宗同岩 蔡九英 宋晓坤 占 育

(辽宁医学院附属第一医院心内科，辽宁 锦州 121001)

自从弗雷明翰心脏研究结果报道C-反应蛋白(CRP)作为心血管生物标志物后，人们相继开展了许多有关心血管疾病标志物的研究。至今，CRP仍被认为是最敏感的非特异的炎症标志物，但是研究还发现了一些新的炎症标志物，例如白介素(IL)-18、基质金属蛋白酶-9、脂联素和 CD40配体〔1〕。几丁质酶-3样蛋白-1(chtinase-3-1ike-1 protein，YKL-40)是与心血管疾病相关的另一种新的炎症标志物，参与内皮功能障碍和新生血管形成，并且可能直接参与动脉粥样硬化的过程，从而导致心血管疾病。

1 YKL-40的特性

YKL-40最早是在非泌乳期牛的乳汁分泌物中发现的，YKL-40 mRNA在软骨细胞和肝脏中强烈表达，在脑、肾和胎盘中表达较弱，在心脏、肺、骨骼肌、胰、单核细胞和皮肤成纤维细胞中不表达。在正常细胞也可以检测到YKL-40，它主要在正常的中幼粒细胞-晚幼粒细胞中合成，储存在成熟中性粒细胞颗粒中，中性粒细胞破坏和激活时能通过胞吐方式释放出来。

YKL-40可由多种细胞分泌，包括关节炎患者的软骨细胞和成纤维样滑膜细胞，中性粒细胞，活化的巨噬细胞和分化晚期的巨噬细胞〔2〕，分化型血管平滑肌细胞〔3〕，主要参与先天免疫系统的激活和有关细胞外基质的重塑〔4〕。研究显示CD+14的单核细胞分化和成熟为CD－14及CD+16巨噬细胞是伴随CD+16巨噬细胞上YKL-40的表达发生的〔5〕。在体内，YKL-40表达于人类血管外膜和动脉粥样硬化斑块中的血管平滑肌细胞、巨噬细胞的亚群、不同炎症组织的平滑肌细胞及动脉粥样硬化斑块重塑的细胞外基质〔2〕。

2 YKL-40与急、慢性炎症

Ostergaard等〔6〕研究发现YKL-40由局部活化巨噬细胞和中性粒细胞分泌，在炎性环境下由特定的颗粒通过胞外分泌来释放YKL-40。正是因为YKL-40由局部分泌，所以YKL-40水平可以更快达到高峰，在抗生素治疗后又迅速的下降，而不像CRP水平那样缓慢下降。相对YKL-40而言，CRP主要是全身系统炎症标志物，在促炎介质如IL-6介导下由肝细胞分泌。尽管未发现YKL-40和CRP有关系，但是YKL-40的分泌也受IL-6影响，而IL-6能刺激CRP的产生和分泌。因此需要进一步研究YKL-40与促炎因子、急性期反应物、细胞黏附分子的相关性，探讨YKL-40在临床应用的可能价值。

3 YKL-40与内皮功能障碍和动脉粥样硬化

3.1 YKL-40与血管狭窄和新生血管形成 YKL-40可以通过促进血管内皮细胞趋化、黏附、扩散和迁移导致内皮功能障碍，这提示YKL-40参与了动脉硬化斑块的形成过程。体外培养从猪的胸主动脉分离下来的平滑肌细胞，在将其从单层至多层分化形成细胞瘤过程中，血管平滑肌细胞持续分泌YKL-40，同时再表达细胞分化的相关标志〔7〕。这种体外细胞瘤样物形成过程与在体内血管平滑肌细胞受损后发生分化、迁移导致再狭窄和和新生内膜形成过程类似。血管平滑肌细胞受到外源性信号刺激后穿过内膜发生迁移，YKL-40还可以通过促进分支小血管的形成调节血管内皮细胞形态学改变，这表明YKL-40可以通过促进血管平滑肌细胞的迁移和重构发挥促进新生血管形成的作用。这些体外研究结果亦得到体内研究证实，免疫组化分析显示在人动脉粥样斑块中平滑肌细胞中有YKL-40蛋白的表达〔4〕。一项在体外关于动脉粥样硬化生物标志物的蛋白组学研究显示经氧化低密度脂蛋白处理后的巨噬细胞表面有YKL-40高表达，这个过程类似于泡沫细胞的形成过程〔8〕。这也提示在动脉粥样硬化斑块的形成过程中YKL-40具有促进单核细胞分化成脂质沉积的巨噬细胞的作用。

