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南蛇藤素抗动脉粥样硬化机制的研究进展

2019-02-25张艳榕高文菁陈子旋卢瑶瑶梁景岩王英歌

医学综述 2019年2期
关键词:脂蛋白内皮细胞炎性

张艳榕,高文菁,陈子旋,卢瑶瑶,梁景岩,王英歌,2※

(1.扬州大学医学院 a.临床医学系,b.基础医学系,江苏 扬州 225001; 2.扬州大学附属医院神经内科,江苏 扬州 225000)

动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)在中老年群体中有较高的发病率和病死率,严重威胁着人类健康。目前,存在着多种学说从不同角度来阐述其发病机制,包括脂质渗入学说、损伤应答反应学说、单克隆学说、炎症学说、氧化应激学说、单核巨噬细胞作用学说、免疫功能学说等[1-4]。南蛇藤素是一种从卫矛科南蛇藤属及雷公藤属植物的根茎中分离出的活性较高的三萜类化合物[5]。近年来,国内外学者对南蛇藤素的药理作用进行了广泛研究。大量研究发现,它在抗炎、免疫抑制、抗氧化、抗肿瘤活性等[6-8]方面具有良好的药理活性。且南蛇藤素抗As的作用已逐渐被学者发现,在兔颈As模型的研究中,Zhu等[9]将40只日本白兔随机分成正常组、高脂组、南蛇藤素治疗组、阿托伐他汀治疗组。结果显示,南蛇藤素治疗组的斑块面积与动脉壁横截面积之比、血清低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇水平、血管内皮生长因子表达水平明显低于高脂组,而与阿托伐他汀治疗组比较差异无统计学意义,表明南蛇藤素能有效减轻As的病变程度,提示南蛇藤素具有抗As的作用。现就南蛇藤素抗As机制的研究进展予以综述。

1 抑制炎症反应

自Ross[10]于1999年提出As是一种慢性炎症性疾病后,其发病的炎症学说得到越来越多学者的关注与研究。炎症反应涉及多种炎性细胞因子、炎性介质、炎性细胞等,其几乎存在于As发病的各个阶段[11]。

CD40与其配体(CD40ligand,CD40L)是一对互补的跨膜糖蛋白,主要表达于平滑肌细胞、内皮细胞、免疫细胞等多种细胞。CD40-CD40L作为炎症信号通路的重要组成部分,通过多种形式参与As形成,其能促进炎性因子[基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)等]的表达,引起斑块不稳定及血栓形成[12]。薛凌等[13]在CD40-CD40L对兔As形成影响的研究中发现,高脂组兔子的血清CD40L水平明显高于正常组。用抗CD40L抗体阻断CD40-CD40L信号通路,不仅能减轻受损动脉的病变程度,还可以稳定斑块[14]。因此推断,CD40-CD40L参与As的形成、发展,甚至可能导致斑块失稳定、破裂。程军等[15]在载脂蛋白(apolipoprotein,apo)E基因敲除小鼠主动脉粥样硬化的斑块研究中发现,与对照组相比,南蛇藤素组主动脉粥样硬化斑块内CD40L的表达显著减少,提示南蛇藤素可能通过抑制CD40L表达,从而抑制CD40-CD40L信号通路,减轻炎症反应,延缓As的发展。

CRP是一种由肝脏合成,在机体发生感染或组织损伤时血浆中出现的急性蛋白。其通过激活补体和加强吞噬细胞的吞噬,清除入侵机体的病原微生物和损伤、坏死、凋亡的组织细胞,在人体固有免疫过程中发挥保护作用[16]。研究表明,CRP不仅是血管炎症反应的标志物,还与As的发生、发展有直接联系[17]。它可以通过诱导人内皮细胞黏附分子的表达,促进炎症反应的发生[18],也可以通过激活单核巨噬细胞,增强巨噬细胞的吞噬作用,增加氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)的表达,促进泡沫细胞的形成[19]。程军等[20]采用免疫组织化学法发现,apoE基因敲除小鼠经高脂饮食饲养后,主动脉壁有CRP表达,他们将这些小鼠随机分成南蛇藤素组和二甲基亚砜对照组。结果发现,南蛇藤素组小鼠的CRP表达较二甲基亚砜对照组显著减少,提示南蛇藤素可能通过抑制炎症反应和CRP的表达发挥抗As的作用。

