張菲菲 周子皓 王芳

(1.南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210029； 2.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，江蘇 南京 210029)

血管鈣化(vascular calcification，VC)是礦物質(zhì)在血管中的病理性沉積，其與心血管疾病的死亡率高度相關(guān)，任何動脈壁中的鈣化都會使死亡和心血管事件的風(fēng)險增加3～4倍，尤其是在患有糖尿病和慢性腎臟病的高?；颊咧衃1]。造成VC的原因包括慢性炎癥、代謝和遺傳等，其中慢性炎癥扮演了極其重要的角色。眾多炎性細(xì)胞及炎性因子參與了這個過程，如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、白介素(interleukin，IL)-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等，但炎癥反應(yīng)誘發(fā)及介導(dǎo)VC的分子機(jī)制尚未完全闡明。IL驅(qū)動VC的過程可通過介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞或血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)的成骨轉(zhuǎn)化，誘導(dǎo)VSMC衰老等發(fā)揮作用[2-3](表1)。因此，闡明IL家族成員在VC中的作用對臨床治療心血管疾病及其他VC相關(guān)疾病具有重大意義。

1 促炎性IL

1.1 IL-1β

IL-1β是促進(jìn)VC的重要因子。2017年的一項回顧性臨床試驗(yàn)表明，在動脈粥樣硬化患者和糖尿病患者鈣化的冠狀動脈中IL-1β水平升高，這些患者的冠狀動脈鈣負(fù)荷與血清IL-1β水平呈正相關(guān)，且心源性猝死的發(fā)生率也隨之增加[4]，這一結(jié)果表明IL-1β可作為冠狀動脈疾病患者的生物標(biāo)志物與鈣化風(fēng)險和心血管終點(diǎn)的預(yù)測指標(biāo)[5]。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IL-1β可與TNF-α共同誘導(dǎo)人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，這是內(nèi)皮細(xì)胞特征喪失和成纖維細(xì)胞表型獲得的過程，最終導(dǎo)致其成為具有成骨潛能的細(xì)胞，有助于VC[6]。巨噬細(xì)胞釋放IL-1β誘導(dǎo)VSMC發(fā)生成骨轉(zhuǎn)化后，VSMC會反過來刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生更多的IL-1β，形成正反饋加速VSMC的成骨轉(zhuǎn)化，促進(jìn)VC的發(fā)生[4]。近年的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞衰老在VC中發(fā)揮重要作用，其中IL-1β參與了這一過程。作為終末期腎病患者VC的重要生物標(biāo)志物，IL-1β在血管內(nèi)側(cè)平滑肌中高表達(dá)，高水平的IL-1β通過激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)/p53/p21通路誘導(dǎo)VSMC的衰老和成骨轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致VC[7]。還有研究表明IL-1β的產(chǎn)生也可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞衰老[8]。目前已了解慢性低度炎癥在VC過程中起重要作用，同時這也是細(xì)胞衰老的重要特征，探究細(xì)胞衰老到VC過程中炎癥因子的作用，有助于對鈣化的進(jìn)一步了解以及防治。

表1 IL與VC

1.2 IL-6

IL-6主要由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生。IL-6高血清水平常伴隨心血管疾病高死亡率，可作為冠狀動脈疾病的死亡風(fēng)險評估因子。VC的過程通常涉及內(nèi)皮細(xì)胞或VSMC的成骨轉(zhuǎn)化，IL-6與骨保護(hù)/破壞的相關(guān)因子參與了這一過程。有研究表明，IL-6是NF-κB受體激活蛋白配體(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)、NF-κB受體激活蛋白和骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)的強(qiáng)誘導(dǎo)劑，且RANKL也可上調(diào)IL-6的表達(dá)[9]。2018年Lee等[10]研究發(fā)現(xiàn)Toll樣受體2在動脈粥樣硬化中促鈣化的作用，Toll樣受體2通過上調(diào)IL-6介導(dǎo)RANKL異常表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)VSMC鈣化和軟骨分化。Kurozumi等[11]第一次提出炎癥因子IL-6可強(qiáng)烈誘導(dǎo)人VSMC成骨轉(zhuǎn)化，在慢性炎癥相關(guān)的VC中具有一定作用。IL-6通過與可溶性IL-6受體(sIL-6R)結(jié)合激活p-STAT3，提高Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)以及骨橋蛋白的表達(dá)。除此之外，Xu等[12]發(fā)現(xiàn)在60例終末期腎病患者中，有56例患者血清IL-6和磷酸鹽水平升高，且其中有一半人存在心血管鈣化，IL-6和磷酸鹽過載可能促進(jìn)終末期腎病患者的VC。除IL-1β外，IL-6也可促進(jìn)VSMC衰老相關(guān)的鈣化。進(jìn)一步的研究表明，IL-6可通過激活I(lǐng)L-6/sIL-6R/STAT3/P53/P21通路誘導(dǎo)終末期腎病患者血管平滑肌衰老相關(guān)的VC，且抗衰老劑減輕VC。細(xì)胞衰老有關(guān)的鈣化的具體機(jī)制值得科研人員去進(jìn)一步探索。

