生化标志物MMPs\HSP27\OX-LDL与冠心病相关性的研究

【摘要】 冠状动脉粥样硬化性心脏病已成为我国的常见病和多发病,目前对该病的研究已从宏观大体水平深入到微观分子生物学水平。研究表明,多种生化标志物参于动脉粥样硬化发生、发展的各个阶段,推动斑块病变的程度和斑块结构的改变。本文将重点对其中几个主要的生化标志物作一综述。

【关键词】 生化标志物;MMPs;HSP27;OX-LDL ; 动脉粥样硬化; 急性冠脉综合征

1 基质金属蛋白酶(MMPS)

基质金属蛋白酶(MMPs)是一组锌依赖性内肽酶,到目前为止,至少发现26种MMPs,其中在人体中已经发现23种MMPs。MMPs被分成6个家族分别为:胶原酶、明胶酶、基质降解酶、基质溶解因子、MT-MMPs、其他MMPs[1]。MMPs能降解所有的细胞外基质成分,参与脂质堆积到斑块进展、血栓形成的整个过程[2]。

基质金属蛋白酶(MMPs)参与动脉粥样硬化的形成近年来,对解释动脉粥样硬化形成的“内皮损伤反应学说”的研究越来越多的涉及到了MMPs。证据表明,长期高脂血症使动脉内膜造成功能性损伤,炎细胞的浸润分泌多种炎性反应因子和脂质过氧化物诱导内皮细胞分泌MMP-2,MMP-9降解基底膜,加速低密度脂蛋白渗透,有利于单核细胞入侵,并与内皮细胞黏附,使内皮细胞转变为泡沫细胞,这是动脉粥样硬化发生的关键环节之一。此外,在泡沫化过程中多种细胞因子调节其他细胞分泌大量MMPs进一步降解细胞外基质,促使脂质条纹的形成并加速粥样斑块的发展[3、4]。人体模型已发现MMPs的激活有利于血管平滑肌细胞通过内源性的弹力层到达内膜,并复制扩增,导致斑块形成,促进动脉粥样硬化的发生,并且通过MMP抑制剂(MatrixMetall opro-teinases inhibitor,MMPi)或者转基因治疗可延缓其发生。

基质金属蛋白酶(MMPs)参与动脉粥样硬化的进展及促进动脉粥样硬化板块的破裂在泡沫化过程中多种细胞因子调节其他细胞分泌大量MMPs进一步降解细胞外基质,促使脂质条纹的形成并加速粥样斑块的发展,被激活的MMPs降解纤维帽的基质结构是斑块不稳定的主要因素。而且MMPs能协同作用使细胞外基质彻底降解。间质胶原酶MMP-1和MMP-8能协同降解纤维单环,导致三股螺旋展开,这种形成单链的明胶酶可被MMP-2和MMP-9进一步降解成寡肽[3]。研究发现MMP-l、MMP-2、MMP-3、MMP-9的分解活性多位于人的动脉粥样斑块肩区,脂质边缘[6、7]。ACS患者血浆MMP-2和MMP-9水平是显著升高的。大量实验研究证实,心肌梗死时大量释放的生长因子和细胞因子可上调MMPs转录水平。此外,应激状态下蛋白水解酶产生的瀑布式放大效应可逐级括化MMPs[8]。

MMPs的抑制剂基质金属蛋白酶参与许多病理生理过程中,MMPS在相当长的时间已经被作为药物干预的靶点。TIMPs是特异的内生抑制因子与MMPs1:1相对应。4种TIMPs (TIMP-1、-2、-3、-4 )在脊髓动物已经被确定[9]。除了TIPM-1不能抑制MT1-MMP外,TIMPs能抑制所有的MMPs已经被验证。人工合成的光谱血浆MMP抑制剂包括氧肟酸派生的抑制物,例如:BB-94(巴马司他)、BB-1101、BB-2293、BB-2516、CT1746(马立马司他)是竞争性MMP抑制剂。Ro-28-2653选择性抑制MMP-2、-9、MT1-MMP;Ro-28-3555选择性抑制MMP-1,IW449选择性抑制MMP-2[9]。实验性研究已经表明去氧土霉素在降低腹主动脉瘤有明显效果,这也使对于抑制动脉粥样硬化斑块应用MMPs抑制剂有了更好的兴趣[10],TIMPs通过基因过表达已被证明可减少MMP的活性并且降低内膜增厚[11]。过表达的TIMP-1在动脉粥样硬化的老鼠模型中显示了能减轻病变的作用。最近研究验证RAdTIMP-2能减少动脉粥样硬化斑块病变[12]。针对MMPs转录水平调控和翻译水平酶活性调节的单克隆抗体以及特异性强、副反应小、高效能的抑制MMPs制剂会广泛用于临床来预防和治疗冠心病患者。

