HSP60与动脉粥样硬化关系的研究进展

滕萍萍，郝春艳

1.山西医科大学(太原 030001)；2.山西医科大学第一医院



HSP60与动脉粥样硬化关系的研究进展

滕萍萍1，郝春艳2

1.山西医科大学(太原 030001)；2.山西医科大学第一医院

摘要：动脉粥样硬化(AS)是一种慢性的、多种因素共同作用的疾病。它起始于青少年时期，随着年龄增长、疾病发展，可有多种临床表现如冠心病、脑梗死、间歇性跛行甚至死亡。近三四十年，炎症机制成为AS研究的热点。关于AS早期病变的动物实验和临床研究都表明：动脉分叉处T细胞在动脉内膜的聚集是AS发生的始动环节。当人感染或接种细菌产生的热休克蛋白60(HSP60)时会产生细胞免疫和体液免疫。原核生物和真核生物的HSP60具有高度的同源性，当危险因素作用于血管内皮细胞时，机体产生的保护性免疫反应可能导致AS。

关键词：动脉粥样硬化；免疫；炎症；热休克蛋白60；早期病变

进入21世纪以来，动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)性心血管疾病已成为严重危害人类健康的第一位杀手[1]。目前，有关AS的发病机制尚未完全清楚。近三四十年，炎症机制成为AS研究的热点[2]，大多数关于AS免疫炎症机制的研究都是在晚期、典型病变斑块的基础上进行的。本研究主要叙述AS早期病变，并研究其致病过程。

1免疫炎症与动脉粥样硬化

许多年以前，AS被认为仅仅是脂质在动脉壁的沉积。1922年，第一次提出AS是一种自身免疫性疾病，此后大量的实验研究表明单核、巨噬细胞和淋巴细胞等，特别是T淋巴细胞参与了AS的发生、发展。故现在许多学者开始把AS视为一种慢性炎症反应或自身免疫性疾病[3-4]。考虑AS为自身免疫性疾病，基于以下4点：①许多AS病人的血脂水平是正常的，也就是说，高血脂并不是AS唯一的或者是最重要的危险因素[5]。②类似于朗格汉姆细胞的血管相关树突细胞网，出现于AS其他炎症-单核细胞浸润之前。③在易出现AS病变的部位，T细胞在动脉内膜的浸润出现在单核细胞、巨噬细胞、血管平滑肌细胞聚集之前[6]。④AS病人，血脂在正常水平时，炎症因子[如C反应蛋白(CRP)]与动脉内膜厚度有关。对于这些病人，抗感染治疗能够取得很好的疗效。AS主要发生在动脉分叉处或弯曲的特殊部位，这些部位血流动力学的改变影响内皮细胞信号的传导、基因的表达，形成促炎症释放的环境，引起少量的淋巴细胞、单核细胞的浸润和定植于内膜的血管相关树突细胞(VADCs)的聚集。关于AS早期病变的动物实验和临床研究都表明：T细胞的浸润发生在脂质沉积和巨噬细胞、血管平滑肌细胞聚集之前。传统危险因素(如吸烟、高血压、高血脂、代谢综合着征和感染)作用于血管内皮引起内皮细胞热休克蛋白(heat shock protein，HSP)60高表达，进而引起T细胞的浸润[3，6]。

2HSP60与动脉粥样硬化

2.1HSP60的功能热休克蛋白(heat shock protein，HSP)是生物体对外界刺激发生反应而产生的应激蛋白，进化上高度保守，具有抗原性可被免疫系统视为外源分子，它是由Ritossa在1962年从热处理果蝇唾液腺巨复合染色体中首先发现的[7]。研究发现HSP家族，特别是HSP60参与AS及其他免疫炎性疾病的发生过程。

由于人HSP60与微生物HSP60在结构上的高度同源性，机体对两者存在交叉免疫反应。HSP60在生理状态下主要协助细胞多肽或蛋白质正确转运、折叠和装配。在应激状态下HSP60过度表达或异位表达，可作为一种自身抗原被免疫系统识别，激发机体免疫应答或作为一种信号分子在信号转导中起作用。HSP60可特异性结合血管壁清道夫受体(SR)或Toll样受体(TLR)，目前已知TLR1、TLR2和TLR4可参与人和大鼠动脉粥样硬化病变，最主要为TLR4[8]。TLR4与其配体结合后激活的信号通路有2种：一是MyD88依赖途径，通过激活白细胞介素(IL)-1受体相关激酶，继而激活NF-κB通路； 二是MyD88非依赖途径，通过TRIF的调节来激活IκB激酶(IKK)、NF-κB和干扰素调节因子-3(IRF-3)，促使炎症反应发生。

