张菲菲 周子皓 王芳

(1.南京医科大学第一临床医学院，江苏 南京 210029； 2.南京医科大学第一附属医院心血管内科，江苏 南京 210029)

血管钙化(vascular calcification，VC)是矿物质在血管中的病理性沉积，其与心血管疾病的死亡率高度相关，任何动脉壁中的钙化都会使死亡和心血管事件的风险增加3～4倍，尤其是在患有糖尿病和慢性肾脏病的高危患者中[1]。造成VC的原因包括慢性炎症、代谢和遗传等，其中慢性炎症扮演了极其重要的角色。众多炎性细胞及炎性因子参与了这个过程，如巨噬细胞、单核细胞、白介素(interleukin，IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等，但炎症反应诱发及介导VC的分子机制尚未完全阐明。IL驱动VC的过程可通过介导内皮细胞或血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)的成骨转化，诱导VSMC衰老等发挥作用[2-3](表1)。因此，阐明IL家族成员在VC中的作用对临床治疗心血管疾病及其他VC相关疾病具有重大意义。

1 促炎性IL

1.1 IL-1β

IL-1β是促进VC的重要因子。2017年的一项回顾性临床试验表明，在动脉粥样硬化患者和糖尿病患者钙化的冠状动脉中IL-1β水平升高，这些患者的冠状动脉钙负荷与血清IL-1β水平呈正相关，且心源性猝死的发生率也随之增加[4]，这一结果表明IL-1β可作为冠状动脉疾病患者的生物标志物与钙化风险和心血管终点的预测指标[5]。体外细胞实验发现，IL-1β可与TNF-α共同诱导人主动脉内皮细胞发生间充质转化，这是内皮细胞特征丧失和成纤维细胞表型获得的过程，最终导致其成为具有成骨潜能的细胞，有助于VC[6]。巨噬细胞释放IL-1β诱导VSMC发生成骨转化后，VSMC会反过来刺激巨噬细胞产生更多的IL-1β，形成正反馈加速VSMC的成骨转化，促进VC的发生[4]。近年的研究发现细胞衰老在VC中发挥重要作用，其中IL-1β参与了这一过程。作为终末期肾病患者VC的重要生物标志物，IL-1β在血管内侧平滑肌中高表达，高水平的IL-1β通过激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)/p53/p21通路诱导VSMC的衰老和成骨转化，最终导致VC[7]。还有研究表明IL-1β的产生也可促进内皮细胞衰老[8]。目前已了解慢性低度炎症在VC过程中起重要作用，同时这也是细胞衰老的重要特征，探究细胞衰老到VC过程中炎症因子的作用，有助于对钙化的进一步了解以及防治。

表1 IL与VC

1.2 IL-6

IL-6主要由单核巨噬细胞产生。IL-6高血清水平常伴随心血管疾病高死亡率，可作为冠状动脉疾病的死亡风险评估因子。VC的过程通常涉及内皮细胞或VSMC的成骨转化，IL-6与骨保护/破坏的相关因子参与了这一过程。有研究表明，IL-6是NF-κB受体激活蛋白配体(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)、NF-κB受体激活蛋白和骨保护素(osteoprotegerin，OPG)的强诱导剂，且RANKL也可上调IL-6的表达[9]。2018年Lee等[10]研究发现Toll样受体2在动脉粥样硬化中促钙化的作用，Toll样受体2通过上调IL-6介导RANKL异常表达进而诱导VSMC钙化和软骨分化。Kurozumi等[11]第一次提出炎症因子IL-6可强烈诱导人VSMC成骨转化，在慢性炎症相关的VC中具有一定作用。IL-6通过与可溶性IL-6受体(sIL-6R)结合激活p-STAT3，提高Runt相关转录因子2、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)以及骨桥蛋白的表达。除此之外，Xu等[12]发现在60例终末期肾病患者中，有56例患者血清IL-6和磷酸盐水平升高，且其中有一半人存在心血管钙化，IL-6和磷酸盐过载可能促进终末期肾病患者的VC。除IL-1β外，IL-6也可促进VSMC衰老相关的钙化。进一步的研究表明，IL-6可通过激活IL-6/sIL-6R/STAT3/P53/P21通路诱导终末期肾病患者血管平滑肌衰老相关的VC，且抗衰老剂减轻VC。细胞衰老有关的钙化的具体机制值得科研人员去进一步探索。

