薛萬華，楊 婷

德州市人民醫(yī)院檢驗科，山東 德州 253000

動脈粥樣硬化（AS）是一種主要累及大、中型動脈，以粥樣斑塊形成為特征的慢性病變，它的發(fā)生涉及多因素和多環(huán)節(jié)的調(diào)控紊亂，如血管平滑肌細胞、炎癥細胞、內(nèi)皮細胞、巨噬細胞等的功能失調(diào)，是遺傳因素和環(huán)境共同作用的結(jié)果[1]。對于AS的發(fā)生機制，目前形成了多種學說，氧化應(yīng)激學說是其重要組成部分。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)自噬這一廣泛存在于機體各種病理生理過程的中現(xiàn)象在AS的發(fā)生發(fā)展過程中也發(fā)揮重要作用。但兩者在AS過程中發(fā)揮作用的具體機制，以及二者間的相互調(diào)節(jié)機制至今仍不十分清楚，本文將對近年來氧化應(yīng)激與自噬及其相互作用在AS發(fā)生發(fā)展過程中的研究進展作一綜述。

1 NADPH氧化酶是AS的主要氧化應(yīng)激壓力

氧化應(yīng)激是指機體在正常代謝或受到各種有害刺激時，產(chǎn)生活性氧自由基（ROS）和活性氮自由基（RNS）等高活性分子，當這些高活性分子產(chǎn)生的速度超過清除速度，會導致體內(nèi)氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，造成組織損傷。氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）的生成被認為是動脈粥樣硬化的早期關(guān)鍵事件，研究證明氧化應(yīng)激在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過程中起著十分重要的作用，尤其是對于低密度脂蛋白的氧化修飾作用，即ox-LDL的生成。NADPH氧化酶（Nox）氧化應(yīng)激反應(yīng)過程中ROS的主要來源[1]，Nox是一類廣泛表達于各種動物血管組織細胞中的酶，由其產(chǎn)生的ROS涉及包括有絲分裂、細胞凋亡、遷移、增生和細胞外基質(zhì)的調(diào)節(jié)修飾在內(nèi)的多個病理生理過程。最初對它的研究是在免疫系統(tǒng)的專職性吞噬細胞中，近來研究發(fā)現(xiàn)其在血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、心肌細胞等非吞噬性細胞中也廣泛表達。在高糖、高脂、促有絲分裂或轉(zhuǎn)化生長因子等的刺激下，Nox表達上調(diào)導致ROS的產(chǎn)生增加[2]。Nox的作用是將電子從NADPH傳遞給超氧陰離子自由基（O2·-），該自由基不能穩(wěn)定存在且不能跨膜，之后在超氧化物歧化酶的催化下O2·-轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定并可以跨膜擴散的H2O2，參與調(diào)節(jié)細胞信號通路，調(diào)控細胞病理生理過程[3]。已發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)存在的Nox亞型共7種，存在于脈管系統(tǒng)的有4種，分別是Nox1/2/4/5。有學者認為，Nox1，2和5來源的過氧化物，引起血管壁內(nèi)皮細胞功能失調(diào)，炎癥反應(yīng)和細胞凋亡，Nox4產(chǎn)生H2O2，增加NO生物利用度，對血管壁起保護作用[4]。