3.2 YKL-40与巨噬细胞凋亡 动脉粥样硬化斑块是以单核细胞渗透至血管内皮下间隙和活化的巨噬细胞中脂质沉积为特征的。在动脉粥样硬化早期，活化的巨噬细胞分泌细胞因子和其他分子，促进粥样斑块形成〔9〕。因此病灶中巨噬细胞聚集，可以促进斑块发展，而病灶中巨噬细胞减少(如凋亡、吞噬细胞清除作用)可以延缓病灶发展。在动脉粥样硬化晚期，巨噬细胞凋亡并不完全与吞噬清除相耦联，在这个时期巨噬细胞凋亡可以促进斑块坏死核心的扩大，最终导致斑块破裂和急性血栓形成〔9〕。YKL-40mRNA表达高度上调动脉粥样硬化中巨噬细胞的不同亚群。尤其在浸润越深的病灶中巨噬细胞显示有YKL-40高表达，并且在动脉粥样硬化早期病灶中就可以看到巨噬细胞上YKL-40表达达到最高。因此，巨噬细胞的凋亡可以在动脉粥样硬化中发挥完全相反的两个作用。所以在动脉粥样硬化早期，活化的巨噬细胞分泌YKL-40增多，YKL-40的抗凋亡作用可能与限制病灶范围扩大有关;而在动脉粥样硬化晚期，YKL-40还能进一步通过抗凋亡机制，抑制斑块坏死的进程。

4 YKL-40与冠心病

Nojgaard等〔10〕的研究表明YKL-40水平在急性心肌梗死患者组明显高于慢性稳定型心绞痛患者组，但是在对照组与稳定型心绞痛患者组的比较无明显差别，与无心肌梗死的人相比，曾患心肌梗死的心血管疾病患者YKL-40水平也升高〔11〕，说明急性心肌梗死和不稳定心绞痛等急性冠脉综合征人群具有更多炎症相关的反映斑块不稳定性和疾病严重程度的血清学证据，炎症参与了动脉粥样硬化的发生发展，特别是加速了斑块不稳定性的形成。Wang等〔12〕研究表明，狭窄或闭塞血管对应的心肌与无明显缺血的心肌比较，YKL-40 rnRNA表达水平相似，即缺血心肌YKL-40 mRNA表达无明显升高，说明冠心病患者血清YKL-40水平升高的主要来源不是心肌细胞。但是溶栓治疗与非溶栓治疗的患者相比，在心肌梗死发生的第一个24 h YKL-40水平升高，这预示着溶解的血栓释放YKL-40。有研究认为YKL-40不仅在反映斑块不稳定性的炎症期起作用，而且在心肌梗死恢复期可能通过促进新的心肌细胞生长、调控基质重构和诱导新生血管生成持续发挥作用〔12〕。Rathcke等〔13〕的研究认为YKL-40水平能独立预测大于50岁无心血管疾病人群的全因死亡率或心血管死亡率，提示YKL-40可能可以用来评估冠心病(CHD)患者预后和转归。Kucur等〔14〕的研究甚至发现，YKL-40水平升高加重CAD病变程度(可以由冠状动脉造影评估血管病变支数来明确病变程度)，这一调查结果表明，血浆YKL-40水平可能是心血管疾病发生和疾病进展的定量指标。这些研究共同表明在冠状动脉硬化过程中YKL-40水平可能是一个筛选指标/诊断指标，有助于监测冠状动脉病变程度及患者的治疗效果，从而协助临床医生减少致命性心血管事件的发生。

5 YKL-40可能的作用机制

YKL-40的生理功能和作用机制尚不清楚。对正常人体不同组织进行免疫组化检测结果显示在细胞活性高(例如代谢活性高和/或增殖能力强)的细胞，YKL-40表达特别高〔15〕。YKL-40 mRNA和蛋白表达于各胚层发育的组织中，在人类肌肉骨骼系统发育早期即存在，可能与细胞增殖和分化、新生血管形成，促进组织纤维化等基质重塑过程有关。胞浆信号转导途径的激活可能是YKL-40在细胞间相互作用的机制之一。

5.1 细胞生长因子 在成纤维细胞和滑膜细胞中，YKL-40分别通过细胞外信号调节激酶1和2(ERK1/ERK2)和蛋白激酶B(AKT)的磷酸化作用启动细胞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷酸肌醇-3激酶(PI-3K)信号通路从而介导有丝分裂，促进结缔组织细胞的生长〔16〕。这表明，YKL-40的表达具有明显的生长因子的作用。这些细胞质内信号转导通路的激活提示YKL-40与一个或多个细胞膜上的信号传导组成成分相关。细胞表面特异性受体和YKL-40配体潜在特性仍有待研究。因此推测在炎症存在的情况下，YKL-40是成纤维细胞、滑膜细胞和软骨细胞的生长因子。它能够作为内皮细胞的趋化因子并且刺激内皮细胞的迁移，其作用与胰岛素样生长因子(IGF-1)相似，同时发现YKL-40与IGF-1协同作用〔16〕，以剂量依赖型方式促进生长和增殖，浓度范围与IGF-1相似。在此机制中靶细胞受体尚不清楚，有学者提出结晶性蛋白质(YM1)可能是上述机制的靶细胞受体〔16〕。