1.3 IL-8

趋化因子是一种可诱导细胞发生定向迁移的小细胞因子或信号蛋白，可使白细胞转移至损伤部位引发炎症反应。IL-8作为趋化因子家族的成员之一，可作为冠心病患者和终末期肾病患者临床预后的独立预测因子[13]。近年来发现，IL-8是血管内皮细胞和VSMC功能的重要调节因子。在患有慢性肾脏疾病时，无机磷和吲哚硫酸酯等尿毒症毒素会诱导内皮细胞IL-8的表达和分泌[14]。而IL-8则会诱导人VSMC的钙化，且以一种浓度依赖性方式增强钙化。但IL-8诱导钙化的机制不是促进VSCM的成骨分化，而是通过阻遏钙化抑制因子骨桥蛋白的表达驱动VC。

越来越多的趋化因子被证明在VC或动脉粥样硬化的生理过程中扮演着重要的角色，但针对IL-8与VC的研究还比较少，除遏制骨桥蛋白，IL-8是否还通过其他途径刺激VSMC以及内皮细胞来促进VC，需科研工作者继续挖掘，为心血管疾病的治疗提供新的思路及靶点。

1.4 IL-17

IL-17是由免疫细胞CD4+T细胞的亚型Th17细胞分泌的一种促炎症细胞因子，参与人体众多炎症性和自身免疫性疾病。关于IL-17与血管疾病的研究目前大多集中在动脉粥样硬化，而VC作为动脉粥样硬化的一种病理现象，可由多种免疫细胞分泌的促炎症因子的刺激引起。许多研究表明，IL-17作为一种促炎症细胞因子在动脉粥样硬化中扮演着重要的角色，其在动脉粥样硬化中的多功能性仍存在争议，因为IL-17对动脉粥样硬化的促进或抑制取决于特定的细胞组织和免疫环境。

Orejudo等[15]研究表明IL-17A具有直接的血管作用，其作用机制似乎与诱导VSMC肥大和表型改变有关，但关于VC方面的研究目前较少。最新关于IL-17促VC的研究是基于川崎病患者的冠状动脉钙化[16]。体外研究表明，同时给予IL-17和γ干扰素(interferon-gamma，IFN-γ)诱导蛋白-10可触发患者冠状动脉平滑肌细胞钙化，此过程通过诱导Runt相关转录因子2、ALP等成骨转化因子的表达得以实现，IL-17和IFN-γ诱导蛋白-10单独处理时，二者均不能诱导钙化发生。它们是如何相互作用诱导钙化的还有待研究，同时在正常人体内是否也存在类似的钙化诱导机制也有待研究。近期一项关于IL-17和IFN-γ与原代成骨细胞的早期分化及钙化的研究表明，用IL-17和IFN-γ直接对原代成骨细胞进行处理并未发现细胞数量增加，当使用IL-17和IFN-γ诱导培养基处理原代成骨细胞时，成骨细胞表现出高活性的ALP以及骨钙素和OPG基因的高表达，但IL-17和IFN-γ却对成骨细胞的钙化起抑制作用[17]。IL-17在VC中扮演的角色目前尚不清楚，具体是抑制钙化还是促进钙化，以及何种环境下IL-17对钙化作用发生改变，都需进一步研究。

