劉峰濤 于紫英

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是一種病灶發(fā)生在血管，累及身體重要器官的病理改變。典型AS病灶為粥樣硬化斑塊，由表面的纖維帽和內(nèi)在的大量脂質(zhì)和壞死細(xì)胞構(gòu)成的脂質(zhì)核組成。AS斑塊糜爛及斑塊破裂后造成的血栓形成，為臨床心血管事件的主要發(fā)病機(jī)制之一。AS斑塊是否破裂取決于斑塊內(nèi)在特性和外在因素的共同作用，而前者是斑塊不穩(wěn)定性的決定因素。不穩(wěn)定斑塊主要具有以下特點：大的脂質(zhì)壞死核心、大量炎癥細(xì)胞浸潤及薄的纖維帽。研究表明，血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)可發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、泡沫細(xì)胞(foam cells，F(xiàn)C)、間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨樣細(xì)胞等多種類型，進(jìn)而影響斑塊穩(wěn)定性。本文主要介紹VSMC表型轉(zhuǎn)化及VSMC與AS斑塊穩(wěn)定性之間的聯(lián)系，為穩(wěn)定AS斑塊提供新的策略。

1 VSMC表型轉(zhuǎn)化

VSMC位于血管中膜，是構(gòu)成血管壁組織結(jié)構(gòu)和維持血管張力的主要細(xì)胞類型。生理狀態(tài)下，VSMC表現(xiàn)出低增殖和合成能力，并通過表達(dá)一組獨特的收縮蛋白來實現(xiàn)血管壁的收縮和舒張。VSMC收縮蛋白的合成依賴于多種編碼收縮蛋白的特異性基因，包括α-肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin，alpha-SMA or α-actin)/ACTA2，調(diào)寧蛋白1(calponin 1)/CNN1，肌動蛋白相關(guān)蛋白(smooth muscle 22α，SM22α)/TAGLN和肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain，MHC)/MYH11。上述基因的表達(dá)依賴于血清轉(zhuǎn)錄因子(serum response factor，SRF)與啟動子中的順式調(diào)控元件CC(A/T-rich)6GG(CArG)的特異性結(jié)合來實現(xiàn)。而SRF能否調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)則依賴于VSMC中特異性表達(dá)的心肌素(myocardin，MYOCD)與SRF的結(jié)合[1]。

在胚胎發(fā)育過程中，VSMC伴隨著血管成熟從合成型/胚胎型(未分化型)轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s型/成熟型(分化型)，進(jìn)而完成其維持血管張力的功能。值得注意的是，與骨骼肌和心肌細(xì)胞不同，高度分化的成熟型VSMC仍具有可塑性，可從收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇汀：铣尚蚔SMC可以重新獲得收縮表型的許多特征，表明表型轉(zhuǎn)換是可逆的。合成型VSMC的特征表現(xiàn)為，收縮相關(guān)蛋白的合成減少，而促炎細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞遷移、增殖和分泌增加。近年大量研究表明，在疾病狀態(tài)下VSMC受到某些因素刺激時，如糖基化終產(chǎn)物[2]、炎癥、氧化應(yīng)激、血流切應(yīng)力等[3]，可發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，且其可轉(zhuǎn)化為多種類型的細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、FC、間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨樣細(xì)胞等[4](圖1)。Krüppel樣因子4(Krüppel-like factor 4，KLF4)在VSMC表型轉(zhuǎn)變中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。KLF4通過與SRF競爭性地結(jié)合CArG，抑制α-actin/ACTA2、calponin1/CNN1、SM22α/TAGLN和MHC/MYH11等編碼收縮蛋白的特異性基因的表達(dá)。研究表明，在ApoE-/-小鼠模型中特異性敲除VSMC的KLF4，可使斑塊面積減少，斑塊纖維帽厚度增加[5]。此外，自噬、微小RNA、長鏈RNA等在調(diào)控VSMC表型轉(zhuǎn)化過程中也發(fā)揮了重要作用。VSMC表型之間的相互轉(zhuǎn)化對血管穩(wěn)態(tài)的維持及血管對炎癥和損傷的反應(yīng)發(fā)揮一定的生理意義。然而，在疾病狀態(tài)下，此種相互轉(zhuǎn)化的平衡狀態(tài)可能失調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致臨床病理形態(tài)的出現(xiàn)。因此，正確認(rèn)識VSMC的表型轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促使其向有利表型轉(zhuǎn)化，將為預(yù)防和治療血管增生和動脈粥樣硬化性疾病提供新的策略。

糖基化終產(chǎn)物、炎癥、氧化應(yīng)激、血流切應(yīng)力可促使血管平滑肌細(xì)胞向巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、泡沫細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨樣細(xì)胞轉(zhuǎn)化

