炎症反应对于冠状动脉斑块易损性的影响

赵晨 贾海波 李丽丽

冠状动脉粥样硬化通常被认为是一种慢性炎症性疾病，可导致不同程度的血流通过障碍。病变部位有特异性形成的纤维帽覆盖于富含脂质成分的斑块核心区域。病变早期通常有完整的内皮覆盖，而在病变晚期，内皮连续性遭到破坏，这导致了病变进展及严重并发症的形成。通过对动脉粥样硬化机制进行研究发现，包括巨噬细胞和T细胞等多种细胞可表现出持续的炎症反应性，产生多种炎性介质，如：促炎细胞因子、免疫激活的共刺激因子等［1-2］。此外，许多巨噬细胞可通过清道夫受体内化胆固醇，甚至部分可产生抗炎因子，而部分T细胞也可表现出抗炎和免疫抑制的特性。这些促炎和抗炎机制共同导致了冠状动脉粥样硬化病变进展缓慢、难以治愈以及慢性炎症浸润［3］。同时，这也反映了粥样硬化斑块进展为易损斑块伴随着复杂的炎症反应过程。

1 冠状动脉粥样硬化罪犯病变分类

冠状动脉粥样硬化病变可在数月或数年中隐匿进展，甚至终其一生都不会有临床症状发生［4］。而如果斑块表面内皮连续性遭到破坏，导致血栓形成并阻塞管腔，则会出现典型的临床症状。斑块表面连续性受损即斑块破裂，可发生在60%～80%的急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）患者中；而斑块侵蚀可发生在20%～40%患者中，尤其好发于女性与年轻患者［5］。近期研究显示急性心肌梗死患者中斑块破裂与斑块侵蚀的发生率发生改变，斑块侵蚀的发生率逐渐升高，而显著的斑块破裂发生率逐渐降低［5］。

2 何谓易损斑块

易损斑块是指具有血栓形成倾向、极有可能快速进展成罪犯斑块的冠状动脉粥样硬化斑块。其病理学特征表现为薄纤维帽，大的坏死脂质核心同时伴有丰富的炎症细胞及少量平滑肌细胞等［6］。流行病学研究显示，约66.67%的ACS发生于冠状动脉临界病变，其中易损斑块是斑块破裂及血栓形成的独立预测因子［7］。尽管目前对于冠状动脉血栓形成机制的研究已经取得了突破性的进展，但导致斑块破裂及侵蚀的发生机制并未完全明确。研究发现，发生破裂的斑块通常具有更薄的纤维帽及较大的脂质坏死核心，同时，血管壁的结构异常也是导致冠状动脉血栓形成的重要原因［8］。而导致血管壁结构异常的主要原因是成熟交联胶原蛋白量减少与胶原蛋白水解酶水平增加所致。

病理学研究发现，导致严重心肌梗死的罪犯病变通常表现为斑块破裂伴血栓形成，同时在病变部位可发现巨噬细胞、活化T细胞、树突细胞等炎症细胞以及变薄的纤维帽和增生的新生血管［9］。亦可在斑块破裂部位发现基质金属蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶以及活化巨噬细胞产物。这些酶可破坏纤维胶原蛋白，降低斑块的机械稳定性，导致斑块易损性增加［10］。

此外，中性粒细胞可被外界因素刺激活化，产生蛋白水解酶：如过氧化物酶，释放大量氧自由基和趋化因子，加剧内皮细胞损伤和炎症反应，增加斑块负荷［11］。淋巴细胞可与中性粒细胞协同参与氧化应激反应及炎症过程。有研究表明，中性粒细胞与淋巴细胞的比值与冠状动脉临界病变斑块易损性有关，甚至有望成为预测易损斑块的简易有效指标［12］。

随着腔内影像学技术的不断进步，包括冠状动脉血管造影、磁共振成像等，尤其是腔内影像学，如光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）在心血管介入领域的深入应用，针对斑块的形态与成分识别有了突破性的进展［13-14］。在OCT图像分析中，将脂质角度超过两个象限，最小纤维帽厚度小于65 μm的脂质斑块定义为薄纤维帽斑块［15］。

3 炎症反应对于斑块侵蚀的影响

发生纤维帽断裂的斑块通常具有较大的脂质核心，并可在脂质核心中发现丰富的促凝血组织因子［3，16］。而作为另一导致冠状动脉血栓形成的主要原因——斑块侵蚀，通常没有大的脂质核心，并且炎症细胞浸润程度较轻。相较于斑块破裂，斑块侵蚀发生发展机制可能有显著的差异［17］。斑块侵蚀通常没有较多的炎性浸润，但是含有大量增殖的平滑肌细胞，丰富的蛋白多糖、透明质酸，以及大量的新生血管。引起内皮发生侵蚀的机制目前尚不清楚，然而近期多项研究指出固有免疫在其中发挥一定的作用。覆盖在动脉粥样硬化病变表面的内皮细胞大量表达模式识别受体Toll样受体-2（toll-like receptor-2，TLR-2）。这种受体可导致内皮细胞凋亡。在发生严重斑块侵蚀的部位，中性粒细胞可加速这一过程［18-19］。

