鼠AS 进程，而调控NF-κB 信号通路可能是其重要机制[45]。人参皂甙化合物K 可通过抑制NF-κB 预防ox-LDL 诱导的人脐静脉内皮细胞炎症和凋亡[46]。左西孟旦可通过阻止NF-κB 的激活，进而调控巨噬细胞极化状态，达到抗AS 的作用[47]。淫羊藿苷是淫羊藿的一种主要化学成分，其可通过调控NF-κB 信号通路进而抑制ox-LDL 诱导的RAW264.7 炎症反应抗AS[48]。近年来，短链脂肪酸抗AS 的作用越发受到关注，研究证明其机制也是通过抑制NF-κB 反式激活实现的[49]。

3 总结与展望

长期以来，由于AS 发病机制的复杂性，导致临床上针对AS 的治疗效果尚不甚满意。综合以上研究显示，通过干预NOX/ROS-NF-κB 通路改善AS 的研究可能为AS 的治疗提供新的研究思路，值得进一步探索。目前仍有类似NOX1、NOX4 等如何发挥对AS调节作用的双向性，以及该通路诱导的氧化应激和自噬之间存在的交联作用等一系列问题亟待进一步研究阐明。