心外膜脂肪影響冠狀動脈粥樣硬化的分子機制

王強，王璟

(1.南京大學醫學院臨床學院，江蘇南京 210093;2.南京軍區南京總醫院 心臟內科，江蘇 南京 210002)

冠狀動脈(簡稱冠脈)粥樣硬化是由環境和遺傳因素共同作用引起的一種慢性炎癥反應性疾病，其發生的具體機制尚未完全闡明。大量研究表明，內臟脂肪組織不僅可用于能量儲存，還可作為一個內分泌器官，分泌多種脂肪細胞因子，促進動脈粥樣硬化的發生和發展。心外膜脂肪組織作為內臟脂肪組織的一部分，而又具有鄰近冠脈的解剖特點，因此心外膜脂肪和冠脈粥樣硬化的關系已成為目前研究的熱點。

1 心外膜脂肪的簡介

心外膜脂肪是指位于心肌外表面和心外膜之間的脂肪組織，其生理功能主要有:(1)可分解為游離脂肪酸為心臟供能;(2)屬于棕色脂肪的一部分，可調節心臟溫度;(3)可對心臟自主神經起保護作用;(4)可調節血管的舒縮功能。在病理情況下，心外膜脂肪可作為一個具有免疫活性的器官促進冠脈周圍炎癥的發生。

有學者報道，在亞臨床冠心病(coronary artery disease，CAD)人群中，心外膜脂肪的體積和體質指數(body mass index，BMI)呈正相關［1］。2012 年 Graner等［2］研究同卵雙胞胎的心臟和心外膜脂肪體積的大小發現，兩者心臟體積大小相似，而心外膜脂肪體積則與獲得性肥胖程度以及機體炎癥呈正相關。然而也有文獻提示心外膜脂肪的體積和BMI無相關性，心外膜脂肪中單核細胞趨化因子-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的水平與其脂肪細胞的大小呈負相關［3］。雖然對心外膜脂肪體積和BMI關系的報道不一致，但目前大多數研究認為心外膜脂肪體積與冠脈粥樣硬化是密切相關的［4］。

2 動脈粥樣硬化發生的分子機制

眾所周知動脈粥樣硬化是一個慢性炎癥反應性過程，血管中的單核細胞在各種黏附分子如細胞內黏附分子(intercellular adhesion molecule，ICAM)、血管細胞黏附分子(vascular adhesion molecule，VCAM)的作用下黏附到血管內壁，爾后MCP-1與單核細胞上的趨化因子受體2(chemokine receptors 2，CCR2)結合，使單核細胞遷移入血管內膜下轉化為巨噬細胞，巨噬細胞通過清道夫受體吞噬修飾后的脂蛋白顆粒轉化為泡沫細胞，泡沫細胞可釋放活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPS)、組織因子以及其它的細胞因子，最終巨噬細胞聚集在動脈粥樣斑塊的中心并凋亡形成壞死脂核。同樣T淋巴細胞在VCAM-1作用下黏附到血管內壁，通過相應的趨化因子遷移入內膜下，被氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)、熱休克蛋白等抗原致敏后，一方面表現促炎狀態，即分泌白介素-1(interleukin-1，IL-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、γ-干擾素(γ-interferon，γ-IFN);另一方面表現為抗炎狀態，即分泌IL-4、IL-10。據報道人類T淋巴細胞在動脈粥樣硬化的血管內一般表現為促炎狀態［5］。

3 炎癥細胞和細胞因子在CAD及非CAD者心外膜脂肪細胞中的分布

從上文可以看出巨噬細胞、T淋巴細胞及細胞因子在動脈粥樣硬化中發揮了至關重要的作用。2009年有學者指出CAD合并代謝綜合征者炎癥因子水平與冠脈病變程度呈正相關［6］。2010 年 Tavora等［7］通過尸檢發現人的冠脈外膜以及其周圍脂肪中T淋巴細胞的浸潤與其內膜炎癥及壞死脂核有關，從而影響冠脈粥樣硬化斑塊的穩定性，然而遺憾的是研究人員未將冠脈外膜和內膜中的T淋巴細胞作比較。Nishimura等［8］用高脂食物喂飼小鼠后發現，在其附睪脂肪組織中CD8+T細胞增多以及CD8+T細胞可促進巨噬細胞的聚集，提示脂肪組織炎癥與CD8+T細胞相關。