作为与As有关的炎性因子,巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibition factor, MIF)通过刺激一系列细胞因子的表达,在巨噬细胞的血管黏附、泡沫细胞形成及斑块稳定中发挥作用,促进炎症的发生[21]。储莉等[22]实验发现,As组小鼠内皮细胞、平滑肌细胞中MIF的表达显著增加,而正常组仅少量表达,表明MIF与As相关。MIF导致As的可能作用机制为抑制单核巨噬细胞游走,促进其在炎症局部浸润,增强黏附、吞噬作用[23]。除MIF外,MMPs也在As的形成与发展中发挥重要作用。MMPs是一组可降解细胞外基质的锌依赖性蛋白水解酶,其可通过降解血管基质胶原,降低血管致密性,减小血管外扩阻力,参与血管重构,也可通过降解As斑块内的大多数成分,降低斑块稳定性,使斑块破裂,形成血栓[24]。其中MMP-9是一种主要表达于单核巨噬细胞的酶,不仅参与细胞外基质的降解,还参与细胞外基质的合成[25]及炎性介质的调控[26]。因此,MMP-9可能通过降解细胞外基质,影响血管内皮细胞的屏障功能,加速平滑肌细胞的迁移,加速血管重构,进一步促进斑块处炎性细胞的浸润,从而促进As的发生、发展[27]。李金平等[28]在高脂饮食饲养的apoE基因敲除小鼠模型中发现,与对照组相比,南蛇藤素干预组的MIF和MMP-9表达减少,提示南蛇藤素可能通过抑制斑块内MMP-9和炎性因子MIF的表达,同时抑制胶原降解,限制平滑肌细胞的迁移,最终起到抑制As和稳定斑块的作用。

核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是炎症反应中的重要转录因子,可以调节炎性因子的表达。在静息状态下,NF-κB与其抑制剂结合,以失活的状态存在于胞质内;而在某些应激反应中,NF-κB与其抑制剂会发生解离并转移至核内[29-30]。同时,活化的NF-κB能显著增加某些炎性因子的表达[31-33]。而NF-κB抑制剂能抑制NF-κB的活性,终止转录,抑制炎症反应,减少巨噬细胞内胆固醇和三酰甘油的聚集,延缓As的发生[32]。Gu等[34]研究发现,南蛇藤素可以下调ox-LDL诱导的NF-κB及其下游炎性因子表达,表明南蛇藤素抗As部分是通过抑制NF-κB信号通路实现的,这也体现了南蛇藤素的抗炎效应。

2 调节脂质代谢

脂质代谢异常是导致As的最重要危险因素,血脂在血液循环中以脂蛋白形式转运,脂蛋白分为高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)、中密度脂蛋白、低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)、极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein,VLDL)和乳糜微粒[35]。不同的脂蛋白对As有不同的作用,其中LDL、VLDL水平升高和HDL水平降低与As的发生呈正相关[36]。LDL通过氧化修饰变成ox-LDL损伤血管内皮细胞,刺激内皮细胞表达黏附分子,聚集白细胞,形成泡沫细胞,增加斑块的易损性。而HDL通过逆向转运胆固醇降低机体胆固醇水平[37]。张颖[38]研究发现,豚鼠经过高脂饮食饲养后,LDL中的apoB100、VLDL中的apoB100和apoE水平均显著升高,HDL中的apoAⅠ水平略有升高;使用南蛇藤素后,apoB100和apoE水平均显著降低、apoAⅠ水平显著升高。以上研究表明,南蛇藤素通过下调血浆LDL与VLDL中的apoB和apoE表达,上调HDL中apoAⅠ的表达,降低血浆胆固醇水平,发挥降低血脂和调节血浆脂蛋白的作用。

早在1997年,Sawamura等[39]就在牛主动脉内皮细胞中发现了血凝素样氧化低密度脂蛋白受体1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1,LOX-1)。其可以通过结合或吞噬凋亡的细胞发挥清除受体的功能,然而在病理条件下,作为ox-LDL的主要受体,LOX-1能结合ox-LDL并诱导内皮细胞的凋亡、巨噬细胞吞噬凋亡细胞、血小板的活化、血管炎症反应、泡沫细胞形成及胞内胆固醇的累积,影响斑块的稳定性,从而促进As的发展[40]。Kataoka等[41]发现,在人颈动脉粥样硬化斑块内膜及兔、小鼠As模型中LOX-1的表达会显著增加,而LOX-1基因敲除小鼠给予高脂饮食饲养后,其体内的As损伤明显减轻[42],提示LOX-1的过度表达与As形成密切相关。Gu等[34]通过油红O染色和酶学荧光法发现,南蛇藤素能抑制脂质在ox-LDL处理的巨噬细胞中聚集及降低巨噬细胞内胆固醇酯水平;同时他们通过逆转录聚合酶链反应和蛋白质免疫印迹方法发现,南蛇藤素能减少ox-LDL受体LOX-1信使RNA和蛋白表达,表明南蛇藤素可通过抑制巨噬细胞上ox-LDL诱导的LOX-1表达发挥抗As作用。

