秦月綜述，楊軍、仲琳審校

綜述

半乳糖凝集素-3與動(dòng)脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的研究進(jìn)展

秦月綜述，楊軍、仲琳審校

動(dòng)脈粥樣硬化（AS）是一種慢性炎性病理過程，是多種心血管疾病的基礎(chǔ)。近年來，半乳糖凝集素-3（Galectin-3）在AS方面的病理生理作用已被提出,其作為一種炎癥因子，通過促進(jìn)單核細(xì)胞趨化、巨噬細(xì)胞活化以及分泌炎性因子，參與AS的發(fā)生與發(fā)展，并有可能與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性相關(guān)?，F(xiàn)對(duì)Galectin-3與動(dòng)脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

半乳糖凝集素-3；動(dòng)脈粥樣硬化；不穩(wěn)定斑塊；炎癥反應(yīng)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年近數(shù)千萬人死于急性心血管事件,這些患者大多沒有先兆,臨床上也常難以預(yù)料,如何在急性心血管事件發(fā)生前準(zhǔn)確地識(shí)別易損斑塊并進(jìn)行積極有效的干預(yù)己成為迫切的問題。目前認(rèn)為，易損斑塊的破裂、血小板聚集、血栓形成造成冠狀動(dòng)脈閉塞是急性心血管事件的發(fā)病機(jī)制，其中動(dòng)脈粥樣易損斑塊破裂又視為急性心血管事件發(fā)生中最重要的始動(dòng)環(huán)節(jié)，而大量的基礎(chǔ)和臨床研究已證實(shí)炎癥在動(dòng)脈硬化的形成、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中起著至關(guān)重要的作用,與易損斑塊的形成、破裂有明顯關(guān)系[1，2]。半乳糖凝集素-3（Galectin-3）作為一種炎癥因子，能專一性識(shí)別β-半乳糖苷，參與細(xì)胞的生長、趨化、黏附及凋亡等過程。近年來的研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)脈粥樣硬化（AS）病變中Galectin-3表達(dá)增加,其可以通過刺激單核細(xì)胞趨化、巨噬細(xì)胞活化以及分泌炎性因子加速AS的進(jìn)程，并與斑塊不穩(wěn)定性相關(guān)，有望成為監(jiān)測(cè)急性心血管事件的生物標(biāo)志物。

1 半乳糖凝集素-3概述

1.1 Galectin-3的發(fā)現(xiàn)、分布與表達(dá)

Galectin-3作為β-半乳糖苷動(dòng)物凝集素家族成員之一，由一個(gè)保守的糖識(shí)別域和一個(gè)膠原蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域融合而成，屬于嵌合型半乳糖凝集素，于1982年，在鼠類腹腔巨噬細(xì)胞以巨噬細(xì)胞表面抗原-2的形式被認(rèn)識(shí)。Galectin-3的編碼基因?yàn)長GALS3，定位于染色體1P13，含6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子。早在上世紀(jì)90年代就有研究者在激活的巨噬細(xì)胞，嗜酸性粒細(xì)胞，中性粒細(xì)胞，肥大細(xì)胞，胃腸道和呼吸道上皮細(xì)胞，腎臟和一些感覺神經(jīng)元檢測(cè)到Galectin-3表達(dá)，而后Papaspyridonos等[3]通過體外研究檢測(cè)了Galectin-3在人類巨噬細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞和T細(xì)胞的表達(dá)情況后，發(fā)現(xiàn)人類巨噬細(xì)胞是Galectin-3在信使核糖核酸（mRNA）水平生產(chǎn)的主要來源以及其在蛋白質(zhì)水平產(chǎn)生的唯一來源。Galectin-3主要位于細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞核、細(xì)胞表面或細(xì)胞外環(huán)境也檢測(cè)到它的存在，這也表明它的多功能性。

1.2 Galectin-3的分泌、結(jié)構(gòu)和功能

Galectin-3在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離核糖體上合成，由于缺乏運(yùn)輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)序列，它通過與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的相互作用穿過質(zhì)膜，由小泡直接分泌到細(xì)胞外，這獨(dú)立于通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體系統(tǒng)的經(jīng)典分泌途徑。