2 VSMC與FC的形成

FC的形成是AS形成的病理學(xué)基礎(chǔ)，是AS發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。FC的主要細(xì)胞來源為巨噬細(xì)胞源性FC和血管平滑肌源性FC。大量研究表明，巨噬細(xì)胞膜表面的多種受體可介導(dǎo)脂質(zhì)的攝取，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的大量蓄積進(jìn)而轉(zhuǎn)化成FC。近年研究顯示，VSMC亦可通過其細(xì)胞膜表面表達(dá)的脂蛋白受體攝取脂質(zhì)，形成肌源性FC。以往觀點認(rèn)為，斑塊中的FC主要來源于巨噬細(xì)胞。但最近的研究證實，在人冠狀動脈處的AS中，超過50%的FC來源于VSMC而非巨噬細(xì)胞。譜系追蹤實驗證實，在晚期AS中，VSMC來源的FC占到了36%[6]。值得注意的是，與巨噬細(xì)胞源性FC不同，VSMC形成的FC不能脫離AS斑塊。因此，血管平滑肌源性FC可能在斑塊進(jìn)展及破裂過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

FC的形成涉及膽固醇的攝取、膽固醇酯化及膽固醇逆轉(zhuǎn)運三個過程。VSMC可以表達(dá)多種與膽固醇攝取相關(guān)的受體，包括凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-1，LOX-1)、CD36和清道夫受體A1(scavenger receptor A1，SR-A1)等。研究發(fā)現(xiàn)，LOX-1在AS小鼠模型病變處的VSMC中的表達(dá)水平顯著升高；氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)與VSMC共孵育可上調(diào)LOX-1表達(dá)，而且，LOX-1表達(dá)上調(diào)使VSMC對ox-LDL的攝取增加[7]。體外培養(yǎng)VSMC，ox-LDL也可上調(diào)其CD36的表達(dá)，促進(jìn)FC形成[8]。在AS斑塊中表達(dá)的清道夫受體SR-A1也能攝取ox-LDL進(jìn)入VSMC。?；o酶A∶膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1(acyl-coA∶cholesterol acyltransferase 1，ACAT1)可催化游離膽固醇酯化成為膽固醇酯，是形成FC的關(guān)鍵酶，且已被證實在巨噬細(xì)胞和血管平滑肌源性FC形成中發(fā)揮重要作用。研究表明，炎癥因子可通過上調(diào)ACAT1的表達(dá)促進(jìn)血管平滑肌源性FC的形成[9]。在AS斑塊中，促進(jìn)膽固醇流出的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)在VSMC中的表達(dá)顯著減少，但在髓樣細(xì)胞中ABCA1表達(dá)不發(fā)生變化。高葡萄糖通過損害膽固醇流入和外排平衡來促進(jìn)VSMC內(nèi)脂質(zhì)的蓄積[10]。綜上所述，VSMC可通過上調(diào)LOX-1、CD36和SR-A1的表達(dá)，促進(jìn)膽固醇的內(nèi)流；細(xì)胞內(nèi)游離的膽固醇經(jīng)ACAT1酯化成為膽固醇酯；膽固醇可通過ABCA1、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體G1(ABCG1)、清道夫受體B1(SR-B1)流出細(xì)胞外[11]，而AS斑塊內(nèi)的多種因素(如ox-LDL)可通過影響VSMC的上述過程，促進(jìn)血管平滑肌源性FC的形成(圖2)。FC的形成在AS發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。而疾病狀態(tài)下，AS斑塊內(nèi)大量VSMC亦可通過其細(xì)胞膜表面表達(dá)的脂蛋白受體攝取脂質(zhì)，進(jìn)而吞噬大量的脂質(zhì)成分促進(jìn)AS斑塊脂質(zhì)核心的增大，從而導(dǎo)致AS斑塊穩(wěn)定性下降[12]。

ox-LDL：氧化型低密度脂蛋白；LOX-1：凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1；CD36：清道夫受體B；SR-A1：清道夫受體A1；ACAT1：酰基輔酶A∶膽固醇?；D(zhuǎn)移酶1；SR-B1：清道夫受體B1；ABCA1：ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體A1；ABCG1：ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體G1。ox-LDL等可通過促進(jìn)膽固醇的攝取，增強(qiáng)游離膽固醇的酯化，抑制細(xì)胞內(nèi)膽固醇的流出，促進(jìn)血管平滑肌源性FC的形成

