劉子歌，劉 洋，宋國(guó)瑞，張 晨，陳德勝，郭鳳英，李 燕△

1.寧夏醫(yī)科大學(xué)(銀川 750004)；2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院骨科(銀川 750004)；3.寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(銀川 750004)

心血管疾病仍是全世界成人發(fā)病率和病死率的主導(dǎo)因素[1]，動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)作為心血管疾病的病理基礎(chǔ)，形成過(guò)程復(fù)雜，涉及許多細(xì)胞機(jī)制和途徑，如炎癥，脂質(zhì)蓄積，氧化應(yīng)激，自噬和凋亡等[2]。正常動(dòng)脈壁具有三層結(jié)構(gòu)。最外層的外膜含有神經(jīng)末梢、肥大細(xì)胞和血管，這些微血管滋養(yǎng)著中膜的外層。中膜由靜止的平滑肌細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，細(xì)胞外基質(zhì)包括彈性蛋白、膠原和其他大分子[3]。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成于最內(nèi)層，即內(nèi)膜。在病變開(kāi)始的早期階段，低密度脂蛋白(Low density lipoprotein,LDL)顆粒在內(nèi)膜中積聚，同時(shí)進(jìn)行氧化和其他修飾，使它們具有促炎和免疫原性。單核細(xì)胞在血液中循環(huán)，與活化的內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的粘附分子結(jié)合，在趨化因子作用下進(jìn)入內(nèi)膜，單核細(xì)胞就可以成熟為巨噬細(xì)胞。這些細(xì)胞不斷增殖并吞噬大量的修飾型低密度脂蛋白顆粒成為泡沫細(xì)胞。泡沫細(xì)胞堆積形成脂質(zhì)條紋，隨著病變的進(jìn)展，平滑肌細(xì)胞和泡沫細(xì)胞等細(xì)胞發(fā)生凋亡、壞死，脂質(zhì)釋放、細(xì)胞碎片堆積形成動(dòng)脈粥樣硬化的壞死、脂質(zhì)核心。晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可侵犯動(dòng)脈管腔，阻礙血流并導(dǎo)致組織缺血，嚴(yán)重的則會(huì)形成血栓，從而閉塞管腔，導(dǎo)致各種心血管疾病及并發(fā)癥的發(fā)生。綜上所述，泡沫細(xì)胞對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的初始形成、發(fā)展和不穩(wěn)定性至關(guān)重要[4]。

1 AS中泡沫細(xì)胞的來(lái)源

1.1 巨噬細(xì)胞-泡沫細(xì)胞 泡沫細(xì)胞的來(lái)源有多種，如單核-巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞(Endothelial cells,ECs)和血管平滑肌細(xì)胞(Vascular smooth muscle cells,VSMCs)都可轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞[5]，動(dòng)脈粥樣硬化早期出現(xiàn)的泡沫細(xì)胞主要是巨噬細(xì)胞來(lái)源的，中后期出現(xiàn)的泡沫細(xì)胞多來(lái)源于平滑肌細(xì)胞和其他細(xì)胞類型。

巨噬細(xì)胞在不同極化因子的作用下可分化成M1和M2兩種亞型，不同亞型的巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮不同的作用[6]。M1型巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出較低的膽固醇清除能力，其內(nèi)化脂蛋白顆粒后形成的泡沫細(xì)胞會(huì)分泌局部炎性細(xì)胞因子、活性氧和基質(zhì)金屬蛋白酶，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展，破壞動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性。相反，M2型巨噬細(xì)胞具有較低的泡沫細(xì)胞易感性，這些細(xì)胞表現(xiàn)出高吞噬活性，清除凋亡細(xì)胞能力增強(qiáng)，并產(chǎn)生抗炎因子。隨著病變發(fā)展，M2型巨噬細(xì)胞隨后轉(zhuǎn)變?yōu)镸1表型，并在疾病的晚期分泌白細(xì)胞介素1β，白細(xì)胞介素6和腫瘤壞死因子α[7]。說(shuō)明動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)展與哪種亞型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位密切相關(guān)。

Dasilva等[8]研究探討了M1和M2極化因子對(duì)培養(yǎng)的人巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞促炎和抗炎基因表達(dá)的影響，巨噬細(xì)胞相比較，泡沫細(xì)胞對(duì)M1極化因子的反應(yīng)減弱，表現(xiàn)為促炎因子表達(dá)減少。而當(dāng)受到M2極化因子作用時(shí)，巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞都通過(guò)典型的抗炎基因上調(diào)做出反應(yīng)，兩種細(xì)胞差異不大。培養(yǎng)的人巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞可抑制其對(duì)M1極化因子的促炎反應(yīng)。因此，在動(dòng)脈粥樣硬化病變的M1極化微環(huán)境中，泡沫細(xì)胞的形成可能會(huì)局部削弱動(dòng)脈粥樣硬化形成中巨噬細(xì)胞性的炎癥成分。同時(shí)，由于在人類動(dòng)脈粥樣硬化易破裂、不穩(wěn)定斑塊區(qū)域M1型巨噬細(xì)胞是主要組成部分[9]，故暴露于M1極化因子之前將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞可能有抵消斑塊的不穩(wěn)定性的作用。

