细胞凋亡与急性冠脉综合征相关性的研究进展

刘慧地 杨丽霞

综 述

细胞凋亡与急性冠脉综合征相关性的研究进展

刘慧地 杨丽霞

细胞凋亡；急性冠脉综合征；易损斑块

细胞凋亡是由基因所控制的细胞自主且有序的死亡，它不是一个被动发生的过程，而是涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用的主动过程。与坏死过程不同，凋亡无细胞膜破裂、细胞内容物外溢，也没有严重的炎症反应。易损斑块不稳定及破裂、血小板聚集和血栓形成是急性冠脉综合征（ACS）主要的病理机制，而内皮细胞、巨噬细胞以及血管平滑肌细胞则是其主要的效应细胞，参与了急性冠脉综合征发生、发展的全过程。越来越多的文献报道证实细胞凋亡参与了ACS的发生发展过程。

1 细胞凋亡信号通路的主要三大途径

1.1 通过死亡受体的细胞凋亡 首先肿瘤坏死因子受体（tumor necrosis factor-receptor，TNF-R）家族的膜结合死亡受体，如 Fas（CD95）、TNF-R1、死亡受体（DR）3～6等，再结合其配体，通过蛋白之间的相互作用征集适配蛋白，如Fas-FADD和TNFR1-TRADD等。适配子征集半胱氨酸蛋白酶，如caspase-8和caspase-2到复合物。在Fas、FADD以及caspase-8形成的复合物内，caspase-8通过寡聚活化蛋白分解，进而依次活化承担着细胞生存、结构、代谢功能所需的细胞内底物裂解的终末效应器caspase（caspases-3、6 和 7）。

1.2 通过线粒体扩大的细胞凋亡 Caspase除了直接活化作用外，caspase-8活化还能够引起bcl-2家族蛋白裂解。Bcl-2家族成员具有促凋亡和抗凋亡的双重效应。Bcl-2家族促凋亡的成员包括bid、bad、bak、bax和bik，活化后的相关成员移到线粒体上，进而与线粒体膜抗凋亡的成员（如bcl-2和bcl-X等）进行相互作用，从而使电压依赖性线粒体通道发生去极化并释放引起线粒体凋亡的相关介质，如细胞色素C和Smac DIABLO。细胞色素C联合适配子apaf-1和caspase-9能够激活caspase-3和caspase的级联反应。Smac DIABLO直接拮抗凋亡蛋白抑制剂（inhibitor of apoptosis protein，IAP）促进细胞凋亡。细胞内表达蛋白（FLIP和IAP）能够阻断细胞的凋亡。FLIP的主要结构与caspase-8大致相同，两者的区别在于FLIP的C-末端没有活化的caspase位点，因此FLIP与caspase-8结合可阻止其活化。而IAP能够抑制向下caspase酶的活性，或通过核转录因子 B（nuclear transcription factor-κB）的活化介导抗凋亡信号途径。

1.3 通过内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）的细胞凋亡 ERS凋亡途径是一种新的细胞凋亡途径。ERS途径早期通过激活未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）使细胞内蛋白质合成暂停，内质网稳态得以恢复，从而起到细胞保护作用。若机体诱导ERS的因素持续存在，ERS也将持续进行并会触发C/EBP同源蛋白、c-JUN氨基末端激酶及caspase等通路诱导细胞凋亡[1]。

1.3.1 C/EBP同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP）途径 CHOP又称生长停滞和 DNA损害诱导基因153（growth arrest and DNA damage inducible gene 153，GADD153），是 ERS 特异性转录因子。CHOP基因启动子中含有ATF4、ATF6、XBPl等蛋白的结合位点，其中PERK-eIF2O-ATF4是激活CHOP的主要途径。此外p38MAK通过CHOP可以上调促凋亡基因蛋白BIM、BaX/Bak、GADD34、EROI、TRB3以及抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，进而诱导细胞凋亡[2,3]。

1.3.2 凋亡信号调节激酶（apoptosis signal-regulating kinase，ASK）1/肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）2途径 活化的IRElO的胞浆结构域集TRAF2至内质网膜，两者相互作用，共同激活ASK1，经过一系列反应，三者形成IRElO-TRAF2-ASK1复合物，继而磷酸化JNK，使之激活。JNK活化后再通过磷酸化过程调节Bcl-2家族蛋白介导细胞凋亡。此外活化的ASK1还可通过磷酸化过程激活p38MAPK，进而激活CHOP途径，诱导细胞凋亡[4,5]。

1.3.3 Caspase-12途径 Caspase-12属于半天冬酶家族，是ERS特有的途径[6]。正常生理情况下，caspase-12以无活性的酶原形式定位于内质网膜上。当ERS过程发生时，caspase-12酶原活化且释放到细胞质中，激活caspase-9，从而进一步激活caspase-3诱导细胞凋亡。

