秦月綜述，楊軍、仲琳審校

綜述

半乳糖凝集素-3與動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的研究進展

秦月綜述，楊軍、仲琳審校

動脈粥樣硬化（AS）是一種慢性炎性病理過程，是多種心血管疾病的基礎。近年來，半乳糖凝集素-3（Galectin-3）在AS方面的病理生理作用已被提出,其作為一種炎癥因子，通過促進單核細胞趨化、巨噬細胞活化以及分泌炎性因子，參與AS的發(fā)生與發(fā)展，并有可能與動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性相關?，F(xiàn)對Galectin-3與動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的關系的研究進展作一綜述。

半乳糖凝集素-3；動脈粥樣硬化；不穩(wěn)定斑塊；炎癥反應

據(jù)統(tǒng)計，全球每年近數(shù)千萬人死于急性心血管事件,這些患者大多沒有先兆,臨床上也常難以預料,如何在急性心血管事件發(fā)生前準確地識別易損斑塊并進行積極有效的干預己成為迫切的問題。目前認為，易損斑塊的破裂、血小板聚集、血栓形成造成冠狀動脈閉塞是急性心血管事件的發(fā)病機制，其中動脈粥樣易損斑塊破裂又視為急性心血管事件發(fā)生中最重要的始動環(huán)節(jié)，而大量的基礎和臨床研究已證實炎癥在動脈硬化的形成、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中起著至關重要的作用,與易損斑塊的形成、破裂有明顯關系[1，2]。半乳糖凝集素-3（Galectin-3）作為一種炎癥因子，能專一性識別β-半乳糖苷，參與細胞的生長、趨化、黏附及凋亡等過程。近年來的研究發(fā)現(xiàn),動脈粥樣硬化（AS）病變中Galectin-3表達增加,其可以通過刺激單核細胞趨化、巨噬細胞活化以及分泌炎性因子加速AS的進程，并與斑塊不穩(wěn)定性相關，有望成為監(jiān)測急性心血管事件的生物標志物。

1 半乳糖凝集素-3概述

1.1 Galectin-3的發(fā)現(xiàn)、分布與表達

Galectin-3作為β-半乳糖苷動物凝集素家族成員之一，由一個保守的糖識別域和一個膠原蛋白重復結(jié)構(gòu)域融合而成，屬于嵌合型半乳糖凝集素，于1982年，在鼠類腹腔巨噬細胞以巨噬細胞表面抗原-2的形式被認識。Galectin-3的編碼基因為LGALS3，定位于染色體1P13，含6個外顯子和5個內(nèi)含子。早在上世紀90年代就有研究者在激活的巨噬細胞，嗜酸性粒細胞，中性粒細胞，肥大細胞，胃腸道和呼吸道上皮細胞，腎臟和一些感覺神經(jīng)元檢測到Galectin-3表達，而后Papaspyridonos等[3]通過體外研究檢測了Galectin-3在人類巨噬細胞，平滑肌細胞，內(nèi)皮細胞和T細胞的表達情況后，發(fā)現(xiàn)人類巨噬細胞是Galectin-3在信使核糖核酸（mRNA）水平生產(chǎn)的主要來源以及其在蛋白質(zhì)水平產(chǎn)生的唯一來源。Galectin-3主要位于細胞質(zhì)，在細胞核、細胞表面或細胞外環(huán)境也檢測到它的存在，這也表明它的多功能性。

1.2 Galectin-3的分泌、結(jié)構(gòu)和功能

Galectin-3在細胞質(zhì)內(nèi)游離核糖體上合成，由于缺乏運輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號序列，它通過與細胞外基質(zhì)蛋白的相互作用穿過質(zhì)膜，由小泡直接分泌到細胞外，這獨立于通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體系統(tǒng)的經(jīng)典分泌途徑。

