杨永兆 陈 鹏

随着人们生活水平的提高和全球人口老龄化的加剧，心血管疾病(cardiovascular diseases, CVDS)已成为威胁人类生命健康的主要因素之一，其发生率和病死率已经超过恶性肿瘤而跃居首位，成为近年来主要疾病负担。作为CVDS的主要发病基础，动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)与缺血性心脏病、缺血性脑卒中和外周动脉疾病等密切相关。据文献报道，富含胆固醇酯的泡沫细胞(foam cell, FC)是AS斑块的重要组成部分，FC坏死会诱发大量炎性细胞因子释放，并最终导致AS斑块的进展和不稳定。因此，在逆转AS进程方面，阻止FC形成和坏死一直备受关注。即使有各种各样的药物和疗法可用，但目前仍没有针对FC来治疗AS的有效方法。已有研究表明，自噬可以促进脂滴降解为胆固醇，并促进后者的外排，有利于AS的转归，提示通过靶向调节自噬，减少FC内脂质沉积有望成为AS治疗的新策略。本文就自噬在细胞泡沫化形成中的作用与AS的关系做重点阐述，为AS的防治研究提供理论依据。

一、细胞泡沫化与AS

血管内皮细胞(vascular endothelial cell, VEC)、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)和巨噬细胞(macrophages, Mø)是AS发生、发展过程中的3种关键细胞，都参与了FC的形成。FC根据来源不同被划分为两类，即Mø源性FC和VSMC源性FC。

Mø源性FC的形成是AS早期病变的标志性事件。早期内皮损伤后，伴随着炎症的发生，VEC通透性增强，低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)携带大量胆固醇透过VEC，聚集到VEC的间隙中，随后VEC表达单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1, MCP-1)和血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1, VCAM-1)，诱导单核细胞黏附到血管内膜并分化为Mø，Mø被激活后，通过产生NO、超氧化物阴离子、羟基自由基等活性氧介导LDL氧化修饰，形成氧化型低密度脂蛋白胆固醇(oxidized low density lipoprotein cholesterol, ox-LDL-C)，随后ox-LDL-C被Mø表达的清道夫受体CD36、CD68、SR-A、SRB1等迅速识别，Mø捕获吞噬修饰后的LDL，导致大量胆固醇在胞内蓄积，进而转化为FC，随着Mø泡沫化程度的加深和非受体介导的大颗粒脂蛋白吞噬，胆固醇酯在胞内不断堆积，形成早期脂质条纹病变。

长期以来，人们一直认为AS病变部位的FC全部来源于Mø，然而，有研究者在人体的研究中发现，VSMC也是FC的主要来源之一。AS的发展期，在血小板源生长因子(platelet derived growth factor, PDGF)和成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)的共同刺激下，位于动脉中膜的VSMC迁入内膜，与Mø类似，VSMC在炎症刺激下发生表型转化，转化为具有与Mø相似吞噬功能的细胞，大量摄取ox-LDL形成FC，随着VSMC源性FC的大量聚集，斑块纤维帽形成。

无论是Mø源性FC还是VSMC源性FC，它们都参与了斑块的形成和发展。早期Mø源性FC在内膜的聚集，促进了脂纹的形成，随着脂质的不断堆积，大量VSMC发生增殖、迁移和表型转化，在内膜中蓄积吞噬脂质，位于脂纹深层的VSMC会发生凋亡，引起Mø进一步积聚和微泡，而后者可以钙化，促进脂纹转化为纤维斑块，斑块中胆固醇在FC里大量沉积，会导致FC分泌基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)，降解斑块中的胶原纤维，同时FC通过凋亡、自噬等机制不断死亡吸引更多的Mø迁移到内膜区域，形成恶性循环，进一步加剧AS斑块的不稳定性。总之，FC堆积是AS的标志，其数量反映了AS发病的严重程度。

二、细胞自噬及其调控因子

细胞自噬(autophagy)是一种主要通过形成溶酶体系统来降解自身受损细胞器、异常蛋白等物质的生理过程。当细胞受到理化刺激，如饥饿、缺氧时，可通过自噬的方式来维持细胞的健康状态。根据细胞内物质的转运方式和降解机制的不同，可将自噬分为3类，即巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。其中巨自噬参与了AS脂质代谢过程，因此，本文主要综述巨自噬在细胞泡沫化中的作用。

