氧化低密度脂蛋白致动脉粥样硬化的研究

氧化低密度脂蛋白致动脉粥样硬化的研究2014 年 06 月 16 日 14:12 来源：中华医学信息导报调查研究表明，血脂异常、年龄、肥胖、高血压、糖尿病、吸烟和高同型半胱氨酸血症等一系列致病危险因素在动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）的发生、发展过程中起着重要作用。近来血脂异常中氧化低密度脂蛋(oxidized low-density lipoprotein,OX-LDL)致 AS 的作用越来越受到关注，许多研究提示 OX-LDL 作为一个独立的危险因素在 AS 的发生和发展中起着重要的作用。其中，OX-LDL 通过结合凝集素样 OX-LDL 受体（lectin-like OX-LDL receptor-1， LOX-1）而引发的一系列生物效应尤其具有代表性，笔者就 OX-LDL 致 AS 的可能机制做一综述。1 OX-LDL 的生物化学特性氧化低密度脂蛋白由血浆低密度脂蛋白（low-density lipoprotein,LDL）氧化修饰而成。在活的有机体内，参与氧化修饰的酶包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、脂加氧酶、髓过氧化物酶及线粒体电子传递系统等，同时内皮细胞、平滑肌细胞、单核-巨噬细胞、中性粒细胞、纤维母细胞等细胞也参与这一氧化修饰过程。在体外适宜的培养基内，LDL 可经 5-10MCu2+孵化 8-16h 修饰形成 OX-LDL。在正常人体，OX-LDL 与巨噬细胞及血管内皮细胞表面的清道夫受体（scavenger receptor,SR）结合后被清除；在血脂异常情况下，增高的脂蛋白对动脉内膜产生功能型损伤，使内皮细胞和白细胞表面特性发生变化，单核细胞对动脉内皮的黏附力增加并通过趋化吸引更多单核细胞进入内膜，这些单核细胞在内膜转化成有清道夫作用的巨噬细胞，吞噬脂质，使得 OX-LDL 在内皮下大量沉积。沉积的 OX-LDL 中一系列的氧化产物通过促进内皮细胞粘附分子的分泌和特异性的化学趋化因子的释放引起单核细胞、淋巴细胞或血小板与内皮的粘附以及单核细胞-巨噬细胞在动脉内膜的聚集。沉积的 OX-LDL 也能促进血管平滑肌细胞的增殖、引起平滑肌细胞分泌大量的纤维蛋白以形成粥样斑块的纤维帽。2 OX-LDL 致 AS 的临床和实验室证据近来大量的基础及临床研究资料证明 OX-LDL 引发的一系列病理生理改变是导致 AS 形成的关键,与 AS 患者病情严重程度密切相关。凝集素样 OX-LDL 受体是第一个被确定的参与内皮细胞功能失调、平滑肌细胞凋亡以及巨噬细胞泡沫化的关键受体被 Sawamura 等于1997 年首次在牛内皮细胞上发现，LOX-1 属于 E 类清道夫家族成员，在 AS 发生发展过程中起着重要的作用。在研究中发现 LOX-1 可通过上调血管内转录基因促进细胞间黏附分子-1、血管细胞间黏附分子-1 的产生而诱导巨噬细胞聚集。另外，徐晓萍等研究者也发现 OX-LDL 诱导清道夫受体 CD36（SR-B）表达上调引起内皮损伤、促进 AS 斑块形成。有研究者发现，通过建立 CD36 缺陷大鼠动物模型发现其 AS 斑块体积缩小。Li 等研究发现，细胞中P-选择素、E-选择素以及 ICAM-1、VCAM-1 的基因和蛋白表达显著增加可能与 OX-LDL 结合LOX-1 导致 NF-B 激活,进而调节生物转录与生物合成有关。内皮细胞在 OX-LDL 的刺激下可以分泌特定趋化因子特异地作用于单核细胞并使之黏附于受损的内膜，诱导其迁入内皮下间隙，加剧内皮细胞的损伤。另一方面，大量临床研究证实降脂类药物,如：他汀类及中药复方,能够降低 OX-LDL 含量,延缓 AS 的发生、发展。综上所述，大量临床和实验室证据证明,OX-LDL 在 AS 的发生、发展中起着重要的作用。3 OX-LDL 致 AS 的可能机制3.1 OX-LDL 与血管内皮细胞功能受损OX-LDL 可以通过释放溶血卵磷脂改变内皮细胞对正常血压调节因子的反应,使其对一些舒血管因子刺激的反应下降；Chen 等通过建立 ApoE-/-小鼠模型发现体内给予抗 LOX-1抗体以及 NADPH 氧化酶（NADPH oxidase，Nox）抑制剂 apocylin 或 DPI 可恢复其冠脉血管内皮依赖性血管舒张，由此可见 OX-LDL 导致内皮依赖性冠脉舒张与功能紊乱可能由 LOX-1和 Nox 介导。OX-LDL 自身含有的脂质过氧化物可诱导血管内皮细胞、平滑肌细胞坏死,引起炎性反应并增强动脉壁对脂蛋白的通透性,容易引起脂蛋白在血管壁的沉积；OX-LDL 与内皮细胞上的 LOX-1 结合后使得内皮细胞活化并释放活性氧、激活 NF-kB，造成内皮细胞依赖的舒血管功能降低，内皮细胞凋亡坏死。这些作用进一步加剧了血管内皮的损伤，在AS 早期内皮功能受损中发挥了重要作用。