1.2 血管平滑肌細(xì)胞/內(nèi)皮細(xì)胞-泡沫細(xì)胞 存在于人類動(dòng)脈壁中的駐留細(xì)胞類型在泡沫細(xì)胞形成中也具有重要作用[10]。部分泡沫細(xì)胞起源于ECs和VSMCs。通過(guò)對(duì)人類冠狀動(dòng)脈病變中平滑肌細(xì)胞來(lái)源泡沫細(xì)胞的定量，發(fā)現(xiàn)泡沫細(xì)胞中來(lái)源于VSMCs的比例大于50%[11]。

天然動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的VSMCs主要來(lái)源于中層動(dòng)脈。在這個(gè)過(guò)程中，VSMCs經(jīng)歷了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能變化，產(chǎn)生了廣泛的表型。內(nèi)膜中的VSMCs表達(dá)清道夫受體，可以像巨噬細(xì)胞一樣攝取脂蛋白顆粒形成泡沫細(xì)胞[12]。其機(jī)制包括脂蛋白顆粒的胞吞作用[13]和通過(guò)血凝素樣氧化低密度脂蛋白受體(Lectin like Ox-LDL receptor-1,LOX-1)[14]攝取氧化型低密度脂蛋白(Oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)。如上所述，利用游離膽固醇誘導(dǎo)培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞表達(dá)巨噬細(xì)胞標(biāo)志物并且失去平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物[15]，不過(guò)VSMCs向巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化是可逆的。VSMCs向巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞的轉(zhuǎn)化受轉(zhuǎn)錄因子KLF4(Kruppel-like factor 4，KLF4)的調(diào)控[16]。

ECs可分化為參與促動(dòng)脈粥樣硬化血管重構(gòu)的平滑肌樣細(xì)胞。ECs在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展中起著重要作用，因?yàn)樗鼈兂诉^(guò)度表達(dá)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的黏附分子外，還分泌趨化因子和其他物質(zhì)，將單核細(xì)胞吸引到動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生部位[17]。這些細(xì)胞可以吞噬氧化修飾低密度脂蛋白和膽固醇，并將其儲(chǔ)存在細(xì)胞質(zhì)脂滴中，這些脂滴是細(xì)胞脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵細(xì)胞器，可觸發(fā)這些細(xì)胞分化為泡沫細(xì)胞[18]。在此背景下，Corrêa等[19]證實(shí)了內(nèi)皮細(xì)胞中泡沫細(xì)胞形成的機(jī)制，溶血磷脂酰膽堿(Lysophosphatidylcholine,LPC)可以通過(guò)脂滴在人內(nèi)皮細(xì)胞和人單核細(xì)胞中誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞的形成，這是一種炎癥依賴的途徑。

1.3 其它細(xì)胞-泡沫細(xì)胞 最近發(fā)現(xiàn)的血管駐留干細(xì)胞/祖細(xì)胞提供了直接的證據(jù)表明它們可能是動(dòng)脈粥樣硬化病變中泡沫細(xì)胞的重要來(lái)源[20]。這些細(xì)胞具有很高的增殖能力和產(chǎn)生內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、造血細(xì)胞或間充質(zhì)細(xì)胞后代的潛力[21]。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)表明，這些干細(xì)胞/祖細(xì)胞中的一些參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病過(guò)程，這提示了泡沫細(xì)胞來(lái)自常駐干細(xì)胞的可能性。

