AS基礎(chǔ)研究進(jìn)展和困境

1、1動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)研究動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)研究的進(jìn)展和困境的進(jìn)展和困境南華大學(xué)心血管病研究所南華大學(xué)心血管病研究所動(dòng)脈硬化學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)脈硬化學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊永宗楊永宗2008.11.09.2008.11.09.于湖南省生理科學(xué)會(huì)于湖南省生理科學(xué)會(huì)2動(dòng)脈粥樣硬化研究歷史動(dòng)脈粥樣硬化研究歷史中的重大事件中的重大事件3 1772年年，英國(guó)醫(yī)師，英國(guó)醫(yī)師William Heberden描述了描述了 “心絞痛心絞痛”癥侯群。癥侯群。19041904年德國(guó)萊比錫病年德國(guó)萊比錫病理學(xué)家理學(xué)家MarchandMarchand 提提出出:atherosclerosis4世界上第一個(gè)動(dòng)脈粥樣硬

2、化動(dòng)物模型世界上第一個(gè)動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型 1908年，俄國(guó)病理學(xué)家Ignatowski用蛋和奶喂飼家兔引起動(dòng)脈粥樣硬化病變；1913 年Anitschkow單一使用膽固醇復(fù)制出類似人的主動(dòng)脈的粥樣硬化性病變，首次開(kāi)創(chuàng)了AS的實(shí)驗(yàn)性研究。 5LDLLDL受體的發(fā)現(xiàn)受體的發(fā)現(xiàn) 1985年 Michael S. Brown和 Joseph L. Goldstein研究并詳述了LDL受體在膽固醇代謝和調(diào)控中的關(guān)鍵作用，獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。Michael S. BrownJoseph L. Goldstein6世界上第一個(gè)世界上第一個(gè)apoEapoE基因敲除小鼠模型基因敲除小鼠模型n1992年Jan

3、e L. Breslow和他的同事們?cè)谂咛ジ渭?xì)胞中通過(guò)同源重組的方法創(chuàng)建了apoE敲除鼠模型。這是第一個(gè)具有與人類相似的動(dòng)脈粥樣硬化病變的小鼠模型。n喂飼普通飼料血漿膽固醇水平即可高達(dá)400600mg/dl。n小鼠56周齡單核細(xì)胞在血管內(nèi)皮上粘附，10周后可見(jiàn)脂質(zhì)條紋，20周后即可出現(xiàn)纖維斑塊，若時(shí)間較長(zhǎng)還可見(jiàn)到成熟薄纖維帽、大壞死脂核的斑塊，甚至出現(xiàn)鈣化斑塊。 洛克非勒大學(xué)Breslow 7 NO-鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（guanylate cyclase, GC）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑-cGMP生成增加，激活蛋白激酶G(PKG) 磷酸化靶蛋白發(fā)揮生物學(xué)作用。 1998年獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 NO signa

4、lingRobert F. FurchgottLouis J. IgnarroFerid Murad The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998The Nobel Prize in Physiology or Medicine in 19988當(dāng)前動(dòng)脈粥樣硬化領(lǐng)域的主導(dǎo)當(dāng)前動(dòng)脈粥樣硬化領(lǐng)域的主導(dǎo)理論：三大學(xué)說(shuō)理論：三大學(xué)說(shuō)n血栓形成學(xué)說(shuō)（Thromobogenic Theory） n脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)（Lipid Infiltration Theory）n炎癥學(xué)說(shuō)（Inflammatory hypothesis） 9血栓形成學(xué)說(shuō)血栓形成學(xué)說(shuō)（thro

5、mobogenic theory） 1841年 Carl Von Rokitansky提出血栓形成學(xué)說(shuō)。他指出動(dòng)脈壁內(nèi)層的沉積物是源于纖維素和其他的血液成分而不是化膿的結(jié)果。后來(lái)，由纖維素和其它血液中的蛋白質(zhì)變性產(chǎn)生了粥瘤，最后這些沉積物被一種包含有膽固醇結(jié)晶和脂質(zhì)顆粒的果肉樣物質(zhì)所修飾。10脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)（lipid infiltration theory）動(dòng)脈粥樣硬化的脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)（Lipid Infiltration Theory）是由德國(guó)病理學(xué)家Virchow于1863年所提出，認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化病變主要是因血漿脂質(zhì)水平增高所引起。11炎癥學(xué)說(shuō)（炎癥學(xué)說(shuō)（inflammator

