白黎芦醇抑制动脉粥样硬化炎性反应的研究进展
2011-12-09李琳,孙林
李 琳,孙 林
(昆明医学院第二附属医院心内科,昆明 650101)
动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是一种慢性炎性反应。近年来,从信号转导和基因调控水平的研究揭示炎症贯穿了AS发生和发展的所有环节。白黎芦醇(resveratrol)是一种多酚类化合物,可通过抗炎作用起到心血管保护作用。近年来的研究发现,白黎芦醇通过保护细胞内皮功能、调控炎性细胞因子及介导炎症相关信号转导通道保护血管内皮功能、调控炎性反应的发生发展全过程,为AS的防治提供新的思路和方法。现就白黎芦醇抑制AS炎性反应的研究进展进行综述。
1 白黎芦醇的生物药理作用
1989年WHO“莫尼卡项目”的流行病学调查发现,法国人冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)发病率和病死率比其他西方国家低得多,这一现象被称为“法兰西奇迹”。这与法国人进餐时饮用的红葡萄酒有关,其中起主要作用的就是白藜芦醇。白黎芦醇化学名称为 3,4',5,-三羟基二苯乙烯,在葡萄中的含量尤为丰富,每克新鲜的葡萄皮中含50~100 μg,在红葡萄酒中其浓度高达 1.5~3.0 mg/L。白黎芦醇有抗炎症、抗氧化应激、抗血小板聚集、抗增殖[1,2]、抑制脂质过氧化,增强胆固醇流出[3],抗动脉硬化等作用。
2 AS的发病机制
AS发病机制错综复杂,尚不完全清楚。AS发病学说,如血栓形成学说、脂质浸润学说、平滑肌细胞增殖学说、氧化应激学说、同型半胱氨酸学说等都不足以完全解释AS性疾病的发病基础。直到20世纪末,AS的另一重大学说——炎 症 学 说 才 由Ross[4]正式提出。随着一些化学因子和细胞因子不断检出,进一步说明炎症贯穿了AS性疾病的发生和发展的所有环节,从脂纹现象到斑块形成乃至斑块破裂、血栓形成导致临床事件的各个阶段,都可以看作是血管对损伤的炎症作用。
3 白黎芦醇通过保护血管内皮功能抑制AS炎性反应的发生发展
血管内皮受损是冠状AS的中心环节。内皮损伤表现为血管舒缩功能失调、凝血纤溶稳态失衡、脂蛋白通透性改变等。内皮损伤参与炎性反应主要表现单核细胞和T淋巴细胞与内膜的黏附性增加。AS初始,单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)可促进单核细胞激活并分化成巨噬细胞,进一步使低密度脂蛋白(lower density lipoprotein,LDL)氧化成氧化型低密度脂蛋白(oxidation lower density lipoprotein,ox-LDL),巨噬细胞通过不断摄取ox-LDL变为富含脂质的泡沫细胞,此过程对AS发生发展起重要作用。在此过程中,免疫球蛋白超家族中的细胞黏附分子包括细胞间黏附分子1和血管细胞黏附分子1可介导单核细胞与内皮细胞牢固结合,然后迁入内膜下。有研究表明[5],白黎芦醇通过介导核因子 кB(nuclear factor kappa B,NF-кB)等不同信号通路通道,可以抑制MCP-1的合成与分泌,从而有效地抑制单核细胞的趋化。白黎芦醇在体外减少血管细胞黏附分子1和细胞间黏附分子1的表达,以及抑制单核细胞向内皮细胞的黏附,从而在AS起步阶段起到抑制作用[6]。
此外,内皮功能受损可引起血小板参与的炎性反应。内皮细胞释放的扩血管物质前列环素及一氧化氮除了具有血管活性外,两者还具有抑制血小板黏附和聚集的作用,目前认为血小板也是一种炎性细胞,活化的血小板可分泌炎性介质。研究发现[7],高胆固醇饮食喂养的兔子呈现血管内皮功能降低,其血浆中一氧化氮水平明显降低。随着白黎芦醇的摄入,血浆一氧化氮水平明显提高,其抑制血小板活化的作用也明显增强。这些结果表明,白黎芦醇改善血管内皮功能,抑制与血小板相关的炎性反应,表现出心脏保护作用。
4 白黎芦醇通过调控炎性因子抑制粥样硬化斑块的进展与破裂
免疫细胞(如中性粒细胞、巨噬细胞)是炎症过程中的关键组成部分,这些细胞产生多种不同的促炎性因子,并且相互作用促进斑块的进展乃至破裂,在AS炎症过程中起重要作用。
