脾调节动脉粥样硬化的相关机制研究①

张延辉 郭晓辰 张军平 刘斯文

(天津中医药大学研究生院，天津300193)

脾调节动脉粥样硬化的相关机制研究①

张延辉 郭晓辰②张军平②刘斯文③

(天津中医药大学研究生院，天津300193)

①本文为国家自然科学基金资助项目(No.81403217)。

1 概述

动脉粥样硬化(Atherosclerosis，AS)是一种慢性炎症反应，虽然高胆固醇血症是其产生的重要条件，但是AS一旦形成，就与炎症、免疫密切相关。无论是高胆固醇血症、炎症还是感染致使AS的产生过程都是机体免疫反应的过程[1]。而脾作为机体重要的免疫器官，长期以来未得到足够的重视，甚至在长达400年的时间里，脾切除术一直在许多疾病中广泛应用。然而，研究发现在AS的经典动物模型ApoE-/-小鼠中，表现出了脾肿大、高滴度的抗核抗体和抗双链DNA抗体[2]，而自身抗体滴度的升高及其长期的存在都可造成脏器组织损害[3]。

机体稳态时，脾中包含大量未分化的单核细胞，在AS病变发生时可形成单核细胞增多症。脾作为单核细胞的主要聚集地，提供单核细胞进入血液循环，渗入到斑块病变区，分化为巨噬细胞，参与泡沫细胞形成和炎性因子分泌等，加重AS疾病进展[4，5]。

然而发现行脾切除术后，小鼠AS的病变面积增加，主动脉根部的损害最严重，并且增加了胸主动脉和腹主动脉的斑块面积[6，7]；大鼠行脾切除后血浆中胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)水平增加，高密度脂蛋白(HDL)水平降低[8]，这些都提示了脾可能发挥着抗AS的作用。

2 脾的生理功能

脾脏是机体重要的免疫器官，占全身淋巴组织总量的25%，含有大量的淋巴细胞和巨噬细胞，是机体细胞免疫和体液免疫中心。脾作为重要的二级淋巴器官，大多数的淋巴细胞都从脾中经过，脾不仅参与免疫反应，它还是重要的免疫调节器官[9]。脾功能亢进时可能会引起红细胞及血小板的减少；脾功能减退可导致过滤血中凋谢或衰老分子和对抗感染这两个功能缺失或不足[3]。脾脏由红髓和白髓组成，白髓是体液免疫和免疫记忆的主要场所，它富含多种具有免疫功能的细胞，主要由T淋巴细胞和B淋巴细胞组成，分别驻留在T细胞区域和B细胞区域。T、B细胞区域除了包含T、B细胞外还有间充质细胞，在T细胞区域主要是成纤维网状细胞，而B细胞区域主要为成纤维树突细胞[10]。红髓包绕着白髓，是由纤维组织构成的网状结构，包含大量的吞噬细胞，除了可以清除老化和损伤的红细胞外，还清除其他病原微生物等[11]。

3 脾调节AS中的炎症免疫反应

3.1促进AS发生发展 单核细胞是脊椎动物先天免疫系统的一部分，血中的单核细胞由骨髓祖细胞和脾脏祖细胞生成，而这两种细胞起源于造血干细胞(Hematopoietic stem cells，HSCs)，AS环境下HSCs表达水平高，进而产生更多单核细胞[12]。单核细胞是最早渗入AS斑块区的炎性细胞类型[13]，其有两个亚群，分别为LY-6Chigh和LY-6Clow单核细胞，前者渗入到血管内膜下，驱动慢性炎症，后者可清除受损的内皮细胞，有助于创伤愈合[5]。

在高胆固醇血症的条件下，ApoE-/-小鼠脾中IL-17、IL-23和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)共同作用可以促使HSCs从骨髓转移到髓外的造血系统[14]。转移到脾中的HSCs在先天免疫应答激活物(Innate response activator，IRA)B细胞(IRA B)和GM-CSF的作用下又可以进一步生成单核细胞和中性粒细胞。脾中生成的单核细胞，特别是LY-6Chigh单核细胞渗入到AS病变区后可以分泌促炎因子，产生活性氧(Reactive oxygen species，ROS)等，加重疾病进展[4]。成熟B细胞对脾中LY-6Chigh单核细胞渗入到斑块区起关键作用[5]。

