动脉粥心血管疾病研讨

免疫与炎症反应被认为在动脉粥样硬化与动脉瘤中起决定性作用。大量临床研究证实，补体作为介导炎症反应和免疫应答的媒介可能在动脉瘤和动脉粥样硬化中起决定性作用［1－2］。近来，包括我们和其他人的大量实验研究均证实，补体和补体激活的最终产物———膜攻击复合物（membraneattackcomplex，MAC）在动脉粥样硬化与动脉瘤的发病机制中起重要作用［3－6］。本文主要对补体在动脉粥样硬化与动脉瘤发病机制中的作用的最新研究进展进行阐述。

1补体的激活和调节补体系统是由30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白组成的，它可经3种途径激活（经典途径、替代途径及甘露糖结合蛋白激活途径）［7－8］。这3种激活途径在C3水平会聚，随后介导C5转化酶的形成。C5转化酶裂解C5为C5a和C5b，C5b介导补体的最终激活途径，最终形成MAC［8－9］。MAC是个大分子的孔隙，它可以镶嵌入细胞膜、病理性异种细胞和外来病原体中导致它们的裂解［7－8］。

此外，在细胞膜上亚溶解剂量的MAC可激活信号转导途径［10］，诱导细胞释放炎症因子如生长因子、细胞因子等，进而可激活内皮细胞、平滑肌细胞等有核细胞，也可介导细胞增殖、炎症反应、血栓形成等细胞反应［9］。为保护自身细胞不受伤害，10余种血清游离和膜结合调节蛋白在补体激活途径的不同水平抑制补体的激活［7－8］。其中有3种膜蛋白几乎表达于各种细胞表面，他们可抑制自身补体系统的激活，从而保护自体细胞免受补体介导的细胞损伤［11］。这些调节蛋白包括衰变加速因子（decay－acceleratingfactor，DAF或CD55）、膜辅蛋白（membranecofactorprotein，MCP或CD46）、膜反应溶解抑制物（CD59）。DAF通过加速酶的衰变抑制C3转化酶（C4b2a和C3bBb）和C5转化酶（C4b2a3b和C3bBb3b）［12］，MCP作为血清蛋白酶因子的辅助因子裂解细胞结合C3b和C4b［13］。CD59通过抑制C9聚集抑制MAC的合成［14］。补体对自身细胞的损伤作用决定于补体激活和自身细胞抑制之间的精细平衡的的维持。这个平衡可被补体的过度激活打破，例如在某些疾病中抗体可激活经典途径；也可因抑制作用的降低而打破，例如在阵发性夜间血红蛋白尿中，由于骨髓前体细胞缺乏CD59，导致溶血性贫血和血栓形成［7］。

2补体和MAC的致动脉粥样硬化作用目前认为，动脉粥样硬化是一种慢性炎症［15］，炎性细胞、各种细胞因子及免疫机制在动脉粥样硬化发生发展中的作用及相互作用的研究越来越多，炎症标志物中研究最多的是高敏C反应蛋白（high－sensitivityC－reactiveprotein，hsCRP）。CRP可以诱导补体生成。早在20世纪70年代就有人注意到动脉粥样硬化性疾病中有补体系统功能异常的现象。随着对动脉粥样硬化炎症机制的深入研究，目前，补体与动脉粥样硬化的关系已成为一个非常活跃的研究领域。我们由实验得知，MAC能刺激内皮细胞分泌组织因子和血浆酶原激活酶抑制因子1，它们促进纤维蛋白原与内皮细胞结合以及血小板聚集和血栓形成；还刺激内皮细胞表达细胞黏附分子1、膜辅蛋白1等细胞黏附分子和趋化因子，促进单核细胞和T淋巴细胞浸润。研究还发现，MAC能刺激内皮细胞碱性成纤维细胞生长因子和血小板衍化生长因子的表达，促进组织增生。血管平滑肌细胞不表达CD59，容易受到补体激活的损伤，亚溶解量的MAC除能刺激平滑肌细胞分泌MCP－1外，还促进平滑肌细胞增生，发挥有丝分裂原的作用。尽管大量临床研究暗示了补体系统的致动脉粥样硬化作用，早期的补体成分链例如C3是否有致动脉粥样硬化作用仍有争议。低密度脂蛋白受体基因敲除小鼠（lowerdensitylipoproteinreceptor－deficientmice，LDLR－／－）／C3－／－小鼠予致动脉粥样硬化饮食，实验证实除泡沫细胞外完整的补体系统是动脉粥样硬化形成的必要条件［16］。载脂蛋白E3－Leiden转基因小鼠抑制C3可降低静脉移植动脉粥样硬化［17］。但是。另外一项研究证实，在载脂蛋白E基因敲除小鼠（apoli－poproteinE－deficientmice，ApoE－／－）和LDLR－／－小鼠模型中，C3缺乏可致高脂血症和动脉粥样硬化［18］。

