晚期動脈粥樣硬化與程序性壞死的關(guān)系研究進展

張冰洲，李 保

動脈粥樣硬化作為臨床常見的慢性炎癥性疾病之一，與肥胖、吸煙、高血壓以及血脂異常等因素密切相關(guān)。現(xiàn)階段動脈粥樣硬化已成為臨床中的一種多發(fā)病和常見病，會對人類的生命健康造成嚴重威脅。炎癥反應(yīng)學(xué)說雖然能全面和客觀地解釋動脈粥樣硬化的發(fā)病過程，然而現(xiàn)階段有關(guān)動脈粥樣硬化的發(fā)病機制還并不清楚[1]。隨著臨床研究的逐漸深入，越來越多的研究顯示，在動脈粥樣硬化的發(fā)病過程中，炎癥細胞程序性壞死的作用非常重要[2]。程序性壞死與多種炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，受細胞內(nèi)信號分子的調(diào)控[3-6]。有研究顯示，通過對程序性壞死的信號通路和已知靶點進行調(diào)控，對于炎癥性腸病、胰腺炎等炎癥性疾病的防治較為有效，另外在晚期動脈粥樣硬化中也證實存在程序性壞死，所以通過對細胞程序性壞死進行調(diào)控，能有效延緩動脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展[7]。本研究主要分析了晚期動脈粥樣硬化與程序性壞死的相互關(guān)系，希望能為防治動脈粥樣硬化提供新的途徑。

1 程序性壞死的作用機制

臨床研究發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展過程中，存在一系列的細胞死亡形式，如壞死、凋亡以及自噬等[4]。自噬是指細胞內(nèi)部分損壞的細胞器或者蛋白被自噬小泡所包裹，同時送入到溶酶體中更新和降解。凋亡是指經(jīng)胞內(nèi)基因及其相應(yīng)產(chǎn)物的調(diào)控激活Caspase家族而發(fā)生主動死亡，胞膜出泡而形成凋亡小體、核固縮、斷裂而形成大小不同的片段、細胞皺縮等則為凋亡形態(tài)學(xué)的典型特征，吞噬細胞在降解和吞噬凋亡細胞時，細胞膜完整性不會發(fā)生變化，不會將細胞內(nèi)容物釋放到胞外，不會導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。有研究顯示，壞死作為細胞被動死亡的過程之一，基因調(diào)控不會對其造成影響，細胞內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)炎癥耗竭、細胞腫脹、細胞膜通透性增加則為壞死的形態(tài)學(xué)特征，進一步發(fā)生細胞溶解，導(dǎo)致顯著的炎癥反應(yīng)[4]。而近年來的臨床研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，程序性壞死作為一種細胞死亡方式，不同于壞死與凋亡，程序性壞死不存在凋亡的典型形態(tài)學(xué)特征，而是存在與壞死相似的形態(tài)學(xué)特征，如細胞膜通透性增高、線粒體功能障礙、細胞腫脹等，但是能調(diào)控該過程，而且近期臨床研究結(jié)果顯示，在動脈粥樣硬化中也存在程序性壞死[8]。

通過對炎癥性疾病程序性壞死進行深入研究發(fā)現(xiàn)，其途徑主要是通過腫瘤壞死因子誘導(dǎo)，并和細胞表面的腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)結(jié)合，受體相互作用蛋白激酶1(RIPK1)的C末端死亡結(jié)構(gòu)域被激活，和TNFR1的胞內(nèi)死亡域(death domain，DD)部分直接結(jié)合，或者經(jīng)腫瘤壞死因子受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(TRADD)，和TNFR1間接結(jié)合，TRADD經(jīng)腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TRAF2)，募集細胞凋亡抑制蛋白1和細胞凋亡抑制蛋白2(cIAP1/2)，與RIPK1形成復(fù)合體Ⅰ，從而參與各種促炎基因表達途徑，如核因子κB(NF-κB)、細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)等[9]。當(dāng)抑制復(fù)合體Ⅰ激活時，復(fù)合體Ⅰ、TRADD、RIPK1的其他組分則會轉(zhuǎn)移到胞漿內(nèi)，進而形成復(fù)合體Ⅱ-Fas相關(guān)死亡域蛋白(FADD)、Caspase-8、RIPK1、受體相互作用蛋白激酶3(RIPK3),并在各種條件下發(fā)生程序性壞死或者凋亡。FADD經(jīng)C末端DD結(jié)構(gòu)募集到復(fù)合體Ⅱ，N末端死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(DED)與procaspase-8的DED或(和)其無活性同系物轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白(cFLIP)結(jié)合，cFLIP能和FADD-RIPK1-Caspase-8復(fù)合物相結(jié)合，進而來對Caspase-8途徑凋亡進行抑制，混合連接激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白(MLKL)和細胞表達RIPK3則會出現(xiàn)程序性壞死。如果RIPK1、cFLIP被抑制或者缺乏，則會導(dǎo)致Caspase-8同源二聚化，引起細胞凋亡[10]。

