細胞凋亡與急性冠脈綜合征相關(guān)性的研究進展

劉慧地 楊麗霞

綜 述

細胞凋亡與急性冠脈綜合征相關(guān)性的研究進展

劉慧地 楊麗霞

細胞凋亡；急性冠脈綜合征；易損斑塊

細胞凋亡是由基因所控制的細胞自主且有序的死亡，它不是一個被動發(fā)生的過程，而是涉及一系列基因的激活、表達以及調(diào)控等作用的主動過程。與壞死過程不同，凋亡無細胞膜破裂、細胞內(nèi)容物外溢，也沒有嚴重的炎癥反應。易損斑塊不穩(wěn)定及破裂、血小板聚集和血栓形成是急性冠脈綜合征（ACS）主要的病理機制，而內(nèi)皮細胞、巨噬細胞以及血管平滑肌細胞則是其主要的效應細胞，參與了急性冠脈綜合征發(fā)生、發(fā)展的全過程。越來越多的文獻報道證實細胞凋亡參與了ACS的發(fā)生發(fā)展過程。

1 細胞凋亡信號通路的主要三大途徑

1.1 通過死亡受體的細胞凋亡 首先腫瘤壞死因子受體（tumor necrosis factor-receptor，TNF-R）家族的膜結(jié)合死亡受體，如 Fas（CD95）、TNF-R1、死亡受體（DR）3～6等，再結(jié)合其配體，通過蛋白之間的相互作用征集適配蛋白，如Fas-FADD和TNFR1-TRADD等。適配子征集半胱氨酸蛋白酶，如caspase-8和caspase-2到復合物。在Fas、FADD以及caspase-8形成的復合物內(nèi)，caspase-8通過寡聚活化蛋白分解，進而依次活化承擔著細胞生存、結(jié)構(gòu)、代謝功能所需的細胞內(nèi)底物裂解的終末效應器caspase（caspases-3、6 和 7）。

1.2 通過線粒體擴大的細胞凋亡 Caspase除了直接活化作用外，caspase-8活化還能夠引起bcl-2家族蛋白裂解。Bcl-2家族成員具有促凋亡和抗凋亡的雙重效應。Bcl-2家族促凋亡的成員包括bid、bad、bak、bax和bik，活化后的相關(guān)成員移到線粒體上，進而與線粒體膜抗凋亡的成員（如bcl-2和bcl-X等）進行相互作用，從而使電壓依賴性線粒體通道發(fā)生去極化并釋放引起線粒體凋亡的相關(guān)介質(zhì)，如細胞色素C和Smac DIABLO。細胞色素C聯(lián)合適配子apaf-1和caspase-9能夠激活caspase-3和caspase的級聯(lián)反應。Smac DIABLO直接拮抗凋亡蛋白抑制劑（inhibitor of apoptosis protein，IAP）促進細胞凋亡。細胞內(nèi)表達蛋白（FLIP和IAP）能夠阻斷細胞的凋亡。FLIP的主要結(jié)構(gòu)與caspase-8大致相同，兩者的區(qū)別在于FLIP的C-末端沒有活化的caspase位點，因此FLIP與caspase-8結(jié)合可阻止其活化。而IAP能夠抑制向下caspase酶的活性，或通過核轉(zhuǎn)錄因子 B（nuclear transcription factor-κB）的活化介導抗凋亡信號途徑。

1.3 通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激（endoplasmic reticulum stress，ERS）的細胞凋亡 ERS凋亡途徑是一種新的細胞凋亡途徑。ERS途徑早期通過激活未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR）使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成暫停，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)得以恢復，從而起到細胞保護作用。若機體誘導ERS的因素持續(xù)存在，ERS也將持續(xù)進行并會觸發(fā)C/EBP同源蛋白、c-JUN氨基末端激酶及caspase等通路誘導細胞凋亡[1]。

