朱晨晨 秦海東

研究證實(shí),斑塊侵蝕以及繼發(fā)的血栓形成是急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS)的重要病理生理機(jī)制[1]。侵蝕斑塊指具有完整纖維帽且伴有血栓形成的動(dòng)脈粥樣斑塊,一般包括豐富的蛋白多糖和糖胺聚糖、中性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)、豐富的平滑肌細(xì)胞及富含血小板的血栓,很少或幾乎沒有脂質(zhì)核心[2]。得益于強(qiáng)化降脂治療對(duì)斑塊破裂的抑制作用,斑塊侵蝕日益成為導(dǎo)致ACS和慢性冠脈綜合征(chronic coronary syndrome,CCS)發(fā)病的首要罪犯病變[3]。因斑塊侵蝕的脂質(zhì)核心較小,臨床試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)目前的強(qiáng)化降脂治療對(duì)于斑塊侵蝕所致的冠脈綜合征可能存在未覆蓋的殘余風(fēng)險(xiǎn)[4]。因此,針對(duì)斑塊侵蝕引起的ACS和CCS,尋找新的治療靶點(diǎn)至關(guān)重要。

1 斑塊侵蝕在急慢性冠脈綜合征中的具體作用機(jī)制

病理研究提示,侵蝕斑塊表面缺乏完整的單層內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells,ECs)。后續(xù)研究證實(shí),內(nèi)皮功能障礙及血栓形成是斑塊侵蝕所致ACS發(fā)作的基本病理過程[2]。

1.1 ECs激活與內(nèi)皮功能障礙 炎癥介質(zhì)和氧化低密度脂蛋白(oxidized LDL,ox-LDL)可刺激巨噬細(xì)胞過度表達(dá)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP),后者可降解血管內(nèi)皮基膜中的Ⅳ型膠原,導(dǎo)致ECs從基膜脫落或凋亡[2]。局部ECs脫落或凋亡時(shí),鄰近ECs可迅速遷移填補(bǔ)間隙并恢復(fù)內(nèi)膜完整性。大量ECs凋亡可破壞單層血管內(nèi)皮的連續(xù)性,使血液中的血小板及凝血因子暴露于內(nèi)皮下基膜并激活凝血途徑,在局部形成富含血小板的血栓。持續(xù)性血栓形成可致血管明顯狹窄甚至閉塞,從而發(fā)生ACS。

髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)由巨噬細(xì)胞釋放,可促進(jìn)次氯酸等氧化劑的生成,通過限制一氧化氮的生物利用及其受體可溶性鳥苷酸環(huán)化酶的氧化而導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙,使ECs繼而發(fā)生凋亡[5]。Tan等[6]證實(shí),血漿MPO水平的升高與斑塊侵蝕的存在獨(dú)立相關(guān);并且在ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevated myocardial infarction,STEMI)病人中,斑塊侵蝕者的血漿MPO水平明顯高于斑塊破裂者。而抑制MPO可減輕炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型的內(nèi)皮功能障礙,將不穩(wěn)定的斑塊轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定斑塊[7-8]。體外實(shí)驗(yàn)中,MPO和次氯酸還可誘導(dǎo)ECs產(chǎn)生大量組織因子(tissue factor,TF),激活外源性凝血途徑并促進(jìn)血小板血栓的形成[2,5]。因此,MPO有望作為CCS與ACS二級(jí)預(yù)防治療的靶點(diǎn)。

人們首先發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈斑塊標(biāo)本中狹窄下游的ECs凋亡更加顯著,提示血流紊亂也可能導(dǎo)致ECs凋亡[2]。斑塊所致的狹窄下游的內(nèi)皮剪切應(yīng)力(endothelial shear stress,ESS)降低,低ESS可通過上調(diào)ECs中N-myc下游調(diào)控基因1(N-myc downstream-regulated gene 1,NDRG1)的表達(dá)激活ECs[9]。此外,體內(nèi)及體外研究均觀察到,抑制NDRG1可顯著減弱ECs的激活和血管重構(gòu)。臨床研究進(jìn)一步證實(shí),與非侵蝕部位相比,斑塊侵蝕部位的ESS和ESS梯度值更高[10]。此外,高ESS可能在血栓啟動(dòng)過程中起關(guān)鍵作用,具體機(jī)制與斑塊形狀有關(guān)[11]。即使在保守治療后,局部血流紊亂造成血栓形成微環(huán)境仍可持續(xù)長達(dá)12個(gè)月,提示通過抑制NDRG1來阻斷血流紊亂介導(dǎo)的損傷可能使ACS及CCS病人獲益[10]。