在結(jié)構(gòu)上，Galectin-3包括三個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)域：一個(gè)氨基（N）末端結(jié)構(gòu)域，一個(gè)高度保守的富含脯氨酸、酪氨酸和甘氨酸的重復(fù)序列以及一個(gè)包含碳水化合物識(shí)別位點(diǎn)的球狀羧基（C）末端結(jié)構(gòu)域。Galectin-3是迄今為止Galectins家族中唯一含有長而靈活的N末端結(jié)構(gòu)域的半乳糖凝集素，由100～150個(gè)氨基酸殘基組成,還包含磷酸化位點(diǎn)（Ser6, Ser12）和其他對(duì)凝集素非經(jīng)典機(jī)制分泌至關(guān)重要的決定因素；而其C末端為碳水化合物的識(shí)別域,約由135個(gè)氨基酸殘基組成，顯示為一個(gè)完全相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和非常相似三維結(jié)構(gòu)，參與碳水化合物識(shí)別，抗凋亡以及核轉(zhuǎn)運(yùn)。

在功能上，已有研究證明半乳糖凝集素在不同的生物事件中起作用，如胚胎發(fā)生、細(xì)胞粘附和增殖、凋亡、mRNA剪接、細(xì)菌定植和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，此外，其在各種病理狀態(tài)中起關(guān)鍵作用，包括自身免疫性疾病、過敏反應(yīng)、炎癥、腫瘤擴(kuò)散、動(dòng)脈粥樣硬化和糖尿病并發(fā)癥。

2 半乳糖凝集素-3與炎癥

Galectin-3作為一個(gè)多功能蛋白質(zhì)廣泛表達(dá)于多種炎癥細(xì)胞，在炎性細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)、激活和釋放細(xì)胞因子的過程中起著至關(guān)重要的作用，是炎性細(xì)胞浸潤、激活和清除的重要調(diào)節(jié)器[4]。Galectin-3的合成和表達(dá)與巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的分化與激活相關(guān)，它可以通過使用其羧基末端結(jié)構(gòu)域結(jié)合糖基化的膜受體的聚糖部分而交連糖基化的膜受體[5]，這可以觸發(fā)多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)瀑布,從而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞活化。體外研究發(fā)現(xiàn)，體外合成的Galectin-3可作為主要非整合層黏連結(jié)合蛋白與α1β1整合素以及αMβ1整合素結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞的黏附,在單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞粘附基底膜和內(nèi)皮細(xì)胞中起作用，并通過修飾細(xì)胞與細(xì)胞之間以及細(xì)胞與基質(zhì)之間相互作用在巨噬細(xì)胞外滲過程中起作用。File等[6]研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-3可以刺激成纖維細(xì)胞分泌炎癥細(xì)胞因子。Galectin-3還可以通過自分泌或旁分泌途徑反作用于巨噬細(xì)胞,刺激其分泌大

量的促炎因子和化學(xué)趨化因子，并與免疫球蛋白E和免疫球蛋白E受體結(jié)合激發(fā)肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的活化，從而發(fā)揮炎癥調(diào)節(jié)作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)Galectin-3不但能夠趨化各種炎癥細(xì)胞,還能抑制炎癥細(xì)胞的調(diào)亡,從而增強(qiáng)機(jī)體的炎癥反應(yīng)[7]。上述相關(guān)研究從Galectin-3的來源、激活炎癥細(xì)胞、刺激炎癥細(xì)胞釋放相關(guān)炎癥因子等方面闡述了Galectin-3與炎癥的相關(guān)性，但其相關(guān)機(jī)制，如信號(hào)傳導(dǎo)通路機(jī)制、病理機(jī)制等，仍需進(jìn)一步研究探索。