在結(jié)構(gòu)上，Galectin-3包括三個獨特的結(jié)構(gòu)域：一個氨基（N）末端結(jié)構(gòu)域，一個高度保守的富含脯氨酸、酪氨酸和甘氨酸的重復序列以及一個包含碳水化合物識別位點的球狀羧基（C）末端結(jié)構(gòu)域。Galectin-3是迄今為止Galectins家族中唯一含有長而靈活的N末端結(jié)構(gòu)域的半乳糖凝集素，由100～150個氨基酸殘基組成,還包含磷酸化位點（Ser6, Ser12）和其他對凝集素非經(jīng)典機制分泌至關重要的決定因素；而其C末端為碳水化合物的識別域,約由135個氨基酸殘基組成，顯示為一個完全相同的拓撲結(jié)構(gòu)和非常相似三維結(jié)構(gòu)，參與碳水化合物識別，抗凋亡以及核轉(zhuǎn)運。

在功能上，已有研究證明半乳糖凝集素在不同的生物事件中起作用，如胚胎發(fā)生、細胞粘附和增殖、凋亡、mRNA剪接、細菌定植和調(diào)節(jié)免疫反應，此外，其在各種病理狀態(tài)中起關鍵作用，包括自身免疫性疾病、過敏反應、炎癥、腫瘤擴散、動脈粥樣硬化和糖尿病并發(fā)癥。

2 半乳糖凝集素-3與炎癥

Galectin-3作為一個多功能蛋白質(zhì)廣泛表達于多種炎癥細胞，在炎性細胞轉(zhuǎn)運、激活和釋放細胞因子的過程中起著至關重要的作用，是炎性細胞浸潤、激活和清除的重要調(diào)節(jié)器[4]。Galectin-3的合成和表達與巨噬細胞和單核細胞的分化與激活相關，它可以通過使用其羧基末端結(jié)構(gòu)域結(jié)合糖基化的膜受體的聚糖部分而交連糖基化的膜受體[5]，這可以觸發(fā)多個信號轉(zhuǎn)導級聯(lián)瀑布,從而導致炎癥細胞活化。體外研究發(fā)現(xiàn)，體外合成的Galectin-3可作為主要非整合層黏連結(jié)合蛋白與α1β1整合素以及αMβ1整合素結(jié)合介導細胞的黏附,在單核細胞或巨噬細胞粘附基底膜和內(nèi)皮細胞中起作用，并通過修飾細胞與細胞之間以及細胞與基質(zhì)之間相互作用在巨噬細胞外滲過程中起作用。File等[6]研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-3可以刺激成纖維細胞分泌炎癥細胞因子。Galectin-3還可以通過自分泌或旁分泌途徑反作用于巨噬細胞,刺激其分泌大

量的促炎因子和化學趨化因子，并與免疫球蛋白E和免疫球蛋白E受體結(jié)合激發(fā)肥大細胞和嗜堿性粒細胞的活化，從而發(fā)揮炎癥調(diào)節(jié)作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)Galectin-3不但能夠趨化各種炎癥細胞,還能抑制炎癥細胞的調(diào)亡,從而增強機體的炎癥反應[7]。上述相關研究從Galectin-3的來源、激活炎癥細胞、刺激炎癥細胞釋放相關炎癥因子等方面闡述了Galectin-3與炎癥的相關性，但其相關機制，如信號傳導通路機制、病理機制等，仍需進一步研究探索。

3 半乳糖凝集素-3與動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定性

AS是一種進展性疾病，眾多機制參與這個過程[8-10]，現(xiàn)認為AS是動脈對內(nèi)皮、內(nèi)膜損傷做出的炎癥-纖維增生性反應，而炎癥細胞釋放大量生長因子、蛋白酶和促炎介質(zhì)，造成血管壁的損害是AS形成的基礎，體內(nèi)過量的氧化修飾的低密度脂蛋白在AS形成中也發(fā)揮重要作用[11]。巨噬細胞作為斑塊組織中炎癥細胞在動脈粥樣硬化斑塊的進展過程中發(fā)揮了關鍵作用，炎癥性巨噬細胞的聚集和泡沫細胞的形成加速了斑塊的破裂[12]。Galectin-3作為一種炎癥因子，可能通過激活動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的巨噬細胞和其他類型的相關的細胞,以確保血管壁內(nèi)單核細胞不斷涌入及促炎介質(zhì)的釋放[3]，也可以參與被晚期糖基化終末產(chǎn)物修飾的氧化的低密度脂蛋白的胞吞及泡沫細胞的形成,并對人單核細胞具有趨化作用,促使源于單核細胞的巨噬細胞聚集并進一步促進泡沫細胞的生成[13]，還可以通過抑制血管平滑肌細胞與基質(zhì)糖蛋白之間的粘附,促使其轉(zhuǎn)移和增生,從而導致動脈斑塊的形成[14]。

