陳航，鄭江華

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血管外科，四川 南充 637000)

0 引言

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS) 是一種嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的常見(jiàn)病，是冠心病、腦血管病和血栓栓塞性疾病等心腦血管疾病發(fā)生的共同基礎(chǔ)，是引起心腦血管疾病死亡的重要因素。AS 是一種炎癥相關(guān)性疾病，它會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈壁硬化和增厚，并形成由免疫細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂質(zhì)、成纖維、間充質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)組成的斑塊。動(dòng)脈粥樣斑塊中的間充質(zhì)細(xì)胞的來(lái)源一直在研究，目前的研究表明內(nèi)皮細(xì)胞是斑塊內(nèi)間充質(zhì)細(xì)胞的來(lái)源。內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)轉(zhuǎn)分化(endothelial-to-mesenchymal transition，EndMT)被認(rèn)為是上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)分化的一種亞型，是指內(nèi)皮細(xì)胞失去其自身特性而獲得間質(zhì)細(xì)胞特性的表型轉(zhuǎn)變過(guò)程。本文綜述EndMT 在AS 的證據(jù)、危險(xiǎn)因素、生化信號(hào)通路以及細(xì)胞反應(yīng)的分子機(jī)制。

1 EndMT 在AS 的證據(jù)

EndMT 改變包括細(xì)胞形態(tài)變化、增殖和遷移能力增強(qiáng)、分泌膠原蛋白和纖維連接蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)及表達(dá)一些白細(xì)胞黏附分子，而發(fā)生間質(zhì)轉(zhuǎn)分化的內(nèi)皮細(xì)胞可以從鋪路石樣形態(tài)轉(zhuǎn)變成分散的紡錘[1]。氧化應(yīng)激、缺氧、振蕩剪切應(yīng)力、炎癥等促動(dòng)脈粥樣硬化因素都可以導(dǎo)致EndMT 的發(fā)生。在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊部位存在明顯的氧化應(yīng)激，并且內(nèi)膜斑塊部位的氧化應(yīng)激程度比外膜更為明顯。近年研究表明EndMT 也是動(dòng)脈粥樣硬化的重要病理過(guò)程[2]。成纖維細(xì)胞可以調(diào)節(jié)炎癥、細(xì)胞外基質(zhì)和膠原蛋白的產(chǎn)生以及斑塊的穩(wěn)定性，在動(dòng)脈粥樣硬化病變過(guò)程中占有重要地位。研究發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中存在EndMT 來(lái)源的具有成纖維細(xì)胞特征的細(xì)胞。載脂蛋白E 基因被敲除的小鼠中，采用黃色熒光蛋白(Yellow fluorescent protein，YFP)標(biāo)記內(nèi)皮細(xì)細(xì)胞，在胸主動(dòng)脈斑塊進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn) YFP 陽(yáng)性的內(nèi)皮細(xì)胞同時(shí)表達(dá)大量的成纖維細(xì)胞活化蛋白(Fibroblast activation protein，F(xiàn)AP)[3]。而正常的內(nèi)皮細(xì)胞并不表達(dá)FAP，說(shuō)明斑塊內(nèi)確實(shí)發(fā)生了EndMT。此外在靠近脂質(zhì)核心的部位，EndMT 的程度更大，內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)源的間質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出更為成熟的成纖維細(xì)胞表型；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生粥樣硬化的動(dòng)脈外膜也存在EndMT。更重要的是，人動(dòng)脈硬化斑塊部位也存在同時(shí)表達(dá)內(nèi)皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志分子的“轉(zhuǎn)化”細(xì)胞，表明動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中確實(shí)發(fā)生了EndMT。EndMT也被認(rèn)為與斑塊不穩(wěn)定性有關(guān)[4]。同時(shí)一系列信號(hào)通路也被認(rèn)為參與了EndMT 的過(guò)程。