2 泡沫細(xì)胞的形成過(guò)程

2.1 修飾型低密度脂蛋白 泡沫細(xì)胞形成的主要原因是膽固醇攝入、儲(chǔ)存以及流出穩(wěn)態(tài)失調(diào)的結(jié)果[22]。膽固醇在血液中常以脂蛋白的形式存在，而血漿中LDL是運(yùn)輸內(nèi)源性膽固醇的主要載體，LDL是一類由載脂蛋白B和磷脂膜構(gòu)成的外殼包裹富含膽固醇酯內(nèi)核的球狀顆粒，通過(guò)血液運(yùn)輸水不溶性的膽固醇。盡管巨噬細(xì)胞和VSMCs都能攝取天然(即未經(jīng)修飾的)LDL，但動(dòng)脈粥樣硬化微環(huán)境內(nèi)的泡沫細(xì)胞形成過(guò)程中攝取的大部分脂質(zhì)來(lái)自修飾的低密度脂蛋白。研究表明，天然低密度脂蛋白不能引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累和隨后泡沫細(xì)胞的形成，而當(dāng)用體外化學(xué)修飾的低密度脂蛋白顆粒取代天然低密度脂蛋白時(shí)，細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累顯著增多[23]。修飾后的低密度脂蛋白生物活性發(fā)生了改變，呈現(xiàn)明顯的細(xì)胞毒性、化學(xué)趨向性和免疫原性。動(dòng)脈對(duì)ox-LDL的累積暴露仍然是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生和發(fā)展的主要決定因素[24]。

2.2 巨噬細(xì)胞對(duì)脂質(zhì)的識(shí)別和內(nèi)化作用 由于內(nèi)皮屏障功能受損，脂蛋白顆?？沙练e在動(dòng)脈壁中，并被細(xì)胞外基質(zhì)大分子保留在內(nèi)膜層內(nèi)。動(dòng)脈內(nèi)膜介質(zhì)中，巨噬細(xì)胞對(duì)脂蛋白顆粒的內(nèi)化是由一系列清道夫受體(Scavenger receptor，SR)介導(dǎo)的，例如SR-A1，CD36和血凝集素樣LOX-1等，每種清道夫受體都會(huì)特異性的識(shí)別特定的LDL修飾[25]。

SR-A1受體有三種亞型，其中兩種在功能上相關(guān)，并且可以參與ox-LDL的轉(zhuǎn)移。在實(shí)驗(yàn)性動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中，敲除SR-A1可以抑制泡沫細(xì)胞的形成，產(chǎn)生抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[26]。SR-A1的表達(dá)受核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB的調(diào)節(jié)，NF-κB可以被促炎性細(xì)胞因子刺激[27]。

CD36屬于清道夫受體B家族。CD36對(duì)ox-LDL具有很高的親和力，通過(guò)內(nèi)化CD36-oxLDL組合體來(lái)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[28]。他汀類藥物可以抑制CD36，使得單核/巨噬細(xì)胞對(duì)脂質(zhì)的攝取減少，并且可以減少ox-LDL在動(dòng)脈內(nèi)膜的積聚[29]。一些植物抗氧化劑，包括角鯊烯，槲皮苷等，可以抑制巨噬細(xì)胞中CD36的表達(dá)，從而防止這些細(xì)胞中過(guò)多的脂質(zhì)沉積[30]。

在動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中，LOX-1受體的表達(dá)明顯上調(diào)[31]。該受體在單核細(xì)胞中不表達(dá)，但在分化的巨噬細(xì)胞中上調(diào)，表明它具有促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的作用[32]。LOX-1是內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合ox-LDL的主要受體[33]，并且可以在VSMCs中誘導(dǎo)，這表明在動(dòng)脈粥樣硬化中VSMCs轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞的可能性[34]。該受體還可以識(shí)別未完全氧化的LDL，表明LOX-1在早期動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中可能起作用[35]。促炎細(xì)胞因子，如ox-LDL、脂多糖(LPS)、活性氧(ROS)等，可能是巨噬細(xì)胞中LOX-1表達(dá)上調(diào)的有效誘因。動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中，LOX-1基因的缺失或敲低可以減少斑塊進(jìn)展，減少炎癥[36]。而高膽固醇血癥小鼠中LOX-1的過(guò)表達(dá)會(huì)引起血管細(xì)胞凋亡增加，斑塊的不穩(wěn)定和動(dòng)脈血栓的形成[37]。

這些結(jié)果表明，清道夫受體主導(dǎo)巨噬細(xì)胞攝取膽固醇的能力。巨噬細(xì)胞除了通過(guò)SRs攝取膽固醇以外，還可以通過(guò)吞噬和胞飲作用攝取修飾型低密度脂蛋白[38]。

2.3 巨噬細(xì)胞中的膽固醇處理機(jī)制 膽固醇酯的形成在巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。巨噬細(xì)胞具有先進(jìn)的酶促機(jī)制，促進(jìn)膽固醇酯的形成，膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1(Aeg cholesterol acyltransferases1,ACAT1)是一種可以將膽固醇轉(zhuǎn)化為膽固醇酯的酶。新形成的膽固醇酯可通過(guò)兩種酶水解：中性膽甾醇酯水解酶1和溶酶體酸性脂肪酶，從而將膽固醇酯分解成游離脂肪酸和膽固醇[39]。巨噬細(xì)胞還表達(dá)一系列膜泵，例如ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCA1和ACCG1，它們與清道夫受體SR-BI共同將膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，再通過(guò)高密度脂蛋白運(yùn)回肝臟[40]。因此，膽固醇的酯化/去酯化之間的平衡可能決定巨噬細(xì)胞是否會(huì)轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞。