3.2 OX-LDL 的氧化应激作用OX-LDL 通过抑制一氧化氮（nitric oxide，NO）合成酶、超氧化物歧化酶等的作用使NO 合成减少,使得 LDL 的氧化修饰进一步增多,从而加重氧化应激对血管内皮的损伤。研究者在实验中观察到 OX-LDL 能够取代内皮细胞质膜陷窝内的内皮型一氧化氮合成酶并降低此酶的活化。研究进一步表明，OX-LDL 通过结合 LOX-1 增加活性氧含量而抑制 NO 对内皮细胞的作用，同时 OX-LDL 也能使尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶表达上调，最终导致细胞内活性氧增加，加剧细胞损伤。Y.Shi 等在研究中观察到，OX-LDL 结合 LOX-1 后也能磷酸化激活线粒体中的 p66 酶，从而产生大量活性氧，增加氧化应激对细胞的损伤。将 OX-LDL 与人冠状动脉内皮细胞孵化后发现细胞内活性氧增加并可导致 DNA 氧化损伤。上述研究表明，由 0X-LDL 引发的氧化应激作用是 AS 的发生、发展重要机制之一。3.3 OX-LDL 增强细胞黏附作用AS 发生过程中，细胞黏附起着不可忽视的作用，血液中的单核细胞、淋巴细胞首先黏附到受损的内皮上，再迁移进入内皮下层。在内皮下层，单核细胞转化为具有吞噬能力的巨噬细胞从而摄取脂质转化为泡沫细胞，并向淋巴细胞提供抗原，触发局部免疫反应；已经在实验中观察到 OX-LDL 能增强循环中单核细胞和 T 淋巴细胞的黏附和迁移作用,诱导这些细胞黏附于内皮细胞,并刺激这些细胞分泌大量的炎性因子,直接作用于内皮细胞,造成局部的炎症反应,刺激血管内皮细胞、平滑肌细胞等增生,同时还刺激内皮细胞表达多种黏附分子诱导脂蛋白等物质沉积,加剧了血管局部的动脉粥样硬化形成。实验证实，将 OX-LDL与内皮细胞共同培养后，内皮细胞单核细胞趋化因子 MCP-1 表达增多，单核细胞黏附内皮细胞的能力增强；此作用可以通过添加反义 LOX-mRNA 抑制。OX-LDL 还通过结合 LOX-1 显著地上调内皮细胞表达 P 选择素、E 选择素、血管细胞黏附分子-1 及细胞间黏附分子-1 使白细胞黏附力增强。D.Li 等通过实验证实，用他汀类药物或多聚肌苷酸预处理内皮细胞后，能够有效降低 OX-LDL 诱导的 LOX-1 表达同时减少内皮细胞表达细胞黏附分子。3.4 OX-LDL 参与泡沫细胞的形成OX-LDL 可以通过抵抗组蛋白酶而减少溶酶体对 OX-LDL 的降解,使其在细胞内堆积,此作用也可能是通过 LOX-1 介导。研究发现在早期动脉粥样硬化斑块中的内皮细胞和进展期斑块中的平滑肌细胞、巨噬细胞中可见 LOX-1 高度表达，表明 OX-LDL 可能通过结合 LOX-1而促进平滑肌细胞和巨噬细胞吞噬脂质转化为泡沫细胞。3.5 OX-LDL 参与平滑肌细胞增殖和血小板活化研究者在实验中观察到，体外培养的平滑肌细胞也能检测到 LOX-1 表达，且 LOX-1 的表达上调能被 OX-LDL 所诱导。在活体平滑肌组织，正常情况下不能检测到 LOX-1，但是在血管损伤或血管球囊成形术后可检测到 LOX-1 高表达。这些实验结果提示：OX-LDL 结合LOX-1 可能在平滑肌细胞增殖、血管狭窄中起到了一定的作用。K.-C.Chen 等进一步研究发现 OX-LDL 结合 LOX-1 后通过上调转录因子 Oct-1 而反馈抑制 MicroRNAlet-7g，使得MicroRNAlet-7g 抑制 LOX-1 表达及平滑肌细胞迁移、增殖的作用减弱。同时，在病理情况下 OX-LDL 通过结合 LOX-1 调控 Bax/Bcl-2 造成平滑肌细胞凋亡坏死，最终可导致粥样斑块变得不稳定而引发一系列心血管急症。另外，OX-LDL 也参与血小板活化，正常情况下，血小板表面也有清道夫受体表达。未活化的血小板通过 CD36 结合 OX-LDL，一旦血小板被激活，其大量表达 LOX-1。此时，OX-LDL 既能通过结 CD36 也能结合 LOX-1 从而使血小板黏附内皮细胞的能力增加，引发炎症反应并导致血小板进一步聚集。3.6 OX-LDL 与 AS 斑块稳定性有研究指出，在体外实验中 OX-LDL 可以上调人冠状动脉表达基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinaseMMPs)-1,MMPs-2 同时发现，MMPs 及其内源性抑制物金属蛋白酶组织抑制物 1(tissue inhibitor of metal-loproteinase-1， TIMP-1)表达失衡是导致动脉粥样斑块不稳定的重要因素。不稳定斑块容易破裂出血，最终引发心血管急性事件。研究表明，OX-LDL 诱导 MMPs 表达上调也是通过与 LOX-1 结合而发挥作用。4 展望综上所述，OX-LDL 参与了内皮细胞的损伤，并增加单核细胞黏附能力，使单核细胞更容易黏附于内皮细胞，加剧单核向内皮下趋化，进而导致泡沫细胞的形成增多，又可通过上调 MMPs 的表达及增加平滑肌细胞等的凋亡和增殖而影响斑块的稳定性，同时导致血小