IRA B细胞在骨髓、血和脾中都有表达，但主要以髓样分化因子(Myeloid differentiation factor88，Myd88)依赖的信号通路在脾中表达，并通过GM-CSF作用于树突状细胞，刺激Th1适应性免疫产生，进而作用于巨噬细胞，随着大量脂质的沉积，巨噬细胞吞噬脂质，形成泡沫细胞，加重病变[15]。

3.2拮抗AS的发生发展 在AS炎性环境下，单核细胞和巨噬细胞可以产生炎症性细胞因子，加重疾病进展，但是AS的炎性环境还可以调动单核细胞，使其分化成巨噬细胞等，增加巨噬细胞或树突状细胞的含量，单核细胞参与组织愈合，清除病原体和死细胞，启动适应性免疫[16]，巨噬细胞清除机体损伤处组织和细胞的坏死碎片以及病原体等，调节内环境稳态和组织愈合[15]。巨噬细胞是先天免疫反应和适应性免疫反应的调节者[13]。此外巨噬细胞还是抗原提呈细胞，将抗原提呈给T细胞。巨噬细胞表面的黏附分子与T细胞表面的协同刺激分子受体结合，产生协同刺激信号，诱导T细胞活化，启动免疫应答[17]。

研究发现通过组织相容性复合体(Major histocompatibility complex，MHC)依赖的抗原提呈介导的适应性免疫(获得性免疫)在AS中发挥重要作用。脾酪氨酸激酶通过巨噬细胞的自噬调节MHCⅡ表达，进而调节AS中的适应性免疫反应[18]。巨噬细胞集落刺激因子(Macrophage-colony stimulating factor,M-CSF)在脾IRA B细胞作用下导致单核细胞增多症的发生及增加巨噬细胞的产生，而沉默M-CSF受体可以阻碍巨噬细胞成熟，减少脾髓血管黏附分子1的表达[19]。氮芥可以引起肺组织损害和纤维化，有研究显示分别对脾切除术组和假手术组的大鼠用氮芥处理，发现相对于假手术组而言，脾切除的大鼠肺中促炎的M1型巨噬细胞表达增加，上调一氧化氮合酶和环氧合酶-2 mRNA 的表达；相反地减少了抗炎M2型巨噬细胞的表达，证明了脾是具有抗炎活性的M2型巨噬细胞的来源[20]。

脾中包含多达25%的B细胞，是产生抗体的主要场所，在免疫功能中通过捕获和加工抗原、归位、转录，增殖淋巴细胞，激活巨噬细胞来发挥自我平衡的角色[21]。免疫球蛋白在斑块中极为丰富，某些可与病变处的抗原表位结合，如：氧化低密度脂蛋白(Oxidized low-density lipoprotein，OxLDL)OxLDL特定的氧化表位[22]。AS中B细胞应答直接指向特定的氧化表位，形成保护性抗体来对抗氧化。有研究在ApoE-/-小鼠脾中发现了不间断的免疫生发中心反应、B细胞的积累和活化的炎性体[23]。

脾切除术后，AS的病变加重，提示脾可能存在抗AS的作用，而后对其进行脾细胞转移，可以提高特定的免疫能力，发挥保护作用。免疫反应往往在疾病发生之后产生，然而这种在损害形成后产生的应对疾病的免疫反应对供体动物产生的保护较晚，而在疾病的更早阶段，转移具有免疫活性的供体细胞可以更早地提供保护作用。研究发现ApoE-/-小鼠进行脾切除术及假手术后进行脾B细胞转移都表现出了脾的抗AS的作用，而且脾B细胞转移较全部细胞的转移可以提供更多的保护作用[22]。高脂喂养的ApoE-/-小鼠AS斑块区可检测出CD8(+)CD25(+)T细胞，ApoE-/-小鼠脾中CD8(+)CD25(+)T细胞对免疫信号起抑制作用，转录CD8(+)CD25(+)T细胞到ApoE-/-小鼠能抑制脾CD4(+)T细胞增殖，减少AS病变[24]。

4 脾影响脂质代谢，干预AS进展

胆固醇在动脉壁的积累可以导致OxLDL产生，进而驱动血管炎症，这一过程对AS的形成是必要的[25]。胆固醇结晶同样也可以激活炎性体，如核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(Nucleotide-binding oligomerization domain，leucine rich repeat and pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小体[26]。ATP结合盒转运体A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)和ABCG1因子表达可以促进胆固醇从巨噬细胞中流出，再通过淋巴和血流从外周组织运回肝脏，随后经胆和粪便排出[27,28]。

