李玉成,楊 楠,海鵬麗 綜述,徐 立 審校

吉林大學白求恩第二醫(yī)院檢驗科,吉林長春 130022

2022年世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的世界衛(wèi)生統(tǒng)計報告顯示,心血管疾病仍然是全球死亡的主要原因,估計每年奪走1 790萬人的生命[1]。動脈粥樣硬化是最常見的心血管疾病之一,其特征是脂質和炎性細胞在大中型動脈壁上沉積[2]。動脈粥樣硬化發(fā)生的初始事件是血管內(nèi)皮細胞損傷,導致低密度脂蛋白(LDL)滲入血管內(nèi)皮細胞并在血管內(nèi)皮細胞中積累,LDL進而可被氧化為氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)。脂聯(lián)素(APN)是一種特異性的脂肪因子,具有胰島素增敏、抗炎、抗氧化、調節(jié)脂質代謝等生物學效應。APN具有抗炎和血管保護作用,可以通過多種途徑保護血管內(nèi)皮細胞,從而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用。本文就ox-LDL和APN在動脈粥樣硬化中的相互作用進行綜述。

1 ox-LDL及APN概述

1.1ox-LDL ox-LDL是循環(huán)LDL的衍生顆粒,其可在LDL分子內(nèi)或與顆粒相關的身體其他部位產(chǎn)生過氧化物或其降解產(chǎn)物[3]。健康人體內(nèi)的LDL是質量濃度通常為1.019～1.063 g/mL、成分為脂蛋白的顆粒,是人體內(nèi)膽固醇的主要載體,在膽固醇脂質的轉運和代謝中起關鍵作用,LDL通常經(jīng)胞吞作用滲透進內(nèi)膜,進入內(nèi)膜后可被活性氧物質(ROS)氧化為ox-LDL[4]。ox-LDL是動脈粥樣硬化的關鍵標志物,其可以誘導血管內(nèi)皮細胞的激活和功能障礙,從而增加內(nèi)皮細胞的促黏附特性并促進單核細胞的募集,導致炎癥和富含脂質的巨噬細胞和促炎淋巴細胞在動脈壁內(nèi)膜中的積聚,最終導致動脈粥樣硬化斑塊的形成[5]。

1.2APN APN是一種主要由脂肪細胞分泌的相對分子質量約為30 000的單體糖蛋白,屬于補體1q(C1q)家族的同源物[6]。APN經(jīng)翻譯修飾后以低相對分子質量的三聚體、中相對分子質量的六聚體和高相對分子質量的多聚體等形式存在于血清中,它們在體內(nèi)不會相互轉化。健康人體內(nèi)APN質量濃度為5～30 μg/mL,占血清蛋白的0.01%～0.05%[7-8]。APN發(fā)揮作用是由 G 蛋白偶聯(lián)受體介導的,其受體有2種亞型(AdipoR1 和 AdipoR2)[9]。APN的2種受體在體內(nèi)普遍表達,均能夠結合APN的多聚化片段。AdipoR1 對三聚體和六聚體形式具有高親和力,而 AdipoR2 優(yōu)先與多聚體結合[10]。此外,APN還會以六聚體和多聚體形式與T鈣黏蛋白(T-cadherin)結合,T-cadherin 是一種膜糖蛋白,主要由內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞表達,可將APN隔離在細胞表面[11]。

2 ox-LDL介導的血管內(nèi)皮細胞損傷及APN的內(nèi)皮保護作用

2.1對黏附分子及炎性因子的影響 ox-LDL通過與血管內(nèi)皮細胞上的凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體-1(LOX-1)結合,激活核因子-κB(NF-κB)信號通路,介導內(nèi)皮細胞釋放多種黏附分子和趨化因子,如E-選擇素(E-selectin)、細胞間黏附分子1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子1(VCAM-1)[12-13],招募白細胞(主要是單核細胞和T淋巴細胞)到內(nèi)皮下空間。ox-LDL與LOX-1的結合還可以激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK),導致單核細胞趨化蛋白(MCP-1)表達增加[14]。隨著這些趨化蛋白和干擾素(IFN)-γ的相互作用,炎癥細胞遷移到內(nèi)膜,促進單核細胞分化為巨噬細胞,并內(nèi)化ox-LDL形成泡沫細胞,這是動脈粥樣硬化發(fā)生的關鍵步驟[15]。AOYAMA等[16]研究發(fā)現(xiàn),ox-LDL與LOX-1結合激活NF-κB信號通路,其激活反過來增加內(nèi)皮細胞中腫瘤壞死因子α(TNF-α)、黏附分子和LOX-1的表達,導致促炎信號釋放的惡性循環(huán)。ox-LDL可以促進血管緊張素轉換酶(ACE)和內(nèi)皮素-1(ET-1)的表達,有研究顯示,LOX-1的表達依賴于血管收縮因子(AngⅡ、ET-1)和炎癥因子,如IFN-γ、TNF-α、白細胞介素(IL)-1β的表達[17]。ox-LDL 還可促進基質金屬蛋白酶(MMP)-1、MMP-3 和 MMP-9 的合成,使得內(nèi)皮細胞中MMPs表達不平衡,導致纖維帽的降解和動脈粥樣硬化斑塊形成增加[18-19]。