6、y hypothesis） n1856年年Virchow指出，動(dòng)脈粥樣指出，動(dòng)脈粥樣硬化是動(dòng)脈內(nèi)膜的一種炎癥反應(yīng)。硬化是動(dòng)脈內(nèi)膜的一種炎癥反應(yīng)。n1999年，年，R.Ross綜合論述炎癥在綜合論述炎癥在As中的作用，使動(dòng)脈粥樣硬化的中的作用，使動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥理論得到普遍接受。炎癥理論得到普遍接受。nAs病變不同于普通炎癥，是以動(dòng)病變不同于普通炎癥，是以動(dòng)脈內(nèi)膜局部修飾的低密度脂蛋白脈內(nèi)膜局部修飾的低密度脂蛋白沉積和內(nèi)皮細(xì)胞激活為前提而發(fā)沉積和內(nèi)皮細(xì)胞激活為前提而發(fā)生的動(dòng)脈炎癥。生的動(dòng)脈炎癥。R.Ross12存在的其他重要學(xué)說(shuō)存在的其他重要學(xué)說(shuō)n單克隆學(xué)說(shuō)（Monoclonal hypoth

7、esis）n損傷反應(yīng)學(xué)說(shuō)（Response-to-injury hypothesis） n氧化學(xué)說(shuō)（Oxidative hypothesis） n同型半胱氨酸學(xué)說(shuō)（Homocysteine theory） n精氨酸學(xué)說(shuō)（Arginine Hypothesis）n剪切應(yīng)力學(xué)說(shuō)(shear stress hypothesis) EARL PHILIP BENDITT13動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)研究動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)研究的重要進(jìn)展的重要進(jìn)展14一、動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素的變動(dòng)一、動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素的變動(dòng) 病因?qū)W方面至今未能確定始動(dòng)病因。 1961年 William Kannel在Framingha

8、m研究中首次提出危險(xiǎn)因素的概念，大面積的人群調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)了許多危險(xiǎn)因素，1983年已報(bào)道246種。 巳確認(rèn)的危險(xiǎn)因素還在不斷增加，現(xiàn)分為三類共達(dá)三百余種。 15動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素譜在逐漸演變動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素譜在逐漸演變16糖尿病與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系：兩大宣布糖尿病與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系：兩大宣布n20012001年, NCEP將糖尿病歸為冠心病的“等危癥” (risk factor equivalent ) 。n2004年紐約阿爾伯特愛(ài)因斯坦醫(yī)學(xué)院 M. Brownlee “共同土壤”學(xué)說(shuō)(common soil hypothesis)指出,無(wú)論糖尿病大血管并發(fā)癥還是微血管并發(fā)癥,都有一個(gè)共同

9、的發(fā)病機(jī)制氧化應(yīng)激。17二、二、ASAS臨床事件病理學(xué)基礎(chǔ)的確定臨床事件病理學(xué)基礎(chǔ)的確定n罪犯斑塊（culprit plaque）的研究n大量臨床證據(jù)表明，因?yàn)閲?yán)重狹窄而引發(fā)的心梗只是很少一部分，大部分的心梗發(fā)生在管腔狹窄并不嚴(yán)重的斑塊破裂的血管。n心梗發(fā)生并不與冠脈狹窄程度成正比。18易損斑塊（易損斑塊（vulnerable plaque）n由檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，對(duì)罪犯斑塊的 詳細(xì)觀察和描述，大大促進(jìn)AS病理學(xué)的研究。n 1989年，Muller描述了“動(dòng)脈粥樣性斑塊變得易于破裂”的現(xiàn)象。1994年提出“vulnerable plaque，易損斑塊”重要概念。 Muller19易損斑塊易損斑塊的

10、病理學(xué)特征的病理學(xué)特征 n以液態(tài)膽固醇酯為主的脂質(zhì)核較大，占斑塊40%以上；n多為偏心性病變；n纖維帽較薄，其厚度小于150m；n局部炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)較重，包括巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞等；n纖維帽中平滑肌細(xì)胞極少；n斑塊基底部有大量新生微血管等等。20斑塊n導(dǎo)致嚴(yán)重的心血管事件主要原因是斑塊破裂基礎(chǔ)上的血栓形成。n1984年Kistle在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上首次使用動(dòng)脈粥樣血栓形成一詞以描述AS斑塊發(fā)生不可預(yù)測(cè)的突然破裂，導(dǎo)致血小板激活和血栓形成的過(guò)程。動(dòng)脈粥樣血栓形成（動(dòng)脈粥樣血栓形成（atherothrombosis）21斑塊破裂繼而粥樣血栓形成斑塊破裂繼而粥樣血栓形成n破裂斑塊（70%）