2 急性冠脉综合征的细胞凋亡

急性冠脉综合征是临床心血管疾病的重要死因之一。急性冠脉综合征患者在我国总的院内死亡率为4%～6%，再发心肌梗死的发生率为8%～11%。急性冠脉综合征发生的根本原因是易损斑块的破裂、血小板聚集及血栓形成。易损斑块中存在多种细胞（内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞）的凋亡和坏死，而凋亡占其主导地位。存在于易损斑块的各种细胞，与其他细胞相比，巨噬细胞、平滑肌细胞及内皮细胞更容易于发生细胞凋亡。由于细胞凋亡直接影响着易损斑块的稳定性，所以急性冠脉综合征的发生发展主要取决于细胞凋亡和细胞增殖的动态平衡。

2.1 血管内皮细胞的凋亡 血管内皮细胞（endothelial cell，Ec）是血管的第一道屏障，具有调节血流、防止脂质渗漏、抑制血小板聚集及血栓形成等作用。有研究发现，易损斑块形成过程伴有内皮脱落及表面血小板聚集。血管内皮细胞的过度凋亡一方面能增强组织因子的活性，加强血小板聚集能力，从而促进血液凝固；另一方面能促进易损斑块的糜烂，增加斑块的不稳定性，进而继发血栓形成。过往大量研究表明，氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）、血管紧张素Ⅱ、ROS、炎性因子与血管内皮细胞凋亡密切相关。Muller等[7]的研究发现，蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI）是内质网中含量丰富的一种分子伴侣和氧化还原酶，可促进二硫键的形成和异构化，参与蛋白质的折叠，ox-LDL可以通过对PDI进行修饰抑制，进而诱导ERS过程，引发血管内皮细胞凋亡。有研究表明，PDI被硝酸化修饰后会增加蛋白折叠错误的概率，从而进一步诱导ERS过程及内皮细胞凋亡[7]。Chen等[8]的研究同时发现，带负电荷的低密度脂蛋白L5也可以通过诱导血管内皮细胞ERS过程及氧化应激从而影响易损斑块的稳定性。Zhou和Tahsa[9]的研究发现，在兔动脉粥样硬化斑块模型中，高浓度同型半胱氨酸诱导的UPR同样存在，且斑块大小与内皮细胞中CHOP的表达及内皮细胞凋亡呈正相关。

2.2 血管平滑肌细胞的凋亡 易损斑块破裂与富含血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）的纤维帽较薄有关，尤其在斑块的肩部更容易发生，因为此处VSMC较少，而巨噬细胞及炎性细胞浓度较高[10]。VSMC的大量凋亡使斑块肩部结构较脆弱，不能发挥支撑作用，而巨噬细胞产生的金属蛋白酶下调细胞外基质，不能维持组织结构，使局部组织相对弱，这样使纤维帽形成障碍，斑块易于破裂。最新研究发现，VSMC凋亡能够促进晚期易损斑块的不稳定性，其中VSMC的表型转化在其中起着至关重要的作用，就是说抑制VSMC表型转化，减少VSMC凋亡对晚期易损斑块的稳定性是有利的。心肌素血清反应因子（myocardin-serum response factor，SRF）是表型转化中重要的组成部分，在大多数VSMC基因的激活和抑制通道中起着桥梁作用。ApoE-/小鼠敲除myocardin基因后，同未敲除myocardin基因的小鼠易损斑块相比，其斑块中有着大量的巨噬细胞及VSMC来源的巨噬样细胞，这种斑块极易发生破裂；同时发现敲除myocardin能够激活炎症反应，使巨噬细胞增多，进一步促进斑块的不稳定性。而且在脉管系统中仅有VSMC表达myocardin，即说明myocardin能够激活VSMC某种基因，减少VSMC表型转化，抑制VSMC凋亡，减少炎症反应，增强晚期易损斑块的稳定性[11]。Kruppel样因子 4（Kruppel-like factor 4，KLF4）也是VSMC表型转化过程中重要且必需的因子，VSMC中KLF4的缺失能够延缓VSMC表型转化。近年很多研究表明，KLF4的缺失主要是减少VSMC来源巨噬样细胞这种表型，从而增加晚期易损斑块的稳定性，这种表型同胆固醇在易损斑块中的聚集有关，具体机制有待研究[12,13]。最新研究发现，染色体上的9p21基因同VSMC凋亡和易损斑块也密切相关，其主要通过减少细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B（cyclin-dependent kinase inhibitor 2B，CDKN2B）和肌钙蛋白这种方式。CDKN2B是吞噬细胞上吞噬受体激活所必需的配体，CDKN2B缺陷的凋亡小体对胞葬作用具有抵抗性，使其不能被周围的巨噬细胞所吞噬，这说明CDKN2B的减少通过增加VSMC凋亡促进易损斑块的不稳定性[14]。

