氧化应激、炎症与冠状动脉粥样硬化关系的研究进展

【关键词】冠状动脉粥样硬化；内皮细胞；氧化应激；炎症

中图分类号：R363文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.02.029

冠心病（Coronary heart disease，CHD）主要是指冠状动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）性疾病，是一种公认的复杂的炎症性疾病。尽管在动脉粥样硬化疾病的介入和药理学治疗方面有所改进，但它仍然是导致死亡的常见疾病，其发生机制有多种原因和学说，如脂质浸润学说、氧化应激学说、炎症学说等，但尚未完全明了，治疗和预防仍是难点。随着免疫和分子生物学研究的进展、一些新设备及检查技术的应用，冠状动脉粥样硬化的一些新的发病原理和影响因子不断被证实和发现，目前多数学者依然赞成冠状动脉粥样硬化的形成是由氧化应激、炎症反应导致血管内皮细胞功能损伤导致的血管性病变[1]，是促其发生的主要机制，下面就从冠状动脉内皮细胞的生理作用，氧化应激、炎症反应的角度对冠状动脉粥样硬化的发生和发展作一综述。

1AS的病理过程及危险因素

1.1AS的病理过程

AS的病理变化过程可分为脂质条纹期、纤维样板块期、粥样斑块期及继发性改期四个期[2]，经过长时间的病变和发展，粥样斑块形成、破裂，最后导致管腔变窄，缺血缺氧，心肌坏死性病变，引发心绞痛、心肌梗死等冠心病的发生。在这一系列病理变化过程中，大量脂质沉积内膜下，病变部位发现大量炎症细胞（巨噬细胞、白细胞、T细胞、泡沫细胞、增生的平滑肌细胞、肥大细胞等）和炎症因子（TNF、IL、INF等）始终伴随其发生和发展，充分说明AS是血管壁的一种慢性炎症性病变。

1.2AS的危险因素

AS的形成是一个漫长的、受遗传和环境因素影响的复杂疾病[3]，常见的危险因素有年龄（40岁以上多见）、血脂异常（血浆胆固醇水平的升高为主）、高血压、吸烟、肥胖、糖尿病、高同型半胱氨酸血症等，不同人群的冠心病的危险因素可能会有所不同，但有其独立性，如绝经期后的妇女、口服避孕药、有冠心病家族史的病人，均为导致AS发生的独立危险因素。

2血管内皮细胞生理功能与AS的关系

2.1血管内皮细胞的生理功能

血管内皮细胞是血液与血管壁之间的天然屏障，表面光滑，由一层扁平单层上皮细胞组成，内皮细胞具有高度代谢活性和内分泌调节功能，保证血液在血管壁内正常流动[4]。同时内皮细胞还不断受到血流切变力、炎症因子及自身代谢紊乱的影响，发生形态和功能的改变，导致内皮细胞结构和功能受损，引发AS的发生。内皮细胞能够合成和释放一氧化氮（NO）、前列环素（PGI2）、内皮源性超极化因子（EDHF）等具有舒张血管的活性物质和内皮素（ET1）、血栓素（TXA）、血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）等收缩血管的活性物质，两者处于一定的平衡状态，有助于血管紧张度、血流量的调节和血管内物质的转运，使内皮细胞具有一定的通透性和滤过功能，保证血管内正常的血容量。

