过氧化物酶体增殖物激活受体γ抗动脉粥样硬化研究进展

张莉 杨永健

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferatoractivated receptors，PPARs)属于核受体家族成员，有3种亚型即 PPARα、PPARβ/δ 和 PPARγ，其中以 PPARγ 与动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)的关系最为密切。最近研究表明，PPARγ在AS和炎症细胞中均有表达，其通过调节糖脂代谢、抑制血管平滑肌细胞(VSMC)增殖和迁移、抑制泡沫细胞形成、减轻血管炎症反应及稳定粥样硬化斑块等多个环节来影响AS的发生发展。我们就PPARγ参与抗AS的机制综述如下。

1 PPARγ的生物学特性

PPARγ是由配体激活的核受体家族成员，有PPARγ1和PPARγ2两个亚型。PPARγ具有核受体家族的典型结构，包含N端的DNA结合结构域(DNA-binding domain，DBD)和C端的配体结合结构域(ligand-binding domain，LBD)以及连接这2个结构域的中间铰链区。PPARγ通过与其配体结合来调节多种靶基因的转录水平。PPARγ的配体分为天然配体和合成配体，天然配体包括脂肪酸及其代谢衍生物(如亚油酸、亚麻酸、白三烯等)和前列腺素衍生物，合成配体主要是噻唑烷二酮(TZD)类药物，目前临床上常用的是吡格列酮和罗格列酮两种胰岛素增敏剂。当特异性的配体与PPARγ的LBD部位结合后，会促使PPARγ与肝X受体形成异二聚体，并通过DBD部位结合到靶基因特定的启动子序列，即PPAR反应元件(PPAR response element，PPRE)，从而激活靶基因的转录而发挥调控作用，参与体内多种生理及病理过程，主要与脂类代谢、糖代谢及炎症反应等密切相关。

2 PPARγ对血脂谱的影响

血脂异常是致AS的重要原因。关于PPARγ参与血脂代谢的研究较多，PPARγ的配体TZD是临床常用的抗AS药物，主要有吡格列酮和罗格列酮。吡格列酮能提高血HDL水平，降低TG及游离脂肪酸(FFA)浓度，但罗格列酮对TG的作用不够确切。LDL在特定的水平下，小而密的颗粒较大的颗粒致AS的风险更大。虽然吡格列酮对LDL水平的影响不确切，但吡格列酮可改变大小LDL粒子的浓度，增加其平均粒度(即粉末的平均粒径)［1］。由此可知，TZD抗AS的作用部分基于其对血脂的影响。近来有研究报道，PPARγ的基因多态性能影响脂代谢及 AS过程。PPARγ基因C161T与 AS低风险密切相关。Wan等［2］研究表明，PPARγC161T在冠心病、糖尿病、冠心病合并糖尿病患者中的检出率显著低于健康人，在冠心病合并糖尿病患者中冠状动脉中度狭窄者较重度狭窄者PPARγC161T检出率更高，并且在这些患者中无C161T基因者的TG及载脂蛋白B(ApoB)的水平显著高于有此基因的患者。表明PPARγ的基因多态性可能通过调控血脂谱来影响AS的进展。

3 PPARγ对糖代谢和胰岛素敏感性的影响

高血糖和胰岛素抵抗均能促进AS的形成和发展。PPARγ可通过影响糖代谢和胰岛素敏感性间接影响AS发展。Moffett等［3］报道在白人女性中PPARγ基因C161T与胰岛素抵抗有关，并认为C161T较Pro12Ala(转录PPARγ基因形成的一种较长的异型——PPARγ2的密码子12存在脯氨酸→丙氨酸变异)能更好地预测胰岛素水平的升高及胰岛素抵抗的发生。Schaffler等［4］研究证实，在肥胖、2型糖尿病及与之相关的代谢紊乱中，PPARγ另一种变异基因Pro115Gln(PPARγ2的密码子115存在谷氨酸变异)对脂代谢及糖代谢的影响是相同的［4］。PPARγ的激活物，如TZD，可显著提高胰岛素敏感性，然而这类化合物的作用机制仍然令人困惑。PPARγ在脂肪组织高表达，而在肝及骨骼肌中低表达，故PPARγ通过增强骨骼肌对胰岛素的敏感性，增加骨骼肌对糖的摄取的作用是有限的。近年的研究表明，TZD治疗胰岛素抵抗的机制涉及很多细胞因子，如与葡萄糖摄取相关的因子［c-Cb1相关蛋白(CAP)，葡萄糖转运体 4(GLUT4)］，脂质摄取及储存的相关因子［清道夫受体CD36，脂蛋白脂酶(LPL)，脂肪酸转移蛋白(FATP)，酯酰辅酶A合成酶(acy1-COAsynthetase)］，能量消耗相关因子［甘油激酶(GyK)，解偶联蛋白2/3(UCP2/3)］。TZD会引起葡萄糖摄取相关因子和葡萄糖转运体增加，减轻高血糖状态，但是脂肪组织对血糖摄取很少，故该作用机制不可能完全解释TZD能明显提高胰岛素敏感性的原因［5］;另一方面，TZD通过脂质摄取及储存的相关因子(CD36，LPL)促进脂质储存于脂肪组织，减轻肝脏及骨骼肌的代谢负担，从而增加其对葡萄糖的利用［6］。游离脂肪酸水平的上升与胰岛素抵抗程度呈正相关，PPARγ激动剂会减少游离脂肪酸的释放，游离脂肪酸早期下降预示着随后血糖水平的下降，然而游离脂肪酸易受饮食影响，故不能以此评估TZD的药效作用。