2 在AS 中促進(jìn)EndMT 的危險(xiǎn)因素

2.1 切應(yīng)力對(duì)EndMT 的影響

切應(yīng)力是血液流向與內(nèi)皮細(xì)胞相切時(shí)所施加的摩擦力，而內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)切應(yīng)力極為敏感。內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為生化信號(hào)的多種機(jī)械感覺(jué)復(fù)合體來(lái)感知切應(yīng)力[5]。血流紊亂的特征是在分叉點(diǎn)和彎曲處的低而振蕩的切應(yīng)力(Low and Oscillatory Shear Stress，LOSS) 的產(chǎn)生，進(jìn)而誘導(dǎo)斑塊的形成。LOSS 通過(guò)產(chǎn)生活性氧來(lái)增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激[6]。內(nèi)皮細(xì)胞中高水平的活性氧導(dǎo)致形態(tài)學(xué)改變和EndMT 標(biāo)志物的誘導(dǎo)，同時(shí)內(nèi)皮基因表達(dá)下調(diào)[1]，這些提示LOSS 來(lái)源的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)EndMT。此外，LOSS 還會(huì)促進(jìn)血管炎癥、內(nèi)皮細(xì)胞增殖、凋亡和衰老，從而增加血管通透性，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展[7]，說(shuō)明LOSS 誘導(dǎo)的EndMT 可能參與了這些內(nèi)皮細(xì)胞功能的改變。此外，LOSS 使單核細(xì)胞重新聚集到內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)M1 型泡沫細(xì)胞分化，然后分泌CCL4、白介素-1(Interleukin-1，IL-1)β 和腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor，TNF)α。CCL4 可 通 過(guò) 增 加 內(nèi) 皮細(xì)胞內(nèi)源性轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(Transforming growth factor，TGF)β 的表達(dá)而誘導(dǎo)EndMT[8]，提示內(nèi)皮細(xì)胞與泡沫細(xì)胞之間的相互作用在誘導(dǎo)EndMT 中起重要作用。

2.2 循環(huán)應(yīng)變對(duì)EndMT 的影響

循環(huán)應(yīng)變(cyclic strain，CS)是血壓派生的力，由于血流的脈動(dòng)導(dǎo)致動(dòng)脈壁在垂直于內(nèi)皮細(xì)胞的圓周方向反復(fù)變形。生理水平的CS 通過(guò)PLK3 激酶介導(dǎo)的AKT 促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增殖[9]，而CS 水平的升高(＞15%)則會(huì)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)基質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶(matrix metalloproteinase，MMPs)，如MMP-9[10,11]。內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)Notch 信號(hào)通路激活EndMT 轉(zhuǎn)錄程序來(lái)表達(dá)MMP-9[12]，提示動(dòng)脈粥樣硬化中CS 水平升高可能會(huì)加重EndMT。而病理性CS 會(huì)誘導(dǎo)線粒體活性氧釋放，隨后激活NF-κB 信號(hào)[13]。由此產(chǎn)生的氧化應(yīng)激和炎癥狀態(tài)通過(guò)增加TGF-β 的表達(dá)并通過(guò)ALK5 激活其信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)EndMT[14]。

2.3 氧化低密度脂蛋白對(duì)EndMT 的誘導(dǎo)

動(dòng)脈粥樣硬化的特征是血脂異常，如氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)水平的升高。ox-LDL 被證明可以加速誘導(dǎo)EndMT[15]，且ox-LDL 的這種誘導(dǎo)作用嚴(yán)格依賴(lài)于其固有的膜受體LOX1[16]。后經(jīng)研究證明，一個(gè)觸發(fā)EndMT 的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子-snail，被ox-LDL 特異性地上調(diào)了轉(zhuǎn)錄，并且它的敲除完全減弱了ox-LDL 誘導(dǎo)的EndMT，這表明它在調(diào)節(jié)這一效應(yīng)中發(fā)揮了重要作用[16]。

2.4 高血壓和高血糖對(duì)EndMT 的影響

高血壓和高血糖時(shí)，內(nèi)皮素(Endothelin，ET)-1、纖溶酶原激活物抑制物(Plasminogen activator inhibitor，PAI)-1 和血管緊張素(Angiotensinogen，Ang)-II 通過(guò)蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞TGF(transforminggrowthfactor，TGF)-β的表達(dá)[17,18]。高血壓時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞Smad2 活性增加，表明TGF-β 信號(hào)通過(guò)堿性磷酸酶激活[19]。進(jìn)而表明EndMT 中，這種TGF-β 活性的增加與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)間充質(zhì)標(biāo)志蛋白(如α、FSP1、SMA 和I 型膠原)有關(guān)[20,21]。