2.2血管内皮细胞与AS的关系

在AS病变中，内皮依赖的血管舒张效应明显减弱，与NO的减少具有很大的关系。内皮型一氧化氮合酶（eNOS）是内皮细胞NO合成的限速酶，血管内皮功能障碍一般与eNOS活性的表达有关，eNOS产生的NO对平滑肌细胞和内皮细胞本身有一定的调节作用，具有抗AS发展的作用，其活性下降将会导致NO合成减少，促进AS的发生。动物模型显示给予eNOS抑制剂会加速AS进程，反之，给予外源性NO供体可延缓AS。还有研究发现，内皮功能受损时，在AS状态或炎症细胞因子刺激下，eNOS表达明显下降，内皮细胞受损，也是AS发生的一个重要因素。 PGI2同样具有类似NO保护血管免受损伤的作用，其类似物具有调节胆固醇，抑制巨噬细胞聚集等作用，推测可知，舒张血管的这些物质，具有延缓AS的作用。内皮细胞在炎症因子和oxLDL作用下，可诱发ET1的产生，ET1的含量与AS的严重程度呈正相关，平滑肌细胞、巨噬细胞和泡沫细胞在炎症的刺激下也可大量分泌ET1，可引起冠状动脉收缩痉挛，使局部血流动力学紊乱，还可激活cfos、cmyc等原癌基因的表达，促进平滑肌细胞增殖，刺激黏附分子分泌，趋化单核细胞聚集，引起内皮细胞损伤，引起AS的发生。Haas.MJ等[5]研究显示：AngⅡ作为缩血管物质，可与糖尿病病人冠状动脉内皮细胞中血管紧张素Ⅱ受体1（AT1）结合，介导葡萄糖诱导内质网发生应激反应，产生超氧化物歧化酶，导致内皮细胞受损，促进AS的发生， 推测可知，收缩血管的这些物质，具有引发AS的作用。核因子κB （nuclear factorkappaB，NFκB）是一种具有调控多项基因转录作用的转录因子，参与各种炎症反应、免疫应答、细胞增殖和凋亡的调控[6]，在AS中通过调控内皮细胞、平滑肌细胞及单核细胞中各种免疫和炎性相关因子的表达，对AS的病变起着促进作用。在AS病变的早期，NFκB激活内皮细胞分泌单核细胞趋化蛋白1（MCP1）和IL8，介导单核细胞和淋巴细胞向管壁运动，促进炎症的发生和内皮细胞的损伤。受损内皮细胞大量表达E选择素、P选择素、细胞间黏附分子（ICAM1）、血管细胞黏附分子（VCAM1）等促进白细胞、淋巴细胞与内皮细胞之间的黏附聚集。血小板内皮细胞黏附分子（PECAM1）位于内皮细胞间的连接处，主要参与内皮细胞通透性和淋巴细胞的黏附。其他如血管内皮生长因子、血小板源性生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF）等多种活性因子，也对单核细胞、白细胞、淋巴细胞等炎症细胞具有一定的趋化作用，与内皮细胞一起参与炎症反应的发生。内皮细胞还可释放纤溶酶源激活物（PA）、血小板激活因子（PAE），VonWillebrand因子（vWF）血管活性物质，维持凝血系统和纤溶系统的平衡，防止血小板的聚集、凝血反应的发生和纤溶系统的激活，在AS血管损伤部位，采用光子显微镜可观察到内皮连续内弹力板的缺失和致密胶原黏蛋白复合物的暴露，在斑块破裂出血时，胶原纤维暴露，引发凝血系统和纤溶系统的激活，引起AS的继发性病变。内皮细胞炎症因子的生成和炎症介质的分泌，不仅对内皮细胞自身具有调节作用，而且对平滑肌细胞也具有一定的刺激和调节功能，引起平滑肌细胞的增生和迁移，参与继内皮细胞损伤之后的病变，因此，内皮细胞功能和结构的改变及屏障功能受损，是AS的始动因素。

3氧化应激与AS的关系

3.1氧化应激的意义

氧化应激是机体代谢过程中产生的活性氧与内源性清除活性氧的抗氧化系统之间失去平衡，对机体造成一定氧化损伤的病理反应[7]，活性氧（ROS）主要包括氧自由基、过氧化氢、单线态氧和脂质过氧化物及其裂解的产物等。正常代谢过程中少量的ROS对机体的代谢有一定的保护作用，能够通过作用生物膜上脂质、蛋白质参与生物代谢，起到杀菌、抗肿瘤、氧化代谢等积极的防御作用，但是过量的ROS能使蛋白肽链断裂，破坏细胞膜，促进自由基和其他生物活性物质产生氧化损伤的消极作用[8]。

