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【摘要】冠状动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是由冠状动脉内皮细胞、炎症细胞、淋巴细胞等各种细胞和多种蛋白水解酶及炎症因子相互作用的慢性炎症-免疫反应，导致冠状动脉功能不全或管腔狭窄。本文以炎症-免疫反应为主要视角，从组织蛋白酶的活化、细胞凋亡与增生间交互作用（crosstalk）等多方面，从基础研究到临床应用概述AS的最新研究进展。
【关键词】冠状动脉粥样硬化症;炎症;免疫反应
【中图分类号】R543.3 【文献标识码】A 【文章编号】2026-5328（2021）03-137-03
早在19世纪Virchow等已指出动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种炎症性疾病，易发生于大中型动脉。动脉管壁的过度炎症、免疫细胞浸润，细胞凋亡及蛋白水解酶的产生均为导致AS等心血管疾病的主要原因。本文以炎症-免疫反应为主要视角，从基础研究到临床应用介绍动脉粥样硬化发生、发展及斑块破裂的主要机制。
炎症细胞激活—应激引起造血干细胞增殖和动员
众所周知糖尿病、高血压、高脂血症及吸烟是AS的危险因素。除了这些慢性应激对动脉粥样硬化等冠状动脉疾病的严重影响也日益受到重视。慢性应激导致骨髓干细胞异常。Heidt等[1]发现ICU夜间值班医生外周血中白细胞数量明显高于非夜间值班医生;发现慢性可变应激介导β3肾上腺素受体使ApoE基因缺失小鼠的骨髓造血干细胞（HSCs）特殊微环境中的CXCL12水平降低，促进HSCs增殖，同时促使中性粒细胞和单核细胞向外周血动员，从而促进AS形成。我们在慢性束缚应激动物实验中也得到类似结果[2]。也有研究报道，束缚应激激活巨噬细胞，引起炎症反应[3]。基质细胞来源因子受体（CXCR4）是维持HSC静止状态不可缺失的主要物质。慢性应激可能是由于Adrβ3和CXCR4信号传递平衡失调，引起骨髓HSC增殖和组织内巨噬细胞过度激活，导致血管老化及动脉硬化。亦有报道，重复应激减弱老龄小鼠遗传基因核小体关联的γH2AX组蛋白修饰或脱磷酸化引起的信号传递作用，导致HSC功能降低，诱发炎症反应[6]。环境压力或社会压力显著增加炎症因子的基因表达（如：NF-κB、早期生长反应蛋白、髓样锌指蛋白1等）以及单核细胞趋化蛋白1、组织因子等分泌。
关于治疗最近研究指出，血管紧张素Ⅱ受体阻断剂或二肽基肽酶-4抑制剂明显改善慢性应激诱发的胰岛素抵抗性及凝血状态[4，5];运动能够抑制应激引起的白细胞老化，对血管细胞起到保护作用。探寻应激在AS形成中的作用机制，确立治疗应激性AS的新型药物或压力解除法等有效治疗方法迫在眉睫。
炎症与半胱氨酸蛋白酶激活
在各种炎症因子，增殖因子和应激等因素的刺激下，病变部位的炎症细胞和血管细胞分泌金属基质蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶等各种蛋白酶，对周围细胞的细胞外基质蛋白代谢及斑块破裂起着主要作用。长期认为半胱氨酸蛋白酶家族一员的组织蛋白酶（cathepsin，Cat）仅在溶酶体内起到蛋白分解作用。直到Cheng等首次报道，损伤引起新生内皮和冠状动脉内CatS和CatK表达显著增加[7]，从而揭开了Cat对AS的发生、发展和斑块破裂过程中的作用。随后报道，CatK通过Toll样受体2/4引起巨噬细胞聚集，介导PI3K/Akt/mTOR信号通路参与平滑肌细胞的增殖;也证实CatK激活Notch1信号通路，CatS活化PPAR-γ和HDAC6起作用，进一步揭示Cat对AS及血管新生的影响及作用机制（图1）。
炎症-免疫反应与细胞凋亡和增殖间交互作用（crosstalk）
细胞凋亡常伴随炎症-免疫反应。冠状动脉斑块内炎症、免疫反应过度时，引起TNF-α为主的炎性因子的分泌及氧化应激反应的亢进，促使炎症细胞和血管平滑肌细胞发生凋亡。目前多数关于AS机制研究提出斑块的形成和发展过程存在细胞凋亡和增殖，但多数将凋亡和增殖分开各自进行研究，两者之间的相互作用尚不清楚。最近肿瘤生物学研究表示，化学疗法或放射线治疗激活恶性肿瘤细胞的增殖功能，在其周围生长出新肿瘤，认为其原因可能是濒死的肿瘤细胞分泌前列腺素E2和肝细胞增殖因子等细胞增殖因子。推测AS病变部位也可能发生类似现象，有关斑块的形成及发展过程中细胞凋亡和增殖之间的交互作用有待于研究。