5.2 血管生成因子 YKL-40可以通过促进分支小血管的形成和血管平滑肌细胞迁移、黏附来调节血管内皮细胞形态，提示YKL-40可以通过刺激血管内皮细胞的迁移和重组在新生血管形成中发挥重要作用。

5.3 调节基质重构 YKL-40在细胞外基质形成和基质重构中发挥重要的调控作用。在成纤维细胞和软骨细胞中，当肿瘤坏死因子(TNF-α)或IL-1存在时，YKL-40降低糖蛋白(P38)和SAPK/JNK MAPKs(应激激活蛋白激酶/磷酸化水平 蛋白激酶家族)的活性，这可以中和TNF-α和IL-1介导的腺苷酸激酶的磷酸化相关的炎症反应，衰减凋亡信号调节激酶-1介导的信号通路，从而导致金属蛋白酶3和IL-18水平降低和基质金属蛋白酶1浓度轻度升高，从而限制细胞外基质降解和控制基质重构。所有受损的血管组织都显示一系列的修复反应包括胶原蛋白的改变和炎症，YKL-40能够与Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型胶原结合并且调节I型胶原纤维的生成率〔17〕。YKL-40是成纤维细胞的生长因子，肿瘤细胞和炎症细胞能分泌大量YKL-40，因此推测YKL-40在病变组织周围纤维细胞/肌纤维母细胞的增殖，激活和分化中起作用。这种YKL-40影响病变组织周围成纤维细胞发展的现象称之为基质反应，这些反应包括纤维细胞和肌纤维母细胞的转化，炎症激活，细胞因子，基质蛋白和金属蛋白酶分泌增强，新生血管形成增多。所有这些基质反应在基质重构中发挥作用。

几丁质能被YKL-40结合，但脊椎类动物体内不含几丁质。有人猜想是进化的差异改变了脊椎动物该酶的特异性，使它能分解不同的糖苷链。实验研究尚不能证实YKL-40具有糖苷内切酶和外切酶的活性，但是几丁质酶可以利用自身的结构特性来调节其功能，如与特殊的糖类结合。葡萄糖胺聚糖透明质烷是人体分布最广和含量最多的葡萄糖胺聚糖之一，透明质烷在受损血管壁的细胞外基质表达，它被报道参与平滑肌细胞的增殖和迁移，有研究认为YKL-40在细胞外基质中作为底物来识别透明质烷，从而干扰透明质烷的合成并影响局部的透明质烷浓度，促进受损血管壁的平滑肌细胞的增殖和迁移，提示YKL-40具有促进血管生成的作用。

5.4 抗凋亡蛋白 YKL-40作为抗凋亡蛋白的机制可能是通过细胞外信号调控激酶-1和2(ERKl/ERK2)和蛋白激酶B(AKT)的磷酸化来促进细胞的增殖和生存〔18〕。因此推测YKL-40在基质重构过程中决定哪类细胞存活时起着保护因子作用。因为YKL-40可以帮助细胞适应生长环境的变化以及缺氧等病理损伤的修复，而且有研究表明YKL-40在发育中的胎鼠心脏分泌，因此有人推测YKL-40在缺血环境中可以保护心肌细胞免受凋亡〔3〕。

5.5 促进组织纤维化 YKL-40启动了结缔组织细胞中的信号级联反应，导致细胞增殖。提示YKL-40在病理状态可以促进组织纤维化〔18〕。

6 结论

在动脉粥样硬化过程中YKL-40可以通过调控基质重构、促进受损血管平滑肌细胞的增殖和迁移、促进新生血管形成、保护细胞免受凋亡等机制发挥作用，并且为这些疾病的评估和预后提供依据。尽管YKL-40的生理功能和作用机制仍需进一步阐明，但YKL-40已经作为的一个新的心血管疾病标志物而出现，因为它在亚临床疾病阶段容易被检测故它有助于疾病早期的筛选，而且也有可能成为心血管疾病发病和死亡率的预测指标。今后的研究应关注YKL-40与其他慢性亚临床炎症指标的相关性，在实践中确立YKL-40的临床应用价值。

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