研究发现在脾功能亢进患者体内表现低水平的TC，提示脾可以调节脂质代谢。不仅在大鼠动物实验中发现脾切除术后TG表达升高，同时在一些疾病，如骨髓增生性疾病伴脾大的患者接受脾切除术后血浆中TC和LDL水平也升高，术后4 d达最高水平[29]。近期研究显示脾切除术后高脂饮食6个月，大鼠的血浆脂质水平包括HDL都有显著升高，而脾切除术后进行自体移植，高脂饮食6个月后，仅血浆VLDL和TG水平升高，HDL、LDL、TC水平没有显著变化[30]，这些都提示了脾对脂质代谢的调节作用。高胆固醇血症导致胆固醇在巨噬细胞和其他免疫细胞中积累，增加炎症反应，包括激活了骨髓和脾中单核细胞和嗜中性粒细胞的生成，其产生的炎症反应也许对大多数感染是有益的，但是对AS等慢性代谢性炎症疾病是无利的，所以切断胆固醇和炎症之间的链接，就能对代谢性炎症疾病产生有益的效果[31]。因此脾在AS中发挥了重要作用，既可以影响胆固醇的含量又可以调节炎症免疫反应，并且在脂质和炎症间架起了桥梁。

5 结语

AS是炎性免疫疾病，与动脉内膜脂质积累有关。高胆固醇血症可以刺激炎症激活，而胆固醇和炎症之间连接最好的例子为AS。脾作为重要的免疫器官在其中发挥不可忽视的作用，脾的免疫反应对抗炎症的发生[31]。虽然体外实验与临床上都已研究报道了脾抗AS的作用，但也有研究提示脾可以提供单核细胞到AS病变区，分化为巨噬细胞，进而形成泡沫细胞，加重病变发生发展[4]。单核细胞来源于HSCs，HSCs从骨髓转移到髓外的造血系统是在高胆固醇血症的条件下[31]，那么我们可以通过降低胆固醇的浓度，减少这一转移，从而减少单核细胞的产生，对抗AS。脾还可以通过调节Th1适应性免疫的发生加速AS进展[15]。因此，在未来的研究中着力于调控脾脏功能对预防AS是必不可少的。

[1] 吴鹏韬,杨 娜,刘 梅,等.脾功能与冠状动脉病变的关系[J].中西医结合心血管病杂志,2012,10(1):85-87.

[2] Wang Y,Huang Z,Lu H,etal.Apolipoprotein E-knockout mice show increased titers of serum anti-nuclear and anti-dsDNA antibodies[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,423(4):805-812.

[3] Leuenberger M,Sartori C.The spleen:between mysteries and discoveries[J].Rev Med Suisse,2010,6(269):2080-2082,2084-2085.

[4] Robbins CS,Chudnovskiy A,Rauch PJ,etal.Extramedullary hematopoiesis generates Ly-6Chighmonocytes that infiltrate atherosclerotic lesions[J].Circulation,2012,125(2):364-374.

[5] Potteaux S,Ait-Oufella H,Mallat Z.Role of splenic monocytes in atherosclerosis[J].Curr Opin Lipidol,2015,26(5):457-463.

[6] Rezende AB,Neto NN,Fernandes LR,etal.Splenectomy increases atherosclerotic lesions in apolipoprotein E deficient mice[J].J Surg Res,2011,171(2):231-236.

[7] Emtiazy M,Choopani R,Khodadoost M,etal.Atheroprotector role of the spleen based on the teaching of Avicenna (Ibn Sina)[J].Int J Cardiol,2013,167(1):26-28.

[8] Fatouros M,Bourantas K,Bairaktari E,etal.Role of the spleen in lipid metabolism[J].Br J Surg,1995,82(12):1675-1677.

[9] Zhao L,Liu L,Guo B,etal.Regulation of adaptive immune responses by guiding cell movements in the spleen[J].Front Microbiol,2015,6:645.

[10] Turley SJ,Fletcher AL,Elpek KG.The stromal and haematopoietic antigen-presenting cells that reside in secondary lymphoid organs[J].Nat Rev Immunol,2010,10(12):813-825.

[11] Den Haan JM,Mebius RE,Kraal G.Stromal cells of the mouse spleen[J].Front Immunol,2012,3:201.

