柴 鈺 金翠柳 凌 望 吳美平

動(dòng)脈粥樣硬化( atherosclerosis, AS)是一種以血管異常炎性反應(yīng)為主要表現(xiàn)，以脂質(zhì)沉積、斑塊形成以及內(nèi)膜增厚為主要病理特征，發(fā)生于血管內(nèi)膜及內(nèi)膜下的慢性炎癥性疾病，是心絞痛、心肌梗死、心力衰竭、腦卒中等多種心腦血管疾病發(fā)生的主要病理基礎(chǔ)[1]。內(nèi)皮細(xì)胞是人體最大、最重要、功能高度活躍的器官，廣泛分布于血管腔的內(nèi)表面，其連續(xù)性和完整性是維持血管穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵[2，3]。在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的病理過(guò)程中通常伴有血管內(nèi)皮細(xì)胞的死亡，研究表明，血管內(nèi)皮細(xì)胞死亡是動(dòng)脈粥樣硬化形成的始動(dòng)環(huán)節(jié)，同時(shí)存在于動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的整個(gè)病理進(jìn)程[4]。

內(nèi)皮細(xì)胞生存命運(yùn)及其機(jī)制一直是冠心病病理學(xué)研究熱點(diǎn)。迄今為止已發(fā)現(xiàn)的內(nèi)皮細(xì)胞死亡方式包括凋亡、壞死、焦亡、鐵死亡等，其中焦亡作為一種新的、獨(dú)特的細(xì)胞死亡方式引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。目前，在血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他多種細(xì)胞類型中均發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡的存在，并且多項(xiàng)研究表明,細(xì)胞焦亡與動(dòng)脈粥樣硬化的形成密切相關(guān)。因此，深入探討內(nèi)皮細(xì)胞焦亡在動(dòng)脈粥樣硬化病理進(jìn)程中的潛在作用和分子機(jī)制，可為動(dòng)脈粥樣硬化性心腦血管疾病的預(yù)防和治療提供新的依據(jù)及策略。

一、血管內(nèi)皮細(xì)胞之命運(yùn)與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系

動(dòng)脈粥樣硬化是一種影響血管樹(shù)并導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈疾病(coronary artery disease，CAD)、外周動(dòng)脈疾病和腦卒中的病理生理過(guò)程[5]。自1755年Albrecht von Haller提出“動(dòng)脈粥樣硬化”一詞以來(lái)，人們對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)的理解有了很大的發(fā)展?，F(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，最終導(dǎo)致冠心病的細(xì)胞和組織級(jí)聯(lián)反應(yīng)遠(yuǎn)比內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)層膽固醇顆粒的積累復(fù)雜得多。目前被普遍接受的由美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院心血管病研究專家ROSS提出并修正的“損傷反應(yīng)”學(xué)說(shuō)認(rèn)為,內(nèi)皮細(xì)胞損傷是動(dòng)脈粥樣硬化早期病變發(fā)生的始動(dòng)環(huán)節(jié)。

生理狀態(tài)下,血管內(nèi)皮細(xì)胞大多呈梭形,其排列與血流方向一致，可通過(guò)不同類型的黏附結(jié)構(gòu)或連接方式形成連續(xù)的細(xì)胞單層，能有效隔離血液和組織液，使血管壁免受體內(nèi)外各種物理、化學(xué)因素的損傷。但當(dāng)血管內(nèi)皮受到血流的沖刷、血脂紊亂、高血糖、煙草、藥物、病原微生物等危險(xiǎn)因素的刺激時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞受損，內(nèi)皮下空間中循環(huán)脂蛋白顆粒局部滲透、捕獲和物理、化學(xué)修飾[6]。循環(huán)單核細(xì)胞從血液中選擇性招募進(jìn)入內(nèi)膜，在內(nèi)膜中它們分化成巨噬細(xì)胞并內(nèi)化修飾過(guò)的脂蛋白成為泡沫細(xì)胞[7]。泡沫細(xì)胞進(jìn)一步聚集形成脂紋，這是動(dòng)脈粥樣硬化的早期病變。動(dòng)脈粥樣硬化的病理變化過(guò)程可分為脂質(zhì)條紋期、纖維樣斑塊期、粥樣斑塊期及復(fù)合病變期4個(gè)期，在一個(gè)特定的個(gè)體中，多個(gè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可以同時(shí)存在，每個(gè)斑塊都處于其各自的病理生物進(jìn)化階段。在這一系列復(fù)雜事件中，內(nèi)皮細(xì)胞扮演著極其重要的角色，內(nèi)皮細(xì)胞功能減退乃至死亡構(gòu)成了動(dòng)脈粥樣硬化致病的必要條件。