炎症-免疫性生物标记物
炎症-免疫反应是动脉粥样硬化症、心肌梗塞等心血管疾病的关键，目前已报道了多种预测缺血性心血管疾病的炎症标记物。如C反应蛋白和穿透素-3在急性冠状动脉综合症中起标记物的作用。由病变部位血管细胞所产生的PTX3相比CRP更能反映末梢组织的炎症状态。然而，冠状动脉疾病中这些标记物仍缺乏特异性。另外，免疫反應为靶点的生物标记物也相继报道，Guo等首次报道，冠状动脉疾病患者血清IgE浓度与斑块病变程度有密切相关[8]。
总之，冠状动脉壁的炎症、免疫反应是动脉粥样硬化症、心肌梗死等心血管疾病的关键。关于应激引起骨髓造血干细胞的增殖、炎症-免疫反应的研究刚刚开始，作用机制有待于研究。动脉硬化病变发生过程中各种蛋白酶的重要作用不容置疑，然而不难看出单一组织蛋白酶为治疗靶点不能完全抑制动脉粥样硬化斑块的形成和破裂，应将综合考虑其他蛋白酶基础上选择性抑制。确立以炎症-免疫反应为靶点的新的动脉硬化预防及治疗方法，将是医学研究中的重要课题。
【参考文献】
[1]Heidt T，Sager HB，Courties G et al. Chronic variable stress activates hematopoietic stem cells[J]. Nat Med. 2014 Jul;20（7）：754-8.
[2]Zhu E，Hu L，Wu H，Piao L et al. Dipeptidyl Peptidase-4 Regulates Hematopoietic Stem Cell Activation in Response to Chronic Stress[J]. J Am Heart Assoc. 2017 Jul 14;6（7）：e006394. [3]Hayashi M，Takeshita K，Uchida Y et al. Angiotensin II receptor blocker ameliorates stress- induced adipose tissue inflammation and insulin resistance[J]. PLoS One. 2014 Dec 31;9（12）：e116163.
[4]Yisireyili M，Takeshita K，Hayashi M et al. Dipeptidyl peptidase- IV inhibitor alogliptin improves stress-induced insulin resistance and prothrombotic state in a murine model[J]. Psychoneuroendocrinology. 2016 Nov;73：186-195.
[5]Flach J，Bakker ST，Mohrin M et al. Replication stress is a potent driver of functional decline in ageing haematopoietic stem cells[J]. Nature. 2014 Aug 14;512（7513）：198-202.
[6]Powell ND，Sloan EK，Bailey MT et al. Social stress up-regulates inflammatory gene expression in the leukocyte transcriptome via β-adrenergic induction of myelopoiesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Oct 8;110（41）：16574-9.
[7]Cheng XW，Shi GP，Kuzuya M et al.Role for cysteine protease cathepsins in heart disease：focus on biology and mechanisms with clinical implication[J]. Circulation. 2012 Mar 27;125（12）：1551-62.
[8]Guo X，Yuan S，Liu Y et al. Serum IgE levels are associated with coronary artery disease severity[J]. Atherosclerosis. 2016 Aug;251：355-60.
