细胞自噬与动脉粥样硬化的研究进展

李洋，孙大康，郑园园，程艳丽

（滨州医学院附属医院心血管内科，山东 滨州）

0 引言

动脉粥样硬化（AS）是一种以大、中型动脉血管壁内形成脂质斑块为典型特征的慢性炎性疾病，易发于ECs屏障功能受损的区域，随着疾病的进展，粥样斑块破裂可部分或完全阻塞管腔，最终导致急性心血管事件发生[1]。虽然饮食、运动等生活方式的改变、降脂药物的应用以及先进检测手段和介入治疗的开展都显著延长了患者寿命，但仍无法逆转AS患病率逐年增加的趋势。因此更好的认识动脉粥样硬化（AS）发生的根本原因、制定新的治疗策略迫在眉睫。研究发现，自噬普遍存在于动脉粥样硬化斑块，在动脉粥样硬化斑块的稳定性和疾病的整体发展过程中起着不容忽视的作用。

1 自噬与AS

大量体内外研究显示，自噬在动脉粥样硬化（AS）的发生、发展过程中发挥了重要的作用，甚至可以将平滑肌细胞增殖、巨噬细胞泡沫化及内皮细胞损伤三种因素已被视为动脉粥样硬化的主要发病机制。透射电镜是检测自噬发生的金标准，通过透射电镜检测发现，动脉粥样硬化斑块中的巨噬细胞、VSMCs和Ecs均有自噬体的存在。

1.1 内皮细胞自噬与AS

内皮细胞功能障碍是动脉粥样硬化（AS）发生的首要步骤。血管紧张素II对患者心血管病变具有重要诱导作用，它是由内皮细胞产生的，当患者全身动脉收缩时，会因发生高血压而损伤血管内皮细胞。因此，为保护患者心血管疾病，防止患者出现动脉粥样硬化（AS），可利用自噬对血管紧张素II的抑制作用，实现对内皮细胞的保护作用。内皮细胞功能受损，会使内皮源性物质失衡、血管微环境改变，最终导致心血管疾病的发生。高脂喂养ATG7-/-/AopE-/-小鼠16周，其内皮细胞斑块负荷显著增加，这表明ECs的自噬对血管壁脂质沉积的调控至关重要。剪切力是血液在内皮细胞表面流动所产生的机械力，除影响内皮细胞的增殖、迁移、渗透性、促凝性、炎症反应等功能外，同样也能够激活ECs自噬。研究显示，高血糖能够激活体内肾素-血管紧张素系统，加重线粒体损伤，同时能够导致内皮细胞衰老、凋亡及自噬水平增加。

1.2 巨噬细胞自噬与AS

巨噬细胞可以吞噬沉积在血管壁内的脂质从而起到“清道夫”的作用。巨噬细胞具有很强的吞噬潜能，但难以透过传统电镜对细胞质中囊泡来源进行区分。增强巨噬细胞自噬可以加速细胞内脂滴的降解，促进细胞脂质代谢，抑制动脉粥样硬化的发展。巨噬细胞凋亡被认为是动脉粥样硬化斑块形成和破裂的关键事件。在低密度脂蛋白基因敲除 (LDLR-/-)的小鼠中，巨噬细胞特异性缺失ATG5使胞内胆固醇外排减少，ROS生成以及细胞凋亡增加。同时自噬缺乏还导致NLRP3炎性小体的过度激活，加速巨噬细胞向促炎M1表型的转化。据此我们推测，巨噬细胞自噬缺陷可能通过干扰胆固醇转运、炎症、ROS生成和细胞凋亡等多个关键过程，影响动脉粥样硬化的进程。

1.3 血管平滑肌细胞自噬与AS

新生血管成熟不足是动脉粥样硬化斑块的一个共同特征，通常意味着营养和生长因子的缺乏，同时这也是诱导自噬激活的条件之一。纤维帽中的VSMCs被一层宽厚的基板所包围，营养物质的缺乏可能导致VSMCs自噬活性增加。氧化低密度脂蛋白（oxygenized low density lipoprotein，oxLDL）通过 PINK1（PTEN induced putative kinase 1）/Parkin信号通路诱导血管平滑肌细胞自噬，并作为一种保护机制防止VSMCs凋亡。在VSMCs组织特异性ATG7敲除小鼠中，其粥样斑块面积显著多于对照组，并且血管内血栓形成及斑块出血事件也明显增多。由此我们认为，VSMCs自噬缺陷增加了斑块的不稳定性和破裂的风险。在动脉粥样硬化（AS）进展期，发生急性冠心病的主要原因是患者斑块内的凋亡细胞由于缺乏自吞能力，导致巨噬细胞也发生凋亡，从而导致斑块坏死。巨噬细胞自噬与巨噬细胞凋亡是由氧化应激与内质网应激引起的。巨噬细胞的基础性自噬对动脉粥样硬化（AS）斑块内巨噬细胞具有保护作用，可通过其抗凋亡作用，使其免受动脉粥样硬化应激物的影响。