2 热休克蛋白27ab(HSP27ab)

原核和真核生物在受热、接触毒物和其他各种应激因素(如一氧化碳、烟碱、缺氧、重金属离子、紫外线照射等)后都可以发生热应激反应,诱导合成一组高度保守的蛋白质-热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)。热休克蛋白可以作为分子伴侣(mol-ecular chaperones),介导蛋白质分子内或分子间相互作用,并与新生、未折叠、错误折叠或聚集的蛋白质相结合,使某些蛋白质解离,减少产生不溶性聚集物的危险性,参与变性蛋白质的清除,赋予细胞或生物从各种应激中恢复的能力,使其获得热耐受或毒物耐受。根据其分子量的不同,人们把热休克蛋白分为多个家族,从10kD到150kD,如小分子HSP家族、HSP60、HSP70、HSP90、HSP110等。HSP27是小分子家族中的一员,是一种分子量约为27Kda分子,且在各种各样的肿瘤和正常组织中(包括心脏组织中高表达,而且它作为一种分子伴侣HSP27YO有许多潜在重要的生物特征,包括细胞凋亡,参与血管平滑肌移行、增殖、胚胎发生、心血管保护抵抗、氧化应激、炎性反应调节,在心肌保护方面担当重要的角色[13]。

HSP27在哺乳动物的心肌细胞中可被测量到,并且可被氧化应激所激活。他作为分子伴侣保护其他蛋白质合成过程中多肽的折叠与展开,从而形成有功能的蛋白;帮助新合成的蛋白质移位或转运到相临的靶器官,或通过分泌途径释放。而且帮助维持细胞骨架,这种相关性是相当重要的:第一、HSP27已经被显示在单细胞中具有稳定每种细胞骨架结构,增强细胞对压力的抵抗;第二、心肌不可逆的缺血损伤被认为包括严重的对细胞骨架支持系统的损害[14]。在心肌保护方面HSP27可能有许多独特的保护途径,例如,增强HSP27表达已经显示了引起抗氧化型谷胱甘肽在细胞水平上的增加,同时降低脂肪酸合成酶/载脂蛋白-1介导的编码性细胞死亡。相反降低HSP27表达已经表明降低谷胱甘肽水平和程序性细胞死亡的增加的结果。HSP27能黏附并保护这些细胞免受损害[13、15]。在许多不同的模拟缺血/再灌注损伤,从试管细胞到转基因老鼠,都报道过HSP27的心肌保护作用[15]。

以前的研究表明,高血浆抗体HSP-60/65和70/75水平与心血管疾病的严重程度和进展有强的相关性,这已经在实验动物和人的动脉粥样硬化血浆中表达并得到证实。从实验动物和人的研究中有较好的证据表明心血管疾病存在高水平的HSP60/65、 HSP 70/75抗体[16],但HSP27在动脉粥样硬化中的角色数据有限。HSP27抗体已经在冠心患者的血浆中被确定。几个研究已经报道:在梗死心血管组织中HSP27的表达增高,并且在心肌梗死、缺血几个小时释放入血。Ran等[28]通过新西兰大白兔的心肌缺血或缺血再灌注试验中发现HSP27的血浆浓度明显增高,在心肌保护方面起了重要作用,它可抑制心肌细胞死亡。Hollander 等[17]研究表明ACS患者HSP27的血浆水平明显增加。Shams等[18、19]通过检测急性胸痛(包括AMI、UA)患者2～12 h内HSP27的血浆浓度,发现HSP27的血浆浓度明显高于对照组,而且研究显示HSP27的血浆浓度与血压和年龄有强的相关性,与其他已确定的冠心病风险因素无关。Kardys等[20]对510名健康女性随访5.9年,发现发生冠心病与未发生冠心病事件的人群基础HSP27的浓度与冠心病事件无关,从而得出结论:HSP不能作为冠心病的危险因素及预测指标。HSP27在心血管疾病中究竟担当何种角色,在心肌损伤中保护作用及其能否作为冠心病的危险因素及能否预测在缺血性心肌病的预后众说纷纭,尚无定论。

3 氧化型低密度脂蛋白(OX-LDL)