4 PPARγ抑制VSMC的增殖及迁移

血管平滑肌细胞(VSMC)增殖、迁移是动脉壁损伤的早期反应，是AS发生发展中血管重构的主要事件。PPARγ激活物TZD在体外实验中可抑制VSMC增殖及细胞周期的进程，在活体动物中可抑制内膜的增生肥大。Lim等［7］报道，PPARγ可抑制VSMC的增殖，并降低损伤血管壁的修复反应。Halabi等［8］认为，PPARγ对VSMC的这种作用会引起血管功能紊乱及高血压，由此加剧了AS的进程。目前对PPARγ抑制VSMC增殖机制的研究较多，多数观点认为与调控细胞周期的时相有关，抑制了细胞周期的时相转化。Gizard等［9］认为，PPARγ阻止了肿瘤抑制蛋白 pRB/细胞周期相关转录因子E2F/微小染色体维持蛋白MCM(pRB/E2F/MCM)途径，使细胞周期不能由G1期向S期转化。

随着研究的深入，特别是显性负性调节 PPARγ(DN-PPARγ)的人工合成，使得人们对PPARγ的认识发生了大的转折。Meredith等［10］报道DN-PPARγ的作用与传统意义的PPARγ完全相反，它能加强VSMC的增殖、迁移及血管壁的重建。Joey等［11］则进一步探讨了DN-PPARγ作用于VSMC的机制，检测DN-PPARγ转染的小鼠及野生型PPARγ(WT-PPARγ)转染的小鼠VSMC内的周期素及Rb等促细胞周期调节因子的表达，发现周期素等因子的表达明显增高，推测DN-PPARγ可对抗WT-PPARγ对VSMC生长的抑制作用，促进细胞周期正向调节因子的表达及促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)有丝分裂信号通路的活化。

5 PPARγ对泡沫细胞形成的影响

泡沫细胞的形成是AS发生的关键环节。PPARγ对泡沫细胞形成的影响可能是通过小窝蛋白(caveolin-1，Cav-1)、CD36、三磷酸腺苷结合盒转运体 A1(ATP binding cassette transporter A1，ABCA1)等细胞因子及酶的介导。Cav-1存在于正常血管壁细胞，涉及几个基本过程，包括胞吞胞饮、细胞信号传递及胆固醇的代谢平衡等，在巨噬细胞、内皮细胞及VSMC中对AS的进展发挥关键作用，Hua等［12］选择使用小RNA干扰Cav-1在Raw264.7细胞中的表达，导致Raw264.7细胞内胆固醇外流显著降低，应用PPARγ1治疗后胆固醇外流明显增加，得出PPARγ可能通过诱导Cav-1的表达影响泡沫细胞形成的结论。载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)是清除乳糜微粒和极低密度脂蛋白受体的配体，缺乏ApoE则会导致血液中胆固醇含量的增加，从而诱发AS。应用PPARγ1转染40周大小高脂饮食喂养的ApoE缺陷小鼠，检测其AS程度较转染前明显减轻。CD36是巨噬细胞表面识别氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的受体，巨噬细胞通过CD36吞噬ox-LDL形成泡沫细胞，造成脂质在血管壁堆积，促使AS形成。先前的研究认为CD36是泡沫细胞形成的关键调控因子。PPARγ激动剂如15-脱氧前列腺素J2(15d-PGJ2)和TZD类药物，激活PPARγ后可使CD36表达增高，从而导致更多的ox-LDL被摄入，由此认为PPARγ有致AS作用。这一结论与最近发现的PPARγ抑制AS的研究结果相矛盾。近年来，通过对抗AS的药物机理研究，发现大蒜素等抗AS的作用部分是通过PPARγ降低CD36的表达来实现的［13］。上述研究表明，CD36对泡沫细胞形成及AS的影响是明确的，但是PPARγ对CD36的调节机制尚不明确。三磷酸腺苷结合盒转运体A1(ABCA1)蛋白的主要功能是将细胞内的胆固醇转运至细胞外与HDL结合，从而降低细胞内的胆固醇负荷，这对于调节泡沫细胞形成和防止AS的发生均具有重要意义。若ABCA1功能障碍或表达不足，会导致HDL生成严重下降，而致VSMC中胆固醇沉积，就会促进AS的形成与发展。如家族性Tangier病的主要病因是ABCA1基因缺乏，胆固醇外流的功能完全废止，其中40%患者发展成为AS。有研究显示，用PPARγ配体Y14643或罗格列酮刺激人和鼠的巨噬细胞，均能上调 ABCA1的 mRNA水平。Andrew等［14］从野生型小鼠及LDL受体缺乏型小鼠中分离出腹膜巨噬细胞，观察发现PPARγ配体可诱导ABCA1在两种巨噬细胞中表达，给予LDL受体缺陷的小鼠PPARγ配体治疗后，也能显著增加ABCA1在广泛AS的主动脉中的表达。研究表明，PPARγ通过诱导ABCA1基因的表达介导巨噬细胞和巨噬细胞源性泡沫细胞中的胆固醇流出，抑制泡沫细胞的形成。然而，大量的实验也证实，PPARγ并不直接作用于ABCA1，可能是通过与之形成二聚体的肝X受体α(LXRα)发挥上调ABCA1的作用。Chawla等［15］研究显示，在缺乏PPARγ的巨噬细胞中，LXRα仍能显著诱导ABCA1的表达，表明PPARγ在发挥上调ABCA1水平的作用上并不是必需的。