1.3.1 C/EBP同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）途徑 CHOP又稱生長停滯和 DNA損害誘導基因153（growth arrest and DNA damage inducible gene 153，GADD153），是 ERS 特異性轉(zhuǎn)錄因子。CHOP基因啟動子中含有ATF4、ATF6、XBPl等蛋白的結(jié)合位點，其中PERK-eIF2O-ATF4是激活CHOP的主要途徑。此外p38MAK通過CHOP可以上調(diào)促凋亡基因蛋白BIM、BaX/Bak、GADD34、EROI、TRB3以及抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，進而誘導細胞凋亡[2,3]。

1.3.2 凋亡信號調(diào)節(jié)激酶（apoptosis signal-regulating kinase，ASK）1/腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）2途徑 活化的IRElO的胞漿結(jié)構(gòu)域集TRAF2至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，兩者相互作用，共同激活ASK1，經(jīng)過一系列反應，三者形成IRElO-TRAF2-ASK1復合物，繼而磷酸化JNK，使之激活。JNK活化后再通過磷酸化過程調(diào)節(jié)Bcl-2家族蛋白介導細胞凋亡。此外活化的ASK1還可通過磷酸化過程激活p38MAPK，進而激活CHOP途徑，誘導細胞凋亡[4,5]。

1.3.3 Caspase-12途徑 Caspase-12屬于半天冬酶家族，是ERS特有的途徑[6]。正常生理情況下，caspase-12以無活性的酶原形式定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。當ERS過程發(fā)生時，caspase-12酶原活化且釋放到細胞質(zhì)中，激活caspase-9，從而進一步激活caspase-3誘導細胞凋亡。

2 急性冠脈綜合征的細胞凋亡

急性冠脈綜合征是臨床心血管疾病的重要死因之一。急性冠脈綜合征患者在我國總的院內(nèi)死亡率為4%～6%，再發(fā)心肌梗死的發(fā)生率為8%～11%。急性冠脈綜合征發(fā)生的根本原因是易損斑塊的破裂、血小板聚集及血栓形成。易損斑塊中存在多種細胞（內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、巨噬細胞）的凋亡和壞死，而凋亡占其主導地位。存在于易損斑塊的各種細胞，與其他細胞相比，巨噬細胞、平滑肌細胞及內(nèi)皮細胞更容易于發(fā)生細胞凋亡。由于細胞凋亡直接影響著易損斑塊的穩(wěn)定性，所以急性冠脈綜合征的發(fā)生發(fā)展主要取決于細胞凋亡和細胞增殖的動態(tài)平衡。

2.1 血管內(nèi)皮細胞的凋亡 血管內(nèi)皮細胞（endothelial cell，Ec）是血管的第一道屏障，具有調(diào)節(jié)血流、防止脂質(zhì)滲漏、抑制血小板聚集及血栓形成等作用。有研究發(fā)現(xiàn)，易損斑塊形成過程伴有內(nèi)皮脫落及表面血小板聚集。血管內(nèi)皮細胞的過度凋亡一方面能增強組織因子的活性，加強血小板聚集能力，從而促進血液凝固；另一方面能促進易損斑塊的糜爛，增加斑塊的不穩(wěn)定性，進而繼發(fā)血栓形成。過往大量研究表明，氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）、血管緊張素Ⅱ、ROS、炎性因子與血管內(nèi)皮細胞凋亡密切相關(guān)。Muller等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulfide isomerase，PDI）是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含量豐富的一種分子伴侶和氧化還原酶，可促進二硫鍵的形成和異構(gòu)化，參與蛋白質(zhì)的折疊，ox-LDL可以通過對PDI進行修飾抑制，進而誘導ERS過程，引發(fā)血管內(nèi)皮細胞凋亡。有研究表明，PDI被硝酸化修飾后會增加蛋白折疊錯誤的概率，從而進一步誘導ERS過程及內(nèi)皮細胞凋亡[7]。Chen等[8]的研究同時發(fā)現(xiàn)，帶負電荷的低密度脂蛋白L5也可以通過誘導血管內(nèi)皮細胞ERS過程及氧化應激從而影響易損斑塊的穩(wěn)定性。Zhou和Tahsa[9]的研究發(fā)現(xiàn)，在兔動脈粥樣硬化斑塊模型中，高濃度同型半胱氨酸誘導的UPR同樣存在，且斑塊大小與內(nèi)皮細胞中CHOP的表達及內(nèi)皮細胞凋亡呈正相關(guān)。

