王衛(wèi)衛(wèi) 于子凱

(1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第八醫(yī)學(xué)中心中醫(yī)科，北京 100091；2.國(guó)家中醫(yī)心血管病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院，北京 100091)

心血管疾病給居民和社會(huì)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)日漸加重。據(jù)《全球心血管疾病和危險(xiǎn)因素負(fù)擔(dān)1990—2019》統(tǒng)計(jì)，以缺血性心臟病和卒中為主的動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)，是全球致死和致殘的主要原因，占全球總死亡人數(shù)的1/3，其中心血管死亡發(fā)生率最高的國(guó)家是中國(guó)[1]。《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2019》顯示，ASCVD是中國(guó)城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位[2]，其中農(nóng)村為45.91%，城市為43.56%。因此，ASCVD是嚴(yán)重危害人類健康的首要公共衛(wèi)生問(wèn)題。

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是ASCVD的主要誘發(fā)因素[3]。既往認(rèn)為，脂質(zhì)沉積及炎癥反應(yīng)是參與AS形成的關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)[4]。CANTOS研究[5]首次證實(shí)抗炎藥物在ASCVD治療領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用價(jià)值。然而，新近發(fā)表于NEnglJMed雜志的CIRT研究[6]結(jié)果表明，廣譜抗炎藥物甲氨蝶呤治療并未降低ASCVD死亡率。因此，尋找阻斷與AS相關(guān)的特定炎癥途徑藥物靶點(diǎn)可作為新的突破口。研究[7]表明，巨噬細(xì)胞極化在AS炎癥發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演著重要角色。近年來(lái)研究[8]發(fā)現(xiàn)，代謝途徑的改變是誘發(fā)巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诖耍F(xiàn)從巨噬細(xì)胞免疫代謝途徑的可塑性入手，對(duì)免疫代謝途徑調(diào)控巨噬細(xì)胞極化在AS病理進(jìn)程中扮演的角色及研究進(jìn)展進(jìn)行闡釋，引領(lǐng)未來(lái)AS防治研究的新方向，具有重要的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義。

1 免疫代謝途徑在AS中的作用

免疫細(xì)胞的功能與細(xì)胞內(nèi)能量代謝途徑之間的關(guān)系，以及二者在疾病中的調(diào)控作用被視為“免疫代謝”[9]。2019年，歐洲心臟病學(xué)會(huì)AS和血管生物學(xué)工作組發(fā)布《免疫代謝與AS：前景及臨床意義》意見(jiàn)書(shū)[10]，闡釋了免疫細(xì)胞代謝途徑的改變?cè)贏S發(fā)展過(guò)程中的作用，掀起了“免疫代謝”這一新的研究熱潮。首先證明免疫代謝途徑改變誘導(dǎo)AS形成及發(fā)展的證據(jù)基于18F-氟代脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)。18F-FDG是葡萄糖的放射性核苷類似物，通過(guò)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被細(xì)胞吸收，磷酸化為18F-FDG-6-磷酸鹽沉淀在細(xì)胞內(nèi)。研究[11-12]顯示，18F-FDG的高表達(dá)與血管炎癥及AS斑塊的易損程度正相關(guān)。另外一項(xiàng)臨床研究[13]納入159例行動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)的患者，對(duì)高危和穩(wěn)定斑塊患者的頸動(dòng)脈斑塊進(jìn)行代謝分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高危易損斑塊中代謝途徑的改變與糖酵解、氨基酸代謝等途徑的改變密切相關(guān)。由此可見(jiàn)，糖酵解、氨基酸代謝等免疫代謝途徑的改變與AS的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，該學(xué)說(shuō)的興起開(kāi)啟了AS防治的新篇章，前景廣闊。