二、決定血管內(nèi)皮細(xì)胞命運(yùn)的方式

“生老病死”是生命的必經(jīng)歷程，亦是自然界的基本規(guī)律。但凡有生，終有歸途。細(xì)胞死亡是細(xì)胞生命過(guò)程中的一個(gè)必經(jīng)階段，不僅對(duì)生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育具有重要的調(diào)節(jié)作用，而且對(duì)于維持生物體的穩(wěn)態(tài)和基本生物學(xué)功能具有重要意義[8]。2009年細(xì)胞死亡學(xué)術(shù)命名委員會(huì)根據(jù)細(xì)胞形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)將細(xì)胞死亡分為壞死、凋亡、鐵死亡、自噬及焦亡等[9]。

細(xì)胞壞死是一種裂解性細(xì)胞死亡，它由環(huán)境擾動(dòng)觸發(fā)，導(dǎo)致細(xì)胞核皺縮、質(zhì)膜破裂、細(xì)胞自溶以及炎性細(xì)胞內(nèi)容物失控釋放[10]。細(xì)胞凋亡遵循細(xì)胞固有的程序性自殺機(jī)制,屬于正常的細(xì)胞周期發(fā)育。其生理特征主要表現(xiàn)為細(xì)胞在不釋放胞質(zhì)內(nèi)容物到細(xì)胞外空間的情況下自動(dòng)解體并有效抑制炎癥。鐵死亡是一種氧化性非凋亡性的細(xì)胞死亡形式，其病理特征主要表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)鐵依賴的脂質(zhì)過(guò)氧化物蓄積，形態(tài)特征主要表現(xiàn)為細(xì)胞膜斷裂出泡，線粒體體積變小，膜密度增加，嵴減少或消失，線粒體外膜破裂，但細(xì)胞核大小正常且無(wú)染色質(zhì)凝聚[11]。自噬最早由著名細(xì)胞學(xué)家克里斯汀·德·迪夫提出，指膜包裹部分細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)衰老損傷的細(xì)胞器形成自噬體,并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內(nèi)容物，以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞自身代謝需要的調(diào)控和細(xì)胞器的更新[12]。細(xì)胞焦亡(pyroptosis)是一種介于凋亡和壞死之間的炎癥性程序性細(xì)胞死亡[13～15]。作為一種新進(jìn)發(fā)現(xiàn)并被證實(shí)的細(xì)胞死亡模式，有研究證明，細(xì)胞焦亡依賴于半胱氨酸依賴性天冬氨酸特異性蛋白酶家族(caspase)而存在，且在形態(tài)、機(jī)制和病理生理上均不同于細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死。焦亡發(fā)生時(shí)，孔道形成，質(zhì)膜破裂，細(xì)胞內(nèi)容物和促炎性介質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞間質(zhì)，激發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)，募集更多的炎性細(xì)胞進(jìn)而擴(kuò)大了炎性反應(yīng)并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