由于自噬在生物进化过程中高度保守，其调控机制十分复杂，至今尚未完全阐明。目前，与调控细胞自噬有关的基因被统一命名为自噬相关基因(autophagy-related gene, ATG)，这些基因编码的不同蛋白参与了细胞自噬过程的各个环节，形成了多个复杂的调控网络。其中微管相关蛋白1轻链3(LC3)、Beclin1、p62等是自噬调控的关键蛋白，可作为自噬发生的标志。Beclin1是Atg6在哺乳动物中的同源基因，在自噬的起始阶段，其与Ⅲ型磷脂酰肌醇-3-激酶(PIKⅢ)形成复合物，募集自噬特异性蛋白定位到自噬泡，参与自噬体的形成，其表达量随着自噬程度加深而增加。此外，unc-51样激酶1(Ulk1)在这个过程中会与Atg5、Atg12、Atg13和Atg16相互作用，之后泛素样蛋白Atg12和Atg8/LC3结合，参与自噬体的延伸和成熟。与Beclin1类似，LC3是Atg8在哺乳动物中的同源物，包括LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种亚型。在自噬体形成过程中，LC3-Ⅰ经泛素化处理转化为LC3-Ⅱ，之后LC3-Ⅱ靶向结合到自噬体膜上，促进自噬体的成熟，LC3-Ⅱ的含量或LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值与自噬泡的数量呈正相关。最终，成熟的自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，此时，多功能蛋白p62可将泛素化底物连接到自噬小体中，使泛素化的底物降解，同时自身也被降解。而降解过程形成的小分子物质又可为细胞代谢提供营养和原料。这个阶段，p62蛋白的升高，提示细胞自噬活性受到抑制。

三、巨自噬与细胞泡沫化

1.概述：在AS发展过程中，过量的游离胆固醇对VSMC和Mø来说是有毒的，为了维持自身的正常生理功能，二者会启动复杂的反馈机制来减少胆固醇的摄入，当胆固醇代谢失衡后，胆固醇酯便在VSMC和Mø中积聚形成FC。现有证据表明，FC中的脂滴主要由胆固醇酯构成，自噬激活有利于脂滴降解为胆固醇并促进其逆向转运，减少脂质在FC中的聚积，从而抑制FC的形成，延缓AS进展。因此，自噬对维持VSMC和Mø脂质代谢平衡显得尤为重要。

2.巨自噬与巨噬细胞泡沫化：Mø是一种基本的免疫吞噬细胞，在AS斑块中大量存在，参与了AS发生、发展的全过程，Mø源性FC的出现被认为是AS早期的关键信号。Yang等指出，自噬可减轻斑块内Mø浸润和泡沫化程度，在高脂饲料喂养的载脂蛋白E基因缺失(ApoE)小鼠中，抑制能诱导自噬的调节因子SIRT1后，ApoE小鼠AS病变部位斑块面积增大，FC增多。此外，在ox-LDL诱导的Mø源性FC模型中，通过敲除SIRT1引起自噬缺陷，Mø中p62的表达升高，同时Beclin1和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值均降低，Mø泡沫化增强，而过表达SIRT1后上述情况出现逆转，表明自噬能保护Mø免受脂质侵害。然而，该研究主要使用体外研究的方法，具有一定局限性，面对复杂的体内微环境，SIRT1是否控制ApoE小鼠的自噬过程还需要进一步验证。Wang等同样认为Mø自噬可减少FC形成，抑制AS发展，敲除基因SIRT6后，Mø中p62的表达升高，LC3-Ⅱ表达降低，自噬受损，Mø源性FC形成增多，加剧了AS斑块的不稳定性，而过表达SIRT6显著增加了Mø的自噬通量，FC形成减少的同时，还抑制了血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)和P-选择素的表达，使Mø和FC的浸润均减少，斑块稳定性增加。另有研究发现，通过激活SIRT1介导的自噬，可促进Mø向M2型转化，减少FC的形成并减轻AS。上述研究表明，上调自噬对Mø泡沫化具有保护作用，但所选靶基因均过于单一，仍有许多靶点尚待探索。