ApoE－／－的小鼠即使在自然产生的血浆C5缺乏的背景中也可发生严重的动脉粥样硬化［19］。这些互相矛盾的结论可能归结于C3和C5的裂解产物如C3a、C3b、C5a和C5b的多重作用。这些补体连锁反应的副产物在动脉粥样硬化的发病机制中可能起到不同的作用。此外，C3－／－的小鼠相较C3＋／＋小鼠会有更多血浆凝血酶的激活，血浆凝血酶可替代C3依赖性的C5转化酶，从而形成MAC［20］。Leung等［21］最近证实在LDLR－／－背景下，缺乏DAF的小鼠导致C3在动脉粥样硬化病变处的大量沉积，从而加速了动脉粥样硬化作用。但是，An等［6］在ApoE－／－的小鼠模型中去除DAF并未得出一致的结论。最近Han等［22］在自发性高血压大鼠模型中发现其血管平滑肌细胞可生成C3－C3a，内源性C3a促进Krueppel样因子5（krueppel－likefactor5，KLF－5）转录激活，KLF－5通过介导细胞合成表型改变及血管紧张素Ⅱ生成从而实现细胞过度生长，他们的实验提示C3a在高血压的心血管重构中可能起到首要作用。总之，这些结果表明早期的补体成分如C3的作用仍有待证实。相反，本研究和其他人在ApoE－／－／LDLR－／－小鼠模型中都有力地揭示了补体激活系统的最终产物MAC的致动脉粥样硬化作用［3－6］。本实验阐明：①CD59与ApoE基因共敲除小鼠（mCd59ab－／－／ApoE－／－）对高脂饮食诱导的动脉粥样硬化更敏感；②人类CD59转基因ApoE－／－小鼠不易被高脂饮食诱导动脉粥样硬化；③抑制MAC的合成可减弱高脂饮食的诱导作用；④粥样斑块的严重程度与C9的沉积呈正相关［3］。

这个结果与相关文献报道在动脉粥样硬化的发病机制中，CD59对血管具有保护性，而MAC具有致动脉粥样硬化的作用相一致。此外，mCd59ab－／－／ApoE－／－的小鼠在高脂饮食过程中较早死亡，且易形成闭合性冠状动脉粥样硬化和不稳定斑块［3］。在高脂饮食诱导的兔子的动脉粥样硬化模型中，C6基因敲除导致MAC无法形成，从而有效地预防了动脉粥样硬化的形成［23］。近期先后有4次研究用CD59基因敲除的小鼠模型一致证实了CD59对动脉粥样硬化的保护作用［3－6］。本研究和Lewis等［3，5］在CD59基因敲除的小鼠模型中分别用抗C5抗体抑制MAC的形成，C6基因敲除抑制MAC的形成，证实了在体内MAC致动脉粥样硬化作用。此外，MAC在动脉粥样硬化发展中还介导了内皮细胞的损伤，促进泡沫细胞的形成［3］。这些结果均揭示了MAC的致动脉粥样硬化作用。体内多种成分经一定的物理作用和化学修饰可激活补体，产生终末补体复合物及生物活性片段，促进炎症反应，导致组织损伤，广泛参与动脉粥样硬化；动脉粥样硬化过程打破了补体与补体调节蛋白之间的动态平衡，这些发现提示某些以补体为靶点的治疗有可能是治疗动脉粥样硬化的一条新途径。

