張再強，丁家望

(三峽大學第一臨床醫(yī)學院 宜昌市中心人民醫(yī)院，湖北宜昌443003)

動脈粥樣硬化(AS)是以脂質和炎癥細胞沉積于大中型動脈血管壁為特征的慢性炎癥性疾病，是冠心病和腦卒中等疾病的重要病理生理過程。雖然現(xiàn)代醫(yī)療水平不斷提高，但是心腦血管疾病的發(fā)生率和病死率仍居高不下，且呈現(xiàn)顯著的低齡化趨勢。盡管高脂血癥、肥胖、糖尿病、高血壓和吸煙已經被廣泛認為是AS的高危因素，但最近的研究表明晝夜節(jié)律紊亂也與AS的發(fā)生發(fā)展密切相關[1]。晝夜節(jié)律不僅影響全身性粥樣硬化疾病相關介質(白細胞和脂質)的表達，還對血管壁細胞功能起著調節(jié)作用。晝夜節(jié)律相關基因與糖脂代謝、相關蛋白折疊和血管壁完整性密切相關[2]。晝夜節(jié)律生物鐘的核心組成部分是Clock/Bmal1異二聚體復合物，它們在維持生物鐘24 h節(jié)律性震蕩中起著重要作用[3]。因此，深入探討Clock/Bmal1與AS的相關性，可能為AS的防治提供新的思路。本文就近年來生物鐘基因Clock/Bmal1與AS相關性研究做一綜述。

1 生物鐘基因Clock/Bmal1與糖脂代謝

AS是以脂質沉積于血管內膜為特征，其中糖脂代謝異常在其進展中發(fā)揮著重要作用。既往的研究發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律以及生物鐘基因Clock/Bmal1與機體中糖脂代謝密切相關[4, 5]。在機體中，血脂濃度一般在一個很小的范圍內表現(xiàn)出晝夜節(jié)律變化。研究發(fā)現(xiàn)，血脂水平和微粒體甘油三酯轉運蛋白表達水平表現(xiàn)出同步的晝夜節(jié)律變化[6]，表明微粒體甘油三酯轉運蛋白表達的變化可以改變血脂水平的日節(jié)律性。此外，Pan等[7]發(fā)現(xiàn)全Bmal1基因敲除Apoe-/-Ldlr-/-小鼠高脂血癥和AS的發(fā)生率明顯增高，而在Apoe-/-Ldlr-/-小鼠中過表達Bmal1則會減緩高脂血癥和AS的發(fā)生發(fā)展。肝臟特異性Bmal1敲除，會導致循環(huán)中的甘油三酯、膽固醇和游離脂肪酸水平升高。脂肪組織中Bmal1缺乏會導致肥胖的發(fā)生[8]，而Bmal1特異性敲除小鼠表現(xiàn)出血脂異常[9]，但Bmal1是通過何種機制調節(jié)血脂水平仍不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，Bmal1對血糖和胰島素水平的影響是通過調節(jié)胰島細胞分泌胰島素來完成的[4]。既往已經發(fā)現(xiàn)，低密度脂蛋白的晝夜變化水平與Clock基因的表達有關。在Clock基因敲除小鼠中腸細胞上皮基因的表達和脂質的吸收都失去了原有的節(jié)律變化[10]。而在一個小樣本的臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，Clock基因的多態(tài)性與肥胖體質密切相關，而單倍型Bmal1基因與2型糖尿病的發(fā)生相關[11]。動物實驗也發(fā)現(xiàn)，Clock基因敲除小鼠會出現(xiàn)高血糖，而Bmal1基因敲除小鼠會出現(xiàn)糖耐量受損[9,12, 13]。這些說明了Clock與Bmal1在維持糖代謝平衡方面均起著重要的作用。但是，關于生物鐘基因敲除動物模型中糖耐量受損的細胞病因學仍有待進一步研究。

