心外膜脂肪影响冠状动脉粥样硬化的分子机制

王强，王璟

(1.南京大学医学院临床学院，江苏南京 210093;2.南京军区南京总医院 心脏内科，江苏 南京 210002)

冠状动脉(简称冠脉)粥样硬化是由环境和遗传因素共同作用引起的一种慢性炎症反应性疾病，其发生的具体机制尚未完全阐明。大量研究表明，内脏脂肪组织不仅可用于能量储存，还可作为一个内分泌器官，分泌多种脂肪细胞因子，促进动脉粥样硬化的发生和发展。心外膜脂肪组织作为内脏脂肪组织的一部分，而又具有邻近冠脉的解剖特点，因此心外膜脂肪和冠脉粥样硬化的关系已成为目前研究的热点。

1 心外膜脂肪的简介

心外膜脂肪是指位于心肌外表面和心外膜之间的脂肪组织，其生理功能主要有:(1)可分解为游离脂肪酸为心脏供能;(2)属于棕色脂肪的一部分，可调节心脏温度;(3)可对心脏自主神经起保护作用;(4)可调节血管的舒缩功能。在病理情况下，心外膜脂肪可作为一个具有免疫活性的器官促进冠脉周围炎症的发生。

有学者报道，在亚临床冠心病(coronary artery disease，CAD)人群中，心外膜脂肪的体积和体质指数(body mass index，BMI)呈正相关［1］。2012 年 Graner等［2］研究同卵双胞胎的心脏和心外膜脂肪体积的大小发现，两者心脏体积大小相似，而心外膜脂肪体积则与获得性肥胖程度以及机体炎症呈正相关。然而也有文献提示心外膜脂肪的体积和BMI无相关性，心外膜脂肪中单核细胞趋化因子-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的水平与其脂肪细胞的大小呈负相关［3］。虽然对心外膜脂肪体积和BMI关系的报道不一致，但目前大多数研究认为心外膜脂肪体积与冠脉粥样硬化是密切相关的［4］。

2 动脉粥样硬化发生的分子机制

众所周知动脉粥样硬化是一个慢性炎症反应性过程，血管中的单核细胞在各种黏附分子如细胞内黏附分子(intercellular adhesion molecule，ICAM)、血管细胞黏附分子(vascular adhesion molecule，VCAM)的作用下黏附到血管内壁，尔后MCP-1与单核细胞上的趋化因子受体2(chemokine receptors 2，CCR2)结合，使单核细胞迁移入血管内膜下转化为巨噬细胞，巨噬细胞通过清道夫受体吞噬修饰后的脂蛋白颗粒转化为泡沫细胞，泡沫细胞可释放活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPS)、组织因子以及其它的细胞因子，最终巨噬细胞聚集在动脉粥样斑块的中心并凋亡形成坏死脂核。同样T淋巴细胞在VCAM-1作用下黏附到血管内壁，通过相应的趋化因子迁移入内膜下，被氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)、热休克蛋白等抗原致敏后，一方面表现促炎状态，即分泌白介素-1(interleukin-1，IL-1)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、γ-干扰素(γ-interferon，γ-IFN);另一方面表现为抗炎状态，即分泌IL-4、IL-10。据报道人类T淋巴细胞在动脉粥样硬化的血管内一般表现为促炎状态［5］。

3 炎症细胞和细胞因子在CAD及非CAD者心外膜脂肪细胞中的分布

从上文可以看出巨噬细胞、T淋巴细胞及细胞因子在动脉粥样硬化中发挥了至关重要的作用。2009年有学者指出CAD合并代谢综合征者炎症因子水平与冠脉病变程度呈正相关［6］。2010 年 Tavora等［7］通过尸检发现人的冠脉外膜以及其周围脂肪中T淋巴细胞的浸润与其内膜炎症及坏死脂核有关，从而影响冠脉粥样硬化斑块的稳定性，然而遗憾的是研究人员未将冠脉外膜和内膜中的T淋巴细胞作比较。Nishimura等［8］用高脂食物喂饲小鼠后发现，在其附睾脂肪组织中CD8+T细胞增多以及CD8+T细胞可促进巨噬细胞的聚集，提示脂肪组织炎症与CD8+T细胞相关。