2.2 血管平滑肌細胞的凋亡 易損斑塊破裂與富含血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）的纖維帽較薄有關(guān)，尤其在斑塊的肩部更容易發(fā)生，因為此處VSMC較少，而巨噬細胞及炎性細胞濃度較高[10]。VSMC的大量凋亡使斑塊肩部結(jié)構(gòu)較脆弱，不能發(fā)揮支撐作用，而巨噬細胞產(chǎn)生的金屬蛋白酶下調(diào)細胞外基質(zhì)，不能維持組織結(jié)構(gòu)，使局部組織相對弱，這樣使纖維帽形成障礙，斑塊易于破裂。最新研究發(fā)現(xiàn)，VSMC凋亡能夠促進晚期易損斑塊的不穩(wěn)定性，其中VSMC的表型轉(zhuǎn)化在其中起著至關(guān)重要的作用，就是說抑制VSMC表型轉(zhuǎn)化，減少VSMC凋亡對晚期易損斑塊的穩(wěn)定性是有利的。心肌素血清反應因子（myocardin-serum response factor，SRF）是表型轉(zhuǎn)化中重要的組成部分，在大多數(shù)VSMC基因的激活和抑制通道中起著橋梁作用。ApoE-/小鼠敲除myocardin基因后，同未敲除myocardin基因的小鼠易損斑塊相比，其斑塊中有著大量的巨噬細胞及VSMC來源的巨噬樣細胞，這種斑塊極易發(fā)生破裂；同時發(fā)現(xiàn)敲除myocardin能夠激活炎癥反應，使巨噬細胞增多，進一步促進斑塊的不穩(wěn)定性。而且在脈管系統(tǒng)中僅有VSMC表達myocardin，即說明myocardin能夠激活VSMC某種基因，減少VSMC表型轉(zhuǎn)化，抑制VSMC凋亡，減少炎癥反應，增強晚期易損斑塊的穩(wěn)定性[11]。Kruppel樣因子 4（Kruppel-like factor 4，KLF4）也是VSMC表型轉(zhuǎn)化過程中重要且必需的因子，VSMC中KLF4的缺失能夠延緩VSMC表型轉(zhuǎn)化。近年很多研究表明，KLF4的缺失主要是減少VSMC來源巨噬樣細胞這種表型，從而增加晚期易損斑塊的穩(wěn)定性，這種表型同膽固醇在易損斑塊中的聚集有關(guān)，具體機制有待研究[12,13]。最新研究發(fā)現(xiàn)，染色體上的9p21基因同VSMC凋亡和易損斑塊也密切相關(guān)，其主要通過減少細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B（cyclin-dependent kinase inhibitor 2B，CDKN2B）和肌鈣蛋白這種方式。CDKN2B是吞噬細胞上吞噬受體激活所必需的配體，CDKN2B缺陷的凋亡小體對胞葬作用具有抵抗性，使其不能被周圍的巨噬細胞所吞噬，這說明CDKN2B的減少通過增加VSMC凋亡促進易損斑塊的不穩(wěn)定性[14]。