2 生物鐘基因Clock/Bmal1與炎癥反應

目前的研究表明，AS是一種慢性炎癥性疾病，多種炎癥因子參與其形成過程。研究發(fā)現(xiàn)，單核細胞和巨噬細胞在AS形成過程中發(fā)揮重要作用[14]。而最近的研究發(fā)現(xiàn)，許多炎癥因子的表達受到晝夜節(jié)律以及生物鐘基因的調控，各種急慢性炎癥性疾病的病程表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律性[15]。在Bmal1-/-小鼠的巨噬細胞中腫瘤壞死因子α誘導的核轉錄因子κB(NF-κB)活化通路上調[16]。既往有研究發(fā)現(xiàn)，血液、脾臟和骨髓中的單核細胞活性水平的日節(jié)律性需要Bmal1基因來維持[17]。在李斯特菌單核細胞感染的小鼠中，Bmal1的缺失會促進單核細胞轉運，增加小鼠的病死率[18]。在Bmal1基因敲除小鼠中，單核細胞以及巨噬細胞趨化因子Ccl2、Ccl8和S100A8的高表達與染色質的活性狀態(tài)有關[19]，表明Bmal1基因的缺失使得小鼠更易于受到各種急慢性炎癥的損傷。在高膽固醇的驅動下，Ly6Chi單核細胞黏附于內皮細胞并且分化成巨噬細胞，這是AS斑塊發(fā)生和加重的關鍵性過程。而與野生型對照組小鼠相比，Clock基因敲除小鼠循環(huán)中白細胞介素12(IL-12)、IL-17、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和NF-κB活化水平較高[11,18]。研究還發(fā)現(xiàn)，與從野生型小鼠分離的巨噬細胞相比，從Clock基因敲除小鼠分離出巨噬細胞中總膽固醇、游離膽固醇和酯化膽固醇均升高。這種Clock基因敲除的巨噬細胞中脂質負荷增高，可能是由于脂質攝入增多并且轉運出細胞外減少導致的。而與野生型小鼠相比，Clock基因敲除小鼠巨噬細胞中清道夫受體SRA和CD36表達增高，并且對LDL的清除能力更高。并且，Clock/Bmal1二聚體可以和TLR9啟動子序列相結合從而介導白細胞表達的節(jié)律性[19]。這些說明了晝夜節(jié)律以及生物鐘基因Clock/Bmal1可以通過調節(jié)AS發(fā)生發(fā)展過程中炎癥細胞和炎癥因子的表達來影響AS的形成和進展，然而其具體機制仍需進一步研究。

3 生物鐘基因Clock/Bmal1與內皮細胞功能

AS的起始階段就是血管內皮損傷，繼而出現(xiàn)血管內皮功能障礙。各種理化因子導致血管內皮損傷后，內皮細胞活化導致黏附分子表達升高，血管屏障功能喪失，白細胞遷移至血管壁以及炎癥反應增強。在小鼠中，內皮細胞Bmal1基因的缺失會導致趨化因子Cxcl5、Ccl20和Ccl8表達增高，血管屏障功能和內皮細胞完整性受損，最終導致白細胞遷移至內皮細胞層[20]。在Bmal1-/-小鼠的內皮細胞中可以明顯發(fā)現(xiàn)內皮型一氧化氮合酶活性的減弱，導致NO產生減少，超氧化物生成增多[21]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律系統(tǒng)在維持血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用，并且內皮細胞或者骨髓來源祖細胞特異性敲除Bmal1基因都會引起微血管和大血管損傷，從而引起內皮功能障礙[22]。此外，內皮細胞表達的分子間黏附分子1與血管細胞黏附分子1都受晝夜節(jié)律的調控[23,24]。研究發(fā)現(xiàn)，通過與其自身的增強子元件結合，Clock基因可以促進內皮細胞間黏附分子1的表達，導致單核細胞黏附和滲出增多[24]。在主動脈環(huán)上，敲除Bmal1或者Clock會導致內皮依耐性血管舒張功能降低[25,26]，這可能是由于引起了體內縮血管物質和舒血管物質的不平衡導致的。Anea等[25]也發(fā)現(xiàn)，Bmal1基因敲除鼠和Clock基因敲除鼠都表現(xiàn)出血管損傷的病理性反應，這是因為血管系統(tǒng)中出現(xiàn)了明顯內皮功能障礙。這些結論都說明了內皮細胞生理功能受到晝夜節(jié)律系統(tǒng)調控，并且一旦晝夜節(jié)律紊亂或者生物鐘基因表達異常都會引起內皮細胞功能障礙，而這些都與AS發(fā)生發(fā)展密切相關。

越來越多的研究表明，晝夜節(jié)律以及生物鐘基因紊亂已經成為AS形成和發(fā)展的危險因素。雖然，近年來關于兩者之間的相關性研究已經取得了很大進展，但是我們對于其作用機制的認識仍然有限。通過對近幾年其相關性研究的分析我們發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律以及生物鐘基因可以通過調節(jié)機體的糖脂代謝、炎癥反應以及內皮細胞功能來影響AS的形成。接下來我們需要探索晝夜節(jié)律以及生物鐘基因，特別是Bmal1/Clock，是通過何種機制來影響AS的發(fā)生發(fā)展。相信隨著有關晝夜節(jié)律以及生物鐘基因研究的進一步深入，將會為我們尋找AS相關性疾病新的預防和治療靶點提供更充足的理論基礎。