3.2氧化应激引起AS的机制

在AS多种危险因素下，氧化应激可通过多种途径激发产生大量ROS[9]，通过各种机制，启动血管周围炎症、损伤内皮细胞，造成内皮功能障碍。ROS可通过以下几个方面造成AS的发生和发展：（1）干扰内eNOS活性的表达与代谢，使NOS底物（L精氨酸）或辅助因子减少，NOS转为解聚状态，影响NO合成。氧化应激产生的超氧阴离子与NO反应形成氧化亚硝酸盐，合成的辅助因子减少，NO合成减少，引起内皮功能紊乱，促进AS的发生。（2）氧自由基的强氧化作用，直接或间接诱导内皮细胞损伤或毒性作用，引起内皮细胞坏死或凋亡，内皮损伤、丧失，导致内皮下胶原纤维暴露，引起血小板聚集和促凝的发生。（3）ROS对脂质的氧化作用[10]：氧自由基氧化细胞膜不饱和脂肪酸，生成大量脂质过氧化物和醛类分子，使细胞膜结构和功能发生改变。氧化内皮下间隙的LDL转变成oxLDL，直接损伤内皮细胞，使内膜通透性增高，吸引循环中的LDL不断沉积于内皮下。oxLDL与巨噬细胞上的清道夫受体结合，引起胆固醇在巨噬细胞内蓄积，形成经典的“泡沫细胞”。氧化应激导致低密度胆固醇的氧化修饰，在不稳定粥样斑块周围含有大量的oxLDL，血清oxLDL水映了心肌梗死的风险程度。体外实验证明，oxLDL及其氧化型的胆固醇，能够刺激机体产生大量的炎症反应和细胞毒作用，诱导内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞的凋亡。（4）调节转录活化因子AP1、NFκB激活内皮细胞表达介导的VCAM1、ICAM1、单核巨噬细胞趋化蛋白（MCP1）生成，促进炎症细胞（单核细胞、T淋巴细胞、肥大细胞等）的聚集及与内皮细胞的相互作用，释放炎症因子，引起冠状动脉内壁的炎症反应。（5）ROS还可引起其他活性因子的生成[11]，如碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、血小板生长因子（PDGF）、尿激酶纤溶酶源激动剂（uPA）等可刺激ROS的产生，促使VSMC增殖和迁移，活化基质金属蛋白酶（MMP2和MMP9）引起细胞外基质，导致纤维帽变薄和斑块破裂，引起AS的发生和发展。

4炎症与AS的关系

AS病变过程的各个阶段，参与AS形成的炎症细胞（单核巨噬细胞、泡沫细胞、白细胞、淋巴细胞、肥大细胞等）和炎症因子（TNF、IL、INF）中，既有促炎的因子，也有抗炎的因子，两者相互作用下，共同促进AS的形成和发展。越来越多的证据表明，炎症贯穿了AS发生和发展的整个过程，多数学者一致认为，AS是一种慢性炎症反应性疾病。

4.1AS发生的原因

研究发现，AS的发生原因可分为生物因素、免疫因素、化学性因素等，并与一些免疫性疾病有关[12]。据报道，在AS病变中检测到传染性病原体和含有类似病毒、细菌的特征性核酸和肽聚糖，口腔细菌的定殖与AS及脑血管事件的风险之间有一定的关联，支持AS与感染性病理生理学之间的联系，已经被确定的生物因素有肺炎衣原体、疱疹病毒、幽门螺杆菌、人类免疫缺陷病毒等。微生物可在内皮细胞（VECs）、平滑肌细胞及巨噬细胞内生长繁殖，释放毒素，引起内皮细胞死亡，平滑肌细胞增殖，胶原纤维暴露，引起血小板聚集和凝血、炎症因子释放等多种炎症反应；干扰细胞代谢发生炎症释放反应，可刺激内皮细胞释放内皮细胞源性生长因子（EDGF）、NO、花生四烯酸的代谢产物PGI2和TXA2分泌异常等引起血管壁的炎症反应，还可引起单核巨噬细胞聚集释放炎症因子如干扰素（INF）、肿瘤坏死因子（TNF）、白介素（IL）、血清中黏附因子、oxLDL、C反应蛋白（CRP）、热休克蛋白等，导致内皮细胞损伤和炎症细胞的聚集，参与AS的发生。临床中许多自身免疫性疾病常伴有AS，如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等，也说明AS的发生与免疫有关。