APN可以抑制VCAM-1、ICAM-1、IL-6、E-選擇素的表達來調節(jié)內(nèi)皮細胞炎癥反應。這種抗炎活性主要是通過抑制NF-κB信號通路來調節(jié)的。研究發(fā)現(xiàn),APN能夠通過環(huán)腺苷酸/蛋白激酶A(cAMP/PKA)信號通路介導NF-κB活性下調[20]。APN還以cAMP依賴性方式保護由TNF-α誘導的內(nèi)皮細胞通透性的增加,從而降低炎性反應水平[21]。APN可以降低ox-LDL誘導的人主動脈血管平滑肌細胞中MMP-9的表達,有助于穩(wěn)定動脈粥樣硬化病變并減少斑塊破裂[22],APN還可抑制MMP-1的產(chǎn)生,并增加MMP的組織抑制劑TIMP-1的表達[23]。

2.2對血管內(nèi)皮細胞舒張功能的影響 ox-LDL損傷血管內(nèi)皮細胞依賴性舒張功能,這一作用主要通過減弱內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的活性,抑制一氧化氮(NO)的產(chǎn)生來實現(xiàn),并由血管內(nèi)皮產(chǎn)生的NO發(fā)揮調節(jié)血管功能和結構的作用[24]。內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的NO減少時,血管壁易被血小板黏附,可引起血管內(nèi)皮損傷。內(nèi)皮細胞中的NO主要由eNOS催化產(chǎn)生,eNOS能夠將左旋精氨酸(L-Arg)的末端胍基氮原子氧化生成NO[25]。ox-LDL可以上調精氨酸酶的活性,從而降低內(nèi)皮細胞對L-Arg的利用,還可以使eNOS在蘇氨酸(Thr)495和絲氨酸(Ser)1177位點的磷酸化減少,抑制eNOS的激活,從而使內(nèi)源性NO生成減少[26]。此外,ox-LDL還能夠通過增加煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的活性來增加活性氧(ROS)的產(chǎn)生,過量的ROS可以下調eNOS基因的表達,抑制eNOS的活性[15],ROS家族中的超氧陰離子(O2-)還能與NO反應產(chǎn)生過氧亞硝酸根離子(ONOO-),從而降低NO的生物利用度[27]。

APN可通過AdipoR1/AdipoR2/APPL-1/AMPK介導的途徑促進NO的產(chǎn)生[28]。APPL-1是APN受體的直接下游信號分子,APN通過APPL-1與含有AdipoR1/AdipoR2的內(nèi)皮細胞的細胞質尾端鏈接,觸發(fā)一系列組織依賴性信號轉導時間,包括誘導AMPK在Thr172位點磷酸化,從而引起eNOS在Ser1117位點的磷酸化,并促進eNOS與熱休克蛋白90(HSP90)的結合,激活eNOS,使NO生成增加[29]。有研究發(fā)現(xiàn),APPL-1可能參與調節(jié)磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B(PI3K-AKT)信號通路,PI3K-AKT通路的激活和HSP90與eNOS的結合有助于APN誘導的eNOS的磷酸化和NO產(chǎn)生[30]。

APN可以通過拮抗ROS的生成,提高NO的生物利用度。MOTOSHIMA等[31]研究表明,球狀脂聯(lián)素能夠減弱質膜結合的NADPH氧化酶的活性來阻斷暴露于ox-LDL中的內(nèi)皮細胞中的ROS的生成。這種細胞內(nèi)ROS水平的降低與ROS誘導的MAPK信號通路活性的降低和促炎信號通路的衰減有關。CHEN等[32]的動物實驗研究也表明,APN可以降低ApoE基因敲除小鼠中ROS的產(chǎn)生。此外,APN還可以通過cAMP/PKA和AMPK信號通路抑制高水平葡萄糖和ox-LDL誘導的ROS的產(chǎn)生,從而提高NO的生物利用度[33]。APN還能有效抑制血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)誘導的ROS的產(chǎn)生。這些作用表明APN在血管系統(tǒng)中具有廣泛的抗氧化作用。

2.3對血管內(nèi)皮細胞凋亡的影響 ox-LDL在動脈粥樣硬化斑塊形成中誘導血管內(nèi)皮細胞凋亡。血管內(nèi)皮細胞的過度凋亡導致血管內(nèi)皮完整性的破壞,觸發(fā)和促進動脈粥樣硬化的發(fā)生,還會使得血管平滑肌細胞增殖和凝血增強,促進新內(nèi)膜形成和動脈粥樣硬化的進展。ox-LDL可以通過內(nèi)源性和外源性2種途徑來增加內(nèi)皮細胞凋亡。ox-LDL通過增加線粒體中細胞色素C(CytC)和Smac的釋放來引起內(nèi)源性凋亡途徑中特異性半胱天冬酶(caspase)-3、caspase-9的激活,可以抑制抗凋亡蛋白如Bcl-xl的表達[34]。ox-LDL還可以上調內(nèi)皮細胞表面外源性凋亡途徑中Fas凋亡蛋白的表達,促進Fas與其配體FasL結合,啟動致死性的信號轉導,從而介導細胞凋亡[35]。