3 半乳糖凝集素-3與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定性

AS是一種進(jìn)展性疾病，眾多機(jī)制參與這個(gè)過程[8-10]，現(xiàn)認(rèn)為AS是動(dòng)脈對(duì)內(nèi)皮、內(nèi)膜損傷做出的炎癥-纖維增生性反應(yīng)，而炎癥細(xì)胞釋放大量生長因子、蛋白酶和促炎介質(zhì)，造成血管壁的損害是AS形成的基礎(chǔ)，體內(nèi)過量的氧化修飾的低密度脂蛋白在AS形成中也發(fā)揮重要作用[11]。巨噬細(xì)胞作為斑塊組織中炎癥細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，炎癥性巨噬細(xì)胞的聚集和泡沫細(xì)胞的形成加速了斑塊的破裂[12]。Galectin-3作為一種炎癥因子，可能通過激活動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的巨噬細(xì)胞和其他類型的相關(guān)的細(xì)胞,以確保血管壁內(nèi)單核細(xì)胞不斷涌入及促炎介質(zhì)的釋放[3]，也可以參與被晚期糖基化終末產(chǎn)物修飾的氧化的低密度脂蛋白的胞吞及泡沫細(xì)胞的形成,并對(duì)人單核細(xì)胞具有趨化作用,促使源于單核細(xì)胞的巨噬細(xì)胞聚集并進(jìn)一步促進(jìn)泡沫細(xì)胞的生成[13]，還可以通過抑制血管平滑肌細(xì)胞與基質(zhì)糖蛋白之間的粘附,促使其轉(zhuǎn)移和增生,從而導(dǎo)致動(dòng)脈斑塊的形成[14]。

2008年，Papaspyridonos等[3]通過分析給予高脂飲食的載脂蛋白-E（Apo-E）基因敲除小鼠和野生型小鼠的主動(dòng)脈組織發(fā)現(xiàn)，前者的Galectin-3的mRNA和蛋白水平比后者提升16.3倍和12.2倍，并且Galectin-3染色部位與斑塊中富含巨噬細(xì)胞的區(qū)域相同，從而認(rèn)為Galectin-3是富含巨噬細(xì)胞區(qū)域的標(biāo)記物。隨后，MacKinnon等[15]研究顯示：經(jīng)12周高膽固醇喂養(yǎng)的Galectin-3、Apo-E基因雙敲除小鼠的斑塊面積明顯小于單純Apo-E基因敲除的小鼠；經(jīng)高膽固醇喂養(yǎng)12周和20周的Galectin-3、Apo-E基因雙敲除小鼠的主動(dòng)脈弓處的斑塊體積較單純載脂蛋白E基因敲除的小鼠斑塊體積分別減少35%和40%，而且，ApoE基因敲除的小鼠應(yīng)用Galectin-3抑制劑可減小斑塊面積，從而可以得出抑制Galectin-3功能可能降低斑塊進(jìn)展。這些研究為證明Galectin-3參與AS的形成提供了理論依據(jù)，同時(shí)為臨床上應(yīng)用Galectin-3抑制劑治療動(dòng)脈粥樣硬化性疾病方面開拓了思路。

從臨床角度來看，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊基本可分為兩類：一類為穩(wěn)定性，其纖維帽較厚而脂質(zhì)池較?。涣硪活愂遣环€(wěn)定性，其纖維帽較薄，脂質(zhì)池較大易于破裂，從而導(dǎo)致急性心血管事件發(fā)生。炎癥反應(yīng)加劇與局部蛋白水解、斑塊破裂、血栓形成相關(guān)，從而引起心肌缺血[16]。Galectin-3作為一種強(qiáng)大的炎癥因子可以反作用于巨噬細(xì)胞,促進(jìn)其分泌白細(xì)胞介素-8、白細(xì)胞介素-6等一系列炎癥因子[7],從而造成斑塊的不穩(wěn)定。此外，Galectin-3水平還與基質(zhì)金屬蛋白酶-2 顯著相關(guān)，基質(zhì)金屬蛋白酶-2可以降解粥樣斑塊中的基質(zhì)成分,造成斑塊不穩(wěn)定。Papaspyridonos 等[3]發(fā)現(xiàn)Galectin-3在行頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)的同一患者的不穩(wěn)定斑塊區(qū)域較穩(wěn)定斑塊區(qū)域表達(dá)上調(diào)，并發(fā)現(xiàn)Galectin-3通過誘導(dǎo)斑塊中一系列促炎分子的表達(dá)放大炎癥，從而導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定性增加，而且，初級(jí)巨噬細(xì)胞培養(yǎng)基經(jīng)Galectin-3處理后，誘導(dǎo)單核細(xì)胞趨化量增加11倍，由此可見Galectin-3通過激活巨噬細(xì)胞增強(qiáng)單核細(xì)胞趨化導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展。