3 miRNAs在泡沫細(xì)胞形成中的作用

微核糖核酸(miRNAs)是一類調(diào)節(jié)基因表達(dá)的內(nèi)源性非編碼核糖核酸。miRNAs已被證明在血管系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，具有廣泛的生理病理效應(yīng)。miRNAs的異常表達(dá)在動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程的(包括泡沫細(xì)胞的形成)各個(gè)階段中均起著關(guān)鍵的作用[41]，如細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換、黏附分子表達(dá)、巨噬細(xì)胞對(duì)修飾型低密度脂蛋白的攝取和細(xì)胞膽固醇穩(wěn)態(tài)。在巨噬細(xì)胞中，對(duì)膽固醇攝入，儲(chǔ)存和流出的分子機(jī)制的調(diào)控是由多個(gè)miRNAs共同實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)于維持血脂穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。由于泡沫細(xì)胞的形成是促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的，所以促進(jìn)泡沫細(xì)胞產(chǎn)生的miRNAs可以被認(rèn)為是促動(dòng)脈粥樣硬化的。與之相反，抑制泡沫細(xì)胞形成的miRNAs則具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。在巨噬細(xì)胞中，ABCA1和ACAT1的表達(dá)受到多個(gè)miRNAs的調(diào)節(jié)，這些蛋白在維持膽固醇和磷脂穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用。ABCA1是膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)的主要泵，抑制該轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成。ACAT1催化膽固醇酯化，下調(diào)該酶可抑制泡沫細(xì)胞的生成。

miRNAs還可以通過(guò)控制參與膽固醇穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的通路或基因的表達(dá)來(lái)間接影響這一機(jī)制。例如，miR-21、miR-133a和miR-223通過(guò)靶向Toll樣受體4(TLR4)/核因子(NF)-κB信號(hào)來(lái)下調(diào)LPS誘導(dǎo)的脂質(zhì)堆積和炎癥。在人巨噬細(xì)胞中，miR-216a直接靶向胱硫氨酸γ裂解酶(CSE)基因的3’非翻譯區(qū)，通過(guò)抑制CSE/H2S系統(tǒng)對(duì)ABCA1的表達(dá)產(chǎn)生負(fù)面影響。miR-134被證明通過(guò)抑制血管生成素樣4(ANGPTL4)促進(jìn)膽固醇沉積，ANGPTL4是一種分泌的不可逆的脂蛋白脂酶(LPL)抑制劑。

在經(jīng)過(guò)LDL處理的THP-1巨噬細(xì)胞中，觀察到miR-150依賴于脂聯(lián)素受體2(AdipoR)的抑制引起膽固醇外流相關(guān)基因的激活，從而抑制泡沫細(xì)胞的形成。通過(guò)靶向HMG-box轉(zhuǎn)錄因子1(HBP1)，miR-155水平的增加被證明促進(jìn)巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。最后，miR-486通過(guò)靶向組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶1來(lái)控制ABCA1的表達(dá)，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶1是一種表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，通過(guò)在ABCA1基因的啟動(dòng)子上乙?；M蛋白H4的賴氨酸5和12來(lái)促進(jìn)ABCA1的產(chǎn)生。miRNAs通過(guò)促進(jìn)或抑制細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積和泡沫細(xì)胞的形成，在調(diào)節(jié)膽固醇動(dòng)態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用。因此，miRNAs可能是動(dòng)脈粥樣硬化中改善膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)和防止泡沫細(xì)胞產(chǎn)生的一個(gè)有前途的治療靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

近年來(lái)，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的各方面的深入研究，提高了對(duì)該疾病的總體認(rèn)識(shí)。巨噬細(xì)胞不是泡沫細(xì)胞形成的唯一來(lái)源，內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞等也具有向泡沫細(xì)胞轉(zhuǎn)化的能力。然而，在我們對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化形成的理解中，促炎反應(yīng)作為細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累的誘因，這是動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的原因而不是結(jié)果?？梢院?jiǎn)單的將這一過(guò)程描述：修飾型低密度脂蛋白與細(xì)胞相互作用，從而刺激吞噬作用，誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的釋放，進(jìn)而導(dǎo)致或加強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累。因此，在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展和退行過(guò)程中，更準(zhǔn)確地確定病變中泡沫細(xì)胞形成的不同細(xì)胞來(lái)源和分子機(jī)制，更好地理解泡沫細(xì)胞的特性和功能，可以為預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化性疾病開(kāi)辟新的途徑。