巨噬细胞自噬与动脉粥样硬化关系的研究进展

毛亮 尚茹茹 刘晓红

摘要  综述巨噬细胞自噬和动脉粥样硬化（AS）的相互关系及分子机制和近年来自噬药物在AS中的研究进展。AS是心血管疾病发生发展的病理基础，巨噬细胞参与了AS斑块形成和发展的全过程。自噬与肿瘤、神经系统疾病、免疫疾病和心脑血管疾病等多种疾病密切相关，自噬可作为抗AS的潜在治疗靶点。

关键词  动脉粥样硬化；巨噬细胞；自噬；综述

doi：  10.12102/j.issn.1672.1349.2024.09.013

心脑血管疾病已经成为危害人类生命和健康的“头号杀手”  ［1］ 。动脉粥样硬化（AS）是导致心脑血管疾病发病率和病死率不断升高的主要病理基础。参与AS病程的主要细胞包括血管内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞等。在AS过程中，从泡沫细胞形成到不稳定斑块破裂的各个阶段，巨噬细胞都起着至关重要的作用，影响AS疾病的进展  ［2］ 。自噬是细胞的一种自我保护机制。越来越多的研究证明，巨噬细胞自噬在AS过程中有抗AS的作用  ［3］ ，这为抗AS的治疗提供了一个新的思路。然而，长期过度自噬会促进AS的发展。本研究综述巨噬细胞自噬和AS之间的联系、 可能机制及近年来自噬靶向药物在治疗中的研究进展。

1 AS中的巨噬细胞概述

AS中的巨噬细胞主要来源于血液中的单核细胞。当血管壁局部区域的血流动力学紊乱及氧化修饰的低密度脂蛋白（ox.LDL）在血管内壁聚集时，血液中的单核细胞迁移至血管内膜，进而分化成巨噬细胞  ［4］ 。巨噬细胞在血管内膜下不断吞噬ox.LDL，进而形成泡沫细胞，是AS斑块形成的核心步骤  ［5］ 。

巨噬细胞可以分泌各种基质金属蛋白酶和炎性因子，并且通过引起血管平滑肌细胞（VSMC）的凋亡，进而导致不稳定斑块的破裂。M1型巨噬细胞分泌的大量促炎因子，白细胞介素（IL）.18、IL.12、IL.6、IL.1β和肿瘤坏死因子（TNF）等，促进AS斑块的进一步炎症反应，加速粥样斑块的形成及破裂。巨噬细胞在凋亡的同时也会加速AS的发展，导致继发性坏死和粥样斑 块炎症的加剧，甚至会增加病人血栓形成的风险  ［6.7］ 。

相反，在AS形成过程中，M2型巨噬细胞可以通过分泌抗炎因子、促进斑块稳定等作用发挥抗AS的作用。

2 AS中自噬概述

自噬是真核生物细胞中吞噬自身细胞质蛋白或细胞器，使其进入囊泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，并降解所包裹的内容物的一种过程。通过自噬，可以实现细胞自身的代谢需要和某些细胞器的更新  ［8］ 。根据细胞物质运输到溶酶体途径的不同，自噬分为大自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬  ［9］ 。在AS过程中，基础自噬在减轻细胞氧化应激、降低细胞炎症、减轻细胞凋亡和增强斑块稳定性等方面发挥重要作用  ［10］ 。研究表明，自噬可以通过促进脂滴向胆固醇的降解，并促进胆固醇外排，抑制泡沫细胞形成，进而发挥抗AS的作用  ［11］ 。而在AS发生发展过程中，过度自噬和自噬缺陷都会影响AS的进展。健康细胞中自噬活性很低，当处于饥饿状态、严重炎症反应、DNA损伤、缺氧和氧化应激等多种不良刺激时，都会诱导自噬产生  ［12］ 。自噬过程同时受多种自噬相关基因（ATG）的调控，这些基因编码的多种蛋白参与了细胞自噬的多个环节，组成了一个复杂的调控网络，如雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）等都可以激活自噬  ［13］ 。

3 巨噬细胞自噬在AS中的作用

巨噬细胞的大量聚集与AS斑块中脂质核心的形成密切相关，并且是评估AS易损斑块严重程度的重要因素  ［3］ 。选择性抑制细胞中的磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）/mTOR途径可以有效地诱导自噬，从而减少AS斑块中巨噬细胞的聚集，并通过保护细胞和减少炎性因子的分泌来促进斑块的稳定性  ［14］ 。此外，自噬也可以减少炎性小体的活化和形成。巨噬细胞自噬在炎症反应、泡沫细胞形成、巨噬细胞极化及巨噬细胞凋亡等方面都具有重要作用。