1.3 IL-8

趨化因子是一種可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生定向遷移的小細(xì)胞因子或信號蛋白，可使白細(xì)胞轉(zhuǎn)移至損傷部位引發(fā)炎癥反應(yīng)。IL-8作為趨化因子家族的成員之一，可作為冠心病患者和終末期腎病患者臨床預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子[13]。近年來發(fā)現(xiàn)，IL-8是血管內(nèi)皮細(xì)胞和VSMC功能的重要調(diào)節(jié)因子。在患有慢性腎臟疾病時，無機(jī)磷和吲哚硫酸酯等尿毒癥毒素會誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞IL-8的表達(dá)和分泌[14]。而IL-8則會誘導(dǎo)人VSMC的鈣化，且以一種濃度依賴性方式增強(qiáng)鈣化。但I(xiàn)L-8誘導(dǎo)鈣化的機(jī)制不是促進(jìn)VSCM的成骨分化，而是通過阻遏鈣化抑制因子骨橋蛋白的表達(dá)驅(qū)動VC。

越來越多的趨化因子被證明在VC或動脈粥樣硬化的生理過程中扮演著重要的角色，但針對IL-8與VC的研究還比較少，除遏制骨橋蛋白，IL-8是否還通過其他途徑刺激VSMC以及內(nèi)皮細(xì)胞來促進(jìn)VC，需科研工作者繼續(xù)挖掘，為心血管疾病的治療提供新的思路及靶點(diǎn)。

1.4 IL-17

IL-17是由免疫細(xì)胞CD4+T細(xì)胞的亞型Th17細(xì)胞分泌的一種促炎癥細(xì)胞因子，參與人體眾多炎癥性和自身免疫性疾病。關(guān)于IL-17與血管疾病的研究目前大多集中在動脈粥樣硬化，而VC作為動脈粥樣硬化的一種病理現(xiàn)象，可由多種免疫細(xì)胞分泌的促炎癥因子的刺激引起。許多研究表明，IL-17作為一種促炎癥細(xì)胞因子在動脈粥樣硬化中扮演著重要的角色，其在動脈粥樣硬化中的多功能性仍存在爭議，因?yàn)镮L-17對動脈粥樣硬化的促進(jìn)或抑制取決于特定的細(xì)胞組織和免疫環(huán)境。

Orejudo等[15]研究表明IL-17A具有直接的血管作用，其作用機(jī)制似乎與誘導(dǎo)VSMC肥大和表型改變有關(guān)，但關(guān)于VC方面的研究目前較少。最新關(guān)于IL-17促VC的研究是基于川崎病患者的冠狀動脈鈣化[16]。體外研究表明，同時給予IL-17和γ干擾素(interferon-gamma，IFN-γ)誘導(dǎo)蛋白-10可觸發(fā)患者冠狀動脈平滑肌細(xì)胞鈣化，此過程通過誘導(dǎo)Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2、ALP等成骨轉(zhuǎn)化因子的表達(dá)得以實(shí)現(xiàn)，IL-17和IFN-γ誘導(dǎo)蛋白-10單獨(dú)處理時，二者均不能誘導(dǎo)鈣化發(fā)生。它們是如何相互作用誘導(dǎo)鈣化的還有待研究，同時在正常人體內(nèi)是否也存在類似的鈣化誘導(dǎo)機(jī)制也有待研究。近期一項關(guān)于IL-17和IFN-γ與原代成骨細(xì)胞的早期分化及鈣化的研究表明，用IL-17和IFN-γ直接對原代成骨細(xì)胞進(jìn)行處理并未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞數(shù)量增加，當(dāng)使用IL-17和IFN-γ誘導(dǎo)培養(yǎng)基處理原代成骨細(xì)胞時，成骨細(xì)胞表現(xiàn)出高活性的ALP以及骨鈣素和OPG基因的高表達(dá)，但I(xiàn)L-17和IFN-γ卻對成骨細(xì)胞的鈣化起抑制作用[17]。IL-17在VC中扮演的角色目前尚不清楚，具體是抑制鈣化還是促進(jìn)鈣化，以及何種環(huán)境下IL-17對鈣化作用發(fā)生改變，都需進(jìn)一步研究。