从8O年代开始,越来越多的资料表明动脉粥样硬化与天然低密度脂蛋白通过Brown/Goldstein LD受体的摄取关系不大,而与一些修饰的LDL通过一种或多种其他受体的摄取关系密切,而其中最确切的是OX-LDL[21]。动脉粥样硬化形成的一个基本特性是,许多源于巨噬细胞的泡沫细胞在动脉内皮下蓄积。这些泡沫细胞中的胆固醇和胆固醇酯来源于OX-LDL。体内动脉粥样硬化病变处的主要细胞:内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞和淋巴细胞均可氧化LDL。OX-LDL被巨噬细胞迅速摄取是由其清道夫受体介导,清道夫受体摄取OX-LDL不受细胞内胆固醇浓度的负反馈调控,其结果是巨噬细胞内大量脂质聚集形成泡沫细胞[22]。OX-LDL通过六种机制参与的AS形成:①趋化作用,促进循环中细胞黏附于血管内皮以及单核细胞进入内皮下层;②抑制AS病灶中巨噬细胞游走及返回血液循环;③增加巨噬细胞摄取LDL的速度,形成泡沫细胞;④细胞毒作用,使内皮细胞功能状态发生改变,内皮细胞通透性增加,甚至导致内皮细胞脱落;⑤OX-LDL有很高的免疫原性,可刺激机体产自身抗体,并在AS病灶中与抗体结合成免疫复合物,该复合物被吞噬细胞的Fc受体快速摄入;⑥影响一些细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)一Q、白细胞介素(IL)一l的表达,使AS病变向复合病变发展。在动脉粥样硬化早期病变中就可检测到OX-LDL,OX-LDL主要存在于泡沫细胞中。这与Braun等[23]用抗OX-LDL抗体对兔动脉粥样硬化脂纹期病变,进行免疫组化染色所得的结果一致。在动脉粥样硬化病变晚期,免疫组化分析显示OX-LDL越来越多地沉积于细胞外基质中,尤其是纤维帽区、脂质核心及粥样坏死区。定量检测结果也表明,动脉粥样硬化病变越到晚期,OX-LDL含量越高。由于胆固醇及OX-LDL的毒性作用,细胞逐渐衰老死亡,释放出大量OX-LDL并沉积于组织中,进一步促进动脉粥样硬化的进展。Michinori等[24]选择115例冠心病患者(其中ACS94例、SAP23例)发现, ACS(2.95 mg/dl)比SAP(1.53 mg/dl)有更高的血浆OX-LDL水平(P=0.002),而且认为血浆OX-LDL水平可作为CHD和ACS发展的标志物。

OX-LDL通过加强炎性反应导致斑块不稳定。目前研究表明,炎性反应引起动脉粥样硬化斑块稳定性降低导致斑块破裂,是急性冠脉综合征的重要发生机制。LDL被氧化修饰形成OX-LDL后可激活血管内皮细胞使其表达细胞黏附分子,促进炎性细胞的黏附和浸润;能刺激炎性细胞表达基质金属蛋白酶,使纤维帽内细胞外基质降解,削弱纤维帽抗损伤能力。从而增加斑块易损性,易引发冠脉综合征。Ravnskov等[25]报道,在正常健康人和动脉粥样硬化患者体内均有OX-LDL的抗体,主要成分为IgG,极少量IgM。OX-LDL能刺激相应的B细胞克隆,经活化、增殖、分化,成为分泌免疫球蛋白的浆细胞,分泌针对OX-LDL抗原决定簇的IgG。抗Ox-LDL抗体不仅反映0X-LDL的存在,而且其本身与Ox-LDL形成的免疫复合物(immune complexes,IC)在动脉粥样硬化的发病机制中具有重要作用。Brizzi[26]报道,在AS病灶内发现:通过C3b将抗OX-LDL抗体与内皮细胞上0X-LDL黏附形成大分子的免疫复合物,然后被巨噬细胞吞噬,该复合物能进一步激活补体系统引起和加强炎性反应。

降低OX-LDL血浆水平,从而抑制动脉粥样硬化进展、稳定斑块是动脉粥样硬化新的治疗靶点。OX-LDL是主要的致动脉粥样硬化因素之一,降低OX-LDL血浆水平在抗动脉粥样硬化方面有很好前景[27]。生活方式的改变是降低低密度脂蛋白的基础,例如:低脂饮食、控制血压水平、摄入新鲜蔬菜水果、戒烟、减轻体重、运动等。Linna等[28]调查164个志愿者,年龄在40～70岁之间,吸烟者33人有更高的OX-LDL血浆水平(21%)(P

MMPs、HSP27、OX-LDL等生化标志物均参与冠状动脉粥样硬化的发生、发展。大量循证医学证据已经提示各种生物标记物在冠心病的预测及预后判断中均具有一定作用,但其中绝大多数尚不能单独应用于临床。联合应用两种或两种以上的生物标记物可能提高生物标记物在冠心病的预测及预后中的价值。

参 考 文 献

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