近年來，國外研究者著眼于Galectin-3與AS及斑塊不穩(wěn)定性進(jìn)行了臨床研究。Falcone 等[17]研究發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定性心絞痛組Galectin-3水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛組（P＜0.001）。接著，國內(nèi)研究者們也針對(duì)我國患者情況進(jìn)行了相關(guān)研究。婁域峰等[18]研究發(fā)現(xiàn)急性冠狀動(dòng)脈綜合征組血清Galectin-3水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛組（P＜0.05），而劉蕾等[19]和李慶寬等[20]的研究也得出了相似的結(jié)果。也有研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊受損區(qū)域的巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞及泡沫細(xì)胞表達(dá)Galectin-3明顯增強(qiáng)[21]。此外，Tsai等[22]研究發(fā)現(xiàn)高血清Galectin-3可作為ST段抬高型心肌梗死患者行介入術(shù)后30天主要不良事件的生化標(biāo)志物。Szadkowska等[23]通過隨訪首發(fā)心肌梗死患者6月，發(fā)現(xiàn)Galectin-3大于18.1 ng/ml是首發(fā)心肌梗死經(jīng)介入治療后早期發(fā)生再次心肌梗死的獨(dú)立危險(xiǎn)因子。上述研究揭示了Galectin-3水平與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定狀態(tài)相關(guān)，有望成為急性心血管事件的生物標(biāo)志物。

Lopez-Andrès等[24]發(fā)現(xiàn)給予患者血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、 β受體阻滯劑、利尿劑或心臟再同步化治療等治療后,分別于治療3個(gè)月和18個(gè)月后再次檢測(cè)Galectin-3水平，其與基線水平相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且Galectin-3水平越高預(yù)后越差。Weir等[25]研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死患者不良預(yù)后與高Galectin-3水平相關(guān)，經(jīng)醛固酮受體拮抗劑治療24周，Galectin-3水平亦無顯著變化，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此我們?cè)O(shè)想，上述藥物或治療措施并不能作用于Galectin-3，能否通過應(yīng)用特異性Galectin-3抑制劑的干預(yù)，改善患者預(yù)后？而Yu等[26]通過小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Galectin-3基因破壞和其抑制劑使心力衰竭小鼠的心臟重塑改善，Galectin-3抑制劑通過抑制心肌纖維化以及膠原生成、進(jìn)展和交聯(lián)逆轉(zhuǎn)心室收縮和舒張功能。這為Galectin-3抑制劑在臨床上的應(yīng)用開拓了道路，也為其在穩(wěn)定斑塊，預(yù)防急性心血管事件方面的研究提供了思路。

4 結(jié)語

大量基礎(chǔ)及臨床研究證明Galectin-3參與了AS的發(fā)生和發(fā)展，與斑塊的不穩(wěn)定性相關(guān)，有望成為急性心血管事件的新生物標(biāo)記物及其抗炎治療的新靶點(diǎn)?，F(xiàn)已提出，半乳糖凝集素是脊椎動(dòng)物短期信號(hào)傳導(dǎo)的主要成分,了解基于半乳糖凝集素的信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)理解粥樣硬化過程是至關(guān)重要的[10]，因此，需要進(jìn)一步研究Galectin-3是通過什么通路激活炎癥細(xì)胞參與AS過程。此外，能否通過應(yīng)用Galectin-3抑制劑使動(dòng)脈粥樣硬化性疾病患者顯著受益，預(yù)防急性心血管事件發(fā)生，改善患者預(yù)后，也有待進(jìn)一步臨床研究證實(shí)。

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2014-07-19）

（編輯：王寶茹）

264000山東省煙臺(tái)市，濱州醫(yī)學(xué)院附屬煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院（秦月）；煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院 心血管內(nèi)科（楊軍、仲琳）

秦月 碩士研究生 主要從事心內(nèi)科方面研究 Email:qinyue5222886@163.com 通訊作者：楊軍 Email:yangjqh@126.com仲琳 Email:yizun1971@126.com

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1000-3614（2015）02-0184-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.02.022