2008年，Papaspyridonos等[3]通過分析給予高脂飲食的載脂蛋白-E（Apo-E）基因敲除小鼠和野生型小鼠的主動脈組織發(fā)現(xiàn)，前者的Galectin-3的mRNA和蛋白水平比后者提升16.3倍和12.2倍，并且Galectin-3染色部位與斑塊中富含巨噬細胞的區(qū)域相同，從而認為Galectin-3是富含巨噬細胞區(qū)域的標記物。隨后，MacKinnon等[15]研究顯示：經(jīng)12周高膽固醇喂養(yǎng)的Galectin-3、Apo-E基因雙敲除小鼠的斑塊面積明顯小于單純Apo-E基因敲除的小鼠；經(jīng)高膽固醇喂養(yǎng)12周和20周的Galectin-3、Apo-E基因雙敲除小鼠的主動脈弓處的斑塊體積較單純載脂蛋白E基因敲除的小鼠斑塊體積分別減少35%和40%，而且，ApoE基因敲除的小鼠應用Galectin-3抑制劑可減小斑塊面積，從而可以得出抑制Galectin-3功能可能降低斑塊進展。這些研究為證明Galectin-3參與AS的形成提供了理論依據(jù)，同時為臨床上應用Galectin-3抑制劑治療動脈粥樣硬化性疾病方面開拓了思路。

從臨床角度來看，動脈粥樣硬化斑塊基本可分為兩類：一類為穩(wěn)定性，其纖維帽較厚而脂質(zhì)池較小；另一類是不穩(wěn)定性，其纖維帽較薄，脂質(zhì)池較大易于破裂，從而導致急性心血管事件發(fā)生。炎癥反應加劇與局部蛋白水解、斑塊破裂、血栓形成相關，從而引起心肌缺血[16]。Galectin-3作為一種強大的炎癥因子可以反作用于巨噬細胞,促進其分泌白細胞介素-8、白細胞介素-6等一系列炎癥因子[7],從而造成斑塊的不穩(wěn)定。此外，Galectin-3水平還與基質(zhì)金屬蛋白酶-2 顯著相關，基質(zhì)金屬蛋白酶-2可以降解粥樣斑塊中的基質(zhì)成分,造成斑塊不穩(wěn)定。Papaspyridonos 等[3]發(fā)現(xiàn)Galectin-3在行頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)的同一患者的不穩(wěn)定斑塊區(qū)域較穩(wěn)定斑塊區(qū)域表達上調(diào)，并發(fā)現(xiàn)Galectin-3通過誘導斑塊中一系列促炎分子的表達放大炎癥，從而導致斑塊不穩(wěn)定性增加，而且，初級巨噬細胞培養(yǎng)基經(jīng)Galectin-3處理后，誘導單核細胞趨化量增加11倍，由此可見Galectin-3通過激活巨噬細胞增強單核細胞趨化導致動脈粥樣硬化斑塊進展。

近年來，國外研究者著眼于Galectin-3與AS及斑塊不穩(wěn)定性進行了臨床研究。Falcone 等[17]研究發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定性心絞痛組Galectin-3水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛組（P＜0.001）。接著，國內(nèi)研究者們也針對我國患者情況進行了相關研究。婁域峰等[18]研究發(fā)現(xiàn)急性冠狀動脈綜合征組血清Galectin-3水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛組（P＜0.05），而劉蕾等[19]和李慶寬等[20]的研究也得出了相似的結(jié)果。也有研究發(fā)現(xiàn)，動脈粥樣硬化斑塊受損區(qū)域的巨噬細胞、平滑肌細胞及泡沫細胞表達Galectin-3明顯增強[21]。此外，Tsai等[22]研究發(fā)現(xiàn)高血清Galectin-3可作為ST段抬高型心肌梗死患者行介入術(shù)后30天主要不良事件的生化標志物。Szadkowska等[23]通過隨訪首發(fā)心肌梗死患者6月，發(fā)現(xiàn)Galectin-3大于18.1 ng/ml是首發(fā)心肌梗死經(jīng)介入治療后早期發(fā)生再次心肌梗死的獨立危險因子。上述研究揭示了Galectin-3水平與動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定狀態(tài)相關，有望成為急性心血管事件的生物標志物。