3.1 自噬抑制巨噬细胞的炎症反应

研究表明，自噬抑制AS过程中的炎症反应主要  是通过清除NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎性小体信号通路中的信号分子和抑制炎性介质产生来实现的  ［15］ 。NLRP3炎性小体主要由NLRP3受体蛋白、衔接蛋白和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶.1（Caspase.1）组成。Caspase.1在NLRP3炎性体 促炎过程中发挥着核心作用，其可以促进炎性因子IL.18 和IL.1β的成熟和分泌。

敲除自噬调节基因ATD16L或ATG7后，脂多糖（LPS）诱导的NLRP3明显增加，表明自噬可以通过抑制NLRP3的激活参与炎症反应  ［16］ 。Houtman等  ［17］ 在Beclin1基因敲除小鼠中发现IL.1β水平明显升高，而通过增强巨噬细胞中TFEB基因的表达，可以改善颈动脉AS斑块中的自噬障碍，从而降低IL.1β水平。同样，通过饥饿处理或mTOＲ抑制剂雷帕霉素处理的巨噬细胞，可以减少IL.1β的分泌  ［18］ 。研究表明，红景天可以通过诱导自噬减少活性氧（ROS）的产生，降低NLRP3的作用，进而减轻LPS介导的内皮细胞的损伤  ［19］ 。梓醇通过调节巨噬细胞自噬，减少M1型巨噬细胞极化，抑制炎症反应，从而达到稳定斑块的作用  ［20］ 。

3.2 自噬调节泡沫细胞的形成

根据来源不同，泡沫细胞可以分为巨噬细胞源性的泡沫细胞和平滑肌细胞源性的泡沫细胞。巨噬细胞源性的泡沫细胞是在胆固醇代谢紊乱的前提下，聚集在血管内膜处的巨噬细胞通过吞噬修饰后的低密度脂蛋白（LDL），导致胆固醇在胞内大量蓄积，进而转化为巨噬细胞源性的泡沫细胞。目前普遍认为，AS早期病变的标志性事件即为泡沫细胞的形成  ［21］ 。研究表明，巨噬细胞自噬在调节胆固醇代谢稳态方面发挥着重要作用  ［5］ 。

巨噬细胞自噬增强时，可以减小脂滴体积、延缓泡沫细胞的形成，同时减轻AS斑块中的脂质累积，进而达到稳定斑块的作用  ［22］ 。同样也通过活化沉默调节蛋白.1所介导的自噬作用促进巨噬细胞转变为M2型，进而减少泡沫细胞的形成  ［22］ 。研究表明，MIR.33调节巨噬细胞自噬并干扰ATP结合转运盒1（ABCA1）的上游靶点，从而干扰巨噬细胞的脂肪分解。而加用MIR.33抑制剂后，虽然胆固醇转运系统没有显著增强，但自噬抑制作用减轻，巨噬细胞表现出更强的降脂作用。B族1型清道夫受体（SR.B1）紫花洋地黄苷a通过诱导自噬，调节高密度脂蛋白代谢和逆转胆固醇转运，抑制泡沫细胞的形成  ［3］ 。同时增强自噬，可以防治泡沫细胞的坏死，进而抑制因泡沫细胞坏死而诱发的大量炎性因子的释放，并最终促进AS斑块的稳定。

3.3 自噬调节巨噬细胞的极化

巨噬细胞可以根据所处微环境的刺激分化为不同表型  ［23］ 。根据对炎症的双重调控作用分为经典活化型（M1型）和替代活化型（M2型）  ［11］ 。M1型巨噬细胞高表达促炎因子，如TNF.α、IL.1β、IL.6、ROS和诱导型一氧化氮合酶（iNOS），加剧AS的发展。在AS末期，M1于脂质核心区大量聚集，同时分泌基质金属蛋白酶，造成不稳定斑块的破裂  ［24］ 。相反，M2型巨噬细胞 主要分泌抗炎因子，如IL.10和转化生长因子.β（TGF.β）， 其主要集中在稳定斑块中，发挥抗AS的作用  ［25］ 。