綜上所述，LOSS 誘導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化區(qū)域的EndMT 已經(jīng)變得很明顯，然而將切應(yīng)力與EndMT激活聯(lián)系起來(lái)的確切機(jī)制還需要進(jìn)一步闡明?，F(xiàn)在需要進(jìn)一步的工作來(lái)確定，在何種程度上LOSS誘導(dǎo)的EndMT 會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，從而導(dǎo)致局灶性動(dòng)脈粥樣硬化，并確定其潛在的機(jī)制。對(duì)于CS 來(lái)說(shuō)，內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡高度依賴(lài)于CS，在生理水平上維持動(dòng)態(tài)平衡，在病理水平上激活多個(gè)誘導(dǎo)EndMT 的信號(hào)反應(yīng)。因此，內(nèi)皮細(xì)胞和CS 之間的相互作用很可能促進(jìn)了動(dòng)脈粥樣硬化的局灶性發(fā)展。對(duì)于可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素來(lái)說(shuō)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素可通過(guò)多個(gè)信號(hào)途徑促進(jìn)EndMT，這些都涉及氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的表達(dá)和TGF-β 信號(hào)的激活。拮抗與動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素相關(guān)的信號(hào)紊亂，可能會(huì)抑制EndMT 和動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。

3 EndMT 中的生化信號(hào)及細(xì)胞反應(yīng)機(jī)制

近年來(lái)研究表明，EndMT 為動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展影響甚深，然而，引起EndMT 的信號(hào)機(jī)制卻知之甚少。TGF-β、Notch、Wnt、FGF 等信號(hào)通路或細(xì)胞因子可直接或間接介導(dǎo)EndMT[3,21]。

3.1 EndMT 和TGF-β 信號(hào)通路

TGF-β 超家族包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3以及骨形態(tài)發(fā)生成蛋白等[22]，都參與調(diào)節(jié)EndMT標(biāo)志物基因的表達(dá)。研究表明，雖然TGF-β1、TGF-β2 和TGF-β3 都能誘導(dǎo)間充質(zhì)標(biāo)志物的表達(dá)，但 是TGF-β2 比TGF-β1 和TGF-β3 更 能 誘導(dǎo)間充質(zhì)標(biāo)志物，從而促進(jìn)EndMT[23,24]。而在內(nèi)皮細(xì)胞中，激活素受體樣激酶(Activin receptor like kinase，ALK)1 和ALK5 是主要的TGF-β1 受體[25]。TGF-β 與堿性磷酸酶結(jié)合后，激活Smad1和Smad5(即磷酸化)，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成[26,27]。相反，TGF-β 與ALK5 結(jié)合可誘導(dǎo) Smad2 和Smad3 的激活，從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，促 進(jìn)EndMT[27,28]。有 趣 的 是，TGF-β 激 活A(yù)LK1去拮抗ALK5 的活性[25,27]，這可能解釋內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)TGF-β 刺激的多效性反應(yīng)，并提示TGF-β 信號(hào)在血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的微妙平衡。Snail 和slug是重要的EndMT 誘導(dǎo)劑，它們通過(guò)調(diào)節(jié)幾種與EndMT 相關(guān)的蛋白[如血管內(nèi)皮鈣粘蛋白(Vascular endothelialcadherin，VE-cadherin) 和 鈣 粘 附 蛋白(cadherin)E]來(lái)獲得間充質(zhì)表型，而VE-cadherin和E-cadherin 是內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞粘附所必需的[29]。有研究證實(shí)，TGF-β1 上調(diào)Snail 和Slug 的表達(dá)，會(huì)促使人體冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞失去細(xì)胞間連接，這提示TGF-β1/Smads/Snail/Slug 通路參與了人體冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的EndMT 過(guò)程[30]。雖然Snail 或Slug 的內(nèi)皮缺陷可阻斷TGF-β 誘導(dǎo)的EndMT，但Snail 或Slug 單獨(dú)過(guò)表達(dá)不足以誘導(dǎo)EndMT，提示EndMT 誘導(dǎo)過(guò)程中各因子之間存在協(xié)同作用[31,32]。

3.2 EndMT 和Wnt/β-catenin 信號(hào)通路

在心臟瓣膜發(fā)育過(guò)程中，Wnt/β-catenin 信號(hào)對(duì) 于EndMT 是 必 不 可 少 的[33,34]。Wnt/β-catenin可以通過(guò)抑制GSK3β 來(lái)穩(wěn)定snail，使EndMT 升高，但Wnt/β-catenin 信號(hào)也可直接誘導(dǎo)EndMT[32,35]。事實(shí)上，Wnt3a 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞中間充質(zhì)蛋白的表達(dá)可以被Wnt 抑制劑DKK1 抑制[36,37]。相反，通過(guò)Wnt7a 發(fā)出的信號(hào)會(huì)抑制EndMT[38]。