6 PPARγ对血管炎症反应及粥样斑块稳定性的影响

传统的观点将AS定义为脂质及纤维素在血管壁沉积的慢性进展过程，但是随着研究的深入，越来越多的人倾向于将AS归为一种炎症性疾病，因为其发展的每一阶段，炎症反应均发挥了重要作用。炎症细胞如单核细胞、巨噬细胞、T细胞在AS的发展中发挥了至关重要的作用。临床及实验室研究均证实，PPARγ有抑制血管炎症反应的作用。其作用机制涉及两个方面，一方面，PPARγ通过阻断ox-LDL-NF-κB通路来抗血管炎症反应。ox-LDL不仅通过促进泡沫细胞形成影响AS，还可以通过血管炎症反应促进AS的发展。有研究证实，巨噬细胞吞噬ox-LDL后可促进内皮细胞产生促炎症因子，进而激活NF-κB通路产生血管炎症。ox-LDL同时也激活PPARγ，PPARγ能与NF-κB的亚基相互作用，共价修饰亚基，使NF-κB失活。PPARγ激活剂能加强MAPK的活性，引起更多PPARγ磷酸化，磷酸化后的PPARγ能更高效地抑制NF-κB。另一方面，单核细胞在血管壁的吸附受内皮细胞表面表达的黏附分子的调节，表明细胞间黏附分子1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子1(VCAM-1)等黏附分子的表达与AS的发生发展有密切关系。黏附分子是内皮活化的表面标志，在促炎症反应过程中起关键作用。而PPARγ在内皮细胞中的作用是抑制VCAM-1和ICAM-1的表达，从而阻止血管炎症反应的发生。Welchet等［16］认为，PPARγ激动剂发挥抗炎症反应作用涉及两种机制，一种是PPARγ1依赖性机制，一种是非 PPARγ1依赖性机制。当PPARγ激动剂浓度较低时，抗炎作用依赖于PPARγ1的存在，当 PPARγ激动剂浓度较高时，抗炎效果可不依赖PPARγ1，可能涉及 PPARβ/δ 的作用。

在AS形成后期，斑块表面由大量VSMC和细胞外基质形成厚薄不一的纤维帽，对斑块起保护作用。纤维帽一旦破裂，粥样物自裂口流入血管引起栓塞及血栓形成，造成严重的心脑血管事件。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是锌离子依赖的蛋白酶超家族成员，主要功能为降解多糖以外的细胞外基质，同时也包括斑块的纤维帽。研究发现，AS的血管壁内皮细胞、VSMC以及巨噬细胞均可分泌MMPs，其中MMP-3和MMP-9可降解纤维帽中的细胞外基质，从而使纤维帽变薄、破裂，最后导致斑块的破裂和血栓形成。相反，组织金属蛋白酶抑制剂1(TIMP-1)对粥样斑块起保护作用。临床观察发现，急性冠脉综合征时患者血清中MMP-3和MMP-9的水平明显高于对照组，表明粥样斑块的急性破裂过程中伴有 MMP-3、MMP-9的过度释放。阿司匹林为一种抗炎药，现在被广泛应用于心脑血管疾病的预防，除了其明确的抗血小板作用外，可能还与其稳定粥样斑块的作用有关。Yiqin等［17］观察在培养的小鼠巨噬细胞中阿司匹林对MMP-2和MMP-9的影响，结果显示给予阿司匹林处理后，巨噬细胞中MMP-2/9 mRNA表达及释放显著降低，而 TIMP-1 mRNA及 PPARγ mRNA表达增加，并且在预先加入PPARγ抑制剂后阿司匹林对MMP-2/9的下调作用被明显减弱，表明阿司匹林可能通过上调PPARγ来阻止MMP-2/9 mRNA的表达及释放。因此，PPARγ激活后可能通过降低MMP的表达，导致MMP和TIMP-1之间的平衡关系改变，使基质分解作用降低，进而稳定粥样斑块，预防心血管事件的发生。

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