1.5 IL-18

IL-18是一種促炎細(xì)胞因子，主要由巨噬細(xì)胞合成并釋放，VSMC也能釋放IL-18[18]。在VC方面，IL-18的研究相對較少。Zhang等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，IL-18單獨(dú)作用時不會引起原代大鼠VSMC VC和血管壁細(xì)胞的成骨轉(zhuǎn)化，而在VC的誘導(dǎo)條件下，IL-18可加速鈣化和促進(jìn)VSMC的成骨分化。M型瞬時受體電位是Mg2+和Ca2+的可滲透離子通道，與人類成骨細(xì)胞的增殖和遷移有關(guān)。IL-18通過EPK1/2信號通路激活M型瞬時受體電位，促進(jìn)β-甘油磷酸酯(β-glycerophosphate，β-GP)誘導(dǎo)的VSMC的鈣化和成骨分化。Schelski等[18]也發(fā)現(xiàn)IL-18可增強(qiáng)磷酸鹽誘導(dǎo)的VSMC的骨/軟骨轉(zhuǎn)分化和鈣化，通過上調(diào)血清和糖皮質(zhì)激素激酶誘導(dǎo)VSMC的成骨分化，糖皮質(zhì)激素激酶是在鈣化過程中起關(guān)鍵作用的調(diào)控因子。不同的是，他們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)用IL-18處理原代人主動脈VSMC可誘導(dǎo)成骨轉(zhuǎn)化，這與Zhang團(tuán)隊的研究成果不一致，可能是由于種屬差異導(dǎo)致的不同結(jié)果，有待進(jìn)一步探究。

2 抗炎性IL

2.1 IL-10

IL-10是一種由多源性細(xì)胞分泌的抗炎癥細(xì)胞因子，人體內(nèi)的IL-10主要由輔助性T細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞分泌。作為抗炎細(xì)胞因子的IL-10在VC中的功能尚未明確。Huo等[20]發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化患者外周血IL-10表達(dá)顯著低于正常人外周血中的水平。同時也有研究指出動脈粥樣硬化患者體內(nèi)分泌IL-10的調(diào)節(jié)性B淋巴細(xì)胞的數(shù)量較正常人少，且與炎癥狀況呈負(fù)相關(guān)[21]。以上研究結(jié)果從側(cè)面說明患者外周血IL-10水平不足可能是導(dǎo)致鈣化的原因之一。也有研究對IL-10在VC中的功能提出異議，最直接的證據(jù)來自IL-10敲除的小鼠模型。Sage等[22]構(gòu)建了一個具有IL-10 B淋巴細(xì)胞特異性缺乏癥低密度脂蛋白缺乏的小鼠模型，經(jīng)過8周高脂飲食后，與對照組低密度脂蛋白缺乏的小鼠對比發(fā)現(xiàn)：兩組小鼠除動脈粥樣硬化斑塊的大小外，斑塊的組成及動脈硬化的程度均無差別，指出調(diào)節(jié)性B淋巴細(xì)胞分泌的IL-10在小鼠動脈粥樣硬化的發(fā)展中不是必需的。最新一項包含多種族930例患動脈粥樣硬化成人的調(diào)查報告也指出：在未患臨床心臟病的個體中，IL-10水平的高低似乎與是否發(fā)生心血管疾病無關(guān)，且是亞臨床冠狀動脈粥樣硬化的不良標(biāo)志[23]。因此，IL-10作為一種抗炎因子在VC中的具體功能還存在爭議，需進(jìn)一步明確。

2.2 IL-24

目前對IL-24在腫瘤方面的研究較多，而對其在心血管疾病方面的作用還知之甚少。2012年Lee等[24]研究稱：IL-24作為抗炎細(xì)胞因子可顯著抑制β-GP誘導(dǎo)的VSMC鈣化。它是通過抑制β-GP誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和成骨標(biāo)志物的表達(dá)來抑制VC的。IL-24阻斷β-GP誘導(dǎo)的Wnt/β-catenin通路的激活，該通路在VC的發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用。在VC中，IL-24可通過Wnt/β-catenin途徑上調(diào)Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2轉(zhuǎn)錄來刺激鈣化和成骨標(biāo)志物的表達(dá)。提示IL-24抑制VSMC鈣化與Wnt/β-catenin途徑失活有關(guān)。表明IL-24是一種潛在的血管平滑肌鈣化治療劑。且2013年Lee等[25]又發(fā)現(xiàn)外源性給藥IL-24可減弱H2O2處理誘導(dǎo)的小鼠VSMC血管炎癥和高血壓相關(guān)基因的表達(dá)，提示IL-24基因可能是動脈粥樣硬化研究的重要候選基因。但2016年Kawada等[26]的研究結(jié)果與Lee完全相反。他們發(fā)現(xiàn)IL-24可刺激人主動脈平滑肌細(xì)胞發(fā)生鈣化，在此過程中使骨形態(tài)發(fā)生蛋白2的表達(dá)升高，且抗IL-24抗體可逆轉(zhuǎn)IL-24的作用，這一點(diǎn)表明IL-24在人VSMC鈣化中確實(shí)有重要作用[26]。但具體環(huán)境可能決定了IL-24對鈣化的不同作用，尤其是在體內(nèi)環(huán)境中其與鈣化的關(guān)系需大量臨床數(shù)據(jù)去探究驗(yàn)證。