3 保护血管内皮细胞

人血管内皮细胞在As的发展过程中起关键作用,血管内皮细胞的损伤和内皮功能障碍是As发生的始动环节,也是心脑血管疾病的病理生理基础,它以增加血管内皮通透性、促进炎症反应与血栓形成为特征[43]。内皮细胞受到损伤后暴露出血管内皮细胞表面的胶原,使白细胞、血小板黏附性增加,血小板黏附在损伤内皮细胞表面,逐渐形成血栓;同时由于内膜屏障功能发生改变,血管通透性增加,脂质易于渗入血管壁,单核细胞、巨噬细胞易于进入血管,故LDL可被LOX-1氧化修饰成ox-LDL,而ox-LDL通过巨噬细胞表面的清道夫受体进入巨噬细胞,最终演变为泡沫细胞,导致As的发生[44]。因此,维持内皮细胞结构与功能完整对预防As有重要意义。

内皮祖细胞是血管内皮细胞的前体细胞,其具有分化为成熟内皮细胞的功能,在组织再生尤其是血管修复中有重要作用[45]。内皮祖细胞能产生血管生成因子和生长因子,促进新生血管的形成和内皮细胞局部增殖,从而重建内皮细胞[46]。Lu等[47]研究发现,南蛇藤素不仅可以改善内皮祖细胞扩散、小管形成、迁移、黏附及减少ox-LDL诱导的细胞凋亡,还可以恢复ox-LDL导致的整合素连接激酶水平下调。这表明,南蛇藤素通过介导整合素连接激酶信号通路增强内皮祖细胞的功能,从而改善血管功能发挥抗As作用。

4 抗氧化

氧化应激是指机体受到有害刺激时,组织或细胞内活性氧类(reactive oxygen species,ROS)的生成与抗氧化失去平衡,导致机体氧化损伤的病理过程。ROS是氧化应激中的关键信号分子,其包括超氧阴离子、一氧化氮、过氧化氢、过氧化亚硝酸盐等[48]。导致As的危险因素,如高血压、吸烟、糖尿病等,通过生成ROS影响血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞的功能[49],同时又可以激活NF-κB,诱导基因表达,参与细胞炎症反应[2]。而抗氧化应激作为一种新的治疗方式,可以完善As的治疗方案。临床研究表明,维生素C、E和普罗布考等抗氧化剂可以减少早期病变的形成,预防As[50]。Gu等[34]研究发现,南蛇藤素不仅可以减少RAW264.7巨噬细胞上ox-LDL的受体LOX-1、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、NF-κB的表达和降低髓过氧化物酶活性,还可抑制巨噬细胞内ROS的生成,而ROS水平降低会下调LOX-1表达。其中,还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和髓过氧化物酶是巨噬细胞中ROS产生的来源。因此,ox-LDL与LOX-1结合会刺激ROS生成,南蛇藤素通过减少巨噬细胞中还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶的表达和降低髓过氧化物酶的活性抑制ROS的生成,从而抑制NF-κB信号通路,减少LOX-1的表达。

5 抑制血小板功能

血小板是人体骨髓成熟的巨核细胞裂解产生的无核细胞物质,其因止血凝血、参与炎症反应、加速肿瘤生长的作用[51]而被人们熟知。同时,血小板及其相关因子也参与As的发生、发展,促进斑块失稳和破裂。内皮细胞损伤作为As的始动环节会激活血小板[52],活化后的血小板相互聚集并释放黏附分子和趋化因子;趋化因子是炎症反应中的关键分子,它可以趋化吸引白细胞,调节白细胞的活化、分化、增殖和凋亡过程[53],而炎症和黏附分子又会刺激内皮细胞与血小板的持久黏附,加速As的进程。因此,抑制血小板活化、聚集、黏附可以减少炎症刺激,预防As的发生。李金平[54]通过研究南蛇藤素对人体外血小板功能的影响发现,南蛇藤素可以有效抑制ADP诱导的人血小板激活、聚集、黏附,表明南蛇藤素能通过抑制血小板功能发挥抗As的作用。

6 小 结

近年来,国内外学者对As的发病机制及防治均进行了大量研究。目前,As的治疗尚缺乏理想的药物,阿托伐他汀、洛伐他汀等药物只能延缓其进程,不能完全阻断As的发展。其主要原因为As的发病机制复杂,且具体机制仍不明确。西药在治疗As方面虽然机制明确,但效果单一,且不良反应较大;而中药以中医理论为指导,从宏观着手,整体治疗。随着对中药研究的深入,中药治疗As取得了很大突破。中药主要从调节脂质代谢、抗炎、免疫调节、维持斑块稳定、抗氧化、保护内皮细胞、改善凝血纤溶系统等方面发挥抗As的作用。其中,南蛇藤素是目前发现的抗As作用效果较为显著的一种物质。因此,未来对南蛇藤素进行更多、更深入的研究,有望为探讨As的机制开拓新思路,同时为发现有针对性的As药物靶点提供新方向。

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