血管外膜在动脉粥样硬化中作用的研究进展

张薪茹，丁英鹏，陈瑶，李光宇，张劲松，杜荣增

(江苏大学附属医院，江苏镇江212001)



血管外膜在动脉粥样硬化中作用的研究进展

张薪茹，丁英鹏，陈瑶，李光宇，张劲松，杜荣增

(江苏大学附属医院，江苏镇江212001)

动脉粥样硬化(AS)是由脂质代谢紊乱、炎症介质、细胞因子等诸多遗传或环境因素相互作用所致的血管系统多病灶慢性免疫炎性疾病。AS的发病机制十分复杂，长期以来人们一直认为内膜和中膜在AS形成中发挥了主要作用；然而，目前越来越多的研究提示，血管外膜是作为反应的先导者从外向内参与了AS的发生发展。在炎症反应、氧化应激等作用下，激活血管外膜，并在AS的形成中起了至关重要的作用。

动脉粥样硬化；血管外膜；成纤维细胞；还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶；舒血管活性肽

动脉粥样硬化(AS)是一种严重危害人类健康的常见心血管疾病，是基因与环境多因素综合作用的结果。在血管相关性疾病的研究中，人们一度忽略了外膜的作用。长期以来，血管疾病的研究主要集中在中膜的平滑肌细胞和内膜的内皮细胞；直到90年代开始，研究者才逐渐发现，血管外膜具有神经与内分泌功能，可调节血管壁的结构与生物学效应，通过参与炎症、免疫与代谢过程，在AS中发挥了重要作用。现就血管外膜在AS中的作用研究进展综述如下。

1 血管外膜的结构和功能

血管壁是一个有序的层状结构，体内的大中动脉(包括冠状动脉、主动脉等)由内膜、中膜以及外膜三层结构构成；与单纯由内皮细胞组成的内膜和以平滑肌细胞为主的中膜相比较，血管外膜的成分相对复杂，主要包括成纤维细胞(AF)、肥大细胞、脂肪细胞、巨噬细胞、神经节细胞和诸多细胞外基质(ECM)成分等。其中AF作为血管外膜最主要的细胞成分，它能够被多种因素激活，释放炎症因子。长期以来，人们认为外膜的主要作用是为血管或ECM提供支持，为交感神经末端和滋养血管提供支架，但其在维持血管正常生理功能以及参与血管病变过程方面的作用很大程度上都被忽略。近年来越来越多的证据表明，动脉外膜的损害会影响血管的病理生理学状态，与AS、糖尿病、高血压及各种血管成形术后病变等多种血管疾病的发生发展密切相关[1]。

2 血管外膜与AS的关系

AS是由脂质代谢紊乱、炎症介质、细胞因子等诸多遗传或环境因素相互作用所致的血管系统多病灶慢性免疫炎性疾病，主要累及大、中动脉。AS发病机制十分复杂，长期以来，AS被认为是一个由内向外发展的过程，内皮功能障碍是始发因素，因而研究重点主要集中在内膜和中膜的结构和功能改变，外膜仅仅作为“旁观者”。

新近观点认为，AS的本质是血管壁的炎症反应[2]，而外膜炎症是AS的始发环节，是引起AS的始动因素[3]。在动物模型中发现，小鼠股动脉套管3 d后，血管外膜已有炎性细胞聚集，而在术后第7天才观察到轻微的内膜新生；这表明外膜中的炎症浸润要早于内膜增生性改变，提示外膜炎症是AS的始动因素。早在1915年Allbutt等研究结果证实，在AS的血管外膜中发现了炎性细胞浸润；随后，Schwartz和Mitchell观察到血管外膜炎症与AS严重程度正相关；此外，体外实验也证实，用多种活性物质刺激大鼠腹主动脉可诱导外膜中的AF表达各种炎症介质，而这些炎症介质又可进一步增强外膜AF的增殖、迁移能力，并促进炎症反应[4]；这些实验表明，外膜炎症推动了AS的进展。因此，外膜并非传统中认为的“旁观者”，而是“积极的参与者”，与内皮细胞、平滑肌细胞共同参与AS的发生和发展[3, 5, 6]。

2.1 血管外膜AF与AS AF作为血管外膜最主要的细胞成分，具有重要的免疫调节能力和生物合成能力，其主要功能是通过分泌胶原合成ECM[7]，维持血管的正常结构与功能；AF也是一种免疫细胞，能分泌和释放多种细胞因子，如转化生长因子β(TGF-β)、基质金属蛋白酶(MMPs)等[8]。这些细胞因子在血管损伤后的炎症反应及组织修复中起了重要作用[9]。