2.3 IL-35

IL-35是IL-12細(xì)胞因子家族的新成員，自2007年發(fā)現(xiàn)以來很快成為研究熱點(diǎn)。IL-35可由單核細(xì)胞、T細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、Treg細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞等多種類型的細(xì)胞表達(dá)，通過激活JAK-STAT信號通路參與免疫功能的調(diào)節(jié)，與轉(zhuǎn)化生長因子β和IL-10一樣被認(rèn)為是最重要的三種免疫抑制因子之一，對IL-35在自身免疫性疾病和腫瘤疾病中的研究報道較多。目前尚缺乏IL-35與VC的直接研究數(shù)據(jù)，但有人發(fā)現(xiàn)在ApoE-/-小鼠模型中，IL-35可減輕動脈粥樣硬化的血管損傷，同時主動脈內(nèi)膜厚度和斑塊都得到明顯改善。王慶航等[27]提出IL-35抑制動脈粥樣硬化的作用可能由于對IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β和IL-17水平的調(diào)控。Li等[28]發(fā)現(xiàn)IL-35通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞激活相關(guān)分子細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)，來抑制未刺激的原代人單核細(xì)胞與溶血磷脂酰膽堿處理的人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，還可通過抑制線粒體活性氧的產(chǎn)生抑制內(nèi)皮細(xì)胞激活。目前，IL-35在動脈粥樣硬化中的保護(hù)功能已被大多數(shù)研究證實(shí)，但其在VC中的作用還缺乏直接的證據(jù)。

2.4 IL-37

IL-37是新近發(fā)現(xiàn)的抗炎細(xì)胞因子，共有a～e五種不同的亞型，IL-37b是目前研究的熱點(diǎn)。IL-37主要由單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和VSMC等分泌，可抑制體內(nèi)多種促炎細(xì)胞因子的表達(dá)及增強(qiáng)抗炎細(xì)胞因子的活性。眾多研究表明IL-37在VC中具有保護(hù)血管的作用。

2014年Chai等[29]第一次發(fā)現(xiàn)IL-37在小鼠鈣化模型中可減輕VC，IL-37可上調(diào)抗炎因子IL-10的表達(dá)，并下調(diào)促炎因子IL-18和TNF-α的表達(dá)，由此猜測IL-37可能在VC中參與炎癥的調(diào)節(jié)和抗炎的介導(dǎo)。且在給予IL-37處理的小鼠體內(nèi)觀察到了OPG的升高，而給予抗OPG抗體以后，IL-37對血管的保護(hù)作用減小且伴隨ALP和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2的表達(dá)增加，表明IL-37的血管保護(hù)作用部分依賴于OPG[30]。在一項200例志愿者參與的臨床研究中，觀察到嚴(yán)重冠狀動脈鈣化組的患者血漿IL-37水平顯著升高，且與鈣化程度呈正相關(guān)，在此過程中也觀察到患者血漿OPG水平的升高，且與IL-37水平呈正相關(guān)[30]。近期有研究表明，重組IL-37通過Notch1/NF-κB途徑抑制M1型巨噬細(xì)胞極化而發(fā)揮抗炎作用[31-32]。而IL-37在VC中發(fā)揮抗炎作用的具體機(jī)制尚不清楚。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，慢性炎癥是VC的重要環(huán)節(jié)。在此過程中，各類免疫細(xì)胞被體內(nèi)環(huán)境刺激活化并分泌細(xì)胞因子。這些細(xì)胞因子通過各種受體及信號通路介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和/或VSMC的成骨分化及隨之而來的鈣化。在成骨分化過程中，炎癥因子誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老和內(nèi)皮細(xì)胞及VSMC的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化非常關(guān)鍵，抑制細(xì)胞衰老和間充質(zhì)轉(zhuǎn)化可能成為未來治療VC的新靶點(diǎn)。同時具有抗炎作用的細(xì)胞因子的研究目前還存在一定爭議，但其在動脈粥樣硬化中的研究也提供了新的思路。動脈粥樣硬化、慢性腎病和糖尿病等與VC都存在慢性炎癥的作用，所以抗炎是治療這些慢性疾病的關(guān)鍵。但由于炎癥因子的作用比較復(fù)雜，在研究過程中會因研究試劑、模型的選擇等的差異導(dǎo)致研究結(jié)果的不同，所以需科研工作者們更加深入廣泛地研究去闡明炎癥因子作用的確切途徑，為VC提供有效的防治措施，降低心血管病的死亡率。