研究人員用CAD和非CAD(NCAD)患者的心外膜脂肪與腿部脂肪組織作比較，得出在CAD的心外膜脂肪中核因子-κB(nf-kappa b，NF-κB)、IκB 激酶(i kappa b kinase，IKKβ)和c-Jun氨基末端激酶(c-jun nh2-terminal kinase，JNK)表達增加，同時升高的指標還有脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、Toll樣受體-2(toll-like receptor-2，TLR-2)、Toll樣受體-4(toll-like receptor-4，TLR-4)、CD68+(巨噬細胞)、TNF-α。因此Baker等首次提出，心外膜脂肪中的炎癥反應可能是LPS與巨噬細胞表面的TLR-2或TLR-4結合后，通過NF-κB和JNK信號傳導通路實現的［9］。除此之外，脂肪組織中的巨噬細胞還可以兩種不同的激活狀態存在:一種是M1表型即由IFN-γ或LPS等激活巨噬細胞，使 TNF-α、IL-6、MCP-1表達增加，表現為促炎作用;另一種是M2表型即由IL-13、IL-4等激活巨噬細胞呈現抗炎作用，使 IL-10、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表達增多，導致組織修復重構、血管再生。2011年Hirata等［10］通過研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪組織中巨噬細胞的極化狀態，發現與NCAD相比，在CAD患者的心外膜脂肪中的M1型巨噬細胞(促炎)增多，M2型巨噬細胞(抗炎)減少;然而NCAD和CAD患者的皮下脂肪組織中巨噬細胞的極化狀態并無差別。早在2009年就有文章報道在CAD患者的心外膜脂肪中TNF-α、IL-6、MCP-1、IL-1B 等細胞因子明顯高于皮下脂肪［11］。

2011年Hirata等［12］研究CAD和NCAD患者的心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的 CD3+、CD4+、CD8+、CD68+發現，與NCAD相比，CAD患者的心外膜脂肪中的CD68+和CD8+T細胞浸潤明顯增多，而這種差異未見于皮下脂肪組織。

從以上可以得出CAD患者的心外膜脂肪中T淋巴細胞、巨噬細胞(以M1型為主)及相關細胞因子是明顯增高的，因此可以推測心外膜脂肪中的慢性炎癥可能與冠脈粥樣硬化的發病機制有關。

4 心外膜脂肪中炎癥細胞及細胞因子影響冠脈粥樣硬化的途徑

心外膜脂肪中的巨噬細胞、T淋巴細胞及細胞因子與冠脈粥樣硬化密切相關。然而心外膜脂肪中的巨噬細胞和T淋巴細胞是通過何種途徑作用于冠脈尚不清楚。由于心外膜脂肪緊鄰冠狀血管和心肌且無筋膜將它們隔開，研究人員提出心外膜脂肪可能通過兩種“由外向內”假說途徑作用于冠脈:一種是旁分泌，即炎癥細胞、炎癥細胞因子、游離脂肪酸(free fatty acid，FFA)等逐層彌散入血管壁;另一種是滋養血管分泌，細胞因子等首先被釋放入滋養血管，通過滋養血管輸送到冠脈壁內［13］。

最近研究人員發現，將內臟脂肪組織移植到載脂蛋白E缺陷小鼠的頸動脈處，小鼠的頸動脈會出現內皮功能障礙從而加速動脈粥樣硬化的形成，然而這種效應在血管給予抗P選擇素的糖蛋白配體-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL)抗體后被阻斷［14］。而PSGL-1是中性粒細胞的P-選擇素的主要配體，在白細胞與血管內皮細胞表面的黏附和滾動過程中有重要意義。以上實驗表明血管周圍脂肪組織也是通過血管內途徑發揮促動脈粥樣硬化作用，這與前面提到的“由外向內”的假說一致。

有研究表明肥胖相關的內分泌紊亂可使血液循環中的硬脂酸水平升高，過高的硬脂酸可激活單核細胞表面的TLR4，從而使單核細胞遷移至內膜下轉變為巨噬細胞。而脂聯素可以下調TLR4的表達，抑制動脈粥樣硬化的發生［15］。Guauque-Olarte 等［16］將人冠脈周圍和心尖部周圍脂肪組織中的脂聯素作比較，發現心尖部脂聯素的表達水平與冠脈粥樣硬化斑塊無相關性，而冠脈周圍脂肪組織中的脂聯素水平與冠脈粥樣斑塊呈負相關，這證實了上文提到的旁分泌的假說。然而也有學者提出隨著冠脈粥樣硬化的形成，冠脈壁會不斷地增厚，此時旁分泌的假說未免有所牽強，所以不能排除滋養血管作用。