AF被多种因素激活后，可发生AF向肌成纤维细胞(MF)表型转化，进而增殖、迁移，并合成和释放多种生物活性物质，参与血管修复、影响AS的发生发展。Siow等[10]采用表达B2半乳糖苷酶(Lac2Z)的腺病毒载体在大鼠颈动脉内皮拉伤模型上标记AF，发现动脉损伤后AF由外膜迁移到内膜，这直接证明了AF参与了AS的发生和发展。其迁移的主要机制可能是在局部TGF-β和血小板源性生长因子等细胞因子的诱导下，AF通过损伤的中层向新生内膜迁移。有研究表明，AS能够激活AF，其活化后能够合成、释放活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)及炎性因子等多种活性因子，并且在内膜损伤前通过作用于平滑肌细胞和内皮细胞启动AS的发生发展[11]。Xu等[12]采用高脂饮食喂养Apo E基因敲除小鼠2、4、8周后，发现Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维表达增高，在AF中最早检测到细胞增殖。这表明AF的激活早于内膜的内皮细胞和中膜的平滑肌细胞，可最先作出响应并发生活化，是血管壁的哨兵细胞[13]，同时也证明了AF活化是AS的始发因素。

2.2 血管外膜还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶与AS NADPH氧化酶由p22、p47、p67、nox1、nox2等多个亚基片段组成，是血管壁中调控ROS形成的主要物质，可催化形成一系列ROS，启动氧化应激，导致细胞增殖、迁移，最终造成血管功能改变。在高血压动物模型中发现，血管外膜中的NADPH氧化酶的亚基nox4明显表达，并参与了AF的增殖、迁移；在使用nox4阻断剂后，外膜的ROS明显减少，改善了损伤后的血管功能。越来越多的研究发现，在AS病变中NADPH氧化酶可被大量激活，且血管外膜的NADPH氧化酶活性明显高于血管其他部位[14]。一项关于NADPH氧化酶亚基nox1的研究发现，高脂血症、高血压、吸烟等冠心病危险因素导致nox1亚基迁移至细胞质膜微囊，内皮功能障碍和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)解偶联，这一过程与AS的形成有关[15]。在细胞实验中发现，坎地沙坦通过下调NADPH氧化酶p22 phox的表达，发现外膜AF的ROS产生减少。在动物实验中发现，p47 phox的缺失会延缓Apo E基因敲除小鼠主动脉区中AS病灶形成的进展。综上所述，血管外膜NADPH氧化酶直接参与或间接参与AS病灶的发展过程。

2.3 血管外膜神经系统与AS 人类尸检发现，外膜周围组织分布着大量的儿茶酚胺神经纤维，这提示神经纤维主要分布在外膜。AS病变好发于大中动脉，而在静脉血管中鲜见。对其机制研究的免疫组织化学染色发现，大、中动脉周围的神经纤维主要是以去甲肾上腺素能和胆碱能神经纤维为主，而静脉、小动脉及毛细血管的神经纤维支配很少，这些证据都表明外膜与自主神经系统是密切相关的[16]。

血管外膜分布的神经纤维主要是交感和副交感神经，释放的神经递质分别主要是去甲肾上腺素(NA)和乙酰胆碱(ACh)。其中，NA与血管平滑肌细胞膜上的α1受体结合，激活磷酸脂酶C，使胞内肌醇三磷酸增多，导致血管收缩，能够促进中膜平滑肌细胞增殖、迁移；也可以诱导主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ型在内皮细胞表面的表达，从而为T细胞呈递抗原[17]。一方面,ACh与单核细胞、淋巴细胞等免疫细胞表面的α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)结合，阻断NF-κB信号通路，抑制炎症因子的产生[18, 19]；另一方面，ACh通过M3胆碱能受体作用于血管平滑肌细胞，促进引起血管舒张的NO产生[20]。

血管周围神经释放的递质活性物质可直接激活外膜上的炎症细胞，释放炎性介质，引起神经源性炎性反应；或通过直接弥散作用于血管平滑肌细胞、内皮细胞，从而引起血管功能受损[21]。目前研究认为，交感神经过度兴奋，可以造成低密度脂蛋白(LDL)及内皮细胞修饰的LDL的摄入增加，而LDL是致AS的主要危险因素之一；在人类和Apo E基因敲除的小鼠中，激活交感神经自主神经系统可以促进AS的形成[22]。在病理条件下，比如AS中，交感神经活性过度活化可通过增加血管收缩、血管壁中变性脂蛋白的积累、血管内皮功能紊乱以及氧化应激与血管重塑的刺激作用，进而加速AS进展[23]。目前，大多观点认为胆碱能系统的激活是抑制炎症反应的过程[24]，Tracey等[25]迷走神经和其递质ACh所构成的抗炎通路命名为胆碱能抗炎通路(CAP)。有研究发现，ACh能够明显抑制经脂多糖刺激的巨噬细胞释放炎症因子。这说明机体处于炎症反应时，胆碱能神经系统对炎症因子的释放起到重要调节作用。因此，激活CAP以及恢复正常的交感神经系统的调节可能在AS的治疗有潜在的应用价值。