2 自噬在AS中的“双刃剑”作用

自噬是细胞面对应激环境时的一种“生存机制”[2]，其在AS发展过程的保护作用已经被证实。自噬能够通过及时清除受损蛋白质及线粒体，避免细胞色素C的大量释放及半胱天冬酶的过度活化。自噬还参与机体抗氧化应激的防御过程，促进斑块细胞在炎性环境中的恢复，防止其凋亡，从而提高斑块的稳定性。在AS中，自噬与凋亡有很高的环境依赖性，二者可发生在同一细胞内。在巨噬细胞中，芹菜素介导的巨噬细胞凋亡增加，可以抑制其自噬过度激活，有助于改善动脉粥样硬化。这些结果表明，适度的自噬可以保护细胞免于凋亡，而过度的自噬则会适得其反。血管内皮细胞、巨噬细胞及血管平滑肌细胞与动脉粥样硬化（AS）关系较为密切，它们均存在自噬反应。人类动脉粥样硬化斑块中存在的髓鞘样结构等血管细胞自噬样特点，可通过显微镜准确显示出来。LC3-II在粥样斑块溶解产物与纤维帽中VSMC中含量具有表达增加现象，但在非动脉粥样硬化中，却难以有效检测出LC3-II含量表达，由次说明，自噬在动脉粥样硬化中具有被诱导作用。

3 药物调节自噬活性对AS的影响

自噬参与动脉粥样硬化的病理生理过程已得到广泛认可，因此自噬调节剂可能作为一种潜在的治疗手段，用于动脉粥样硬化的预防和治疗。近期研究发现，TGF-β能够刺激VSMCs向成骨表型转化最终导致动脉钙化风险增加，而阿托伐他汀可以下调β-连环蛋白信号通路并激活细胞自噬改善动脉钙化[3]。传统降糖药物二甲双胍能够激活AMPK和抑制mTOR信号通路诱导自噬水平增加，改善“线粒体质量控制”及抑制糖尿病ApoE -/-小鼠的血管衰老和炎症反应，减轻动脉粥样硬化程度。雷帕霉素（或雷帕霉素衍生物，如依维莫司）可以抑制mTOR通路激活自噬，发挥抗动脉粥样硬化的作用。雷帕霉素不仅能够在药物洗脱支架中抑制VSMCs增殖，还可以降低局部炎症反应、延缓细胞衰老、延长寿命等[3]。

4 前景与展望

随自噬领域的高速发展与不断突破，巨噬细胞自噬已成为动样粥样硬化发病机制的重要影响因素。斑块发展及其不稳定性是由巨噬细胞聚集引起的，受变性LDL与氧化应激的作用，促进巨噬细胞自噬的激活，在对细胞起到保护作用的同时，也可将受损细胞器与错误合成蛋白质有效清除，从而达到抑制细胞凋亡，促进巨噬细胞源泡沫细胞胆固醇外流的提升。证据表明，自噬调节可能是一种预防或治疗心血管疾病的潜在手段。在体外实验中，自噬诱导药物（雷帕霉素、精胺、组蛋白去乙酰化酶抑制剂）已被证明可改善心脏及血管功能。然而，体外实验始终无法充分模拟真实的人体生理条件。自噬可以发生在所有的细胞类型，并且在多种人类疾病中具有重要作用，但由于自噬调节药物缺乏组织特异性，这可能会限制其疗效和潜在的临床价值。此外，目前尚未建立一种可靠的检测方法，既能非侵入性的体现自噬通量水平，又能够准确、快速评估自噬药物有效性，这也将限制自噬调节剂的临床应用。绝经前女性的心血管疾病患病率远低于同龄男性，这一现象与雌激素的有益作用密切相关。然而关于自噬与性别的相关问题还知之甚少，在以后的研究中我们应更加关注此方面。

综上所述，全面了解自噬在动脉粥样硬化中的作用，进一步探索血管细胞自噬调控的分子机制，将为动脉粥样硬化提供新的治疗靶点和策略。