Lopez-Andrès等[24]發(fā)現(xiàn)給予患者血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、 β受體阻滯劑、利尿劑或心臟再同步化治療等治療后,分別于治療3個月和18個月后再次檢測Galectin-3水平，其與基線水平相比，差異無統(tǒng)計學意義,且Galectin-3水平越高預后越差。Weir等[25]研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死患者不良預后與高Galectin-3水平相關，經(jīng)醛固酮受體拮抗劑治療24周，Galectin-3水平亦無顯著變化，差異無統(tǒng)計學意義。由此我們設想，上述藥物或治療措施并不能作用于Galectin-3，能否通過應用特異性Galectin-3抑制劑的干預，改善患者預后？而Yu等[26]通過小鼠試驗發(fā)現(xiàn)Galectin-3基因破壞和其抑制劑使心力衰竭小鼠的心臟重塑改善，Galectin-3抑制劑通過抑制心肌纖維化以及膠原生成、進展和交聯(lián)逆轉(zhuǎn)心室收縮和舒張功能。這為Galectin-3抑制劑在臨床上的應用開拓了道路，也為其在穩(wěn)定斑塊，預防急性心血管事件方面的研究提供了思路。

4 結(jié)語

大量基礎及臨床研究證明Galectin-3參與了AS的發(fā)生和發(fā)展，與斑塊的不穩(wěn)定性相關，有望成為急性心血管事件的新生物標記物及其抗炎治療的新靶點?，F(xiàn)已提出，半乳糖凝集素是脊椎動物短期信號傳導的主要成分,了解基于半乳糖凝集素的信號傳導對理解粥樣硬化過程是至關重要的[10]，因此，需要進一步研究Galectin-3是通過什么通路激活炎癥細胞參與AS過程。此外，能否通過應用Galectin-3抑制劑使動脈粥樣硬化性疾病患者顯著受益，預防急性心血管事件發(fā)生，改善患者預后，也有待進一步臨床研究證實。

[1] 陸再英, 鐘南山主編. 內(nèi)科學．第7版． 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2008: 267-272．

[2] 李建軍. 炎癥標志物與急性冠狀動脈綜合征. 中國循環(huán)雜志, 2012, 27: 163-164.

[3] Papaspyridonos M, McNeill E, de Bono JP, et al. Galectin-3 is an

amplifier of inflammation in atherosclerotic plaque progression through macrophage activation and monocyte chemoattraction. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2008, 28: 433-440.

[4] Gao P, Simpson JL, Zhang J, et al. Galectin-3: its role in asthma and potential as an anti-inflammatory target. Respir res, 2013, 14: 136.

[5] Dumic J, Dabelic S, Fl?gel M. Galectin-3: an open-ended story. Biochim Biophys Acta, 2006, 1760: 616-635.

[6] Filer A, Bik M, Parsonage GN, et al. Galectin 3 induces a distinctive pattern of cytokine and chemokine production in rheumatoid synovial fibroblasts via selective signaling pathways. Arthritis Rheum, 2009, 60: 1604-1614.

[7] Al-Ansari S, Zeebregts CJ, Slart RHJA, et al. Galectins in atherosclerotic disease. Trends Cardiovasc Med, 2009, 19: 164-169.

[8] Libby P, Ridker PM, Hansson GK. Progress and challenges in translating the biology of atherosclerosis. Nature, 2011, 473: 317-325.

[9] Dutta P, Courties G, Wei Y, et al. Myocardial infarction accelerates atherosclerosis. Nature, 2012, 487: 325-329.

[10] Wright AP, ?hman MK, Hayasaki T, et al. Atherosclerosis and leukocyte-endothelial adhesive interactions are increased following acute myocardial infarction in apolipoprotein E deficient mice. Atherosclerosis, 2010, 212: 414-417.