1.2 中性粒細(xì)胞與NETs形成 中性粒細(xì)胞可通過產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species,ROS)及形成NETs導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙并促進(jìn)血栓形成。侵蝕斑塊遠(yuǎn)端的血流紊亂首先在局部造成中性粒細(xì)胞聚集。肽基精氨酸脫亞胺酶-4(peptidyl arginine deiminase-4,PAD-4)是一種位于中性粒細(xì)胞核中的鈣依賴性酶,可破壞DNA與組蛋白之間的離子相互作用,導(dǎo)致中性粒細(xì)胞死亡并釋放NETs。NETs主要包含網(wǎng)狀DNA結(jié)構(gòu)、組蛋白、MPO及多種絲氨酸蛋白酶等,可捕獲血液中的血小板、纖維蛋白和組織因子,從而促進(jìn)血栓形成[2]。此外,NETs中的組蛋白也可激活血小板并促進(jìn)凝血酶的生成,進(jìn)一步促進(jìn)凝血反應(yīng)[12]。組織蛋白酶G作為NETs中的一種絲氨酸蛋白酶,可激活ECs表達(dá)白細(xì)胞黏附分子及組織因子[13]。同時(shí),這些黏附分子還可在局部招募更多的中性粒細(xì)胞,通過正反饋機(jī)制進(jìn)一步促進(jìn)局部NETs形成。NETs還可激活ECs,進(jìn)而促進(jìn)內(nèi)皮功能障礙并誘導(dǎo)NETs形成,從而引發(fā)惡性循環(huán),導(dǎo)致ECs進(jìn)一步損傷[14-15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,PAD-4基因敲除的動(dòng)脈病變小鼠在NETs被破壞后,其動(dòng)脈內(nèi)膜損傷程度顯著降低,內(nèi)皮細(xì)胞脫落及血栓形成也被抑制[16]。這提示PAD-4有望作為抗免疫血栓形成的治療靶點(diǎn)。Molinaro等[17]開發(fā)了Ⅳ型膠原靶向的納米顆粒,選擇性地將PAD-4抑制劑運(yùn)送到ECs脫落和富含Ⅳ型膠原的基底膜暴露區(qū)域,結(jié)果顯示,內(nèi)皮損傷部位的NETs顯著減少且內(nèi)皮的連續(xù)性得到增強(qiáng)。這種靶向病變的給藥方式也更符合精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的治療理念。此外,Du等[18]發(fā)現(xiàn),心肌梗死模型小鼠PAD-4的表達(dá)增加,而抑制PAD-4可減少心肌梗死誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞浸潤、NETs形成、炎癥反應(yīng)及心肌細(xì)胞凋亡,改善心臟整體功能。臨床研究進(jìn)一步證實(shí),NETs與STEMI和主要心血管不良事件的發(fā)生有關(guān),并且肝素及替羅非班等常規(guī)抗血栓藥對(duì)NETs結(jié)構(gòu)無效[19]。這意味著,在斑塊侵蝕及NETs參與的STEMI病人的治療中,針對(duì)NETs的治療可以被納入考慮。因此,PAD-4可作為抗免疫血栓形成治療的新靶點(diǎn),但在投入臨床應(yīng)用前仍需大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)進(jìn)一步研究。

1.3 巨噬細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(macrophage extracellular traps,METs)與NOD樣受體家族pyrin結(jié)構(gòu)域(the NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎癥小體 巨噬細(xì)胞也可形成胞外誘捕網(wǎng)。在血栓形成的晚期階段,METs的數(shù)量顯著增多。而在侵蝕斑塊中,METs含量較完整斑塊進(jìn)一步升高,提示METs與斑塊侵蝕間可能存在一定的相互作用[20]。但METs在斑塊侵蝕中的具體作用尚不明確,仍需動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)進(jìn)一步探索。