三、細(xì)胞焦亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

1.經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑：經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑是依賴于caspase-1的細(xì)胞焦亡途徑[16]。當(dāng)細(xì)菌、真菌和病毒等病原體感染宿主細(xì)胞時(shí)，pro-caspase-1通過(guò)凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣接頭蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD，ASC)與特異性模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors，PRRs)NLR間接連接形成一個(gè)多聚體蛋白復(fù)合物炎性小體。pro-caspase-1一旦被募集到炎性小體后，它就會(huì)二聚體化并激活自身的蛋白酶活性，將無(wú)活性的caspase-1前體裂解形成有活性的caspase-1?；罨腸aspase-1一方面可以切割GSDMD使其成為GSDMD-N，后者能插入細(xì)胞膜誘導(dǎo)形成細(xì)胞膜孔道，這些孔道驅(qū)散細(xì)胞離子梯度，增加滲透壓并導(dǎo)致滲透水流入，進(jìn)而誘導(dǎo)發(fā)生細(xì)胞腫脹、質(zhì)膜裂解、細(xì)胞死亡及胞內(nèi)物質(zhì)釋放等一系列炎性反應(yīng)。另一方面，活化的caspase-1也能切割白細(xì)胞介素-1β和白細(xì)胞介素-18前體，將其激活成為有活性的IL-1β和IL-18，并通過(guò)GSDMD細(xì)胞膜孔道將其釋放至細(xì)胞外，招募更多炎性細(xì)胞，擴(kuò)大炎性反應(yīng)[17，18]。這種依賴caspase-1的細(xì)胞焦亡途徑就被稱為經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑。其中炎性小體的形成是經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑的重要特征之一。

2.非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑:人的caspase-4/5和小鼠的caspase-11作為胞內(nèi)受體，在受到革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激后，可識(shí)別LPS并與之直接結(jié)合而介導(dǎo)炎癥壞死，這種依賴caspase-4/5/11的細(xì)胞死亡方式被稱為非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑[19]。其機(jī)制是LPS可通過(guò)與caspase-4/5/11結(jié)合而誘導(dǎo)其活化，活化的caspase-4/5/11在N末端和C末端結(jié)構(gòu)域間的接頭內(nèi)直接剪切GSDMD,從而釋放具有成孔活性的N端結(jié)構(gòu)域GSDMD-N,GSDMD-N 通過(guò)結(jié)合膜磷酸肌醇轉(zhuǎn)移到質(zhì)膜，在膜上穿孔進(jìn)而引起細(xì)胞焦亡[20]。此外，LPS與caspase-11特異性結(jié)合后，活化的caspase-11可促進(jìn)縫隙連接半通道蛋白Pannexin-1的激活和Pannexin-1依賴性ATP通道的開(kāi)放。裂解的Pannexin-1打開(kāi)自身通道以釋放ATP與細(xì)胞膜上P2X7 受體結(jié)合，打開(kāi)非選擇性P2X7陽(yáng)離子通道，繼而導(dǎo)致胞內(nèi)的K+外流，胞外的Na+和Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞膜完整性受損，釋放內(nèi)容物引發(fā)炎性反應(yīng)及細(xì)胞死亡[21]。雖然經(jīng)典途徑中的炎性小體也參與依賴caspase-11的細(xì)胞焦亡途徑,但是caspase-11的自身活化與細(xì)胞死亡并不依賴于PRRs和ASC。因此，炎性小體并不是介導(dǎo)非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑的必需條件。

四、血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡與動(dòng)脈粥樣硬化

1.血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡是促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的新機(jī)制:有研究表明，動(dòng)脈粥樣硬化病理變化過(guò)程中的多種體內(nèi)外危險(xiǎn)因素如高血壓、高血糖、高血脂、吸煙及肥胖等均可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。如Yin等[22]研究發(fā)現(xiàn)氧化低密度脂蛋白作用于內(nèi)皮細(xì)胞后，可使內(nèi)皮細(xì)胞中NLRP1、NLRP3、caspase-1和IL-1β表達(dá)水平均明顯升高，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。Xi等[23]研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性代謝刺激物同型半胱氨酸能夠通過(guò)激活caspase-1依賴的炎性小體活化誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。另有研究報(bào)道，金屬離子(Ni2+、Hg2+等)可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞NLRP3炎性小體活化、caspase-1激活和成熟的IL-1β產(chǎn)生，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[24]。