4.1 白细胞介素1β 白细胞介素1β(interleukin-1 bata,IL-1β)抑制炎性反应的主要机制是:①IL-1β可以抑制内皮细胞的增殖,诱导其表达黏附分子,引起单核-巨噬细胞和T淋巴细胞的聚集和浸润,从而启动AS形成;②纤维蛋白水解过程减弱时,IL-1β调节内皮细胞产生促凝活性以促进血栓形成;③IL-1β促进内皮细胞产生前列腺素和血小板活性因子;④IL-1β还参与脂代谢、单核细胞的增殖与分化、细胞外基质和血小板源生长因子的产生,而且能增加血管通透性;在缺血性心脏病的冠状动脉内皮细胞中确也发现了IL-1β的显著增加。白黎芦醇通过抑制IL-1β所介导的NF-кB通路的表达,从而抑制细胞因子的活化,降低炎性反应[8]。
4.2 白细胞介素6 白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)通过诱导血小板源生长因子促进血管平滑肌增殖,促进血管内皮细胞增生,诱导趋化因子和黏附分子的表达、释放,促进白细胞浸润,削弱内皮产生一氧化氮的能力。这些共同作用将导致促凝活性增强,促进AS的形成。前瞻性的研究表明,IL-6是健康人发生心血管事件的独立预测因子。白黎芦醇通过抑制IL-6基因启动子活性,可以明显抑制血管平滑肌细胞中IL-6基因的转录和蛋白的表达,这种抑制呈剂量依赖性。白黎芦醇也通过抑制NF-κB的活性,从而抑制IL-6基因的表达[9]。
4.3 C反应蛋白 C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是肝脏合成的急性期反应蛋白,能明显下调内皮合成一氧化氮、刺激内皮释放内皮素1和IL-6、上调黏附分子、促使MCP-1分泌以便巨噬细胞吞噬LDL。高敏C反应蛋白是AS性疾病和冠心病的独立危险因素,其循环中浓度升高作为冠心病的早期诊断和病情检测的指标。Karlsen等[10]发现,至少患有一个冠心病危险因素的志愿者连续服用4周的越橘(含大量的白黎芦醇)后,结果显示血浆中CRP、IL-6等所致的单核细胞的数量比对照组(服用4周的水)明显降低;并观察到越橘中多酚化合物——白黎芦醇,能抑制单核细胞中NF-κB激活,从而抑制炎性反应的进程。
4.4 肿瘤坏死因子 α 动物实验[11]发现,动脉粥样斑块明显的实验组肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)水平较对照组明显升高,说明TNF-α与AS的发生有密切关系。其机制可能是:①通过细胞毒作用损伤血管内皮细胞,通透性增高,血中胆固醇易于在管壁内沉积形成粥样斑块。②TNF-α与血管内皮细胞表面受体结合,使纤溶酶原激活剂抑制物生成增多,使促凝与抗凝之间平衡失调,最终导致纤溶酶活性低下,血栓形成。③下调血栓调节素的表达,抑制具有凝血作用的蛋白C的激活。④刺激内皮细胞合成并释放具有组织因子样促凝血作用的IL-1,与TNF-α产生协同作用。白黎芦醇通过抑制TNF-α刺激内皮细胞黏附分子的表达,从而抑制内皮细胞活化。白黎芦醇还能通过抑制TNF-α诱导的血管平滑肌细胞的增殖、平滑肌细胞基质金属蛋白酶的表达,起到抗AS的作用[12]。
5 白黎芦醇通过介导不同炎症相关信号通路及信号转导分子抗AS
5.1 NF-κB信号通路 NF-κB是一种由Rel家族蛋白构成的二聚体转录因子。诸多炎性介质的基因序列中有NF-κB的结合位点,NF-κB的激活导致炎症中大量因子的表达,包括细胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1、化学增活素以及细胞黏附分子,引起持续的炎性反应破坏血管内皮细胞层,促进AS的发展。在早期LDL修饰和炎性介质形成过程中有几种重要的酶,包括环氧合酶2、诱导型一氧化氮合酶等,这些酶均受NF-κB调控。