2 糖酵解是與AS關(guān)系最密切的免疫代謝途徑

糖酵解是參與AS形成最重要的免疫代謝途徑之一[14]。在低氧條件下，葡萄糖首先通過(guò)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，然后被己糖激酶磷酸化為6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖經(jīng)過(guò)一系列酶的作用被轉(zhuǎn)化為丙酮酸，并產(chǎn)生少量的三磷酸腺苷，這個(gè)過(guò)程被稱為糖酵解[15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[16]結(jié)果表明，敲低AS小鼠中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的表達(dá)水平，可降低小鼠骨髓和AS斑塊中糖酵解通量，從而發(fā)揮抗AS的作用。另外一項(xiàng)研究[17]結(jié)果表明，通過(guò)抑制葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性減少糖酵解與磷酸戊糖途徑的交互作用，可降低血管中超氧化物水平，進(jìn)一步減輕AS的損傷。由此可見(jiàn)，通過(guò)降低糖酵解水平，可達(dá)到抗AS的目的。大量研究[18]已證實(shí)，巨噬細(xì)胞中糖酵解水平與AS過(guò)程中炎癥的發(fā)生密切相關(guān)。因此，研究巨噬細(xì)胞糖酵解途徑及其調(diào)控機(jī)制，將其作為干預(yù)靶點(diǎn)至關(guān)重要。

3 巨噬細(xì)胞極化是導(dǎo)致AS發(fā)展的主要病理生理過(guò)程

AS的發(fā)展涉及不同類型免疫細(xì)胞的內(nèi)流、增殖和激活，其中與AS發(fā)生和發(fā)展關(guān)系最密切的是巨噬細(xì)胞[19]。動(dòng)脈壁中的巨噬細(xì)胞清除脂蛋白顆粒，轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞，分泌炎癥因子，促進(jìn)脂蛋白滯留，加劇AS病變的進(jìn)展[20]。

巨噬細(xì)胞具有可塑性和多樣性，在AS發(fā)生發(fā)展的每一個(gè)環(huán)節(jié)均有巨噬細(xì)胞亞型的浸潤(rùn)。不同微環(huán)境信號(hào)刺激會(huì)將其誘導(dǎo)分化為經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞和選擇性活化的M2型巨噬細(xì)胞，這種巨噬細(xì)胞炎癥功能變化的過(guò)程稱為巨噬細(xì)胞極化[21]。其中，M1型巨噬細(xì)胞極化分泌腫瘤壞死因子-α、白介素-1和白介素-6等因子，促進(jìn)炎癥反應(yīng)加速AS進(jìn)展；M2型巨噬細(xì)胞分泌精氨酸酶1、幾丁質(zhì)酶3樣蛋白3和白介素-10等因子，發(fā)揮抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)的作用[22]。除此之外，極化過(guò)程中，M2型巨噬細(xì)胞可通過(guò)吞噬凋亡的M1型巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)M1/M2穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)炎癥消退，防止AS易損斑塊破裂[23]。由此可見(jiàn)，巨噬細(xì)胞極化過(guò)程中M1促炎和M2抗炎的平衡，在AS發(fā)展過(guò)程中扮演著極其重要的角色[24]。因此，深入探討M1/M2型巨噬細(xì)胞極化平衡的調(diào)控機(jī)制，已成為AS防治研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。

4 糖酵解是調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的重要機(jī)制

新近研究[25]表明，以巨噬細(xì)胞免疫代謝為作用靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)可穩(wěn)定斑塊，改善AS的結(jié)局。糖酵解是一種已被證實(shí)的可調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的免疫代謝途徑，與巨噬細(xì)胞極化過(guò)程密切相關(guān)。在巨噬細(xì)胞中，缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)的激活使細(xì)胞由氧化磷酸化向糖酵解轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)炎癥相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[26]。研究[27]表明，過(guò)表達(dá)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1可使巨噬細(xì)胞糖酵解水平增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致促炎表型的M1型巨噬細(xì)胞高表達(dá)；反之，抗炎表型的M2型巨噬細(xì)胞極化程度增加。同樣，敲除丙酮酸脫氫酶1使糖酵解水平降低，M2型巨噬細(xì)胞表型增加，進(jìn)而減緩炎癥反應(yīng)[28]。在脂多糖和Ⅱ型干擾素誘導(dǎo)的M1巨噬細(xì)胞中，大部分糖酵解產(chǎn)物丙酮酸被轉(zhuǎn)化為乳酸，打破三羧酸循環(huán)，導(dǎo)致檸檬酸的積累，驅(qū)動(dòng)琥珀酸生成，促進(jìn)炎癥因子高表達(dá)，誘導(dǎo)糖酵解的始動(dòng)因子(HIF-1α)合成增加，再次反向激活糖酵解，致使惡性循環(huán)發(fā)生；僅少部分丙酮酸在白介素-4誘導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞中，以乙酰輔酶的形式進(jìn)入完整的三羧酸循環(huán)，通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生三磷酸腺苷[29]。因此，糖酵解在M1/M2型巨噬細(xì)胞極化平衡中起著關(guān)鍵作用[30]，二者的關(guān)聯(lián)可被視為與AS相關(guān)的特定炎癥途徑藥物靶點(diǎn)，為AS防治研究提供了全新的視角和思路。

