血管平滑肌細(xì)胞凋亡在腹主動脈瘤形成機制中的作用

1、血管平滑肌細(xì)胞凋亡在腹主動脈瘤形成機制中的作用    關(guān)鍵詞： 腹主動脈瘤(AAA) 平滑肌細(xì)胞(SMC) 細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡(apoptosis)是機體在維持正常組織結(jié)構(gòu)和生理功能過程中自然發(fā)生的細(xì)胞更替，它的異常可導(dǎo)致很多疾病，促進(jìn)細(xì)胞凋亡可使正常細(xì)胞過多死亡，同樣阻滯細(xì)胞凋亡的發(fā)生則可能導(dǎo)致惡性腫瘤。最近的研究表明細(xì)胞凋亡在正常和病變再塑形的血管壁中均起重要作用12。 腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是血管壁再塑形的典型例子，以動脈壁逐漸變?nèi)鹾蜐u進(jìn)性擴張最后破裂為特征3。其主要病理變化包括： 動脈壁中層彈力

2、纖維的廣泛斷裂和退化、膠原纖維所占百分比相對過多、免疫及炎性細(xì)胞的慢性透壁浸潤、免疫球蛋白沉積、中層新血管形成及中層平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cell, SMC)數(shù)量減少。SMC是中膜的主要細(xì)胞成分，除了維持血管壁的舒縮功能外，還負(fù)責(zé)彈力纖維、膠原纖維及其他胞外基質(zhì)的合成和修復(fù)，最近有研究發(fā)現(xiàn)AAA壁中SMC明顯減少4，導(dǎo)致動脈壁的結(jié)構(gòu)和功能異常，可能系A(chǔ)AA形成過程中的主要病理變化，故而對AAA壁中SMC缺失機理的研究具有重要意義。 一、AAA中SMC凋亡的證據(jù) Lopez等4在光鏡及電鏡下觀察到AAA中膜中殘存的SMC形態(tài)完整而細(xì)長，位于退化的彈力纖維層間，胞漿和胞核均呈現(xiàn)出

3、細(xì)胞凋亡的特征，如膜泡化、核染色質(zhì)固縮、貼于核膜內(nèi)側(cè)形成半月形或塊狀，細(xì)胞器(尤其是線粒體)結(jié)構(gòu)基本完整。而凋亡細(xì)胞的主要特征是基因組中DNA降解為多個180200個堿基為基數(shù)的核小體片段5。原位3-末端標(biāo)記ISEL的組化方法可對組織切片中含核DNA碎片的完整細(xì)胞進(jìn)行檢測6，Lopez等4用此法發(fā)現(xiàn)AAA中膜中可見ISEL陽性的細(xì)胞，而且占AAA中膜殘存完整細(xì)胞的30%以上。為進(jìn)一步證實，作者又應(yīng)用-SMC肌纖蛋白抗體對AAA中的ISEL陽性細(xì)胞進(jìn)行雙免疫組化染色，證實中膜中的大多數(shù)凋亡細(xì)胞是SMC。而-肌纖蛋白的免疫熒光染色顯示其位于SMC的胞膜周圍，反映了細(xì)胞骨架肌纖蛋白纖維的分散和再分布

4、，可能與細(xì)胞凋亡過程中的膜泡化和細(xì)胞器重組有關(guān)。以上證據(jù)說明細(xì)胞凋亡與AAA中膜的SMC減少密切相關(guān)。 二、AAA中SMC凋亡的分子標(biāo)記物：p53和p21 細(xì)胞內(nèi)抑癌蛋白p53的增多?？烧T導(dǎo)細(xì)胞凋亡7，培養(yǎng)的血管SMC在乏血漿或各種炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)下發(fā)生的凋亡也與p53蛋白增多有關(guān)7。為驗證AAA中的SMC凋亡亦與p53有關(guān)，Holmes等8以p53作為凋亡標(biāo)記物檢測主動脈組織提取物發(fā)現(xiàn)： AAA中的p53蛋白量是正常主動脈及動脈硬化閉塞癥的4倍以上，更重要的是p53蛋白陽性細(xì)胞僅存在于AAA的中膜，而正常主動脈及硬化主動脈的中膜中則少見4。AAA中p53蛋白陽性細(xì)胞主要是淋巴細(xì)胞和表達(dá)-肌纖

5、蛋白的SMC。Holmes同時用RT-PCR法檢測了AAA及正常主動脈壁中野生型p53的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)前者明顯高于后者8。不但說明SMC凋亡與AAA形成有關(guān)，而且表明凋亡的發(fā)生與SMC內(nèi)p53蛋白的增多、聚集有關(guān)。 野生型p53可以直接調(diào)節(jié)p21的轉(zhuǎn)錄，故而p21可反映野生型p53的活性，而且p21蛋白是細(xì)胞周期素依賴激酶的重要抑制劑，可誘導(dǎo)細(xì)胞生長停滯9。Holmes等10又分別檢測了AAA及正常主動脈組織中p21蛋白水平，發(fā)現(xiàn)前者是后者的20倍，而且p21蛋白僅限于AAA中膜的SMC中，正常主動脈的中膜檢測不到p21蛋白。表明AAA中SMC的凋亡與p53和p21的過量表達(dá)有關(guān)，可能是生理性