內(nèi)皮細(xì)胞焦亡可促進(jìn)IL-1β、IL-18、P-選擇素、細(xì)胞間黏附分子、血管細(xì)胞黏附分子等大量分泌，觸發(fā)單核-吞噬細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致血管壁炎性反應(yīng)的增強(qiáng)和血管內(nèi)膜完整性的破壞，進(jìn)而加劇動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)程(圖1)。如高膽固醇血癥可通過(guò)NADPH氧化酶誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生從而激活NLRP3炎性小體和caspase-1，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡，促進(jìn)炎性反應(yīng)，加劇動(dòng)脈粥樣硬化[25]。吸煙是促使動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的重要危險(xiǎn)因素之一，Wu等[26]研究發(fā)現(xiàn)尼古丁可以促進(jìn)ROS的產(chǎn)生，進(jìn)而激活NLRP3炎性小體，促使caspase-1成熟和IL-1β、IL-18的產(chǎn)生，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡而加劇動(dòng)脈粥樣硬化。鎘元素是一種較為常見(jiàn)的金屬污染物，Chen等[27]研究發(fā)現(xiàn)，其可誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生ROS，進(jìn)而活化NLRP3炎性小體及其下游的caspase-1和IL-1β，從而誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞焦亡，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

圖1 血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡與動(dòng)脈粥樣硬化

2.基于血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡西醫(yī)治療動(dòng)脈粥樣硬化的現(xiàn)狀：動(dòng)脈粥樣硬化是一種危及人類健康的慢性炎癥性病變，是導(dǎo)致心腦血管疾病的主要原因。鑒于其臨床與基礎(chǔ)研究的不斷深入，目前防治動(dòng)脈粥樣硬化的藥物主要包括調(diào)脂類藥物、抗栓和抗凝類藥物、鈣通道阻滯劑、抗氧化類藥物等。調(diào)脂類藥物如他汀類、貝特類、煙酸類、膽酸螯合劑等主要通過(guò)降低低密度脂蛋白發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用；抗栓類藥物如阿司匹林、氯吡格雷、阿昔單抗等主要通過(guò)降低血小板的黏附和聚集防止血栓形成；抗凝類藥物如普通肝素、低分子肝素、比伐盧定等通過(guò)影響凝血過(guò)程中的某些凝血因子抑制動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成；鈣通道阻滯劑則主要通過(guò)減少低密度脂蛋白的氧化和平滑肌細(xì)胞的增殖，增加血管內(nèi)皮舒張因子的釋放，預(yù)防和控制動(dòng)脈粥樣硬化；抗氧化類藥物如普羅布考和泛硫乙胺，可通過(guò)減少細(xì)胞因子和趨化因子對(duì)細(xì)胞的刺激作用，抑制細(xì)胞凋亡和壞死，從而阻斷動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。

藥物治療的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)靶點(diǎn)，通過(guò)靶點(diǎn)的抑制、激活和改變來(lái)達(dá)到阻止或逆轉(zhuǎn)病程進(jìn)展的目的。然而，雖然他汀類、貝特類和抗栓類等藥物除靶向低密度脂蛋白和血小板外，還具有抗炎的功效，但對(duì)于血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡這一新機(jī)制，目前尚無(wú)西藥對(duì)其有深入明確的研究。

3.干預(yù)血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡是中醫(yī)藥防治動(dòng)脈粥樣硬化的新策略：細(xì)胞焦亡是一種伴隨炎性因子釋放并引發(fā)細(xì)胞膜破裂溶解的新型死亡方式。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，該死亡形式在感染性疾病、代謝性疾病及動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程中扮演著重要角色。目前雖然用于干預(yù)細(xì)胞焦亡的藥物種類不少，但多數(shù)還處于基礎(chǔ)研究階段，中醫(yī)藥作為經(jīng)驗(yàn)醫(yī)學(xué)，其研究與西醫(yī)不同，多是在已有臨床功能效果的基礎(chǔ)下的機(jī)制研究。因此，中醫(yī)藥干預(yù)細(xì)胞焦亡的研究日益增多。洪蕾等[28]在探究很多中藥如虎杖等的有效單體白藜蘆醇對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的人肺上皮細(xì)胞增殖、炎性因子釋放及焦亡的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可以通過(guò)減少炎性因子的釋放，降低NLRP3、Gasdermin D、caspase-1及ELAVL1的表達(dá)，對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的人肺上皮細(xì)胞焦亡起到一定的保護(hù)作用。景艷蕓等[29]研究發(fā)現(xiàn)，燈盞花乙素可通過(guò)上調(diào)巨噬細(xì)胞中cAMP水平來(lái)激活PKA，從而抑制ATP誘導(dǎo)的NLRP3炎性小體激活及巨噬細(xì)胞的焦亡。唐標(biāo)等[30]以缺氧、缺糖(復(fù)氧)復(fù)糖誘導(dǎo)構(gòu)建體外缺血再灌注SH-SY5Y細(xì)胞模型，探討三七總皂苷對(duì)SH-SY5Y細(xì)胞焦亡的調(diào)控作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三七總皂苷可降低細(xì)胞中GSDMD、GSDMD-N及caspase-1蛋白水平，抑制IL-1β和IL-18釋放，進(jìn)而減輕缺氧缺糖(復(fù)氧)復(fù)糖誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞功能損傷。中醫(yī)藥干預(yù)細(xì)胞焦亡或已成為新的研究熱點(diǎn)。