据此，发生斑块破裂和斑块侵蚀的患者，其治疗策略可能会有一定的差异。发表于欧洲心脏病学杂志的Erosion研究及其1年随访研究前瞻性地探讨了不同发病机制导致的ACS通过强化双联抗血小板治疗可替代支架置入治疗，这也为ACS的精准诊疗提出了新的方向［20-21］。

4 炎症反应导致斑块易损性增加的机制

既往关于斑块破裂机制的研究大多来源于尸检发现。病理学研究表明，发生破裂的斑块一般覆盖有薄的纤维帽（＜50 μm），同时伴有持续激活的炎症反应以及分泌量增加的蛋白水解酶［22］。炎症反应可使巨噬细胞、T细胞等激活，并分泌抑制纤维帽形成的细胞因子以及可导致纤维帽中纤维成分破坏的蛋白酶。截至目前，研究人员将更多的焦点投入到基质蛋白水解酶及半胱氨酸蛋白酶在斑块中的胶原水解作用。这些酶存在于人体动脉粥样硬化斑块中，并且在罪犯病变中显示出蛋白水解活性［23］。这些发现为通过调控靶向蛋白酶来维持斑块稳定提供了新的方向。目前，多种可能对斑块纤维帽稳定性产生影响的细胞因子已经被发现。干扰素-Γ是由辅助性T细胞（helper T cell，Th）-1和自然杀伤细胞产生的促炎因子，通过抑制胶原纤维形成，降低斑块中胶原蛋白含量使斑块稳定性降低［24］。Th-1细胞功能可被调节性T细胞（regulatory cells，Tregs）分泌的转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β所抑制［25］，这种细胞因子对于平滑肌细胞和成纤维细胞具有明显的促纤维化作用，并且可抑制Th-1细胞以及巨噬细胞的活性，削弱斑块中的炎症反应。Tregs还可通过促进极低密度脂蛋白的分解代谢，降低血浆中的脂质水平。另一种T细胞——Th-17可参与损伤的愈合，并具有较强的纤维活性［26］。由于Th-17细胞分泌的特异性细胞因子，白细胞介素（interleukin，IL）-17A，能够促进前胶原蛋白的表达，所以，在动脉粥样硬化进程中Th-17细胞可促进胶原纤维的形成，使斑块承受由血流施加于其表面冲击的能力增强，增加斑块稳定性［27］。

除了降低组织对于机械应力的负荷能力之外，这些免疫因子还可通过增加血小板积聚和凝集趋势来促进动脉粥样硬化过程中血栓的形成。肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）受体超家族中，CD40配体（CD40L、CD154）以及CD40在其中发挥了重要作用。在激活的T细胞上特异表达的CD40L，可以与巨噬细胞谱系的CD40结合，这种特异性结合可促使组织因子以及基质金属蛋白酶的分泌［28］。此外，活化的血小板亦可表达CD40L，内皮细胞可表达其受体CD40，诸如此类多种相互作用可促进动脉粥样硬化血栓的形成［29］。

在致动脉粥样硬化血栓形成过程中，脂质介质发挥了不低于细胞因子的作用。研究表明，血小板释放的血栓素A2可产生促血栓形成作用，内皮产生的前列腺素I2（prostaglandin I2，PGI2）具有抗血栓作用，这种相对稳定的动态平衡对于血管内的稳态具有重要作用，这也是心血管疾病的防治中阿司匹林发挥作用的靶点［30］。不同分型的前列腺素在动脉粥样硬化过程中发挥不同的作用。前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）可促进血管舒张并活化巨噬细胞，但同时也增加抗炎细胞因子IL-10的表达［31］。脂质介质介导的白三烯途径在动脉粥样硬化进程中也发挥了重要作用，白三烯B4是斑块中表达的一种促炎因子，可以促进斑块的进展及炎症反应，同时亦可增加血管内皮损伤后再狭窄的发生率［32］。5-脂氧合酶激活蛋白（5 lipoxygenaseactivating protein，FLAP）是一种可以将花生四烯酸转化为白三烯途径工具酶的辅助因子，其在斑块中表达上调并可促进白三烯B4的产生［33］。FLAP编码基因ALOX5AP中的遗传多态性在几项遗传研究中与心血管疾病相关。尽管它并未成为全基因组关联研究中的主要遗传风险因素，然而这并不排除白三烯在心血管疾病中的潜在影响。白三烯受体阻滞剂常应用于哮喘患者的治疗，通过对这些患者的长期随访可以探究白三烯是否可使患者获得额外的心血管获益［34］。一项针对700万例患者的瑞典人群研究显示，接受白三烯受体阻滞剂孟鲁司特治疗的患者，其卒中复发和心肌梗死风险降低35%［34］。在12/15-脂氧合酶途径中产生的脂氧素和消散素可以拮抗白三烯的促炎作用，并可抑制动脉粥样硬化及其临床并发症，通过遗传调控靶向清除脂氧素受体FPR2/ALX，可导致斑块稳定性降低［35］。目前，尚需要进一步的研究来阐明原抗炎脂氧合酶产物在动脉粥样硬化中的作用。