盡管如此,巨噬細(xì)胞仍可通過NLRP3炎癥小體促進(jìn)炎癥反應(yīng)并使之持續(xù)存在。NLRP3炎癥小體是巨噬細(xì)胞在多種刺激下激活并釋放的、由多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)合體,主要包括NOD樣受體蛋白(NOD-like receptor,NLR)、凋亡相關(guān)微粒蛋白(apotosis-associated speck-like protein,ASC)及半胱天冬酶-1前體(Pro-CASPase 1,Pro-CASP1)。其中,NLR是NLRP3炎癥小體的受體蛋白,Pro-CASP1是效應(yīng)蛋白,而ASC起橋梁作用連接前兩者。NETs、ROS及膽固醇結(jié)晶均可激活NLRP3炎癥小體而使Pro-CASP1活化為半胱天冬酶-1(CASPase 1,CASP1),后者可分別活化IL-1β與IL-18。在此過程中,CAPS1誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞發(fā)生焦亡,而IL-1β和IL-18被釋放到細(xì)胞外空間,誘導(dǎo)多種白細(xì)胞產(chǎn)生大量IL-6,引發(fā)炎癥瀑布效應(yīng),并介導(dǎo)炎癥對(duì)ECs的損傷,進(jìn)一步募集白細(xì)胞參與內(nèi)皮功能障礙及血栓形成。敲除動(dòng)脈粥樣硬化模型小鼠的IL-1β及IL-18基因均能顯著降低動(dòng)脈粥樣硬化的程度[21]。CANTOS試驗(yàn)證實(shí),靶向抑制IL-1β可降低CCS病人心血管不良事件的復(fù)發(fā)率,且不依賴于血脂水平的下降[22]。此外,秋水仙堿可選擇性抑制NLRP3炎癥小體。LoDoCo2試驗(yàn)表明,小劑量秋水仙堿可顯著降低CCS病人發(fā)生心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)[23]。并且無論既往ACS病史和時(shí)間如何,CCS病人均可從秋水仙堿治療中獲益,提示低劑量秋水仙堿有望用于ACS的二級(jí)預(yù)防治療[24]。而持續(xù)應(yīng)用小劑量秋水仙堿行抗炎治療被證實(shí)能夠減少冠脈血運(yùn)重建及心肌梗死,進(jìn)一步證實(shí)CCS病人中存在持續(xù)的血管炎癥[25]?？傊?抑制IL-1β等細(xì)胞因子及NLPR3炎癥小體均可能是未來CCS及ACS二級(jí)預(yù)防治療的新方向。

1.4 血小板來源的外泌體(platelet-derived exosomes,PLT-Exos) 血小板也參與了斑塊侵蝕中內(nèi)皮功能障礙及血栓形成。暴露于內(nèi)皮下基膜及NETs均可激活血小板,活化的血小板可產(chǎn)生PLT-Exos,從而發(fā)揮多種作用。PLT-Exos可促進(jìn)斑塊處炎癥及中性粒細(xì)胞與ECs相互作用。首先,ECs損傷可促進(jìn)血小板的活化和PLT-Exos的分泌,后者一方面可通過微小RNA(miRNA)的調(diào)節(jié)來保護(hù)ECs,另一方面可通過誘導(dǎo)ROS、一氧化氮和過氧亞硝酸鹽的產(chǎn)生而導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙[26]。具體的作用方向可能與PLT-Exos的來源有關(guān),因?yàn)橹行粤＜?xì)胞和NETs也可激活血小板,使其分泌PLT-Exos。反之,PLT-Exos也可通過特定的趨化因子促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附到ECs并增強(qiáng)炎癥反應(yīng)[27]。

2 目前治療方案的殘余風(fēng)險(xiǎn)及可能的臨床策略

事實(shí)上,再灌注治療及指南指導(dǎo)藥物治療的最佳使用可降低CCS病人心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn),但仍有相當(dāng)一部分病人出現(xiàn)ACS發(fā)作[28],表明炎性細(xì)胞及細(xì)胞因子參與CCS及ACS的發(fā)生與發(fā)展。并且,越來越多的臨床研究證實(shí)CCS及ACS病人存在慢性的血管炎癥[25]。因而,慢性炎癥可能是目前指南推薦的治療方案尚未覆蓋的殘余風(fēng)險(xiǎn)[29]。抑制MPO、PAD-4及IL-1β等的抗炎治療則可能是阻斷殘余炎癥風(fēng)險(xiǎn)的有效治療方向及手段。但是,更多的治療方法仍需基礎(chǔ)及臨床研究進(jìn)一步探索。

3 總結(jié)

綜上所述,各種炎性細(xì)胞因子、ESS、中性粒細(xì)胞和NETs、METs和NLRP3炎癥小體以及血小板和PLT-Exos均參與斑塊侵蝕的病理過程,促進(jìn)慢性炎癥持續(xù)存在,并通過介導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙及血栓形成來促進(jìn)CCS及ACS發(fā)生發(fā)展。盡管再灌注治療及指南指導(dǎo)藥物治療的最佳使用可降低CCS病人心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn),但仍有相當(dāng)一部分病人出現(xiàn)ACS發(fā)作,提示目前的二級(jí)預(yù)防治療仍存在未覆蓋的殘余風(fēng)險(xiǎn)[28]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)阻斷上述炎癥途徑可預(yù)防CCS及ACS的發(fā)生發(fā)展,表明這些治療有望成為CCS及ACS新的二級(jí)預(yù)防治療方向,使CCS及ACS病人,尤其是老年病人獲益。當(dāng)然,其安全性、有效性、藥效學(xué)及藥代動(dòng)力學(xué)特征仍需大規(guī)模的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)進(jìn)一步研究。