血管內(nèi)皮細(xì)胞作為血液與血管壁之間的保護(hù)性屏障，其焦亡容易導(dǎo)致血管內(nèi)膜上脂質(zhì)沉積，促使一系列的免疫反應(yīng)導(dǎo)致白細(xì)胞沉積到血管壁，從而形成局部血栓。因此中醫(yī)藥針對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡的預(yù)防或治療亦成為研究的熱點(diǎn)之一。吳樹(shù)寧等[31]在探索大黃素對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞焦亡的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，大黃素可通過(guò)下調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)活性氧水平來(lái)抑制NLRP3、caspase-1和IL-1β的表達(dá)，進(jìn)而抑制缺氧條件下細(xì)胞焦亡，減少血管內(nèi)皮損傷，防治心血管疾病。有研究采用二氫楊梅素預(yù)處理棕櫚酸誘導(dǎo)的焦亡人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞后，血管內(nèi)皮細(xì)胞的活性及其細(xì)胞膜完整性增強(qiáng)，LDH釋放減少，caspase-1、IL-1β和ICAM-1表達(dá)降低，內(nèi)皮細(xì)胞焦亡減少。目前，細(xì)胞焦亡作為新的死亡方式已逐漸步入人們的視線，其釋放的大量炎性物質(zhì)及參與的多種蛋白成為可能的治療靶點(diǎn)。中醫(yī)藥對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡的治療與西醫(yī)比較，對(duì)機(jī)體有更少的損害及不良反應(yīng)。因此，中醫(yī)藥干預(yù)血管內(nèi)皮細(xì)胞焦亡在防治動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展中是一項(xiàng)新思路。

五、展 望

內(nèi)皮細(xì)胞焦亡作為新進(jìn)發(fā)現(xiàn)并被證實(shí)的一種伴隨炎性因子釋放的獨(dú)特的程序性細(xì)胞死亡方式，其在內(nèi)皮屏障和動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展的病理進(jìn)程中起著重要作用。在動(dòng)脈粥樣硬化病理進(jìn)程中，多種體內(nèi)外危險(xiǎn)信號(hào)均可通過(guò)經(jīng)典或非經(jīng)典細(xì)胞焦亡途徑引起血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生焦亡，促進(jìn)IL-1β、IL-18等炎性因子的大量釋放，進(jìn)而可以誘導(dǎo)炎性反應(yīng)增強(qiáng)，促使斑塊形成、易損和破裂。但由于研究處于開(kāi)始階段，使得目前研究相關(guān)性結(jié)論多，內(nèi)皮焦亡與冠心病因果關(guān)系尚需開(kāi)展深入研究予以證實(shí)。

中醫(yī)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡的研究目前處于基礎(chǔ)階段。因此，從中醫(yī)藥角度對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡的作用及機(jī)制進(jìn)一步深入研究，發(fā)揮中醫(yī)藥的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過(guò)中醫(yī)藥調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞焦亡至陰陽(yáng)平和狀態(tài)同樣必不可少。相信隨著未來(lái)研究的不斷深入，內(nèi)皮細(xì)胞焦亡在動(dòng)脈粥樣硬化病理進(jìn)程中的作用將逐步闡明，而內(nèi)皮細(xì)胞焦亡也會(huì)成為解釋中醫(yī)藥作用機(jī)制的有力證據(jù)。