基金項目支持：国家自然基金（81760207）;浙江省基础公益研究计划项目（LGJ20H090001）
1.嘉兴学院医学院 2.浙江中医药大学
【关键词】冠状动脉粥样硬化症;炎症;免疫反应
【中图分类号】R543.3 【文献标识码】A 【文章编号】2026-5328（2021）03-137-03
早在19世纪Virchow等已指出动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种炎症性疾病，易发生于大中型动脉。动脉管壁的过度炎症、免疫细胞浸润，细胞凋亡及蛋白水解酶的产生均为导致AS等心血管疾病的主要原因。本文以炎症-免疫反应为主要视角，从基础研究到临床应用介绍动脉粥样硬化发生、发展及斑块破裂的主要机制。
炎症细胞激活—应激引起造血干细胞增殖和动员
众所周知糖尿病、高血压、高脂血症及吸烟是AS的危险因素。除了这些慢性应激对动脉粥样硬化等冠状动脉疾病的严重影响也日益受到重视。慢性应激导致骨髓干细胞异常。Heidt等[1]发现ICU夜间值班医生外周血中白细胞数量明显高于非夜间值班医生;发现慢性可变应激介导β3肾上腺素受体使ApoE基因缺失小鼠的骨髓造血干细胞（HSCs）特殊微环境中的CXCL12水平降低，促进HSCs增殖，同时促使中性粒细胞和单核细胞向外周血动员，从而促进AS形成。我们在慢性束缚应激动物实验中也得到类似结果[2]。也有研究报道，束缚应激激活巨噬细胞，引起炎症反应[3]。基质细胞来源因子受体（CXCR4）是维持HSC静止状态不可缺失的主要物质。慢性应激可能是由于Adrβ3和CXCR4信号传递平衡失调，引起骨髓HSC增殖和组织内巨噬细胞过度激活，导致血管老化及动脉硬化。亦有报道，重复应激减弱老龄小鼠遗传基因核小体关联的γH2AX组蛋白修饰或脱磷酸化引起的信号传递作用，导致HSC功能降低，诱发炎症反应[6]。环境压力或社会压力显著增加炎症因子的基因表达（如：NF-κB、早期生长反应蛋白、髓样锌指蛋白1等）以及单核细胞趋化蛋白1、组织因子等分泌。
关于治疗最近研究指出，血管紧张素Ⅱ受体阻断剂或二肽基肽酶-4抑制剂明显改善慢性应激诱发的胰岛素抵抗性及凝血状态[4，5];运动能够抑制应激引起的白细胞老化，对血管细胞起到保护作用。探寻应激在AS形成中的作用机制，确立治疗应激性AS的新型药物或压力解除法等有效治疗方法迫在眉睫。
炎症与半胱氨酸蛋白酶激活
在各种炎症因子，增殖因子和应激等因素的刺激下，病变部位的炎症细胞和血管细胞分泌金属基质蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶等各种蛋白酶，对周围细胞的细胞外基质蛋白代谢及斑块破裂起着主要作用。长期认为半胱氨酸蛋白酶家族一员的组织蛋白酶（cathepsin，Cat）仅在溶酶体内起到蛋白分解作用。直到Cheng等首次报道，损伤引起新生内皮和冠状动脉内CatS和CatK表达显著增加[7]，从而揭开了Cat对AS的发生、发展和斑块破裂过程中的作用。随后报道，CatK通过Toll样受体2/4引起巨噬细胞聚集，介导PI3K/Akt/mTOR信号通路参与平滑肌细胞的增殖;也证实CatK激活Notch1信号通路，CatS活化PPAR-γ和HDAC6起作用，进一步揭示Cat对AS及血管新生的影响及作用机制（图1）。
炎症-免疫反应与细胞凋亡和增殖间交互作用（crosstalk）
细胞凋亡常伴随炎症-免疫反应。冠状动脉斑块内炎症、免疫反应过度时，引起TNF-α为主的炎性因子的分泌及氧化应激反应的亢进，促使炎症细胞和血管平滑肌细胞发生凋亡。目前多数关于AS机制研究提出斑块的形成和发展过程存在细胞凋亡和增殖，但多数将凋亡和增殖分开各自进行研究，两者之间的相互作用尚不清楚。最近肿瘤生物学研究表示，化学疗法或放射线治疗激活恶性肿瘤细胞的增殖功能，在其周围生长出新肿瘤，认为其原因可能是濒死的肿瘤细胞分泌前列腺素E2和肝细胞增殖因子等细胞增殖因子。推测AS病变部位也可能发生类似现象，有关斑块的形成及发展过程中细胞凋亡和增殖之间的交互作用有待于研究。
炎症-免疫性生物标记物
炎症-免疫反应是动脉粥样硬化症、心肌梗塞等心血管疾病的关键，目前已报道了多种预测缺血性心血管疾病的炎症标记物。如C反应蛋白和穿透素-3在急性冠状动脉综合症中起标记物的作用。由病变部位血管细胞所产生的PTX3相比CRP更能反映末梢组织的炎症状态。然而，冠状动脉疾病中这些标记物仍缺乏特异性。另外，免疫反應为靶点的生物标记物也相继报道，Guo等首次报道，冠状动脉疾病患者血清IgE浓度与斑块病变程度有密切相关[8]。