Leiro等[13]研究表明,白黎芦醇明显阻止 NF-κB家族基因的表达以及抑制黏附分子和急性期反应蛋白的生成。白黎芦醇及其衍生物调控炎性介质的转录机制包括 C/EBP、Fos/Jun、激活蛋白以及 NF-κB。其抑制NF-κB的作用突显白黎芦醇的抗炎作用。白黎芦醇作为NF-κB的抑制剂,减弱由TNF-α诱导的冠状动脉内皮细胞的活化,减弱促炎因子的表达[14]。同样,对于由血管紧张素Ⅱ激活所介导的炎性反应,白黎芦醇通过抑制NF-κB通路,明显降低细胞因子的表达[15]。白黎芦醇通过干预NF-κB信号转导通路,可以抑制众多炎性介质的激活与生成,这提示白黎芦醇可作为一种新的安全的药物抑制慢性炎症、抑制AS的形成与发展。
5.2 Janus激酶/信号转导活化子和转导子信号通路(Janus kinase signal transduction and transcription activator,JAK-STAT)Janus激酶(JAK)包括 JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2。JAK的酪氨酸磷酸化底物是信号转导活化子和STAT家族成员。研究发现大量的细胞因子、生长因子和激素均能激活JAK和(或)STAT蛋白。例如,IL-6可与其受体结合后激活JAK1和STAT3。干扰素α激活JAK1和JAK2后通常再激活STAT蛋白。IL-10可以通过不同的受体分别激活与它们相连的JAK1和Tyk2。JAK-STAT通路激活后可以启动促炎细胞因子的表达。白黎芦醇通过抑制STAT3磷酸化,减少IL-6介导的细胞黏附因子在内皮细胞中的基因表达[16]。
5.3 丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,哺乳细胞至少克隆了ERK1/2、JNK、p38和NEK5四个MAPK家族。MAPK对细胞的增殖、分化、凋亡及应激反应具有重要的调控作用。MAPK通路对调节TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子的释放起重要作用,而TNF-α、IL-1、IL-6等又能激活NF-κB。因此,AMPK通路对NF-κB的活化可能有重要的调控作用。
白黎芦醇通过抑制MAPK的磷酸化对细胞凋亡起到保护作用[17]。在人类肥大细胞系炎性反应机制中,NF-κB与MAPK充当了关键的角色,白黎芦醇通过降低细胞内钙离子水平、抑制ERK 1/2及NF-κB的活化从而抑制TNF-α、IL-6、IL-8及环氧合酶2的表达;通过白黎芦醇治疗后,ERK1/2的磷酸化程度明显下降[18]。还有研究表明[19],摄取白黎芦醇达到一定浓度后,通过激活血小板一氧化氮合酶这种途径,能明显提升一氧化氮的水平、增强一氧化氮合酶的活性、降低p38 MAPK的磷酸化,起到抗炎作用。
5.4 Toll样受体/髓性分化因子88信号通路 Toll样受体(Toll-like receptors,TLR)具有两个特征性的结构域,分别是TIR和LRR。其中TIR结构域在转导TLR信号通路中具有重要作用。TIR通过一系列信号转导作用,最终形成两条信号通路:一条最终导致NF-κB活化,另一条则活化MAPK。当TLR通路激活后可促进炎性因子的表达。TLR可协同p38 MAPK、NF-κB等激活血管平滑肌细胞中炎性因子的转录过程。最近研究表明,TLR-4竞争结合的特定的脂多糖通过血管平滑肌细胞及ERK1/2中转录过程的激活,导致 IL-6的增多,在这个过程中,p38 MAPK、NF-κB 及 C/EBP 充当着激活的作用[20]。在动物实验炎性反应中[21],白黎芦醇能明显抑制TLR的表达,有效抑制脂质过氧化反应,减少反应性氧化产物的产生及炎性因子的表达。
6 小结
AS是一种慢性炎症状态。炎性因子在AS的发生发展中的互相作用及信号转导通路在炎症中的分子机制是AS研究中的一个新领域。白黎芦醇通过保护血管内皮功能、调控众多炎性介质及介导炎症相关信号通道调控炎症发生发展的全过程。随着对白黎芦醇抑制AS炎性反应的机制研究的深入开展,应不断探索和开辟研究的新视角,为临床AS疾病的防治提供新的靶点和思路。
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