[12] Wang Y,Lu H,Huang Z,etal.Apolipoprotein E-knockout mice on high-fat diet show autoimmune injury on kidney and aorta[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,450(1):788-793.

[13] Randolph GJ.The fate of monocytes in atherosclerosis[J].J Thromb Haemost,2009,7(Suppl 1):28-30.

[14] Westerterp M,Gourion-Arsiquaud S,Murphy AJ,etal.Regulation of hematopoietic stem and progenitor cell mobilization by cholesterol efflux pathways[J].Cell Stem Cell,2012,11(2):195-206.

[15] Hilgendorf I,Theurl I,Gerhardt LM,etal.Innate response activator B cells aggravate atherosclerosis by stimulating T helper-1 adaptive immunity[J].Circulation,2014,129(16):1677-1687.

[16] Ingersoll MA,Platt AM,Potteaux S,etal.Monocyte trafficking in acute and chronic inflammation[J].Trends Immunol,2011,32(10):470-477.

[17] Dutta P,Nahrendorf M.Regulation and consequences of monocytosis[J].Immunol Rev,2014,262(1):167-178.

[18] Choi SH,Gonen A,Diehl CJ,etal.SYK regulates macrophage MHC-II expression via activation of autophagy in response to oxidized LDL[J].Autophagy,2015,11(5):785-795.

[19] Dutta P,Hoyer FF,Grigoryeva LS,etal.Macrophages retain hematopoietic stem cells in the spleen via VCAM-1[J].J Exp Med,2015,212(4):497-512.

[20] Venosa A,Malaviya R,Gow AJ,etal.Protective role of spleen-derived macrophages in lung inflammation,injury,and fibrosis induced by nitrogen mustard[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2015,309(12):1487-1498.

[21] Ochsenbein AF,Zinkernagel RM.Natural antibodies and complement link innate and acquired immunity[J].Immunol today,2000,21(12):624-630.

[22] Witztum JL.Splenic immunity and atherosclerosis:a glimpse into a novel paradigm?[J].J Clin Invest,2002,109(6):721-724.

[23] Grasset EK,Duhlin A,Agardh HE,etal.Sterile inflammation in the spleen during atherosclerosis provides oxidation-specific epitopes that induce a protective B-cell response[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2015,112(16):E2030-2038.

[24] Zhou J,Dimayuga PC,Zhao X,etal.CD8(+)CD25(+) T cells reduce atherosclerosis in apoE(-/-) mice[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,443(3):864-870.

[25] Hansson GK.Inflammation,atherosclerosis,and coronary artery disease[J].N Engl J Med,2005,352(16):1685-1695.

[26] Duewell P,Kono H,Rayner KJ,etal.NLRP3 inflammasomes are required for atherogenesis and activated by cholesterol crystals[J].Nature,2010,464(7293):1357-1361.

[27] Tall AR,Yvan-Charvet L,Terasaka N,etal.HDL,ABC transporters,and cholesterol efflux:implications for the treatment of atherosclerosis[J].Cell Metab,2008,7(5):365-375.

[28] Rader DJ,Tall AR.The not-so-simple HDL story:Is it time to revise the HDL cholesterol hypothesis?[J].Nat Med,2012,18(9):1344-1346.

[29] Aviram M,Brook JG,Tatarsky I,etal.Increased low-density lipoprotein levels after splenectomy:a role for the spleen in cholesterol metabolism in myeloproliferative disorders[J].Am J Med Sci,1986,291(1):25-28.

[30] Akan AA,Sengul N,Simsek S,etal. The effects of splenectomy and splenic autotransplantation on plasma lipid levels[J].J Invest Surg,2008,21(6):369-372.

[31] Tall AR,Yvan-Charvet L.Cholesterol,inflammation and innate immunity[J].Nat Rev Immunol,2015,15(2):104-116.

[收稿2016-12-27]

(编辑 张晓舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.09.029

张延辉(1990年-)，女，硕士，主要从事中医药防治心血管疾病研究。

及指导教师：张军平(1965年-)，男，医学博士，教授，主任医师，博士生导师，主要从事中医药防治心血管疾病研究，E-mail:tjzhtcm@163.com。

R543

A

1000-484X(2017)09-1412-03

②天津中医药大学第一附属医院心血管科，天津300193。

③天津中医药大学第一附属医院推拿科，天津300193。