目前對Nox在動脈粥樣硬化中作用的研究多以ApoE-/-小鼠為研究對象，該小鼠模型膽固醇代謝異常，其主動脈及分支處可自發(fā)形成動脈粥樣硬化斑塊。過表達NOX的轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型小鼠相比頸動脈AS損傷程度更明顯，而采用NOX抑制劑GKT137831后，AS斑塊處的炎癥反應(yīng)明顯降低，斑塊面積明顯減小[5]。Nox1是目前研究最多的Nox，Sobey等[6]發(fā)現(xiàn)ApoE-/-小鼠高脂飲食喂養(yǎng)14周后，Nox1表達顯著下降，Nox1（-/y）/ApoE（-/-）雙基因敲除小鼠體內(nèi)出現(xiàn)較高的VLDL/LDL和甘油三酯，且與ApoE（-/-）單基因敲除的小鼠相比，雙基因敲除小鼠主動脈竇處內(nèi)膜厚度增加了40%，該處斑塊所含膠原減少了60%，平滑肌減少了40%，基質(zhì)金屬蛋白酶-9則增加了2.5倍，表明Nox1在ApoE-/-小鼠中對高脂血癥和動脈粥樣硬化起保護作用。Gray等[7]發(fā)現(xiàn)用藥物抑制Nox1和Nox4的表達后，能顯著抑制糖尿病小鼠動脈粥樣硬化進程。通過基因敲除Nox1或Nox2均可通過影響體內(nèi)NO生物活性來調(diào)節(jié)動脈血管舒張[3]。Nox2在動脈粥樣硬化斑塊處的表達顯著上調(diào)，Nox2抑制劑能延緩動脈粥樣硬化進程[8]，可以作為治療動脈粥樣硬化的潛在靶標，夾竹桃麻素（Apocynin）是NOX1/2的拮抗劑，該領(lǐng)域是心血管疾病新的治療方法。Nox4在人體內(nèi)含量最為豐富，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞中表達的Nox4調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞活化，功能失調(diào)及損傷，促進動脈粥樣硬化的發(fā)展、高血壓、心肌肥大等其他心血管系統(tǒng)疾病。Nox也可通過調(diào)節(jié)靶基因的表達，影響細胞功能，在動脈粥樣硬化發(fā)展過程中起重要作用[3]。Nox4來源的ROS在AS過程中主要起保護作用，在小鼠血管平滑肌細胞中增加Nox4的表達活性，將增加TGFβ1水平，通過促進炎癥反應(yīng)加速動脈粥樣硬化進程[9]。Nox4來源的H2O2通過影響內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）活性來舒張血管，動物實驗結(jié)果表明敲除Nox4基因會引起內(nèi)皮細胞功能失調(diào)，加速動脈粥樣硬化過程[10]。Nox4-/-小鼠動脈粥樣硬化程度明顯加重，H2O2生成減少導致炎癥因子IL-1β，TNF-α及血管巨噬細胞堆積的減少。同時Gray等[11]發(fā)現(xiàn)，Nox2的表達與Nox4呈負相關(guān)，這為研究Nox2活性調(diào)控Nox4某些作用的缺失提供了可能。在粥樣硬化斑塊處的平滑肌細胞中研究人員觀察到Nox5的表達增加[12]，直接活化eNOS，產(chǎn)生過氧亞硝基陰離子，導致內(nèi)皮細胞功能損傷。

2 自噬在AS進程中的雙重作用

自噬是細胞將錯誤折疊的蛋白質(zhì)或受損細胞器包裹形成自噬體，再與溶酶體結(jié)合降解，從而維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的過程。按照生理功能和進入溶酶體方式的不同，自噬分為3種類型：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬，其中巨自噬是目前獲得關(guān)注最多的一類，它廣泛存在于機體各種病理生理過程中，如感染、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病等[13]，而其具體作用機制仍有待進一步研究。通常自噬被認為是細胞的一種自我保護機制，但近來研究發(fā)現(xiàn)，自噬與細胞死亡，即細胞自噬性死亡，也存在著密切聯(lián)系，研究發(fā)現(xiàn)自噬在動脈粥樣硬化過程中似乎存在著保護和損害的雙重作用[14]。

在動脈粥樣硬化進程中，自噬在保護細胞對抗氧化應(yīng)激，減少細胞凋亡和增加AS斑塊的穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要作用。當血管平滑肌細胞受到oxLDL、氧化應(yīng)激等刺激時，自噬過程的關(guān)鍵蛋白LC3、beclin1表達增加，自噬過程啟動，清除細胞內(nèi)受損結(jié)構(gòu)，維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[15]。脂滴是巨噬細胞源性泡沫細胞內(nèi)膽固醇的主要貯存場所，通過自噬，脂滴與溶酶體結(jié)合，溶酶體酸性脂肪酶水解膽固醇酯產(chǎn)生游離膽固醇，經(jīng)由ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白A1（ABCA1）轉(zhuǎn)運出細胞，即膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運。

在內(nèi)皮細胞中，自噬能抑制巨噬細胞凋亡，減少胞葬作用，當在LDLR-/-小鼠模型中自噬過程被抑制時，早期動脈粥樣硬化斑塊壞死和氧化應(yīng)激造成的損傷加重[16]。7-酮基膽固醇（7-KC）可促進細胞氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力、細胞凋亡，當其刺激巨噬細胞6 h后，在細胞內(nèi)觀察到產(chǎn)生了大量自噬體[16]。7-KC作用于平滑肌細胞能增加相關(guān)蛋白泛素化，顯著抑制由低濃度他汀類藥物引起的細胞死亡[17]。過量的ox-LDL產(chǎn)生氧化應(yīng)激產(chǎn)物會增加清道夫受體LOX-1的表達，從而減少保護性自噬反應(yīng)，進而引進內(nèi)皮細胞功能失調(diào)這一動脈粥樣硬化早期關(guān)鍵事件的發(fā)生，加速動脈粥樣硬化進程[18]。增加AMPK α1的表達可上調(diào)FoxO3依賴的自噬關(guān)鍵蛋白LC3 和ULK1的表達，而其表達量的降低則將導致自噬調(diào)節(jié)的單核細胞分化減少，單核巨噬細胞在斑塊損傷處的聚集減少，最終減輕ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化程度[19]。選擇性抑制PI3K/Akt/mTOR途徑后，可引起細胞自噬增加，減少巨噬細胞在斑塊處積聚，通過保護細胞和減少炎癥因子分泌來保護細胞[20]。同時，自噬還可通過降低炎癥小體的活性和數(shù)量來抑制凋亡，增加AS斑塊的穩(wěn)定性[21]。

