一、单核/巨噬细胞与AS
Ross等提出:AS形成重要的始动环节是内皮细胞损伤,“损伤”的定义不仅包括形态学上可见的变化,而且包括功能及代谢的变化。内皮损伤处有单核/巨噬细胞及LDL的聚积。实验发现,损伤部位常有细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子及P-选择素的过度表达。单核细胞通过其表面分子与内皮细胞上相关受体结合,如细胞间黏附分子-1、α4整合素、血管细胞黏附分子-1或P-选择素,随后在单核细胞趋化因子及其他趋化蛋白作用下迁入动脉内壁。LDL可以直接迁入动脉壁,该过程呈LDL依赖性且无须受体介导。
1.单核细胞源性巨噬泡沫细胞的功能 单核细胞迁入动脉内膜后分化形成巨噬细胞。巨噬细胞有很强的氧化能力,促使迁入动脉壁的LDL氧化,形成oxLDL。oxLDL被巨噬细胞表面的清道夫受体或其家族中的其他成员识别,这些受体的表达不受细胞内胆固醇水平抑制,使得脂质在巨噬细胞内大量蓄积,巨噬细胞遂转变成富含胆固醇的泡沫细胞。
脂纹中的巨噬细胞除形态学变化外,还有许多功能变化,例如合成大量载脂蛋白E及细胞因子。AS斑块原位杂交分析表明,巨噬细胞内含有编码TF、Apo-E、TGF-β与TNF的mRNA。这些因子作为炎症及免疫反应的介质,以自分泌或旁分泌方式参与白细胞、EC及SMC间的信息传递。由病变区巨噬细胞合成的细胞因子介导的细胞间信息传递可能在AS形成过程中控制着该部位细胞的主要功能,而病变区巨噬细胞的许多功能又是由单核细胞克隆刺激因子(M-CSF)来调节。AS斑块区M-CSF含量高于正常动脉组织。缺乏M-CSF的小鼠经高脂饮食喂养后,血中胆固醇水平高于对照组,但AS病变依然减少。因此,M-CSF可能影响AS的发展。
2.单核/巨噬细胞与AS中的脂质形成和细胞死亡的机制 进入内皮下的单核细胞,以及其后分化的巨噬细胞,在吞噬LDL后形成AS脂肪条纹。脂肪条纹是否发展为粥样斑块是决定AS临床发病的关键步骤。病变区的oxLDL具有细胞毒性,可引起平滑肌细胞、巨噬细胞与内皮细胞损伤,甚至死亡。
AS斑块的中心部分为脂质,一般认为是由泡沫细胞死亡后,其胞质内的脂质释放出来形成的。巨噬细胞死亡会急剧增加脂质池内脂质的含量。免疫组化分析表明,在纤维斑块形成的早期就有LDL、LP(a)及HDL沉积在病变区的细胞外,说明脂质池内的脂质也可能直接来源于血浆脂蛋白的脂质。脂质池内还含有细胞碎屑,是由细胞死亡而来。
AS斑块内的细胞死亡以凋亡为主,也有少量坏死。不管是凋亡还是坏死都可促进脂质池增大。细胞大量凋亡和某些蛋白水解酶的增加使AS斑块表面的纤维帽易于破裂,是急性冠状动脉综合征发病的主要原因。诱发病变区细胞凋亡的因素有TNF-α、IL-1β与IFN-γ。斑块内巨噬细胞可以合成IL-1β与TNF,还能将抗原呈递给T淋巴细胞,使其合成IFN-γ,所有这些细胞因子协同作用诱导邻近的SMC凋亡。
3.巨噬细胞与AS斑块破裂 AS斑块纤维帽的完整性及其对破裂的抵抗力主要靠细胞外基质来维持,尤其是基质中的胶原纤维。胶原纤维主要由SMC合成,由巨噬细胞降解。AS斑块中的巨噬细胞能大量表达基质金属蛋白酶(MMPs),从而降解细胞外基质中几乎所有的组分。MMPs是以酶原形式分泌的,在细胞外活化后才具有降解细胞外基质的作用。
AS斑块内巨噬细胞源性蛋白酶的活性往往要大于其抑制剂(如金属蛋白酶组织抑制剂)的活性。免疫组化分析表明,部分斑块内有MMP-1抑制物的表达,但绝大多数富含巨噬细胞及IL-8的斑块内却无该抑制物的表达,说明IL-8可能有抑制MMPs抑制物的表达作用。由于斑块内巨噬细胞合成IL-8的能力较正常动脉壁强,故使得病变区MMPs与金属蛋白酶组织抑制剂失去平衡,金属蛋白酶组织抑制剂含量减少,而有活性的MMPs相对增多,从而使AS斑块的不稳定性增加。
概括起来,巨噬细胞在AS发展过程中的作用主要有:①通过清道夫受体摄取oxLDL;②释放自由基;③合成具有生物活性的脂类物质;④合成补体;⑤合成凝血因子;⑥分泌蛋白酶及其抑制物;⑦分泌细胞因子和趋化因子;⑧吞噬凋亡细胞。
此外,巨噬细胞对AS的发展也有抑制的一面,主要表现在:①巨噬细胞在吞噬胆固醇酯后可以离开斑块;②巨噬细胞吞噬oxLDL和胆固醇酯可以保护平滑肌细胞和内皮细胞;③斑块中的巨噬细胞能够产生ApoE,后者抑制ICAM-1与VCAM-1的过表达。
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