李代欣(綜述)，馬占龍，李 澄(審校)

(揚州市第一人民醫(yī)院影像科，江蘇揚州225000)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)及其相關心腦血管疾病是西方發(fā)達國家患者死亡和致殘的首位原因［1］。AS的發(fā)生機制十分復雜，目前認為多種細胞參與AS病變的形成，包括巨噬細胞、淋巴細胞、內皮細胞和平滑肌細胞(smooth muscle cells，SMCs)［2］。人類冠狀動脈的組織學研究提示，在易于發(fā)生AS病變的區(qū)域含有較多血管SMCs，而不易于發(fā)生的部位血管SMCs較少［3］。通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，C57BL/6小鼠、apoE－/－小鼠斑塊發(fā)生前在主動脈AS易發(fā)區(qū)和耐受區(qū)的SMCs轉錄譜不同［4］。目前認為，血管SMCs是AS斑塊形成的主要啟動子，血管SMCs遷移、增殖和凋亡在AS及粥樣斑塊破裂機制中起重要作用。因此，AS病變的早期檢測尤其是對AS病變中的血管SMCs進行靶向檢測具有重要意義。利用分子影像學技術，如核醫(yī)學成像、近紅外熒光成像及磁共振成像來檢測AS進程中的分子事件，可對其進行早期診斷，甚至進行靶向治療。

1 血管平滑肌細胞在AS中的作用

1.1 平滑肌細胞的表型轉化 SMCs是血管壁的重要構成成分，主要位于血管中膜，血管內膜中僅存在少量SMCs，其主要作用是通過舒張和收縮改變血管直徑，使血管保持適當?shù)难鲏毫?，此時的SMCs表現(xiàn)為收縮型表型，其增殖及合成活性很低，收縮型SMCs最具特異性的標志蛋白是平滑肌細胞肌球蛋白重鏈(SM-MHC)和平滑肌蛋白(smoothelin)［5］。在多種病理因素的作用下，SMCs的表型可由收縮型轉化為合成型［6］，此過程稱之為表型轉化。合成型SMCs最具特異性的標志蛋白是CRBP-1和平滑肌細胞肌球蛋白重鏈亞型 Smemb［5］。研究表明，血管SMCs表型轉化是高血壓、AS和血管成形術后再狹窄的心血管疾病血管SMCs增殖和遷移的關鍵性始動因素，處于合成狀態(tài)的SMCs能夠合成和分泌大量細胞外基質，而細胞外基質又可影響血管SMCs的增殖、黏附和遷移過程［7］。

1.2 平滑肌細胞源性泡沫細胞的形成 泡沫細胞的形成是AS病變主要的細胞學改變，其病理變化為膽固醇脂在細胞內大量蓄積。研究表明合成型SMCs可表達多種膽固醇攝入性受體，包括低密度脂蛋白受體、極低密度脂蛋白受體、CD36、Ⅰ型和Ⅱ型清道夫受體及CXCL16/SR-PSOX［8］。CD36可介導細胞攝入氧化型低密度脂蛋白和卵磷脂［9］，若基因剔除CD36后，AS發(fā)生顯著降低。實驗證明在AS病變發(fā)展的早期階段，Ⅰ型和Ⅱ型清道夫受體主要在血管SMCs表達［10］。炎性細胞分泌的干擾素γ和腫瘤壞死因子α可增加血管SMCs CXCL16 mRNA表達，促進血管SMCs釋放大量的可溶性CXCL16［11］，后者可促進巨噬細胞、SMCs對氧化型低密度脂蛋白的攝取，提示血管SMCs內脂質的蓄積可能促進AS的發(fā)展。

1.3 平滑肌細胞的遷移、增殖 生理條件下，血管SMCs增殖和凋亡之間保持平衡，在許多病理狀態(tài)下可使其增殖失控，從而引起血管壁的一系列變化。眾多研究表明，血管SMCs增殖、遷移在AS病變的形成過程中以及在經皮冠狀動脈介入術后血管再狹窄等心血管疾病的發(fā)病機制中起關鍵性的作用［12-14］。眾多的生長因子、細胞因子均可影響細SMCs的增殖、遷移，如血小板源生長因子、成纖維細胞生長因子、上皮生長因子、胰島素樣生長因子、白細胞介素、內皮素和血管緊張素Ⅱ等。炎性反應可刺激血管SMCs發(fā)生遷移、增殖，并與炎性病變內的炎性成分形成混合物，使動脈壁增厚，單核細胞的蓄積、血管SMCs增殖和纖維組織形成導致病變進一步擴大并重組成為覆蓋在脂質核心和壞死組織上的纖維帽，最終導致復合型病變的形成［12］。隨著血管壁的變硬，可以進一步通過增強血小板源生長因子受體信號促使血管SMCs增殖和血管疾病的發(fā)生［15］。