5 心外膜脂肪中的氧化應激反應及其對冠脈粥樣硬化的影響

氧化應激是體內過量的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)使氧化與抗氧化系統間失去平衡。

FFA是中性脂肪的分解產物，可直接為機體供能。Sacks等［13］在文章中提到一種 FFA“過溢學說”，心外膜脂肪可以被分解釋放FFA為心肌供能，但當FFA未被心肌完全利用時，就可溢入冠狀血管。2010年Mathew等［17］通過研究肥胖并患有2型糖尿病的患者發現，只要血漿中FFA輕微的增高就可激活髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，而MPO是一種過氧化物酶，主要來源于中性粒細胞、單核巨噬細胞，可催化一系列 ROS的形成。Dutour等［18］通過研究 CAD和NCAD者心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的二型分泌型磷脂酶 A2(secretary phospholipase A2-ⅡA，sPLA2-ⅡA)發現，sPLA2-ⅡA在CAD患者心外膜脂肪的細胞外基質(如膠原、糖蛋白、蛋白多糖)中表達水平明顯升高，而sPLA2-ⅡA一方面可通過增加冠脈粥樣硬化纖維帽膠原的沉積，從而發揮促進動脈粥樣硬化的作用［19］，另一方面可分解心外膜脂肪產生FFA和溶血磷脂，使過多的FFA溢入血管內，促進ROS的產生。

NADPH氧化酶(NADPH oxidases，NOX)是由細胞膜上的催化亞基gp9lPhox(NOx2)和調節亞基p22phox以及細胞質中的 p47phox、p40phox、p67phox和 Rac 6個亞基構成的多蛋白復合體，最初在吞噬細胞表達，可產生 ROS［20］。Xia 等［21］研究發現脂肪細胞分泌的脂肪細胞因子內脂素(visfatin)與冠脈內皮細胞表面的受體結合后，使溶酶體激活并與細胞膜融合，從而導致細胞膜一系列的改變如酸性鞘磷脂水解酶(acid sphingomyelinase，ASMase)的激活、神經酰胺的產生，連同NOX的亞基一起形成膜筏-NADPH氧化酶氧化還原信號平臺(MR-Nox redox signaling platforms)，此氧化還原信號平臺可產生超氧化物，導致冠脈的內皮功能障礙。

晚期糖基化終末產物受體(receptor for advanced glycation end products，RAGE)是一種具有35 kD跨膜受體的免疫球蛋白超家族。晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products，AGEs)與 RAGE 結合后可導致NOX生成增多，產生過量的ROS，激活NF-κB，引起細胞因子及黏附分子的表達增多，從而促進動脈粥樣硬化的發生［22］。研究報道，通過測定CAD和NCAD患者心外膜脂肪和皮下脂肪組織中的RAGE、NADPH氧化酶亞單位和過氧化物酶發現，RAGE在CAD者皮下脂肪組織中的含量下降［23］，因此心外膜脂肪與皮下脂肪相比可產生更多的ROS。

γ-谷氨酰轉移酶(gamma-glutamyl transferase，GGT)是一種催化谷胱甘肽上的γ-谷氨?；D移到另一種氨基酸上的酶，主要存在于細胞膜和線粒體上，參與谷胱甘肽的代謝，因此其在維持細胞內抗氧化系統中發揮了重要的作用。有研究者證實CAD患者心外膜脂肪的厚度與血液中的GGT相關［24］。

以上的實驗表明，CAD患者心外膜脂肪中的ROS是升高的，而 ROS對冠脈粥樣硬化的影響包括:(1)ROS可將LDL氧化成ox-LDL;(2)ROS對載脂蛋白A氧化修飾導致HDL功能障礙;(3)超氧陰離子可滅活NO，使血管擴張受限;(4)誘導損傷內皮的凋亡;(5)促進內皮細胞黏附分子(如ICAM-1和VCAM-1)表達;(6)參與血管平滑肌細胞的增殖和遷移;(7)ROS可激活血管平滑肌細胞，使其產生MMP-2和pro-MMP-9，MMPS可以促進纖維帽內膠原和彈力纖維等基質降解，從而影響斑塊的穩定性，參與動脈粥樣硬化的發生和發展［25］。

6 結 語

冠脈粥樣硬化是由多種危險因素誘發的血管慢性炎癥反應。雖然我們對心外膜脂肪的解剖、生理、病理生理學有了一定的了解，然而心外膜脂肪中的慢性炎癥反應是導致冠脈粥樣硬化的原因還是冠脈粥樣硬化引起的結果，現仍然未有文獻報道，隨著對心外膜脂肪研究的進一步展開，新的脂肪細胞因子正不斷地被發現，其功能也正被深入研究。進一步闡明心外膜脂肪對冠脈粥樣硬化發生機制的影響，對CAD的早期診斷和治療具有重要的指導意義。

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