[11] Yang H, Mohamed AS, Zhou S. Oxidized low density lipoprotein, stem cells, and atherosclerosis. Lipids Health Dis, 2012, 11: 85.

[12] 白瑞娜, 郗瑞席, 馮志博, 等. 巨噬細胞與動脈粥樣硬化——亞型及功能. 中國循環(huán)雜志, 2014, 29: 393-395.

[13] Muller S, SchafFer T, Flogerzi B, et al. Galectin-3 modulates T cell activity and is reduced in the inflamed intestinal epithelium in IBM. Inflamm Bowel Dis, 2006, 12: 588-597.

[14] Lacobini C, Menni S, Ricci C, et al. Accelerated lipid-induced atherogenesis in galectin-3-deficient mice role of lipoxidation via receptor-mediated mechanisms. Arterioscler Thromb VascBiol, 2009, 29: 831-836.

[15] MacKinnon AC, Liu X, Hadoke PW, et al. Inhibition of galectin-3 reduces atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Glycobiology, 2013, 23: 654-663.

[16] Moore KJ, Tabas I. Macrophages in the pathogenesis of atherosclerosis. Cell, 2011, 145: 341-355.

[17] Falcone C, Lucibello S, Mazzucchelli I, et al. Galectin 3 plasma levels and coronary artery disease: a new possible biomarker of acute coronary syndrome. Int J Immunopathol Pharmacol, 2011, 24: 905-913.

[18] 婁域峰, 施新萍, 倪一鳴, 等．半乳糖凝集素-3在急性冠狀動脈綜合征和穩(wěn)定性冠心病診斷中的應用．中華急診醫(yī)學雜志, 2012, 21: 160-163.

[19] 劉蕾, 張海芳, 王慶玲. 半乳凝素-3在不穩(wěn)定性心絞痛中的診斷價值. 中外醫(yī)學研究, 2013, 23: 74.

[20] 李慶寬. 半乳糖凝集素 3 在冠心病患者中的水平及臨床價值. 中南大學學報, 2013: 1-4.

[21] Wilson E, Petr J, Sabina A, et al. Galectin-3 and the development of heart fmlure after acute coronaiy syndrome: Pilot experience from PROVE IT-TIMI 22. Clin Chem, 2012, 58: 267-273.

[22] Tsai TH, Sung PH, Chang LT, et al. Value and level of galectin-3 in acute myocardial infarction patients undergoing primary percutaneous coronary intervention. J Atheroscler Thromb, 2011, 19: 1073-1082.

[23] Szadkowska I, Wlazel RN, Migala M, et al. The association between galectin-3 and occurrence of reinfarction early after first myocardial infarction treated invasively. Biomarkers, 2013, 18: 655-659.

[24] Lopez-Andrès N, Rossignol P, Iraqi W, et al. Association of galectin 3 and fibrosis markers with long-term cardiovascular outcomes in patients with heart failure, left ventricular dysfunction, and dyssynchrony: insights from the CARE-HF (Cardiac Resynchronization in Heart Failure) trial. Eur J Heart Fail, 2012, 14: 74-81.

[25] Weir RAP, Petrie CJ, Murphy CA, et al. Galectin-3 and cardiac function in survivors of acute myocardial infarction. Circ Heart Fail, 2013, 6: 492-498.

[26] Yu L, Ruifrok WPT, Meissner M, et al. Genetic and pharmacological inhibition of galectin-3 prevents cardiac remodeling by interfering with myocardial fibrogenesis. Circ Heart Fail， 2013, 6: 107-117.

2014-07-19）

（編輯：王寶茹）

264000山東省煙臺市，濱州醫(yī)學院附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院（秦月）；煙臺毓璜頂醫(yī)院 心血管內(nèi)科（楊軍、仲琳）

秦月 碩士研究生 主要從事心內(nèi)科方面研究 Email:qinyue5222886@163.com 通訊作者：楊軍 Email:yangjqh@126.com仲琳 Email:yizun1971@126.com

R54

A

1000-3614（2015）02-0184-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.02.022