3 VSMC與血管炎癥

AS是一種慢性炎癥性疾病，炎癥反應(yīng)貫穿AS整個過程。血管炎癥涉及管壁細(xì)胞與炎癥細(xì)胞之間的相互作用。多種細(xì)胞類型，如T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞參與上述過程。值得注意的是，VSMC可通過多種方式參與炎癥反應(yīng)。VSMC既可以產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子促進(jìn)炎癥細(xì)胞向血管壁募集，也可以被其他細(xì)胞分泌的炎癥因子所調(diào)控。已有研究表明，血管炎癥的關(guān)鍵細(xì)胞因子白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)，可誘導(dǎo)VSMC從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇?，通過激活核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)促進(jìn)IL-6、CCL2的表達(dá)，這些炎癥因子又可進(jìn)一步促進(jìn)炎癥細(xì)胞的浸潤和炎癥因子的分泌，進(jìn)而損傷斑塊穩(wěn)定性[13]。與對照組相比，選擇性抑制炎癥因子IL-1β可顯著降低心血管事件的發(fā)生。NF-κB介導(dǎo)的VSMC的炎癥表型轉(zhuǎn)換在AS和新生內(nèi)膜形成中起著核心作用。在人AS病變處的VSMC中已觀察到轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的表達(dá)升高。選擇性抑制VSMC中的NF-κB可減輕血管損傷后新生內(nèi)膜形成[14]。特異性抑制VSMC的NF-κB可能是潛在的治療靶點。此外，VSMC亦可通過向巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變參與炎癥反應(yīng)。研究表明，隨著AS的發(fā)生發(fā)展，斑塊微環(huán)境的改變，如炎癥因子的分泌、脂質(zhì)的堆積等，可使VSMC呈現(xiàn)巨噬細(xì)胞樣表現(xiàn)，包括巨噬細(xì)胞標(biāo)志基因激活、VSMC標(biāo)志基因受抑、促炎基因激活[15]。遺傳譜系追蹤研究表明，斑塊內(nèi)VSMC衍生的細(xì)胞可表達(dá)巨噬細(xì)胞標(biāo)志物，如CD68、Mac2和Mac3等[16]。綜上所述，VSMC可通過多種方式參與血管炎癥的級聯(lián)反應(yīng)。而血管炎癥的級聯(lián)放大可損傷AS斑塊的穩(wěn)定性，促進(jìn)AS斑塊的破裂。其一，血管炎癥可激活血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)粘附分子的表達(dá)及通透性增加，從而募集大量的炎癥細(xì)胞及脂質(zhì)成分致使AS斑塊脂質(zhì)核心增大；其二，血管炎癥亦可抑制斑塊纖維帽平滑肌細(xì)胞增殖及膠原纖維的合成；此外，血管炎癥還可誘發(fā)血管痙攣，改變斑塊處力學(xué)特性進(jìn)而損傷AS斑塊穩(wěn)定性[17]。

4 VSMC與纖維帽的完整性

斑塊纖維帽的形成及其完整性的維持主要依靠細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)。血管中的ECM主要由平滑肌細(xì)胞合成及分泌，包括膠原蛋白、非膠原蛋白及彈性蛋白等，其中膠原蛋白是ECM的主要成分。膠原降解主要由MMP家族及組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)家族共同調(diào)控。研究表明，促紅細(xì)胞生成素可促進(jìn)體外培養(yǎng)的VSMC產(chǎn)生膠原蛋白。進(jìn)一步研究表明，促進(jìn)VSMC膠原蛋白的產(chǎn)生可減少由斑塊破裂所引起的心血管事件的發(fā)生。隨著AS的進(jìn)一步發(fā)展，斑塊內(nèi)的微環(huán)境變化，如脂質(zhì)的堆積、炎癥因子的釋放等，可致VSMC發(fā)生凋亡、壞死和衰老，進(jìn)而損傷斑塊的穩(wěn)定性。研究表明，高度氧化的LDL可以引起VSMC的壞死。斑塊中高水平的活性氧也導(dǎo)致VSMC不可逆的氧化損害，致使DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等細(xì)胞成分發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致VSMC的壞死，損傷斑塊穩(wěn)定性[18]。斑塊內(nèi)的多種因素亦可促進(jìn)VSMC的衰老，而衰老的VSMC膠原蛋白的產(chǎn)生減少，MMP產(chǎn)生增加[19]。此外，炎癥因子可誘導(dǎo)VSMC分泌MMP，進(jìn)而降解ECM損害斑塊穩(wěn)定性。MMP選擇性抑制劑可減緩ApoE-/-小鼠AS斑塊的破裂。大量臨床研究發(fā)現(xiàn)，易損斑塊纖維帽較薄。AS斑塊穩(wěn)定性的維持主要依賴于VSMC產(chǎn)生的膠原蛋白。而疾病狀態(tài)下，VSMC可發(fā)生凋亡、壞死和衰老等，進(jìn)而導(dǎo)致其膠原蛋白合成能力降低，從而不利于AS斑塊穩(wěn)定性的維持。已有研究表明，與穩(wěn)定性心絞痛患者相比，不穩(wěn)定性患者AS斑塊內(nèi)平滑肌細(xì)胞凋亡率增高[20]。