1.4 平滑肌細胞凋亡 細胞凋亡是一種受基因調控的個別細胞發(fā)生的自主有序死亡。正常血管壁內的SMCs增殖與凋亡保持著平衡，在正常成人的動脈細胞凋亡比率非常低，但是眾多的病理性因素可以改變其增殖與凋亡的平衡，并且細胞凋亡占主要地位，這些因素包括高血壓、高血糖、修飾后的膽固醇等［16］。Clarke等［17］利用可誘導的血管平滑肌細胞特異性凋亡小鼠模型，在載脂蛋白E剔除小鼠AS形成階段或斑塊期，發(fā)現(xiàn)低水平血管平滑肌細胞凋亡加速斑塊增長，伴隨斑塊的不穩(wěn)定包括薄纖維帽和壞死核增大，并且認為血管平滑肌細胞凋亡能夠加速AS，促進斑塊鈣化和中膜變性，阻止擴張性重構和促進狹窄。AS中誘導血管SMCs凋亡的因素有氧化型低密度脂蛋白、活性氧簇、一氧化氮、機械應力及細胞成分［18］。血管SMCs凋亡可導致白細胞介素1、白細胞介素8釋放和單核細胞趨化蛋白1上調，引起過多的巨噬細胞趨化，而殘余物質的清除未見增加，巨噬細胞產生的活性氧簇及分泌的巨噬細胞集落刺激因子和腫瘤壞死因子α又促進血管SMCs的凋亡，形成惡性循環(huán)。另外，血管SMCs凋亡與粥樣斑塊的炎癥、鈣化、血栓形成及動脈瘤形成相關［19］。

2 AS中平滑肌細胞的分子影像學研究

近年來，隨著分子影像學設備及分子影像學技術的發(fā)展，心血管分子影像學在AS斑塊成像等方面的研究中取得了進展，不同的靶向探針可用于不同的分子事件。使用超順磁性納米粒子靶向粥樣斑塊內的巨噬細胞，可以對斑塊的進展以及治療效果進行檢測［20-21］。使用不同的成像方法靶向斑塊內的氧化型低密度脂蛋白可有助于不穩(wěn)定粥樣斑塊的早期檢測［22-23］。通過磁共振活體成像來檢測內皮母細胞在損傷血管局部的靶向歸巢、黏附及修復受損血管內皮等生物學過程［24］。目前在實驗中所用到的各種成像技術各有優(yōu)缺點，如磁共振具有高空間分辨率和多序列成像的特點，但成像靈敏度較差;核醫(yī)學技術，如單光子發(fā)射計算機體層顯像(single photon emission computed tomography，SPECT)、正電子發(fā)射體層顯像靈敏度高，但空間分辨率差;光學成像技術靈敏度高，但其穿透力有限。因此，應用多模態(tài)分子探針利用多種影像技術來檢測分子事件，克服彼此的不足已成為分子影像學發(fā)展的趨勢［25］。

SMCs增殖是AS疾病形成的重要環(huán)節(jié)之一，因此針對增殖的SMCs分子影像學的研究也必定會越來越受到重視。Z2D3是一個復雜的脂質抗原產生的只針對增殖的SMCs高度特異性的IgG1亞類的鼠嵌合型抗體［26-27］。早在1998年Carrio等［28］用111In標記抗人AS斑塊中增殖的SMCs抗原的單克隆鼠/人嵌合型抗體Z2D3片段，注入11例經過血管造影術和彩色多普勒超聲確診的AS病變形成的患者體內，分別于4、24、48和72 h行SPECT顯像，并將頸動脈內膜剝離術后的標本進行顯像和免疫組織化學染色分析。結果顯示，所有病例在注入標志物4 h后SPECT顯像均能檢測到頸動脈斑塊內Z2D3的吸收，SPECT顯像證實了AS斑塊標志物的局部吸收，并且抗體顯像部位與血管造影術證實的斑塊位置是一致的，通過頸動脈內膜剝離標本的免疫組織化學染色分析，進一步驗證了斑塊內Z2D3的聚集區(qū)域含有SMCs。Johnson等［29］使用球囊擴張技術在14只小型豬的冠狀動脈內放置了24個支架，并以111In-Z2D3為探針，用SPECT成像技術成功檢測了冠狀動脈支架植入后再狹窄形成過程中增殖的SMCs。Jimenez等［30］在進行小型豬冠狀動脈移植實驗的過程中以111In-Z2D3為探針，進行SPECT成像發(fā)現(xiàn)在全部的異體移植和大部分的自體移植血管中均可以探及示蹤劑的聚集，經免疫組織化學等方法確定示蹤劑的聚集區(qū)域內SMCs的增殖指數(shù)高。上述兩篇文獻都認為111In-Z2D3能夠用于增殖SMCs的檢測，并可作為移植血管病變的早期無創(chuàng)檢測方法。Riviere等［31］用合成的納米材料Fe3O4標記離體大鼠的血管SMCs，通過檢測發(fā)現(xiàn)這種標記沒有影響細胞的活力，將這種標記的細胞移植到心肌梗死的大鼠模型的心室，用1.5T MRI可示蹤到這種鐵標記細胞48 h后在離體心臟損傷心肌層中的聚集。Chung等［32］用微流控技術，離體成像動態(tài)觀察了SMCs向支架的遷移以及抑制內皮細胞生長的現(xiàn)象，為在狹窄基質的研究提供了可靠置管的實驗研究方法。

3 結語

AS已成為威脅人類健康的主要疾病之一，血管SMCs不僅與AS病變的發(fā)展相關，而且也與斑塊破裂相聯(lián)系，血管SMCs在AS中的作用機制非常復雜，不可能用某一種機制來概括。雖然多年來人們對其在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中的作用產生了較多的新認識，但還有很多潛在的未知因素沒有被完全認識。影像醫(yī)學未來的前景在分子影像學的發(fā)展中，影像醫(yī)學從宏觀形態(tài)向微觀分子轉變，從而使影像醫(yī)學和基礎醫(yī)學尤其是分子生物學更加緊密地聯(lián)系起來。隨著影像設備及各種新的分子探針被研發(fā)出來(雖然大部分還只是處于試驗階段)，相信在不遠的將來會找到有效的方法對AS進行早期診斷及防治。

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