6、細(xì)胞損傷的結(jié)果。 三、AAA中SMC凋亡的可能機制 以上的證據(jù)已充分表明細(xì)胞凋亡是AAA中膜SMC缺失的主要原因，但AAA中SMC生理性死亡的原因卻是多樣的。 1. 動脈硬化斑塊中細(xì)胞毒性介質(zhì)的彌散動脈硬化組織產(chǎn)生的局部高濃度氧化劑如一氧化氮(NO)、氧自由基及氧化低密度脂蛋白(LDL)可直接作用于鄰近中膜的SMC，誘導(dǎo)其凋亡發(fā)生。最近研究表明，高度氧化的LDL和NO均可誘導(dǎo)體外血管SMC凋亡11，而NO誘導(dǎo)的凋亡伴隨著細(xì)胞p53和p21的增加12。 2. 動脈中膜慢性缺血與胸主動脈不同，腎下腹主動脈缺少穿壁血供，其SMC主要通過腹主動脈內(nèi)血液彌散營養(yǎng)，對缺血敏感，且在內(nèi)膜增厚、動脈硬化斑塊及

7、血栓形成時會進(jìn)一步加重中膜的缺血。正如體外培養(yǎng)的血管SMC在缺乏血漿時會出現(xiàn)凋亡13，營養(yǎng)缺乏及低氧環(huán)境則會誘導(dǎo)腹主動脈中膜SMC凋亡7。 3. 腹主動脈中膜單核巨噬細(xì)胞/淋巴細(xì)胞的慢性浸潤這是動脈瘤的特有表現(xiàn)。AAA組織中能檢測到體外可誘導(dǎo)SMC凋亡的幾種炎性細(xì)胞因子，如IL-1、TNF-、IFN-14，在炎性細(xì)胞浸潤處濃度更高，可誘導(dǎo)其附近的SMC凋亡。另一種可能性是中膜SMC的凋亡是其與巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞直接作用的結(jié)果，AAA中的SMC可表達(dá)型組織相容性抗原(MHC)提示其可能是細(xì)胞免疫反應(yīng)的靶子15。最近有研究認(rèn)為其可能是通過激活SMC膜表面的Fas受體而啟動凋亡的16，而

8、Fukuo等17發(fā)現(xiàn)NO、IL-1及TNF-均可上調(diào)SMC Fas的表達(dá)。 4. 細(xì)胞周期阻滯信號和增生刺激信號的相互作用細(xì)胞損傷、DNA損傷及p21蛋白的過多表達(dá)均可致p53聚集而抑制細(xì)胞周期，誘導(dǎo)SMC凋亡。同時，體內(nèi)也存在很多增生信號，如脂蛋白和肽生長因子、細(xì)胞因子、胞外基質(zhì)降解后的生物活性成分以及血流的剪切力，它們作用于SMC促進(jìn)其增生。兩類信號在體內(nèi)相互作用，決定SMC是增生還是凋亡。 5. 胞外基質(zhì)的降解正常的血管SMC位于彈力纖維豐富的胞外基質(zhì)中，彈力纖維等胞外基質(zhì)的降解會減弱SMC對抗各種刺激的能力，易誘發(fā)凋亡。 6. 細(xì)胞衰老及增生能力降低老年人細(xì)胞生長及修復(fù)能力的降低可使其

9、腹主動脈中的SMC更易凋亡而形成AAA。有研究資料表明，AAA來源的體外培養(yǎng)的SMC對血清刺激生長緩慢，提示AAA的SMC系變老的細(xì)胞群，易發(fā)生凋亡。 四、小結(jié) 腹主動脈壁中膜SMC的缺失對AAA的形成起重要作用，而SMC缺失的原因并非通常認(rèn)為的“壞死”，而是由各種原因誘導(dǎo)產(chǎn)生的SMC凋亡，其形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)及分子水平的變化已證明了這一點，其具體機制尚難以完全闡明。但已有研究表明，AAA壁中SMC的凋亡伴隨著p53和p21蛋白表達(dá)明顯增多。這些發(fā)現(xiàn)為AAA形成機制的研究提供了新視角，對AAA中SMC缺失的細(xì)胞學(xué)及分子學(xué)機制的深入研究將進(jìn)一步闡明AAA的形成過程及其形成中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為AAA的防

10、治提供新的思路。參考文獻(xiàn) 1Cho A, Courtman DW, Langille BL. Apoptosis (programmed cell death) in arteries of the neonatal lamb. Cir Res, 1995, 76:168-175. 2Bennett MR, Evan GL, Schwartz SM. Apoptosis of human vascular smooth muscle cells derived from normal vessels and coronary atherosclerotic plaques. J Clin In

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