2.3 巨噬细胞的凋亡 有研究表明，大部分细胞凋亡过程发生在动脉粥样斑块的核心部分，主要是巨噬细胞参与而非VSMC。巨噬细胞凋亡发生在易损斑块病变的各个阶段，尤其是早期，巨噬细胞凋亡增加使易损斑块早期病变细胞减少从而增加了易损斑块的稳定性。这个过程与PI3K/Akt息息相关。首先，巨噬细胞最简单可以分为两型，M1和M2，M1具有促炎作用，M1具有抗炎作用[15]。由于受载脂量程度的影响，使不同分型的巨噬细胞在易损斑块的各个阶段具有多样性和复杂性，不同分型的巨噬细胞可能影响巨噬细胞对低密度脂蛋白的吞噬，从而影响炎症反应和细胞凋亡[16,17]。PI3K/Akt/mTORC1通路对巨噬细胞的分化有调控作用。巨噬细胞表面有Akt1、Akt2、Akt3三种表型，Arranz等研究发现，Akt1缺失使巨噬细胞更容易分化成M1，Akt2缺失使之分化成M2，最重要的是同未敲除Akt2的Ldlr-/-小鼠相比，Ldlr-/-小鼠敲除Atk2后早期粥样斑块病变减少，正是因为巨噬细胞表面Akt2的缺失，使之分化成M2型，减少了巨噬细胞的凋亡和炎症反应[18,19]。其次，巨噬细胞对凋亡刺激有抵抗性，也是因为PI3K/Akt通路的活化。当急性冠脉综合征发生时，血管内环境变化能够引发内质网应激并激活UPR，从而导致巨噬细胞的凋亡。c-Jun NH2-末端激酶（c-Jun NH2-terminal kinases，JNK）是UPR的作用因子，分为JNK1和JNK2两种类型，其中JNK1能够诱导巨噬细胞凋亡，其抑制PI3K/Akt通路作用。有研究发现，当JNK1减少时，巨噬细胞凋亡减少，使易损斑块的不稳定性增加[20]。再者，IkB 激酶（IκB kinase α，IKKα）同 PI3K/Akt和NF-KB两条通路有关，Akt通路通过Ikkα能够激活NF-KB通路，从而减少巨噬细胞的凋亡。在ldlr-/-小鼠中敲除或者沉默IKKα实验中可以发现易损斑块减少，而且易损斑块中巨噬细胞增加，说明IKKα缺失抑制了巨噬细胞Akt通路，从而进一步抑制了NF-KB，增加了巨噬细胞的凋亡[21]。

2.4 其他因素导致的易损斑块主要效应细胞凋亡目前长链非编码RNA（long non-protein coding RNA，lncRNA）在心血管领域中的应用越来越广泛，多种lncRNA参与了细胞凋亡的过程。P53是细胞凋亡过程中一个重要的调控因子，且在动脉粥样硬化中有着不可忽略的作用。LincRNA-p21是一个新的P53的靶基因。Wu等研究发现，在ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块组织中，lincRNA-p21的表达量明显降低，而在RAW264.7细胞和HA-VSMC细胞中沉默lincRNA-p21，通过抑制lincRNA-p21，上述两种细胞的增殖速度显著加快，而P53介导的细胞凋亡过程则受到抑制。LincRNA-p21之所以能够增强P53的转录活性是通过与MDM2结合减少MDM2与P53的结合，则P53与P300的结合增加，进而达到调控P53转录活性的作用[22,23]。肺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1）属 LncRNA 家族重要成员，许多研究表明，MALAT-1与细胞增殖有关，体外敲除MALAT-1后可显著抑制内皮细胞的增殖[24]，但具体机制还有待进一步研究。

3 展望

综上所述，细胞凋亡过程普遍存在于易损斑块中，且与易损斑块的不稳定性密切相关。在临床应用中，我们可以对细胞凋亡过程中的相关途径进行调控，从而提高易损斑块的稳定性，防止斑块破裂及其并发症的发生。这无疑为急性冠脉综合征患者的治疗提供了一个新的思路。

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Research progress of relationship between apoptosis and acute coronary syndrome

Apoptosis；Acute coronary syndrome；Vulnerable plaque

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.11.005

R543.3

A

1672-5301（2017）11-0977-04

650000 云南省昆明市，昆明医科大学附属成都军区昆明总医院心血管内科

杨丽霞，E-mail：doctorylixia@126.com

2017-04-08）