4.2免疫炎症与AS的关系

免疫炎症反应参与AS的形成过程，细胞免疫、体液免疫及非特异性免疫反应及其细胞分化的亚群聚集在病灶部位，与抗原递呈细胞（APC）如树突状细胞、巨噬细胞等一起，共同调控AS的形成和发展，免疫反应可分为固有免疫和获得性免疫两种。参与固有免疫的主要是单核巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等[13]，固有免疫对微生物和抗原起到直接识别、吞噬、杀伤的作用，单核细胞受到MCSF和炎性趋化因子的作用可以发生趋化运动，转变成巨噬细胞，巨噬细胞可以通过其表面的清道夫受体识别并吞噬oxLDL，转变成泡沫细胞，oxLDL也具有免疫原性，产生相应抗体，结合在病变部位。巨噬细胞还可以通过表达TOLL样模式识别受体（TLRs）感知微生物，并激活NKκB转录因子发生信号转导，释放炎症因子TNF、IL1、IL6、IL12等，获得性免疫主要是B细胞产生抗体引起，两种免疫相互作用下共同调控AS的发生和发展。

4.2.1固有免疫与AS的关系

在AS病变过程中，单核巨噬细胞是固有免疫系统的代表细胞和引起炎症反应的主要成分[14]，单核细胞能被巨噬细胞分泌的MCP1趋化迁移。巨噬细胞主要通过吞噬作用来消灭外源性细菌、病毒和真菌感染。内源性炎症过程巨噬细胞可促进白细胞趋化、聚集、释放炎症介质来促进AS的形成。固有免疫系统在AS的引发和增殖中起主要作用，单核巨噬细胞是该过程的关键参与者。单核细胞是脂质负载的“泡沫”细胞巨噬细胞的前体，是AS斑块的关键组分，通过体外实验研究证实，单核细胞还具有极高的可塑性和运输功能，能够在适当的刺激下分化成上皮细胞、内皮细胞、软骨细胞、功能性成纤维细胞、心肌细胞和神经元细胞的不同细胞类型。单核细胞具有从循环中穿越到损伤/炎症区域的能力，推测单核细胞具有“运输、修复”功能，可能修复局部炎症失败或运输炎症物质重返血液失败，在血管内皮细胞积聚，引起炎症反应，导致AS病变的发生。单核细胞可促进纤维帽的不稳定导致斑块破裂[15]，主要由基质金属蛋白酶（MMP）合成和释放引起。活化的巨噬细胞产生广泛的裂解酶，包括MMP（例如MMP1，2，3，8，9和14）[16]。已经证明[17]，在急性冠脉综合征（ACS）患者易损斑块区域中，MMPs升高，其表达和活性增强，斑块易破裂，并导致冠状动脉流向心肌的下游阻塞，引发心肌梗死。单核细胞在冠心病急性事件中的凝血级联反应及血栓形成和增大中具有促进作用。魏讼赴黏附于炎症处受损组织的细胞外基质[18]，可诱导多种细胞因子TNFα、IL1和IL6（强效炎性细胞因子）的表达、血小板衍生的内皮细胞生长因子（成纤维细胞的有效化学引诱物和有丝分裂原）、转化生长因子（TGF）α和β（其通过刺激细胞外基质释放（其主要是来自心肌成纤维细胞的胶原）而促成纤维化、巨噬细胞集落刺激因子（巨噬细胞存活所必需的细胞因子）和胰岛素样生长因子引发炎症反应。树突状细胞（DC）[19]是专业的抗原递呈细胞（APC），专门捕获、处理和呈递抗原（病毒、细菌、oxLDL和热休克蛋白等），具有至关重要的作用，在免疫诱导和免疫控制过程中，幼稚T细胞可分化为效应性T细胞，树突状细胞具有重要的抗原递呈和调节作用。DC易在小鼠易发生AS的内膜处发现，在不易发生AS的血管部位很少发现。DC与冠状动脉疾病的发病机制密切相关，在AS免疫反应及炎症中具有启动和调节的作用，参与AS的发生和发展。自然杀伤细胞（NK）[20]是启动和调节免疫反应的关键因素，调节T细胞介导的细胞免疫反应，为自身免疫系统提供保护，但是有关研究发现，氧化应激可导致冠心病患者外周血NK明显减少，单核细胞产生的H2O2能够诱导NK细胞凋亡，导致NK细胞活性下降，NK细胞与疾病的活动性及TNF的含量呈负相关。

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（收稿日期：2016-10-26修回日期：2017-04-07）

（辑：梁明佩）

基金项目：国家自然科学基金项目（81460658）

作者简介：张世田，男，在读硕士研究生，研究方向：冠心病中西医结合治疗的基础与临床研究。Email：

通信作者：黄岑汉。Email：