2 程序性壞死在晚期動脈粥樣硬化中的作用

已有臨床研究顯示，在晚期動脈粥樣硬化斑塊中，程序性壞死的作用非常重要[7]，Ⅳ～Ⅵ型則為晚期動脈粥樣硬化，而Ⅳ型則主要為脂質(zhì)核心，其臨床改變主要為動脈壁變形、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)破壞、脂質(zhì)聚集，Ⅴ型的臨床改變主要為形成纖維帽，存在纖維結(jié)締組織，斑塊進入到管腔而導(dǎo)致管腔狹窄[11]。Ⅵ型時在Ⅳ型和Ⅴ型的前提下，發(fā)生血栓形成、出血等改變，為一種復(fù)合病變，常常因管壁破裂出血或管腔閉塞而導(dǎo)致一系列嚴重后果，如腦卒中、心肌梗死等?，F(xiàn)階段有關(guān)動脈粥樣硬化的發(fā)病機制還并不明確。隨著臨床研究的深入發(fā)現(xiàn)，在晚期動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過程中，炎癥細胞程序性壞死的作用非常重要。選擇電鏡對晚期動脈粥樣硬化處進行觀察，結(jié)果顯示存在程序性壞死的典型形態(tài)學(xué)特征，和其他部位相比較，伴壞死核心的斑塊中RIPK1/RIPK3表達量更高，結(jié)果表現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊為發(fā)生程序性壞死的主要區(qū)域，同時和壞死核心形成的關(guān)系較為密切[2]。有臨床研究結(jié)果顯示，基因表達分析結(jié)果表明，動脈粥樣硬化斑塊中的MLKL、RIPK3表達顯著增加，和無癥狀病人相比較，短暫性腦缺血發(fā)作病人的MLKL、RIPK3基因表達顯著增高；免疫組織化學(xué)發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈晚期斑塊中的磷酸化MLKL(pMLKL)表達量顯著增加，同時和斑塊穩(wěn)定性密切相關(guān)，結(jié)果顯示不穩(wěn)定性動脈粥樣硬化斑塊中存在程序性壞死通路激活[12]。需要注意的是，在研究程序性壞死時應(yīng)對程序性壞死的誘導(dǎo)條件和細胞系遺傳變異性加以關(guān)注和重視。

3 程序性壞死的特異性抑制劑

3.1 RIPK1特異性抑制劑 Necrosome的組成部位包括RIPK1和RIPK3，而在程序性壞死啟動程序中，RIPK1和RIPK3的作用非常關(guān)鍵，由此可見，通過對RIPK進行抑制能對程序性壞死進行有效抑制[13]。RIPK1抑制劑能讓RIPK1無活性結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，進而來對程序性壞死進行抑制。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異可以將RIPK1抑制劑分成necrostatin-1(Nec-1)、necrostatin-3(Nec-3)等，均屬于RIPK1變構(gòu)抑制劑。構(gòu)效關(guān)系分析結(jié)果顯示，Nec-1不會影響自噬和凋亡，能對程序性壞死進行特異性抑制；此外，Nec-1不會對正常細胞的周期分布、細胞膜完整性、線粒體膜電位、細胞增殖等生理學(xué)功能造成影響。但是因為Nec-1的活躍度較高，而特異性較低，所以Nec-1還處于臨床前階段，其作用主要是對細胞是否為程序性壞死進行確定。另外RIPK1也會參與NF-κB和ERK的通路激活，并不局限于程序性壞死通路，所以應(yīng)謹慎使用RIPK1抑制劑。體外實驗和體內(nèi)實驗結(jié)果均表明，necrostantin-1s(Nec-1s)的穩(wěn)定性和活性更加理想，能對RIPK1進行特異性抑制，進而來對動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展進行阻止。

3.2 RIPK3抑制劑 近年來，小分子RIPK3活性抑制劑開始受到更多人的關(guān)注和重視。有臨床研究發(fā)現(xiàn)，GSK′872、GSK′843、GSK′40能對RIPK3所依賴的程序性壞死進行有效抑制，和RIPK3相互作用，讓Caspase-8被激活，不但能對程序性壞死進行抑制，而且還能導(dǎo)致細胞凋亡。當(dāng)處于高濃度時，GSK′872、GSK′843能對腫瘤壞死因子(TNF)所誘導(dǎo)的程序性壞死進行抑制，促進Caspase-8活化，讓TNF所誘導(dǎo)的RIPK1活性依賴凋亡。然而在處于高濃度時，GSK′40卻無法導(dǎo)致RIPK1活性依賴凋亡，也無法對鼠源RIPK3進行抑制，進而對其臨床應(yīng)用造成限制[14]。

3.3 MLKL不可逆抑制劑 首先被報道的人MLKL抑制劑為Necrosulfonamide(NSA)[1]。NSA結(jié)合人MLKL的Cys86，進而形成共價鍵，對RIPK1-RIPK3-MLKL形成進行抑制，其下游不會形成程序性壞死效應(yīng)物，然而因為小鼠MLKL86電位并不是人類的半胱氨酸，而是色氨酸，所以NSA對小鼠無效果。現(xiàn)階段NSA的作用主要是確定MLKL為RIPK3的下游，在疾病程序性壞死中的作用非常關(guān)鍵，并未用于治療動脈硬化模型。

4 小 結(jié)

晚期動脈粥樣硬化與炎癥細胞程序性壞死密切相關(guān)。對程序性壞死進行抑制，能對動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展進行阻止，同時也得到了臨床研究證實，所以對程序性壞死的作用機制進行了解和明確，同時讓調(diào)控方式的特異性提高，不僅能更好解釋動脈粥樣硬化的發(fā)病機制，而且也能為動脈粥樣硬化的臨床治療和新型藥物的研制提供指導(dǎo)。