5 血管平滑肌與血管鈣化

血管鈣化的病理改變表現(xiàn)為羥基磷灰石結(jié)晶在ECM和動脈壁細(xì)胞上的蓄積，是AS、糖尿病血管病變、高血壓等的共同病理表現(xiàn)。VSMC可通過以下途徑參與血管鈣化過程：(1)通過向骨樣細(xì)胞轉(zhuǎn)變參與血管鈣化；(2)通過釋放基質(zhì)囊泡及凋亡后產(chǎn)生的凋亡小體為鈣化提供成核位點。

生理狀態(tài)呈收縮表型的VSMC在受到損傷或誘導(dǎo)時可向成骨樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。在AS病變鈣化過程中，VSMC表達(dá)多種成骨轉(zhuǎn)錄因子，如Cbfa1(也稱為Runx2)、Msx2、Sox9、Osterix。而上述轉(zhuǎn)錄因子可進(jìn)一步促進(jìn)成骨和軟骨生成蛋白的表達(dá)，如骨鈣素、Ⅰ型膠原、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2、堿性磷酸酶[21]。隨著斑塊的進(jìn)一步發(fā)展，斑塊微環(huán)境改變，如活性氧、炎癥因子等的產(chǎn)生增加。而這些因素可進(jìn)一步促進(jìn)VSMC向成骨樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。研究表明，氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可促進(jìn)VSMC的分化。NADPH氧化酶的活性增加和過氧化氫水平升高可通過上調(diào)Runx2表達(dá)促進(jìn)VSMC的分化[22]。此外，促炎受體可通過提高NADPH氧化酶活性和VSMC氧化應(yīng)激進(jìn)而增加Runx2和堿性磷酸酶的表達(dá)促進(jìn)VSMC轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒菢蛹?xì)胞。而抑制這一過程可減少氧化應(yīng)激進(jìn)而降低Runx2的表達(dá)抑制VSMC的成骨樣分化。多種因素可通過影響成骨轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄和骨生成相關(guān)蛋白的表達(dá)，而對VSMC骨化過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。微小RNAs已成為VSMC骨化的關(guān)鍵調(diào)控因子。研究表明，在VSMC中特異性下調(diào)微小RNA-204可促進(jìn)Runx2的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)VSMC的成骨樣分化。

VSMC還可通過釋放基質(zhì)囊泡以及凋亡后產(chǎn)生的凋亡小體為鈣化提供成核位點。在高磷狀態(tài)下，VSMC可通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白PIT-1吸收磷酸鹽，導(dǎo)致成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Runx2表達(dá)增高，進(jìn)而分化為成骨樣細(xì)胞。而這些成骨樣細(xì)胞可產(chǎn)生大量的基質(zhì)小泡，此小泡可為鈣化提供成核位點。此外，這些基質(zhì)小泡內(nèi)包含許多蛋白，如與鈣和磷酸鹽攝取相關(guān)的蛋白、與細(xì)胞外礦化相關(guān)的蛋白以及細(xì)胞骨架和其他細(xì)胞內(nèi)相關(guān)蛋白。凋亡也與VSMC鈣化存在相關(guān)性[21]。研究表明，VSMC可釋放類似于基質(zhì)囊泡的凋亡小體，此類凋亡小體富集鈣，進(jìn)而導(dǎo)致血管鈣化。病理狀態(tài)下，VSMC可通過多種途徑促進(jìn)血管鈣化，尤其是AS斑塊的鈣化。大量臨床病理結(jié)果證實，AS斑塊鈣化數(shù)量與斑塊穩(wěn)定性密切相關(guān)，多發(fā)鈣化可損傷AS斑塊的穩(wěn)定性。AS斑塊內(nèi)部多發(fā)鈣化可成倍增加局部斑塊組織應(yīng)力，進(jìn)而更容易導(dǎo)致纖維帽斷裂或斑塊內(nèi)出血，增加AS斑塊破裂風(fēng)險。

6 展望

VSMC的主要生理功能為維持血管的收縮和舒張。近年來的研究表明，高度分化的成熟型VSMC仍具有可塑性，可從收縮表型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣杀硇?如巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞、FC、間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨樣細(xì)胞)。上述血管平滑肌的各種表型與AS斑塊穩(wěn)定性密切相關(guān)，如參與斑塊脂質(zhì)核心的形成、炎癥因子的分泌及纖維帽的完整性及血管鈣化等。因此，如何正確認(rèn)識血管平滑肌在AS 斑塊穩(wěn)定性中的作用，尋找促使VSMC向有利表型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵作用靶點，進(jìn)而為增加AS斑塊穩(wěn)定性提供新的預(yù)防和治療策略，將成為下一步研究血管平滑肌的重要方向。

利益沖突：無