研究人员用CAD和非CAD(NCAD)患者的心外膜脂肪与腿部脂肪组织作比较，得出在CAD的心外膜脂肪中核因子-κB(nf-kappa b，NF-κB)、IκB 激酶(i kappa b kinase，IKKβ)和c-Jun氨基末端激酶(c-jun nh2-terminal kinase，JNK)表达增加，同时升高的指标还有脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、Toll样受体-2(toll-like receptor-2，TLR-2)、Toll样受体-4(toll-like receptor-4，TLR-4)、CD68+(巨噬细胞)、TNF-α。因此Baker等首次提出，心外膜脂肪中的炎症反应可能是LPS与巨噬细胞表面的TLR-2或TLR-4结合后，通过NF-κB和JNK信号传导通路实现的［9］。除此之外，脂肪组织中的巨噬细胞还可以两种不同的激活状态存在:一种是M1表型即由IFN-γ或LPS等激活巨噬细胞，使 TNF-α、IL-6、MCP-1表达增加，表现为促炎作用;另一种是M2表型即由IL-13、IL-4等激活巨噬细胞呈现抗炎作用，使 IL-10、转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表达增多，导致组织修复重构、血管再生。2011年Hirata等［10］通过研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪组织中巨噬细胞的极化状态，发现与NCAD相比，在CAD患者的心外膜脂肪中的M1型巨噬细胞(促炎)增多，M2型巨噬细胞(抗炎)减少;然而NCAD和CAD患者的皮下脂肪组织中巨噬细胞的极化状态并无差别。早在2009年就有文章报道在CAD患者的心外膜脂肪中TNF-α、IL-6、MCP-1、IL-1B 等细胞因子明显高于皮下脂肪［11］。

2011年Hirata等［12］研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪组织中的 CD3+、CD4+、CD8+、CD68+发现，与NCAD相比，CAD患者的心外膜脂肪中的CD68+和CD8+T细胞浸润明显增多，而这种差异未见于皮下脂肪组织。

从以上可以得出CAD患者的心外膜脂肪中T淋巴细胞、巨噬细胞(以M1型为主)及相关细胞因子是明显增高的，因此可以推测心外膜脂肪中的慢性炎症可能与冠脉粥样硬化的发病机制有关。

4 心外膜脂肪中炎症细胞及细胞因子影响冠脉粥样硬化的途径

心外膜脂肪中的巨噬细胞、T淋巴细胞及细胞因子与冠脉粥样硬化密切相关。然而心外膜脂肪中的巨噬细胞和T淋巴细胞是通过何种途径作用于冠脉尚不清楚。由于心外膜脂肪紧邻冠状血管和心肌且无筋膜将它们隔开，研究人员提出心外膜脂肪可能通过两种“由外向内”假说途径作用于冠脉:一种是旁分泌，即炎症细胞、炎症细胞因子、游离脂肪酸(free fatty acid，FFA)等逐层弥散入血管壁;另一种是滋养血管分泌，细胞因子等首先被释放入滋养血管，通过滋养血管输送到冠脉壁内［13］。

最近研究人员发现，将内脏脂肪组织移植到载脂蛋白E缺陷小鼠的颈动脉处，小鼠的颈动脉会出现内皮功能障碍从而加速动脉粥样硬化的形成，然而这种效应在血管给予抗P选择素的糖蛋白配体-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL)抗体后被阻断［14］。而PSGL-1是中性粒细胞的P-选择素的主要配体，在白细胞与血管内皮细胞表面的黏附和滚动过程中有重要意义。以上实验表明血管周围脂肪组织也是通过血管内途径发挥促动脉粥样硬化作用，这与前面提到的“由外向内”的假说一致。

有研究表明肥胖相关的内分泌紊乱可使血液循环中的硬脂酸水平升高，过高的硬脂酸可激活单核细胞表面的TLR4，从而使单核细胞迁移至内膜下转变为巨噬细胞。而脂联素可以下调TLR4的表达，抑制动脉粥样硬化的发生［15］。Guauque-Olarte 等［16］将人冠脉周围和心尖部周围脂肪组织中的脂联素作比较，发现心尖部脂联素的表达水平与冠脉粥样硬化斑块无相关性，而冠脉周围脂肪组织中的脂联素水平与冠脉粥样斑块呈负相关，这证实了上文提到的旁分泌的假说。然而也有学者提出随着冠脉粥样硬化的形成，冠脉壁会不断地增厚，此时旁分泌的假说未免有所牵强，所以不能排除滋养血管作用。