2.2HSP60与动物实验HSP60是目前动物实验和临床研究唯一证明具有致AS作用HSP[3]。目前AS的动物模型并不多，常用的为低密度脂蛋白(LDL)或ApoE基因敲除的高脂血症小鼠模型。目前研究常用的mHSP65为细菌产生的HSP60的另一种表达形式[8]。给予正常血脂的家兔mHSP65诱导免疫反应可成功建立AS模型。给予家兔mHSP65诱导免疫反应的同时给予高脂饮食可显著增加其AS的效应。给予T细胞缺陷的家兔mHSP65诱导免疫反应可显著减轻AS的病变程度。高脂血症LDL-基因敲除小鼠与淋巴细胞基因敲除小鼠杂交得到的后代，早期病变范围减少了54%，说明淋巴细胞在早期AS病变中起非常重要的作用。在小鼠或家兔模型中，给予静脉注射细菌脂多糖来增加内皮细胞压力，可导致易发生AS病变的易损部位(如动脉分叉处)内皮细胞黏附分子和HSP60的高表达[9]。

一项关于AS可逆性的实验研究，实验观察32周发现：正常血脂家兔给予正常饮食、mHSP65诱导免疫反应，在去除mHSP65诱导免疫反应后AS病变减轻了；而给予mHSP65诱导免疫反应、高脂饮食的家兔在去除mHSP65诱导免疫反应后AS病变仍较前加重了。因此，在去除危险因素后(上述实验指高脂血症)，AS早期的免疫炎症反应阶段是可逆的[3]。

2.3HSP60与体外培养为了研究在AS危险因素诱导下HSP60表达的分子机制，必须进行内皮细胞的体外培养。HSP60细胞核内编码，线粒体表达。在危险因素刺激下，培养基上层可见内皮细胞分泌的可溶性HSP60。在压力作用下，内皮细胞表达的HSP60转运到胞浆，进而转运到细胞表面。细胞表面的HSP60作为自身抗HSP60免疫反应的危险信号，可以通过补体介导的细胞毒作用或抗体介导的细胞毒作用被抗HSP60抗体溶解[10]。HSP60的转运途径可以通过细胞代谢的标志物、免疫荧光显像技术、原子力显微技术观察到。

体外培养同样证实，在AS传统的危险因素作用下，内皮细胞同时表达HSP60和黏附分子。体外培养的动脉内皮细胞比静脉内皮细胞更易受危险因素的影响。这提供了动脉易患部位的先决条件。吸烟和肺炎衣原体的感染是影响AS内皮细胞HSP60和黏附分子高表达的两个重要危险因素[11]。通过体外培养，可以将AS传统危险因素按照对内皮压力的作用的大小，由大到小排序如下：肺炎衣原体感染和吸烟、高血压、其他感染、氧自由基增多、氧化的LDL、特殊的药物，如环保菌素A；糖基化终产物[3]。

2.4HSP60与临床研究近十年，血液中可溶性HSP60的水平或抗HSP60抗体水平作为AS发展的预测指标引起广泛关注。一项纳入826例个体的大样本研究发现，高水平的血清可溶性HSP60与颈动脉斑块有关，且与动脉内-中膜厚度(IMT)具有相关性。Bruneck研究是一项关于AS防治的前瞻性研究，开始于1990年，现在仍在进行。这项研究发现可将HSP60抗体作为AS发病率和死亡率的预测因子；血清可溶性HSP60水平与AS的严重程度有关。在长期的随访中，还发现在青年男性人群中，血T细胞对HSP60的反应性与动脉IMT具有相关性，在50岁～69岁人群中，无此相关性[12]。这提示在AS的早期阶段，HSP60引起细胞免疫的重要作用。一项对750例病人的研究发现，HSP60抗体滴度可以预测5年死亡率[13]。Zhang等[14]在中国进行的一项大样本的病例对照研究发现，HSP60水平升高与冠心病的风险增加有关，还发现急性心肌梗死能引起HSP60的释放。血清抗HSP60抗体浓度升高与冠心病的存在及严重程度有关。

2.5HSP60与疫苗近几年，动物实验研究将HSP60作为自身抗原诱导黏膜的免疫耐受可以抑制AS的发展、减少AS斑块[15]。Puijvelde 等研究发现给老鼠口服耐受诱导HSP60和HSP短肽，可致CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞数目增多，且颈动脉斑块体积减小约80%，主动脉根部斑块体积减小约27%[16]。对LDL-受体缺陷小鼠鼻饲和口服分枝杆菌HSP60，可以降低自身免疫反应、升高IL-10、减少CD4 T细胞、减少巨噬细胞、缩小斑块面积[17]。兔高脂饮食模型进行鼻饲HSP60治疗可有效地抑制AS。目前，对于防治人类自身免疫性疾病，口服耐受被认识到是一种有效的诱导免疫耐受的重要方法。