已有研究证明，外膜损伤可导致局部神经递质释放不平衡，促进外膜AF及中膜平滑肌细胞增殖迁移，最终破坏血管内皮结构。自主神经系统功能紊乱与血管功能受损经常共存，这就反映了这两个组织之间复杂的关系。由此可见，神经系统在外膜炎症反应及AS的发展中发挥了重要作用，为AS的研究机制提供了新的思路。

2.4 血管外膜释放的血管活性肽与AS 血管外膜可释放多种血管活性多肽，主要包括缩血管活性肽和舒血管活性肽，它们有分子量小、分布广泛、种类繁多、调节灵活等特点，并以内分泌和旁分泌/自分泌的方式，在血管局部发挥其调节血管舒缩、细胞增殖、迁移和分泌等复杂的生物学作用，对循环系统功能进行调节，以维持心血管稳态。其中，缩血管活性肽如血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)有促AS作用，而舒血管活性肽如肾上腺髓质素(ADM)则有抗AS作用。

2.4.1 AngⅡ AngⅡ主要在血管壁中生产，是肾素-血管紧张素系统(RAS)中最为重要的生物活性物质，是一种强烈的缩血管活性肽，除维持血容量和调节血压外，还能促进炎症活性和氧化活性，参与炎症反应。众所周知，AngⅡ可通过刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮，进而产生高血压。然而，越来越多的证据表明AngⅡ也与AS的形成关系密切。Weiss等[26]用Apo E基因敲除小鼠构建低肾素高血压模型，发现AngⅡ刺激能加重AS的病变程度，证明了在RAS依赖的高血压中，动脉壁内产生的AngⅡ可能与AS发生有关联。Suganuma等[27]研究也显示，AngⅡ拮抗剂可减少AS的病灶的形成，并稳定已形成的动脉粥样斑块；近期有研究报道，AngⅡ可能会促进 Apo E基因敲除小鼠中AS病灶的形成；AngⅡ可激活NADPH氧化酶，并增加AF的ROS及氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)的生成，进而加剧血管炎性和AS的发展[28]。此外，最近研究发现，AngⅡ也能够诱导体外和体内产生ROS，导致后者在细胞内过量蓄积，造成氧化应激、出现细胞损伤，进而在高胆固醇血症、AS和血管损伤中发挥作用[29,30]。在AngⅡ促中膜增生的实验中发现，AngⅡ不仅可刺激中膜增生，而且能活化AF中的NADPH氧化酶，并产生超氧阴离子，引起血管自发性收缩，最终导致高血压[31]；AngⅡ激活原癌基因ERK1/2以及转录因子，促进氧化应激和AF的表型转化。Yang等[32]也报告AngⅡ可增加SOD，推测动脉外膜NADPH氧化酶激活所产生的H2O2会通过各种方式(包括刺激增生、降低鸟苷酸环化酶的活性)对中膜平滑肌细胞产生影响。上述研究表明，AngⅡ对细胞的作用是促炎症性的，并损伤血管功能，在AS中发挥了重要作用。

2.4.2 ADM ADM最早于1993年被Kitamural等在嗜铬细胞瘤中发现，广泛分布于心、脑、肾等组织，具有广泛的生物学作用。对心血管系统来说，它可以抑制内皮细胞的凋亡、抑制血管平滑肌的增殖和迁移、抑制氧化应激进而对抗血管损伤，最终达到抑制AS形成的作用。体内研究发现，在球囊损伤的颈动脉模型中，静脉注射ADM干预2周后新生内膜形成减少、AF数量和胶原沉积的量也都相应减少了[33]。在不同的离体组织、细胞或在整体动物实验中，采用如NA、AngⅡ等上调ADM表达，发现ADM可促内皮细胞NO的生成，并能拮抗/抑制AngⅡ的缩血管、促细胞增殖效应，尤其能够明显抑制AngⅡ刺激的外膜细胞迁移，进一步证实了ADM在AS中具有保护性作用。

综上所述，血管外膜是结构最复杂的血管壁成分，分布着细胞、神经末梢等多种成分，不仅有支持、营养血管的作用，其血管外膜及神经纤维在AS发生发展中起重要作用。AS是一种由多种因素导致的慢性心血管疾病，炎性反应过程贯穿于病变全程。因此,抗炎尤其是外膜炎性的发生发展以及激活CAP，恢复正常的交感神经支配，为AS治疗提供了新的研究方向。

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国家自然科学基金资助项目(81370408)；江苏省自然科学基金资助项目(BK20131246)；江苏省镇江市科技计划项目(SH2011024)；江苏省镇江市社会发展项目(SH2015036)。

杜荣增(E-mail： adu309@sohu.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.38.039

R543.5

A

1002-266X(2016)38-0107-04

2016-06-29)