1.5 IL-18

IL-18是一种促炎细胞因子，主要由巨噬细胞合成并释放，VSMC也能释放IL-18[18]。在VC方面，IL-18的研究相对较少。Zhang等[19]的研究发现，IL-18单独作用时不会引起原代大鼠VSMC VC和血管壁细胞的成骨转化，而在VC的诱导条件下，IL-18可加速钙化和促进VSMC的成骨分化。M型瞬时受体电位是Mg2+和Ca2+的可渗透离子通道，与人类成骨细胞的增殖和迁移有关。IL-18通过EPK1/2信号通路激活M型瞬时受体电位，促进β-甘油磷酸酯(β-glycerophosphate，β-GP)诱导的VSMC的钙化和成骨分化。Schelski等[18]也发现IL-18可增强磷酸盐诱导的VSMC的骨/软骨转分化和钙化，通过上调血清和糖皮质激素激酶诱导VSMC的成骨分化，糖皮质激素激酶是在钙化过程中起关键作用的调控因子。不同的是，他们发现单独用IL-18处理原代人主动脉VSMC可诱导成骨转化，这与Zhang团队的研究成果不一致，可能是由于种属差异导致的不同结果，有待进一步探究。

2 抗炎性IL

2.1 IL-10

IL-10是一种由多源性细胞分泌的抗炎症细胞因子，人体内的IL-10主要由辅助性T细胞和单核巨噬细胞分泌。作为抗炎细胞因子的IL-10在VC中的功能尚未明确。Huo等[20]发现动脉粥样硬化患者外周血IL-10表达显著低于正常人外周血中的水平。同时也有研究指出动脉粥样硬化患者体内分泌IL-10的调节性B淋巴细胞的数量较正常人少，且与炎症状况呈负相关[21]。以上研究结果从侧面说明患者外周血IL-10水平不足可能是导致钙化的原因之一。也有研究对IL-10在VC中的功能提出异议，最直接的证据来自IL-10敲除的小鼠模型。Sage等[22]构建了一个具有IL-10 B淋巴细胞特异性缺乏症低密度脂蛋白缺乏的小鼠模型，经过8周高脂饮食后，与对照组低密度脂蛋白缺乏的小鼠对比发现：两组小鼠除动脉粥样硬化斑块的大小外，斑块的组成及动脉硬化的程度均无差别，指出调节性B淋巴细胞分泌的IL-10在小鼠动脉粥样硬化的发展中不是必需的。最新一项包含多种族930例患动脉粥样硬化成人的调查报告也指出：在未患临床心脏病的个体中，IL-10水平的高低似乎与是否发生心血管疾病无关，且是亚临床冠状动脉粥样硬化的不良标志[23]。因此，IL-10作为一种抗炎因子在VC中的具体功能还存在争议，需进一步明确。

2.2 IL-24

目前对IL-24在肿瘤方面的研究较多，而对其在心血管疾病方面的作用还知之甚少。2012年Lee等[24]研究称：IL-24作为抗炎细胞因子可显著抑制β-GP诱导的VSMC钙化。它是通过抑制β-GP诱导的细胞凋亡和成骨标志物的表达来抑制VC的。IL-24阻断β-GP诱导的Wnt/β-catenin通路的激活，该通路在VC的发病机制中起关键作用。在VC中，IL-24可通过Wnt/β-catenin途径上调Runt相关转录因子2转录来刺激钙化和成骨标志物的表达。提示IL-24抑制VSMC钙化与Wnt/β-catenin途径失活有关。表明IL-24是一种潜在的血管平滑肌钙化治疗剂。且2013年Lee等[25]又发现外源性给药IL-24可减弱H2O2处理诱导的小鼠VSMC血管炎症和高血压相关基因的表达，提示IL-24基因可能是动脉粥样硬化研究的重要候选基因。但2016年Kawada等[26]的研究结果与Lee完全相反。他们发现IL-24可刺激人主动脉平滑肌细胞发生钙化，在此过程中使骨形态发生蛋白2的表达升高，且抗IL-24抗体可逆转IL-24的作用，这一点表明IL-24在人VSMC钙化中确实有重要作用[26]。但具体环境可能决定了IL-24对钙化的不同作用，尤其是在体内环境中其与钙化的关系需大量临床数据去探究验证。