3.3 EndMT 和Notch 信號(hào)通路

在發(fā)育過(guò)程中，Notch 信號(hào)通過(guò)激活間充質(zhì)基因表達(dá)來(lái)促進(jìn)心內(nèi)膜EndMT[39,40]。Noch 信號(hào)通路可以直接激活Twist1 的表達(dá)[41]，并在包括Slug 在內(nèi)的多種間充質(zhì)基因的啟動(dòng)子中促進(jìn)Smad3 向SBE 的募集[42]。此外，Jagge-1 誘導(dǎo)的Notch 信號(hào)的激活導(dǎo)致間充質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子RUNX3 的核積聚，從而誘導(dǎo)幾個(gè)間充質(zhì)基因的表達(dá)[43,44]。

3.4 EndMT 和FGF 信號(hào)通路

有研究表明，EndMT 的程度與動(dòng)脈粥樣硬化的程度密切相關(guān)，與成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(Fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR)1 的 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，有趣的是，與動(dòng)脈粥樣硬化抵抗區(qū)相比，動(dòng)脈粥樣硬化易發(fā)部位(DSS 區(qū))的FGFR1 染色水平較低，這表明DSS 下調(diào)了FGFR1 的表達(dá)[3]。此外，高切應(yīng)力保護(hù)完全喪失，導(dǎo)致正常動(dòng)脈粥樣硬化抵抗區(qū)域形成斑塊，從而進(jìn)一步將高切和成纖維生長(zhǎng)因子(FGF)信號(hào)的抗動(dòng)脈粥樣硬化作用與EndMT 和動(dòng)脈粥樣硬化聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，炎性細(xì)胞因子也調(diào)節(jié)FGFR1 的表達(dá)：體外培養(yǎng)的原代內(nèi)皮細(xì)胞暴露于IL-1β、TNF-α 和IL6 可降低FGFR1的表達(dá)。重要的是，雖然每個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞因子都需要相對(duì)較高的劑量來(lái)抑制FGFR1 的表達(dá)，但兩種或兩種以上的組合在低得多的劑量下就能抑制FGFR1 的表達(dá)[3]。這些發(fā)現(xiàn)表明，抑制任何一種炎性細(xì)胞因子在治療動(dòng)脈粥樣硬化方面都不太可能有效。

總之，EndMT 可以由各種信號(hào)機(jī)制誘導(dǎo)，但是這些機(jī)制是如何交叉溝通的，或者這些機(jī)制之間是否存在層級(jí)秩序，仍然難以捉摸。然而，導(dǎo)致EndMT 的大量途徑表明，EndMT 在正常生理中起著重要作用，在疾病過(guò)程中可能會(huì)變得異?；蚣又?。

4 總結(jié)

眾所周知，內(nèi)皮功能障礙在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵的啟動(dòng)作用。最近的研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展中還有另一個(gè)作用，即EndMT。EndMT 是內(nèi)皮細(xì)胞失去其特征性標(biāo)記蛋白的表達(dá)和細(xì)胞功能，而獲得間質(zhì)標(biāo)記蛋白的表達(dá)，并具有間質(zhì)細(xì)胞的功能的過(guò)程。在這里，我們回顧了誘導(dǎo)、調(diào)節(jié)或抑制EndMT 的主要生化和生物力學(xué)信號(hào)，且生化信號(hào)和生物力學(xué)信號(hào)結(jié)合在一起形成了一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。顯然，天然血管結(jié)構(gòu)通過(guò)生物力學(xué)信號(hào)決定動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域[45]。在這些所謂的動(dòng)脈粥樣硬化區(qū)域，來(lái)自全身動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素(如炎癥、高血糖、血脂異常)的生化信號(hào)誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙，如果持續(xù)，則開(kāi)始誘導(dǎo)EndMT，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。盡管目前發(fā)現(xiàn)一些常用的動(dòng)脈粥樣硬化常見(jiàn)防治藥物對(duì)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)分化具有抑制作用，譬如他汀類(lèi)藥物[46,47]。其他潛在的具有抑制內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)分化的藥物包括了螺內(nèi)酯和雷柏霉素等[48,49]。但是，明確動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生過(guò)程中EndMT 的發(fā)生機(jī)理，對(duì)疾病將有更多更有效的治療方法，也會(huì)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)理提供新的思路和見(jiàn)解。