2.6HSP60与分子影像非侵入型体内显像技术作为一项特殊的实验室检查技术正在得到快速的发展。与AS有关的促炎症因子和压力蛋白被认为是预测或诊断心血管疾病的生物标志物。基于MRI 、CT、正电子发射计算机断层显像(PET)、超声等的分子显像技术能够精确地发现AS斑块，观察其形成过程及斑块的稳定性[18]。从小鼠体内提取对真核细胞HSP60具有高度特异性的单克隆抗体进行放射性同位素标记。给予血脂正常的新西兰大白兔静脉注射脂多糖，形成内皮细胞的高压力。选取I124作为显影剂。应用分子显像技术观察动物体内HSP60的表达。静脉注射I124标记的HSP单克隆抗体或同类型的对照抗体后，利用PET- CT观察压力诱导的动脉HSP表达，显像的结果示：放射性同位素标记的HSP单克隆抗体只在主动脉表达，在腔静脉无表达。这与体外动脉行免疫组织化学和放射显像技术观察的结果相同。

3问题与展望

过去几年国内外学者对热休克蛋白在AS中的作用进行了许多研究，然而，还有许多悬而未决的问题，例如，诱导热休克蛋白表达的分子机制是什么？刺激和诱导热休克蛋白的信号转通路是什么？对HSP引发自身免疫反应的研究有助于人类抗脉粥样硬化治疗新方案的提出和实施。HSP60可以早期预防、诊断AS，并提供AS诊断和治疗的新靶点。

参考文献：

[1]张运.动脉粥样硬化研究的当前问题[C].哈尔滨： 中华医学会第十三次全国心血管病学术会议论文集，2011.

[2]Hansson GK，Libby P.The immune response in atherosclerosis：a double-edged sword[J].Nat Rev Immunol，2006，6(7)：508-519.

[3]Wick G，Jakic B，Buszko M，et al.The role of heat shock proteins in atherosclerosis[J].Nat Rev Cardiol，2014，11(9)：516-529.

[4]Keaney JF.Immune modulation of atherosclerosis[J].Circulation，2011，124(22)：e559-e560.

[5]Ridker PM，Danielson E，Fonseca FA，et al.Rosuvastatin to prevent vascular events in men and women with elevated C-reactive protein[J].N Engl J Med，2008，359(21)：2195-2207.

[6]Almanzar G，öllinger R，Leuenberger J，et al.Autoreactive HSP60 epitope-specific T-cells in early human atherosclerotic lesions[J].J Autoimmun，2012，39(4)：441-450.

[7]郝春艳.HSP60诱导免疫耐受抗动脉粥样硬化的作用机制实验研究[D].太原：山西医科大学，2012：138.

[8]Grundtman C，Kreutmayer SB，Almanzar G，et al.Heat shock protein 60 and immune inflammatory responses in atherosclerosis[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2011，31(5)：960-968.

[9]Wick MC，Mayerl C，Backovic A，et al.In vivo imaging of the effect of LPS on arterial endothelial cells：molecular imaging of heat shock protein 60 expression[J].Cell Stress Chaperones，2008，13(3)：275-285.

[10]Xu Q，Metzler B，Jahangiri M，et al.Molecular chaperones and heat shock proteins in atherosclerosis[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2012，302(3)：H506- H 514.

[11]Kreutmayer S，Csordas A，Kern J，et al.Chlamydia pneumoniae infection acts as an endothelial stressor with the potential to initiate the earliest heat shock protein 60-dependent inflammatory stage of atherosclerosis[J].Cell Stress Chaperones，2013，18(3)：259-268.

[12]Knoflach M，Kiechl S，Mayrl B，et al.T-cell reactivity against HSP60 relates to early but not advanced atherosclerosis[J].Atherosclerosis，2007，195(2)：333-338.

[13]Lu X，Kakkar V.The role of heat shock protein (HSP) in atherosclerosis：pathophysiology and clinical opportunities[J].Curr Med Chem，2010，17(10)：957-973.

[14]Zhang X，He M，Cheng L，et al.Elevated heat shock protein 60 levels are associated with higher risk of coronary heart disease in Chinese[J].Circulation，2008，118(25)：2687-2693.

[15]Maron R，Sukhova G，Faria AM，et al.Mucosal administration of heat shock protein-65 decreases atherosclerosis and inflammation in aortic arch of low-density lipoprotein receptor-deficient mice[J].Circulation，2002，106(13)：1708-1715.

[16]Krepuska M，Szeberin Z，Sótonyi P，et al.Serum level of soluble Hsp70 is associated with vascular calcification[J].Cell Stress Chaperones，2011，16(3)：257-265.

[17]白赟，叶丽平，高远生.热休克蛋白在动脉粥样硬化发生发展中作用的研究进展[J].生理科学进展，2014，45(1)：1-6.

[18]Tarkin JM，Joshi FR，Rudd JH.PET imaging of inflammation in atherosclerosis[J].Nat Rev Cardiol，2014，11(8)：443-457.

(本文编辑郭怀印)

(收稿日期：2015-10-19)

中图分类号：R543.5R256.2

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．09．017

文章编号：1672-1349(2016)09-0978-03

通讯作者：郝春艳，E-mail：haochunyan68@126.com

基金项目：山西省卫生厅科研课题项目(No.201301068)；山西医科大学第一医院科研基金项目(No.YG1303)；2013年山西医科大学博士启动基金项目资助