5 心外膜脂肪中的氧化应激反应及其对冠脉粥样硬化的影响

氧化应激是体内过量的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)使氧化与抗氧化系统间失去平衡。

FFA是中性脂肪的分解产物，可直接为机体供能。Sacks等［13］在文章中提到一种 FFA“过溢学说”，心外膜脂肪可以被分解释放FFA为心肌供能，但当FFA未被心肌完全利用时，就可溢入冠状血管。2010年Mathew等［17］通过研究肥胖并患有2型糖尿病的患者发现，只要血浆中FFA轻微的增高就可激活髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，而MPO是一种过氧化物酶，主要来源于中性粒细胞、单核巨噬细胞，可催化一系列 ROS的形成。Dutour等［18］通过研究 CAD和NCAD者心外膜脂肪和皮下脂肪组织中的二型分泌型磷脂酶 A2(secretary phospholipase A2-ⅡA，sPLA2-ⅡA)发现，sPLA2-ⅡA在CAD患者心外膜脂肪的细胞外基质(如胶原、糖蛋白、蛋白多糖)中表达水平明显升高，而sPLA2-ⅡA一方面可通过增加冠脉粥样硬化纤维帽胶原的沉积，从而发挥促进动脉粥样硬化的作用［19］，另一方面可分解心外膜脂肪产生FFA和溶血磷脂，使过多的FFA溢入血管内，促进ROS的产生。

NADPH氧化酶(NADPH oxidases，NOX)是由细胞膜上的催化亚基gp9lPhox(NOx2)和调节亚基p22phox以及细胞质中的 p47phox、p40phox、p67phox和 Rac 6个亚基构成的多蛋白复合体，最初在吞噬细胞表达，可产生 ROS［20］。Xia 等［21］研究发现脂肪细胞分泌的脂肪细胞因子内脂素(visfatin)与冠脉内皮细胞表面的受体结合后，使溶酶体激活并与细胞膜融合，从而导致细胞膜一系列的改变如酸性鞘磷脂水解酶(acid sphingomyelinase，ASMase)的激活、神经酰胺的产生，连同NOX的亚基一起形成膜筏-NADPH氧化酶氧化还原信号平台(MR-Nox redox signaling platforms)，此氧化还原信号平台可产生超氧化物，导致冠脉的内皮功能障碍。

晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end products，RAGE)是一种具有35 kD跨膜受体的免疫球蛋白超家族。晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)与 RAGE 结合后可导致NOX生成增多，产生过量的ROS，激活NF-κB，引起细胞因子及黏附分子的表达增多，从而促进动脉粥样硬化的发生［22］。研究报道，通过测定CAD和NCAD患者心外膜脂肪和皮下脂肪组织中的RAGE、NADPH氧化酶亚单位和过氧化物酶发现，RAGE在CAD者皮下脂肪组织中的含量下降［23］，因此心外膜脂肪与皮下脂肪相比可产生更多的ROS。

γ-谷氨酰转移酶(gamma-glutamyl transferase，GGT)是一种催化谷胱甘肽上的γ-谷氨酰基转移到另一种氨基酸上的酶，主要存在于细胞膜和线粒体上，参与谷胱甘肽的代谢，因此其在维持细胞内抗氧化系统中发挥了重要的作用。有研究者证实CAD患者心外膜脂肪的厚度与血液中的GGT相关［24］。

以上的实验表明，CAD患者心外膜脂肪中的ROS是升高的，而 ROS对冠脉粥样硬化的影响包括:(1)ROS可将LDL氧化成ox-LDL;(2)ROS对载脂蛋白A氧化修饰导致HDL功能障碍;(3)超氧阴离子可灭活NO，使血管扩张受限;(4)诱导损伤内皮的凋亡;(5)促进内皮细胞黏附分子(如ICAM-1和VCAM-1)表达;(6)参与血管平滑肌细胞的增殖和迁移;(7)ROS可激活血管平滑肌细胞，使其产生MMP-2和pro-MMP-9，MMPS可以促进纤维帽内胶原和弹力纤维等基质降解，从而影响斑块的稳定性，参与动脉粥样硬化的发生和发展［25］。

6 结 语

冠脉粥样硬化是由多种危险因素诱发的血管慢性炎症反应。虽然我们对心外膜脂肪的解剖、生理、病理生理学有了一定的了解，然而心外膜脂肪中的慢性炎症反应是导致冠脉粥样硬化的原因还是冠脉粥样硬化引起的结果，现仍然未有文献报道，随着对心外膜脂肪研究的进一步展开，新的脂肪细胞因子正不断地被发现，其功能也正被深入研究。进一步阐明心外膜脂肪对冠脉粥样硬化发生机制的影响，对CAD的早期诊断和治疗具有重要的指导意义。

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