研究表明，自噬与巨噬细胞的极化密切相关。自噬相关基因ATG5敲除后，小鼠体内的炎症反应明显增加，巨噬细胞M1型比例随之增加  ［26］ 。海带多糖与小鼠巨噬细胞共培养后，自噬蛋白含量增加，同时促进其向M2型转化，这一过程可以被3甲基嘌呤（自噬抑制剂）阻断  ［27］ 。其中，多种细胞通路参与了自噬对巨噬细胞极化的调控。Li等  ［28］ 研究表明，β.葡聚糖通过核转录因子.κB（NF.κB）P65依赖的自噬途径，促进巨噬细胞极化为M1型，从而促进了AS的发展。梓醇可以通过增强自噬，抑制NLRP3炎性体活化，进而抑制巨噬细胞M1型极化  ［29］ 。二甲双胍经过AMPK/mTOR通路，介导巨噬细胞自噬，促进其向M2型转化  ［30］ 。巨噬细胞自噬也可以通过微小RNA（micro RNAs，miRNAs）途径调节巨噬细胞极化  ［31］ 。除了上述途径外，自噬仍有很多途径参与了巨噬细胞的极化，需要进一步的探索。

3.4 自噬与巨噬细胞的凋亡

巨噬细胞凋亡在AS不同阶段发挥着不同作用。在AS早期，巨噬细胞凋亡可以激活免疫系统，通过诱导抗炎因子的分泌促进组织的修复，从而起到抗AS的作用。而在中晚期阶段，大量胆固醇酯在细胞质中积累，促进巨噬细胞变性，导致巨噬细胞凋亡加速，继而促进粥样斑块的不稳定，诱发易损斑块的破裂。而自噬对巨噬细胞存活率起着双重调控作用。基础自噬可以减轻应激反应，提高巨噬细胞存活率。而过度自噬，则会引起巨噬细胞死亡。

研究发现，特异性敲除巨噬细胞自噬相关基因ATG5后，自噬表达减少，巨噬细胞凋亡增加，粥样斑块坏死核心形成，加速了AS的进程  ［26］ 。B族1型清道夫受体（SR.B1）可以通过诱导自噬作用，抑制巨噬细胞的凋亡，进而增加斑块的稳定性  ［3］ 。也有研究表明，在体内，雷帕霉素介导巨噬细胞自噬对巨噬细胞凋亡及易损斑块坏死核心的形成具有抑制作用。同样，在体外巨噬细胞自噬也可以通过MAPK/NF.κB信号转导途径，改善线粒体功能紊乱，减少7.酮胆固醇所致细胞凋亡  ［32］ 。基础自噬可能通过减少炎性小体的活化和形成而发挥抑制巨噬细胞凋亡的作用，而过度自噬，则会导致巨噬细胞的凋亡，促进AS的发展。多数情况下，自噬与凋亡互为拮抗，激活自噬可以抑制细胞凋亡，对机体发挥保护性作用。但自噬与凋亡途径分子之间交叉调控机制较为复杂，仍需要进一步发掘探索。

4 临床应用

自噬在抗AS发生发展中有至关重要的作用。临床工作中，已经有很多药物通过调节自噬来发挥抗AS的作用。阿托伐他汀可以通过上调自噬水平，减少脂质积累，抑制炎性因子的产生，进而发挥稳定斑块的作用  ［33］ 。薤苷通过激活磷酸酶基因（PTEN）诱导假定激酶1（PINK1）/Parkin信号通路，促使巨噬细胞内线粒体自噬水平上调，减少ROS的释放，抑制NLRP3炎性小体活化  ［34］ 。药物洗脱支架中，已使用雷帕霉素（自噬激活剂）防止支架再狭窄的发生  ［35］ 。丹参酮ⅡA可以通过miR.375/  Krüppel样因子4（KLF4）途径介导自噬，促进M2型巨噬细胞极化，从而发挥抗AS的作用  ［36］ 。二甲双胍可以通过AMPK信号途径介导自噬作用，进而稳定斑块，抑制AS进展  ［37］ 。小檗碱可以通过增加自噬蛋白的表达，经过AMPK/沉默信息调节因子1（SIRT1）信号通路介导自噬，从而抑制AS  ［38］ 。因 此，通过介导自噬，已经成为临床治疗AS的潜在 靶点。

5 小 结

综上所述，自噬细胞自噬可以通过抑制炎症反应、减少泡沫细胞形成、调节脂质代谢及抑制巨噬细胞凋亡等多种途径发挥抗AS作用。尽管如此，巨噬细胞自噬的分子机制及信号通路仍未完全阐明，仍有待进一步研究探讨。

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（收稿日期：2023.02.16）

（本文编辑 邹丽）