3 氧化應(yīng)激與自噬的相互作用及調(diào)控機制

氧化應(yīng)激可以被理解為存在于胞內(nèi)或胞外的過量的氧自由基，是ROS的生成和降解過程失衡的結(jié)果，在許多病理情況下細胞內(nèi)ROS的過度堆積將打破細胞內(nèi)在平衡，導致氧化應(yīng)激壓力，線粒體功能失調(diào)，引發(fā)自噬。反之，自噬也能通過吞噬和降解ROS來對抗氧化應(yīng)激帶來的損傷[22]。越來越多的研究證明這兩者在動脈粥樣硬化過程中的發(fā)揮了重要作用，特別是由于其參與了促AS關(guān)鍵因子LDL的氧化過程，ox-LDL具有細胞毒性，巨噬細胞表面的清道夫受體攝取入細胞后形成泡沫細胞。適當濃度的ox-LDL刺激平滑肌細胞可活化自噬，降解ox-LDL，保護細胞，高濃度則抑制自噬，導致凋亡增加[23]。Ox-LDL導致的線粒體DNA損傷，使Toll樣受體9（TLR9）表達增加，炎癥信號通路關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子表達增加，自噬加強，即在AS過程中氧化應(yīng)激造成的損傷的線粒體DNA可以逃避自噬，引發(fā)強烈的炎癥反應(yīng)[24]。

自噬在AS進程中發(fā)揮保護還是抑制作用主要取決于細胞類型，氧化物濃度及暴露時間等。在強大的氧化應(yīng)激壓力下，自噬作用就會受損而不能充分清除錯誤折疊的蛋白質(zhì)及受損的細胞器。細胞線粒體損傷后伴隨產(chǎn)生的ROS可以調(diào)節(jié)細胞的自噬性死亡。長期或高濃度的ROS也可直接損傷溶酶體膜結(jié)構(gòu)，致溶酶體酶釋放[24]。同時，過量的ROS可以增加植物血凝素樣氧化低密度脂蛋白受體-1（LOX-1）的表達，導致線粒體DNA損傷，并活化自噬作用。損傷的線粒體DNA可以逃避自噬從而引起炎癥反應(yīng)[24]。蠟樣色素為一種由氧化脂質(zhì)和蛋白組成的不可溶性復(fù)合體，其與巨噬細胞來源的泡沫細胞或平滑肌細胞共定位于早期AS斑塊，這些損傷的細胞中包含大量的溶酶體蠟樣色素沉積能損傷自噬作用，引起細胞凋亡[25]。

ROS與自噬間的相互作用主要是通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控來實現(xiàn)的。在細胞核內(nèi)，ROS的產(chǎn)生可以活化轉(zhuǎn)錄因子HIF-1、p53、FOXO3、NRF2等，使自噬相關(guān)基因BNIP3、TIGAR、LC3、BNIP3、p62等表達增加，最終導致胞漿內(nèi)自噬加強。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感應(yīng)蛋白PERK的下游分子也可通過增加自噬相關(guān)基因的表達引起自噬[26]。自噬能清除ROS造成的線粒體損傷，目前認為溶酶體/蛋白酶途徑降解氧化蛋白是其中的主要作用機制，相關(guān)信號通路包括分子伴侶介導的自噬、線粒體自噬、p62傳遞途徑等[27-29]。OxLp（a）被認為是一種促AS因子，研究表明它能通過影響內(nèi)皮細胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生作用于依賴ROS的PAPR-1-LKB1-AMPK-mTOR信號通路引起自噬，而超氧化物歧化酶則可抑制這種作用[30]。

4 結(jié)論

當前大量研究表明氧化應(yīng)激和自噬在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用，目前人們普遍形成的共識是，自噬可以通過降解受的損的細胞內(nèi)物質(zhì)保護細胞對抗氧化應(yīng)激，而過度激活的自噬則會引起細胞自噬性死亡，導致膠原合成減少，纖維冒變薄，斑塊不穩(wěn)定性增加及急性血管事件的發(fā)生。由于自噬是一個由多環(huán)節(jié)構(gòu)成，受多種因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程，探明AS斑塊損傷處ROS和自噬的發(fā)生機制，二者間相互調(diào)控的分子機制以及它們?nèi)绾斡绊慉S進展有重要意義，靶向調(diào)控氧化應(yīng)激和自噬將為AS治療提供新的臨床思路。