3.巨自噬与血管平滑肌细胞泡沫化：与Mø源性FC比较，VSMC源性FC形成后会稳定存在于AS斑块中无法脱离，因此，VSMC源性FC的形成和发展可能与斑块稳定性关系更大。当VSMC内脂质代谢失衡时，自噬会被激活。Li等研究证实，自噬激活可减少VSMC内脂质堆积，抑制其泡沫化，在原代培养的小鼠胸主动脉VSMC中，通过ox-LDL诱导泡沫化模型，敲除自噬相关基因Atg7，自噬受到抑制，VSMC内脂滴堆积增加并伴随胆固醇水平升高，当激活PPARγ介导的自噬途径后，VSMC中Beclin1的表达和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值均显著增加，VSMC泡沫化程度减弱。此外，Li等的另一项研究再次证实了自噬对VSMC泡沫化的保护作用，在ApoE小鼠中，特异性敲除VSMC中SCAP(一种胆固醇传感器)后，小鼠斑块中自噬相关蛋白p62表达降低，LC3表达升高，小鼠斑块面积减小，此外，在SCAP敲除的VSMC中，自噬体数量增加，p62表达水平降低，自噬被激活，VSMC中的脂质积累减少，其泡沫化程度降低。在近年来的一项研究中也得出了与上述同样的结论，在敲除自噬必须基因Atg5后，自噬缺失，VSMC内胆固醇外排受阻，脂质沉积增加，促进了VSMC源性FC的形成。以上研究说明，自噬在调节VSMC源性FC形成中起着难以替代的作用，但这些研究应用的主要是体内模型，对于体外模型仍有待于深入研究。

四、以巨自噬调控细胞泡沫化为靶点的AS防治策略探索

AS是一种与脂质代谢紊乱相关的慢性炎症性疾病，其特征是脂质的异常积累和FC的大量沉积。作为AS的主要病理成分之一，FC的蓄积会加剧斑块的不稳定性，因此，抑制FC的形成可以有效预防AS和急性心血管事件的发生。大量研究表明，自噬通过调节脂质代谢参与了FC的形成，自噬的激活可以减少细胞内脂质的积累并促进胆固醇流出，从而减缓AS的发展。Zheng等研究发现，阿托伐他汀通过AMPK/mTOR途径促进脂肪自噬来抑制FC的形成。于红红等研究证实，黄连解毒汤含药血清可以通过Akt/mTOR通路激活自噬抑制Mø源性FC形成，以起到抗AS作用。Ma等研究表明，毛蕊异黄素(calycosin)通过上调KLF2-MLKL介导的自噬来抑制ApoE小鼠AS斑块中的细胞泡沫化，增强了斑块稳定性。另有研究发现，天麻素可通过激活AMPK-FoxO1-TFEB信号轴诱导溶酶体生物发生和细胞自噬，从而增强细胞内的胆固醇外流，减少了脂质的积聚并防止了FC的形成。此外，丁畅等在体外AS模型中研究发现，荷叶碱可抑制PIK/Akt/mTOR信号通路激活自噬来减少FC的形成并改善AS。值得一提的是降糖药二甲双胍也可以通过激活自噬对CVDS起到保护作用。近年来Wu等在小鼠AS模型中研究二甲双胍，发现了其通过激活KLF2介导的自噬抑制细胞泡沫化来抗AS的新机制。由此可见，有较多研究支持自噬通过调控细胞泡沫化改善AS病变，并且对药物的研究并不局限于传统的抗AS药物。

五、展 望

Mø和VSMC是构成AS病灶中的两大主要细胞，在推动AS病程发展过程中起着至关重要的作用。此外，AS病变标志物FC，来源于脂质代谢失衡的Mø和VSMC，FC的大量形成和堆叠坏死是推动AS斑块朝不稳定方向发展的罪魁祸首。作为细胞维持正常生理功能的途径，自噬在调控FC内脂质运输，维持胆固醇稳态方面作用显著。因而，从细胞自噬调控Mø和VSMC泡沫化的角度来探索AS的防治无疑是一个更有前景的方向。尽管在过去的几年中，AS与自噬的报道逐渐增多，但我们对这一领域仍然知之甚少，还有许多问题有待于阐明。值得留意的是，自噬的激活并不总是有利于AS的治疗。自噬的过度激活会导致FC自噬性死亡，促进AS发展。考虑到自噬的双重效应，未来需要进一步权衡自噬对AS的抑制和促进作用，根据AS发生、发展和病理变化的情况来精准把控干预自噬的时间点、自噬激活的强度和持续时间，确保对自噬的调控总是朝着对AS病情有利的方向发展。对于治疗药物而言，目前已经报道了许多自噬诱导剂对AS的有利作用，但这些药物大都对多种细胞自噬都有调控功能，缺乏特异性。开发出安全性更高、靶向性更强的药物仍然是未来药物研发的目标。另外，目前对于自噬的研究还主要集中在PIK/Akt/mTOR这条经典通路上，其他通路的研究还有待于拓展。总之，通过干预自噬调控Mø和VSMC泡沫化来防治AS及以自噬为着力点的药物开发将是未来很长一段时间的研究热点之一。