倪 鈞

氧化應(yīng)激相關(guān)酶介導(dǎo)心血管疾病中血管內(nèi)膜增生的機制

倪 鈞

體內(nèi)多種氧化應(yīng)激相關(guān)酶，如血紅素氧合酶-1、髓過氧化物酶以及還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶，均與血管內(nèi)膜增生過程相關(guān)。深入研究體內(nèi)氧化還原酶及其介導(dǎo)的氧化應(yīng)激過程，有利于了解心血管疾病中血管內(nèi)膜增生的機制，尋求合適的治療靶點。

氧化應(yīng)激；氧化還原酶；血管內(nèi)膜增生；心血管疾病

動脈粥樣硬化引起的心血管疾病，尤其是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)已成為當(dāng)前最常見的疾病之一。動脈粥樣硬化主要由內(nèi)皮損傷和脂質(zhì)代謝異常等因素引起，導(dǎo)致血管腔狹窄[1]，如不及早治療，可引起心絞痛、心肌梗死。經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(PCI)已成為治療冠心病的首選方法，但 PCI 術(shù)后支架內(nèi)再狹窄仍是困擾臨床醫(yī)師以及影響患者預(yù)后的重要因素[2-3]。支架內(nèi)再狹窄的發(fā)生主要與血管損傷后平滑肌細(xì)胞過度增殖有關(guān)，而支架擴張的高壓作用又進一步刺激并促進平滑肌細(xì)胞增殖。藥物洗脫支架載有的藥物能顯著抑制血管內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞增殖，使支架內(nèi)狹窄的發(fā)生率顯著降低，但仍有部分患者在冠狀動脈置入藥物支架后反復(fù)出現(xiàn)支架內(nèi)再狹窄。對于這部分患者，進一步探索血管內(nèi)膜增生的內(nèi)在機制，顯得非常重要。

1 氧化應(yīng)激參與血管內(nèi)膜增生

氧化應(yīng)激在血管內(nèi)膜增生過程中扮演著重要角色[4]。血管內(nèi)膜增生是血管受損后的自然修復(fù)過程，但過度的增生會導(dǎo)致血管再狹窄的發(fā)生。以往的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)膜增生源于血管壁中膜的平滑肌細(xì)胞受到了局部或血液循環(huán)中氧化應(yīng)激和炎癥因子刺激后，發(fā)生過度增生增殖的反應(yīng)。其整個過程包括血管內(nèi)皮受損，血小板聚集，炎性細(xì)胞浸潤，平滑肌細(xì)胞增殖及遷移至內(nèi)膜下[5]。血管受到損傷后，局部超氧陰離子(O2-)成倍地增加，促使血管活性物質(zhì)釋放[6]。增加的O2-能加重局部血管內(nèi)皮和平滑肌細(xì)胞凋亡，介導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移，最終導(dǎo)致血管重構(gòu)[7]。而使用抗氧化劑(如普羅布考及維生素C、E等)能在動物模型中抑制新生內(nèi)膜的形成[8-9]。人體內(nèi)多種重要的催化酶，如血紅素氧合酶-1、髓過氧化物酶以及還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶等，參與并介導(dǎo)氧化應(yīng)激過程，研究發(fā)現(xiàn)這些酶均與血管內(nèi)膜增生有關(guān)。

2 血紅素氧合酶-1

血紅素氧合酶-1是人體內(nèi)血紅素代謝的重要酶，其主要作用是將血紅素氧化降解為二價鐵離子、一氧化碳和膽綠素，后者轉(zhuǎn)化為膽紅素排出體外[10-11]。血紅素氧合酶-1能抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖和從動脈中層向內(nèi)膜的遷移，從而保護受損血管。

血紅素氧合酶-1誘導(dǎo)劑普羅布考能顯著抑制體外血管平滑肌細(xì)胞增殖。動物實驗也表明，普羅布考能抑制兔髂動脈支架內(nèi)膜增生，其作用機制與血紅素氧合酶-1的酶活性有關(guān)，可能由血紅素氧合酶-1降解血紅素產(chǎn)生的一氧化碳介導(dǎo)[12]。體外實驗發(fā)現(xiàn)，一氧化碳能明顯抑制平滑肌細(xì)胞對炎癥刺激的反應(yīng)，拮抗一氧化碳則能完全消除血紅素氧合酶-1抑制平滑肌細(xì)胞增殖的作用[13]。血紅素氧合酶-1基因敲除小鼠的血管平滑肌細(xì)胞具有高度增殖和合成 DNA 的潛力，血紅素氧合酶-1轉(zhuǎn)基因小鼠在主動脈球囊受損后則無明顯的內(nèi)膜增生。臨床研究提示，冠狀動脈介入治療后患者長期服用血紅素氧合酶-1誘導(dǎo)劑普羅布考能顯著改善患者的長期預(yù)后，提高生存率[14]。

藥物洗脫支架顯著降低了冠心病支架內(nèi)再狹窄和術(shù)后心臟事件的發(fā)生率，但其長期療效還有待觀察，某些藥物洗脫支架存在晚期再追趕現(xiàn)象，即支架內(nèi)再狹窄僅在一定時間內(nèi)被抑制，其后仍然發(fā)生[15]。在高膽固醇飲食喂養(yǎng)的大鼠球囊損傷模型和高膽固醇飲食喂養(yǎng)的兔髂動脈球囊損傷模型中，血紅素氧合酶-1顯著抑制血管內(nèi)膜增生，且對血管再內(nèi)皮化無明顯影響[16]。體外運用腺病毒過表達血紅素氧合酶-1能抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖，防止內(nèi)膜增生[13]，并促使血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，促進受損血管再內(nèi)皮化。血紅素氧合酶-1有望成為冠心病支架術(shù)后再狹窄和血栓形成的備選藥物。