2.3 巨噬細胞的凋亡 有研究表明，大部分細胞凋亡過程發(fā)生在動脈粥樣斑塊的核心部分，主要是巨噬細胞參與而非VSMC。巨噬細胞凋亡發(fā)生在易損斑塊病變的各個階段，尤其是早期，巨噬細胞凋亡增加使易損斑塊早期病變細胞減少從而增加了易損斑塊的穩(wěn)定性。這個過程與PI3K/Akt息息相關(guān)。首先，巨噬細胞最簡單可以分為兩型，M1和M2，M1具有促炎作用，M1具有抗炎作用[15]。由于受載脂量程度的影響，使不同分型的巨噬細胞在易損斑塊的各個階段具有多樣性和復雜性，不同分型的巨噬細胞可能影響巨噬細胞對低密度脂蛋白的吞噬，從而影響炎癥反應和細胞凋亡[16,17]。PI3K/Akt/mTORC1通路對巨噬細胞的分化有調(diào)控作用。巨噬細胞表面有Akt1、Akt2、Akt3三種表型，Arranz等研究發(fā)現(xiàn)，Akt1缺失使巨噬細胞更容易分化成M1，Akt2缺失使之分化成M2，最重要的是同未敲除Akt2的Ldlr-/-小鼠相比，Ldlr-/-小鼠敲除Atk2后早期粥樣斑塊病變減少，正是因為巨噬細胞表面Akt2的缺失，使之分化成M2型，減少了巨噬細胞的凋亡和炎癥反應[18,19]。其次，巨噬細胞對凋亡刺激有抵抗性，也是因為PI3K/Akt通路的活化。當急性冠脈綜合征發(fā)生時，血管內(nèi)環(huán)境變化能夠引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激并激活UPR，從而導致巨噬細胞的凋亡。c-Jun NH2-末端激酶（c-Jun NH2-terminal kinases，JNK）是UPR的作用因子，分為JNK1和JNK2兩種類型，其中JNK1能夠誘導巨噬細胞凋亡，其抑制PI3K/Akt通路作用。有研究發(fā)現(xiàn)，當JNK1減少時，巨噬細胞凋亡減少，使易損斑塊的不穩(wěn)定性增加[20]。再者，IkB 激酶（IκB kinase α，IKKα）同 PI3K/Akt和NF-KB兩條通路有關(guān)，Akt通路通過Ikkα能夠激活NF-KB通路，從而減少巨噬細胞的凋亡。在ldlr-/-小鼠中敲除或者沉默IKKα實驗中可以發(fā)現(xiàn)易損斑塊減少，而且易損斑塊中巨噬細胞增加，說明IKKα缺失抑制了巨噬細胞Akt通路，從而進一步抑制了NF-KB，增加了巨噬細胞的凋亡[21]。

2.4 其他因素導致的易損斑塊主要效應細胞凋亡目前長鏈非編碼RNA（long non-protein coding RNA，lncRNA）在心血管領(lǐng)域中的應用越來越廣泛，多種lncRNA參與了細胞凋亡的過程。P53是細胞凋亡過程中一個重要的調(diào)控因子，且在動脈粥樣硬化中有著不可忽略的作用。LincRNA-p21是一個新的P53的靶基因。Wu等研究發(fā)現(xiàn)，在ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化斑塊組織中，lincRNA-p21的表達量明顯降低，而在RAW264.7細胞和HA-VSMC細胞中沉默lincRNA-p21，通過抑制lincRNA-p21，上述兩種細胞的增殖速度顯著加快，而P53介導的細胞凋亡過程則受到抑制。LincRNA-p21之所以能夠增強P53的轉(zhuǎn)錄活性是通過與MDM2結(jié)合減少MDM2與P53的結(jié)合，則P53與P300的結(jié)合增加，進而達到調(diào)控P53轉(zhuǎn)錄活性的作用[22,23]。肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1）屬 LncRNA 家族重要成員，許多研究表明，MALAT-1與細胞增殖有關(guān)，體外敲除MALAT-1后可顯著抑制內(nèi)皮細胞的增殖[24]，但具體機制還有待進一步研究。

3 展望

綜上所述，細胞凋亡過程普遍存在于易損斑塊中，且與易損斑塊的不穩(wěn)定性密切相關(guān)。在臨床應用中，我們可以對細胞凋亡過程中的相關(guān)途徑進行調(diào)控，從而提高易損斑塊的穩(wěn)定性，防止斑塊破裂及其并發(fā)癥的發(fā)生。這無疑為急性冠脈綜合征患者的治療提供了一個新的思路。

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Apoptosis；Acute coronary syndrome；Vulnerable plaque

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.11.005

R543.3

A

1672-5301（2017）11-0977-04

650000 云南省昆明市，昆明醫(yī)科大學附屬成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院心血管內(nèi)科

楊麗霞，E-mail：doctorylixia@126.com

2017-04-08）