APN可抑制血管內(nèi)皮細胞凋亡。KOBAYASHI等[36]的細胞水平實驗研究表明,高相對分子質量多聚體脂聯(lián)素(HMW)可以通過AMPK信號通路來抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞中caspase-3的活性。ZHANG等[37]研究發(fā)現(xiàn),在人臍靜脈內(nèi)皮細胞中,APN的球狀結構域以劑量依賴的方式抑制AngⅡ誘導的細胞凋亡,這可能與APN激活eNOS與HSP90的相互作用有關。此外,APN可以通過PI3K-AKT和AMPK信號通路減弱細胞凋亡和增加NO的合成,從而減少氧化應激和細胞凋亡[38],還可以通過涉及鈣網(wǎng)蛋白的機制,以及下調全身炎癥標志物/介質,如IL-6、IL-8和TNF-α來促進巨噬細胞清除早期凋亡細胞[39-40]。

3 APN對血管內(nèi)皮的其他保護作用

3.1抑制細胞焦亡 APN可以抑制內(nèi)皮細胞焦亡。細胞焦亡是caspase激活的消皮素D(gasdermin D)介導的炎性程序性細胞死亡,其特征是質膜快速破裂,隨后釋放促炎介質和細胞內(nèi)容物,包括IL-1β、IL-18等[41]。內(nèi)皮細胞焦亡會引起細胞炎癥反應,促進動脈粥樣硬化進程。介導焦亡的細胞機制與經(jīng)典的凋亡途徑有很大不同。焦亡是由caspase-1和caspase-11介導的。與細胞凋亡相比,焦亡細胞可保持核完整性。ZHANG等[42]研究發(fā)現(xiàn),APN處理降低了脂多糖(LPS)暴露的人主動脈內(nèi)皮細胞中FoxO4的表達,進而抑制了NOD樣受體家族pyrin結構域3(NLRP3)炎癥小體的活化,降低caspase-1的切割,以及成熟IL-1β和IL-18的分泌,進而抑制內(nèi)皮細胞焦亡。

3.2影響內(nèi)皮細胞增殖、遷移及血管形成 失調的血管生成有助于多種疾病的發(fā)病機制,這可能是由于構建新型和功能性血管所需的多種分子信號的復雜相互作用所致。體外試驗結果表明,APN對內(nèi)皮細胞增殖及和新血管的形成具有特定作用[43]。有研究顯示,APN劑量依賴性地降低牛和豬內(nèi)皮細胞的增殖[44]。對于人臍靜脈內(nèi)皮細胞,生理濃度的APN可以抑制其增殖,這是因為APN抑制了細胞周期,即抵消抗凋亡作用[45]。LU等[46]的細胞實驗研究表明,APN能促進小窩蛋白1(Caveolin-1)的去磷酸化,使得eNOS和Caveolin-1的解離,促進eNOS的磷酸化,進而促進NO的合成,使得細胞內(nèi)caspase-3和p21的表達增加,從而抑制人主動脈內(nèi)皮細胞的異常增殖。

APN對內(nèi)皮細胞遷移的影響可能因細胞條件不同而表現(xiàn)出不同的作用。有研究發(fā)現(xiàn),APN可以誘導人臍靜脈內(nèi)皮細胞向毛細血管樣結構分化[44],而對于人微血管內(nèi)皮細胞(HMEC-1),APN不能改變其遷移能力。相反,MAHADEV等[47]報道,APN可以減少 VEGF 誘導的人冠狀動脈內(nèi)皮細胞遷移。此外,一種新型的APN受體激動劑AdipoRon被證明在人體外模型人臍靜脈內(nèi)皮細胞的活力、遷移和血管形成等方面發(fā)揮作用,這可能與AdipoRon增加人臍靜脈內(nèi)皮細胞中C-X-C基序趨化因子配體1(CXCL1)、MMP-2和MMP-9的表達有關[44]。

4 小 結

APN作為血管內(nèi)皮細胞的保護劑可以通過多種途徑拮抗ox-LDL所介導的內(nèi)皮細胞損傷發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用,其可作為動脈粥樣硬化其患者的潛在預后生物標志物和治療靶點?？偨Y近年來APN在血管內(nèi)皮細胞中的作用,不難發(fā)現(xiàn)APN對內(nèi)皮細胞作用的復雜性。因此,APN對血管內(nèi)皮細胞的保護作用的具體機制仍有待進一步研究,以便助力抗動脈粥樣硬化靶點的選擇及相關藥物的研發(fā)。