3 髓過氧化物酶

髓過氧化物酶是中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和某些組織的巨噬細(xì)胞胞內(nèi)顆粒的主要成分[17]，是內(nèi)源性防御的重要因子和體內(nèi)產(chǎn)生活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)的主要來源。髓過氧化物酶的主要功能是在吞噬細(xì)胞內(nèi)殺滅微生物，利用過氧化氫(H2O2)和氯離子產(chǎn)生次氯酸，形成具有氧化能力的ROS。髓過氧化物酶還可釋放到細(xì)胞外，激發(fā)免疫反應(yīng)，清除多種細(xì)胞及有害物質(zhì)，如腫瘤細(xì)胞、血小板、自然殺傷細(xì)胞、原蟲和毒素等。髓過氧化物酶可參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的許多過程，但其催化產(chǎn)生的ROS過多會使組織發(fā)生損傷。

Yang[18]等使用純化的髓過氧化物酶處理分離后培養(yǎng)的大鼠頸動脈1 h后發(fā)現(xiàn), 血管內(nèi)膜增生的程度顯著增加，提出其機制為髓過氧化物酶催化底物H2O2生成次氯酸，次氯酸釋放ROS損傷血管壁，誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生，促進血管平滑肌細(xì)胞增生。Tiyerili[19]等發(fā)現(xiàn)，髓過氧化物酶抑制劑能顯著減少血管損傷后的內(nèi)膜增生，在髓過氧化物酶敲除的小鼠中，這種抑制作用更加明顯。這些結(jié)果均提示髓過氧化物酶在動脈粥樣硬化炎癥發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。

4 NADPH氧化酶

NADPH氧化酶是維持機體內(nèi)氧化還原平衡的重要酶分子。NADPH氧化酶催化NADPH和O2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生NADP+及H2O2。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的O2-和H2O2均是ROS的重要組成部分，是體內(nèi)細(xì)胞防御(如中性粒細(xì)胞清除細(xì)菌和霉菌)的重要途徑。Violi等[20]報道，NADPH氧化酶和動脈粥樣硬化的發(fā)病相關(guān)，NADPH氧化酶產(chǎn)生的ROS可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞黏附并遷移進入受損血管壁。NADPH氧化酶抑制劑則能延緩小鼠動脈粥樣硬化的發(fā)生[21]。

NADPH氧化酶家族分為NADPH氧化酶1～4亞型，其中NADPH氧化酶1、NADPH氧化酶2和NADPH氧化酶4主要在血管壁中表達。上調(diào)血管組織中NADPH氧化酶1的表達量，能促進平滑肌細(xì)胞遷移和增殖，抑制內(nèi)皮細(xì)胞的功能，降低一氧化氮合酶(eNOS)的釋放，加速動脈粥樣硬化的發(fā)生。Jing等[22]使用腎功能衰竭毒素PCS刺激人血管內(nèi)皮細(xì)胞和單核細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)NADPH氧化酶4的蛋白表達增加，而NADPH氧化酶1的表達僅輕度升高，提示NADPH氧化酶4可能是腎性毒素促動脈粥樣硬化的途徑之一。細(xì)胞內(nèi)NADPH氧化酶4的上升同樣使ROS升高，引起O2-和H2O2增加，促進細(xì)胞分泌炎性介質(zhì)，促使巨噬細(xì)胞和炎性細(xì)胞浸潤，使斑塊的穩(wěn)定性顯著降低。NADPH氧化酶4大量分布于血管內(nèi)皮和平滑肌細(xì)胞的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細(xì)胞核內(nèi)。研究表明，NADPH氧化酶4與聚合酶δ相互作用蛋白2(polymerase-δ-interacting protein 2，POLDIP2)和p22等基團結(jié)合后，才具有相應(yīng)的催化活性[23]。與其他NADPH氧化酶亞型(如NADPH氧化酶1和NADPH氧化酶2蛋白)相比，NADPH氧化酶4蛋白具有E-loop的尾部，其中的組氨酸序列高度保守，組氨酸序列中的點突變能改變NADPH氧化酶4的催化作用，使催化反應(yīng)的產(chǎn)物由H2O2變?yōu)镺2-。這些O2-在粥樣斑塊中釋放，能降低斑塊穩(wěn)定性，使斑塊破裂的可能性顯著增加。Jing等[22]還指出，在高膽固醇飲食喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠中，使用NADPH氧化酶抑制劑Apocinin能顯著降低PCS誘發(fā)的動脈粥樣硬化的形成。

5 結(jié)語

綜上所述，血紅素氧合酶-1、髓過氧化物酶以及NADPH氧化酶介導(dǎo)的氧化應(yīng)激過程均在血管內(nèi)膜增生的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。深入研究體內(nèi)氧化還原酶及其介導(dǎo)的氧化應(yīng)激過程，有利于進一步了解心血管疾病中血管內(nèi)膜增生的機制，尋求合適的治療靶點，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提供理論基礎(chǔ)和實踐目標(biāo)。

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(收稿：2016-09-26 修回：2016-10-03)

(本文編輯：胡曉靜)

200025 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院心內(nèi)科

10.3969/j.issn.1673-6583.2016.06.012