2.3 IL-35

IL-35是IL-12细胞因子家族的新成员，自2007年发现以来很快成为研究热点。IL-35可由单核细胞、T细胞、B淋巴细胞、Treg细胞及肿瘤细胞等多种类型的细胞表达，通过激活JAK-STAT信号通路参与免疫功能的调节，与转化生长因子β和IL-10一样被认为是最重要的三种免疫抑制因子之一，对IL-35在自身免疫性疾病和肿瘤疾病中的研究报道较多。目前尚缺乏IL-35与VC的直接研究数据，但有人发现在ApoE-/-小鼠模型中，IL-35可减轻动脉粥样硬化的血管损伤，同时主动脉内膜厚度和斑块都得到明显改善。王庆航等[27]提出IL-35抑制动脉粥样硬化的作用可能由于对IL-10、转化生长因子β和IL-17水平的调控。Li等[28]发现IL-35通过抑制内皮细胞激活相关分子细胞间黏附分子-1的表达，来抑制未刺激的原代人单核细胞与溶血磷脂酰胆碱处理的人主动脉内皮细胞的黏附，还可通过抑制线粒体活性氧的产生抑制内皮细胞激活。目前，IL-35在动脉粥样硬化中的保护功能已被大多数研究证实，但其在VC中的作用还缺乏直接的证据。

2.4 IL-37

IL-37是新近发现的抗炎细胞因子，共有a～e五种不同的亚型，IL-37b是目前研究的热点。IL-37主要由单核巨噬细胞、树突状细胞、内皮细胞和VSMC等分泌，可抑制体内多种促炎细胞因子的表达及增强抗炎细胞因子的活性。众多研究表明IL-37在VC中具有保护血管的作用。

2014年Chai等[29]第一次发现IL-37在小鼠钙化模型中可减轻VC，IL-37可上调抗炎因子IL-10的表达，并下调促炎因子IL-18和TNF-α的表达，由此猜测IL-37可能在VC中参与炎症的调节和抗炎的介导。且在给予IL-37处理的小鼠体内观察到了OPG的升高，而给予抗OPG抗体以后，IL-37对血管的保护作用减小且伴随ALP和骨形态发生蛋白2的表达增加，表明IL-37的血管保护作用部分依赖于OPG[30]。在一项200例志愿者参与的临床研究中，观察到严重冠状动脉钙化组的患者血浆IL-37水平显著升高，且与钙化程度呈正相关，在此过程中也观察到患者血浆OPG水平的升高，且与IL-37水平呈正相关[30]。近期有研究表明，重组IL-37通过Notch1/NF-κB途径抑制M1型巨噬细胞极化而发挥抗炎作用[31-32]。而IL-37在VC中发挥抗炎作用的具体机制尚不清楚。

3 小结与展望

综上所述，慢性炎症是VC的重要环节。在此过程中，各类免疫细胞被体内环境刺激活化并分泌细胞因子。这些细胞因子通过各种受体及信号通路介导内皮细胞和/或VSMC的成骨分化及随之而来的钙化。在成骨分化过程中，炎症因子诱导的细胞衰老和内皮细胞及VSMC的间充质转化非常关键，抑制细胞衰老和间充质转化可能成为未来治疗VC的新靶点。同时具有抗炎作用的细胞因子的研究目前还存在一定争议，但其在动脉粥样硬化中的研究也提供了新的思路。动脉粥样硬化、慢性肾病和糖尿病等与VC都存在慢性炎症的作用，所以抗炎是治疗这些慢性疾病的关键。但由于炎症因子的作用比较复杂，在研究过程中会因研究试剂、模型的选择等的差异导致研究结果的不同，所以需科研工作者们更加深入广泛地研究去阐明炎症因子作用的确切途径，为VC提供有效的防治措施，降低心血管病的死亡率。