单核-巨噬细胞包括骨髓中的前单核细胞及外周血中的单核细胞。单核细胞渗出血管进入组织和器官后，可进一步分化发育成巨噬细胞。研究表明，单核-巨噬细胞中腺苷三磷酸敏感的钾离子通道功能上调可增加炎症反应进而促进冠状动脉斑块进展［36］。巨噬细胞根据其细胞表型、分泌的细胞因子及其功能的不同可分为两种亚类：M1型巨噬细胞、M2型巨噬细胞［37］。M1型巨噬细胞由Th-1细胞因子活化，分泌IL-23、IL-1、IL-6、TNF-α等细胞因子，发挥防御免疫功能，介导促炎作用。M2型巨噬细胞由Th2细胞因子活化，分泌IL-10、TGF-β等细胞因子，在炎症反应后期发挥抗炎作用。二者在冠状动脉粥样硬化病变炎性进展过程中作用相反，冠状动脉粥样硬化晚期，M1型巨噬细胞的促炎作用占据优势，这可能促进晚期斑块进展［38］。然而近期在体研究与体外研究得出的结论并不完全相符，需要进一步明确巨噬细胞异质性对于动脉粥样硬化斑块进展及易损性的影响［39］。

5 炎症细胞死亡与斑块易损性

细胞死亡也可使斑块易损性增加。平滑肌细胞参与合成大部分动脉细胞外基质，而在发生严重的斑块破裂部位，发现平滑肌细胞以及构成斑块纤维帽的胶原蛋白趋于耗尽。因此，动脉粥样硬化中平滑肌细胞的凋亡可导致斑块易损性增加，进而引起斑块破裂。快速吞噬作用通常可以清除已经凋亡的细胞，这一过程被称为胞葬作用［40］。如果此过程受到影响，可发生继发性坏死，而这可促进斑块脂质核心（也被称为“坏死核心”）的形成。脂质核心的积聚可导致斑块的机械稳定性下降。

斑块坏死核心的形成主要是由于病变细胞（主要是巨噬细胞）的死亡导致的。细胞死亡导致坏死核心的形成可通过多种机制引起，目前有两种机制被广泛认可：一种是细胞凋亡后凋亡细胞的吞噬清除功能障碍，即胞葬作用障碍；另一种可能的机制是被称作“原发性坏死”［3］。巨噬细胞凋亡可发生在病变的各个阶段中，多种因素可导致损伤性巨噬细胞凋亡，如：过度炎症反应、氧化脂质与胆固醇等，通常是多重因素的同时作用导致巨噬细胞的凋亡。基于对人类动脉粥样硬化与小鼠晚期动脉粥样硬化模型的研究发现，慢性内质网应激是其中的重要机制。其中，内质网应激因子（C/EBP homologous protein，CHOP）与人冠状动脉中细胞死亡以及斑块坏死具有密切关系。小鼠CHOP的遗传缺失可预防晚期病变中巨噬细胞凋亡和斑块坏死的发生［41］。

动脉粥样硬化早期，凋亡细胞可被临近的吞噬细胞及时清除，从而防止凋亡后坏死，并可触发与胞葬作用相关的进程。然而在晚期阶段，胞葬作用触发过程出现缺陷，这种缺陷在使细胞发生坏死、促炎性损伤相关分子大量释放的同时，可导致诱发胞葬作用的信号因子缺乏［42］。总体而言，这些进程促进了炎性、坏死性病变的进展，而这也是易损斑块的典型特征。目前，晚期动脉粥样硬化病变中胞葬作用缺陷的产生机制尚不清楚，这可能是多种因素导致的。

6 总结

冠状动脉粥样硬化斑块是导致心血管事件发生的基础病变，大多数斑块在整个生命过程中保持沉默，然而某些可从稳定斑块变为易损斑块，进而引起血栓形成并导致心肌梗死等危及生命的并发症发生。在此过程中，多种炎症反应的相互影响在其中起着重要作用。因此，未来需进一步探究炎症反应对于斑块易损性的影响。这对增加斑块稳定性并最终减少急性心血管事件具有重要意义。