3补体与动脉瘤动脉瘤是指动脉壁因局部病变（可因薄弱或结构破坏）而向外膨出，形成永久性的局限性扩张。动脉瘤可在任何部位形成，但发生动脉瘤最常见的地方，是在脑动脉、主动脉，以及心脏泵出的血液带往身体其他部分去的大动脉。动脉瘤是个潜在的致命性的血管病变，在老年人中较常见，患病率可占10％［24］，在西方国家因动脉瘤破裂所致死亡数占所有死亡数的1％［25］。因此，对动脉瘤发病机制的探索和动脉瘤破裂的预防和治疗迫在眉睫。关于补体和MAC在动脉瘤中的作用先后有过临床研究，但临床研究仅仅提供了间接证据，并提示在动脉瘤的发展和破裂过程中有可能涉及补体激活的各个途径。最早认识到补体与动脉瘤的关系是在一项与自身免疫疾病相关的动脉瘤的研究中，这项研究证明，在川崎病并发动脉瘤的患者血清中，其免疫球蛋白水平和补体活性存在负相关，为补体在动脉瘤形成过程中有可能起作用提供临床证据［26］。另一项临床研究证明，在白塞病相关动脉瘤中有大量补体沉积［27］。

Gregory等［28］在腹主动脉瘤患者的临床研究中用免疫印迹技术证实在动脉瘤周围有免疫球蛋白沉积。Capella和Chyatte等［29－30］又进一步证实C3和C9的沉积。关于补体和补体激活参与血管瘤破裂及破裂所致出血的病理机制也已有相关临床研究证实［31］。Tulamo等［32］研究证实了补体激活及MAC的形成参与脑动脉瘤壁的退化及破裂。他们又进一步证实免疫球蛋白、CRP及氧化低密度脂蛋白（oxidationlowden－sitylipoprotein，oxLDL）可能局部的激活补体经典激活途径，从而导致补体及MAC沉积在颅内血管瘤壁周围，进而参与血管瘤的形成和破裂［33］。Odegard等［34］证实补体参与机体动脉瘤术后修复的缺血再灌注损伤。这些临床证据证明在动脉瘤形成及破裂过程中，有补体系统的参与。补体及MAC大量沉积在动脉瘤周围，而且在破裂的动脉瘤周围的沉积量明显高于未破裂的动脉瘤。此外，在动脉瘤修复的缺血再灌注的机制中，补体系统也起到重要作用。但补体与MAC参与动脉瘤的分子生物学机制需要进一步在动物模型中剖析。Pagano等［35］在弹性蛋白酶诱导的小鼠腹主动脉模型中证实中性粒细胞的聚集在动脉瘤的发展过程中起关键性作用。Harkin等［36］在腹主动脉瘤破裂的小鼠模型中证实C5a受体拮抗剂可减弱多器官损伤，即补体介导的炎症反应可在C5a受体水平截断，从而避免急慢性器官损伤。我们在血管生长素Ⅱ诱导的小鼠腹主动脉模型中结合应用CD59基因敲除和CD59转基因的小鼠模型，阐明了CD59在腹主动脉瘤发展中起到重要保护作用，并提示MAC起到致病作用。MAC可介导内皮细胞紊乱、吸引和激活巨噬细胞，巨噬细胞释放基质金属蛋白酶（matrixmetallopro－teinase，MMP）2和MMP9破坏血管内皮细胞，从而导致血管瘤发生［37］。

总之，这些发现引导我们作出如下假设，在周围循环系统中［1］，当补体被一条或多条激活途径激活后，其最终产物MAC可介导动脉壁的内皮细胞功能紊乱，从而进一步导致炎症细胞如巨噬细胞，补体激活的产物如C3a、C5a、MAC，补体激活剂如CRP、免疫球蛋白、OxLDL在动脉壁周围聚集。CRP、免疫球蛋白、OxLDL可通过经典途径激活补体系统。补体激活的产物如C3a、C5a、MAC通过释放炎症因子及吸引更多炎症细胞聚集到动脉壁周围，从而实现炎症的放大作用。这些炎症过程会介导MMP2和MMP9的释放，MMP2和MMP9会导致管壁弹性层碎裂、消失，细胞外基质缺乏和血管平滑肌减少、消失。最终将导致血管壁破坏，动脉瘤形成以致动脉瘤破裂［2］。

4展望

尽管补体在动脉粥样硬化与动脉瘤致病机制中的作用已得到证实，仍然有很多问题需要进一步研究。例如C3a、C5a、MAC在心血管疾病发病机理中的分子生物学机制以及补体激活途径的相关作用仍需在不同的动物模型中进行深入研究。较早期的补体成分在动脉瘤的发病机制中是否起作用现在还没有研究。以补体为靶点对动脉粥样硬化与动脉瘤的治疗是否能成为一条新途径，其有效性及安全性如何仍需进一步探索。