总之，冠状动脉壁的炎症、免疫反应是动脉粥样硬化症、心肌梗死等心血管疾病的关键。关于应激引起骨髓造血干细胞的增殖、炎症-免疫反应的研究刚刚开始，作用机制有待于研究。动脉硬化病变发生过程中各种蛋白酶的重要作用不容置疑，然而不难看出单一组织蛋白酶为治疗靶点不能完全抑制动脉粥样硬化斑块的形成和破裂，应将综合考虑其他蛋白酶基础上选择性抑制。确立以炎症-免疫反应为靶点的新的动脉硬化预防及治疗方法，将是医学研究中的重要课题。
【参考文献】
[1]Heidt T，Sager HB，Courties G et al. Chronic variable stress activates hematopoietic stem cells[J]. Nat Med. 2014 Jul;20（7）：754-8.
[2]Zhu E，Hu L，Wu H，Piao L et al. Dipeptidyl Peptidase-4 Regulates Hematopoietic Stem Cell Activation in Response to Chronic Stress[J]. J Am Heart Assoc. 2017 Jul 14;6（7）：e006394. [3]Hayashi M，Takeshita K，Uchida Y et al. Angiotensin II receptor blocker ameliorates stress- induced adipose tissue inflammation and insulin resistance[J]. PLoS One. 2014 Dec 31;9（12）：e116163.
[4]Yisireyili M，Takeshita K，Hayashi M et al. Dipeptidyl peptidase- IV inhibitor alogliptin improves stress-induced insulin resistance and prothrombotic state in a murine model[J]. Psychoneuroendocrinology. 2016 Nov;73：186-195.
[5]Flach J，Bakker ST，Mohrin M et al. Replication stress is a potent driver of functional decline in ageing haematopoietic stem cells[J]. Nature. 2014 Aug 14;512（7513）：198-202.
[6]Powell ND，Sloan EK，Bailey MT et al. Social stress up-regulates inflammatory gene expression in the leukocyte transcriptome via β-adrenergic induction of myelopoiesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Oct 8;110（41）：16574-9.
[7]Cheng XW，Shi GP，Kuzuya M et al.Role for cysteine protease cathepsins in heart disease：focus on biology and mechanisms with clinical implication[J]. Circulation. 2012 Mar 27;125（12）：1551-62.
[8]Guo X，Yuan S，Liu Y et al. Serum IgE levels are associated with coronary artery disease severity[J]. Atherosclerosis. 2016 Aug;251：355-60.
基金項目支持：国家自然基金（81760207）;浙江省基础公益研究计划项目（LGJ20H090001）
1.嘉兴学院医学院 2.浙江中医药大学