5 HIF-1α/磷酸果糖激酶-2/果糖-2，6-二磷酸酶3是介導(dǎo)糖酵解調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的經(jīng)典通路

在糖酵解通量的調(diào)控機(jī)制中，磷酸果糖激酶-2/果糖-2，6-二磷酸酶(phosphofructokinase-2/fructose-2，6-bisphosphatase，PFKFB)為關(guān)鍵控制因子，PFKFB通過(guò)調(diào)節(jié)果糖-2，6-二磷酸在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中的聚集，進(jìn)一步激活磷酸果糖激酶-1的活性，促使果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為果糖-1，6二磷酸，進(jìn)而介導(dǎo)糖酵解這一生理過(guò)程，其中，PFKFB3在PFKFB家族中具有最高的激酶活性，研究證實(shí)其可作為驅(qū)動(dòng)糖酵解水平的調(diào)節(jié)器[31-32]。新近研究[33]發(fā)現(xiàn)，抑制PFKFB3的活性，可降低糖酵解水平，進(jìn)一步減緩AS發(fā)展過(guò)程中的炎癥反應(yīng)。除此之外，在缺氧條件下，巨噬細(xì)胞PFKFB3表達(dá)上調(diào)，糖酵解通量增加[34]。由此可見(jiàn)，PFKFB3在巨噬細(xì)胞糖酵解過(guò)程中發(fā)揮重要作用。HIF-1是堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族亞家族的高度保守成員，是由α與β亞基組成的異源二聚體，HIF-1α是α亞基的一種類型。既往研究[35]表明，HIF-1α是PFKFB3上游調(diào)控因子，通過(guò)抑制HIF-1α/PFKFB3活性，巨噬細(xì)胞的炎癥水平以及糖酵解活性均降低，進(jìn)一步證實(shí)巨噬細(xì)胞糖酵解與炎癥水平之間的緊密聯(lián)系。綜上所述，HIF-1α/PFKFB3通路是介導(dǎo)糖酵解發(fā)生應(yīng)用最廣泛、研究最深入的信號(hào)通路[36]。因此，抑制HIF-1α/PFKFB3通路活性，可降低糖酵解水平，進(jìn)一步調(diào)控巨噬細(xì)胞極化，抑制炎癥反應(yīng)，從而達(dá)到抗AS的目的。

6 小結(jié)及展望

M1/M2型巨噬細(xì)胞極化平衡是當(dāng)下AS防治研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)，糖酵解是目前免疫代謝領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，且與AS發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的巨噬細(xì)胞極化密切相關(guān)。綜上所述，糖酵解是可調(diào)控巨噬細(xì)胞極化參與AS形成的最重要的免疫代謝途徑之一，HIF-1α/PFKFB3通路是介導(dǎo)糖酵解發(fā)生應(yīng)用最廣泛、研究最深入的信號(hào)通路。既往研究[37]表明，通過(guò)降低糖酵解速率，可增加巨噬細(xì)胞線粒體氧化代謝，調(diào)控巨噬細(xì)胞極化，抑制炎癥反應(yīng)，從而減輕AS，提示調(diào)控巨噬細(xì)胞糖酵解水平有望成為AS的治療策略。但是，目前仍面臨眾多挑戰(zhàn)，例如在體斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞代謝表型鑒定技術(shù)仍不完善，斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞糖酵解代謝相關(guān)分子靶點(diǎn)仍有待探索等。因此，深入開(kāi)展糖酵解及巨噬細(xì)胞極化的機(jī)制研究，有望從抑制AS中巨噬細(xì)胞糖酵解代謝的角度為防治AS提供新的科學(xué)依據(jù)。