11、： 狹窄性病變（20%） 非狹窄性病變（50%）n非破裂斑塊（30%）： 斑塊表面糜爛（Superficial erosion） 鈣化結(jié)節(jié)糜爛（Erosion of a calcium nodule） 未知原因 2223Pathogenesis of Acute Coronary Syndromes: The integral role of plateletsPlaqueFissure or RupturePlateletAggregationPlateletActivationPlateletAdhesionThromboticOcclusion24三、動(dòng)脈粥樣硬化免疫學(xué)說(shuō)的興起三、動(dòng)脈粥

12、樣硬化免疫學(xué)說(shuō)的興起n1999年美國(guó)免疫學(xué)家Janeway提出天然免疫的模式識(shí)別理論，強(qiáng)調(diào)天然免疫對(duì)獲得性免疫的指導(dǎo)和調(diào)控作用，指出抗原遞呈細(xì)胞是緊密連接天然免疫與獲得性免疫的橋梁。n天然免疫系統(tǒng)通過(guò)APC上的模式識(shí)別受體(PRR)識(shí)別病原相關(guān)分子模式(PAMP)，區(qū)別“自己”與“非己”及無(wú)害“非己”和病原體相關(guān)“非己”,并籍抗原遞呈和共刺激信號(hào)兩個(gè)環(huán)節(jié)賦予獲得性免疫識(shí)別“自己”“非己”的能力。Charles Alderson Janeway Jr. 2520012001年年HanssonHansson：ASAS開(kāi)始于動(dòng)脈內(nèi)膜脂質(zhì)修開(kāi)始于動(dòng)脈內(nèi)膜脂質(zhì)修飾產(chǎn)物聚積飾產(chǎn)物聚積引發(fā)引發(fā)天然免疫反應(yīng)天

13、然免疫反應(yīng)n病原微生物、oxLDL、HSPs等可以作為PAMP被TLR識(shí)別而啟動(dòng)天然免疫反應(yīng)。n效應(yīng)細(xì)胞包括單核/巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞，樹(shù)突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞、B1細(xì)胞等；n效應(yīng)分子則有炎癥介質(zhì)、補(bǔ)體等。n最終引發(fā)血管免疫損傷，導(dǎo)致AS病變。26ASAS病人頸總動(dòng)脈病變處病人頸總動(dòng)脈病變處TLRsTLRs的表達(dá)的表達(dá)A :TLRs蛋白的免疫組化分析人的正常動(dòng)脈與頸總動(dòng)脈蛋白的免疫組化分析人的正常動(dòng)脈與頸總動(dòng)脈AS斑塊的斑塊的TLR16（棕色）的表達(dá)。（棕色）的表達(dá)。27動(dòng)脈粥樣硬化的免疫調(diào)節(jié)防治策略動(dòng)脈粥樣硬化的免疫調(diào)節(jié)防治策略n應(yīng)用抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性免疫應(yīng)答：ox-LDL、ApoB100抗原

14、肽免疫接種。n應(yīng)用外源性抗體封閉抗原，抑制自身免疫反應(yīng)：HSP60抗體抑制促炎癥的Th1細(xì)胞，減輕粥樣斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)。n接種適當(dāng)?shù)囊呙缱魟?，如合成的TLR4配體-單磷酰脂質(zhì)A，以阻斷TLR4等的作用。n開(kāi)發(fā)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路阻斷劑，阻斷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以抑制免疫效應(yīng)。如綠茶中的表沒(méi)食子兒茶精3表沒(méi)食子酸酯（EGCG）能抑制TLR4通路中的IRAk1與TBK1兩種激酶，阻斷TLR4的兩條通路，減少炎癥因子、趨化因子及其黏附分子的分泌。28n AS患者血清和斑塊可檢測(cè)到oxLDL抗體。斑塊中分離出的CD4+ T 細(xì)胞可識(shí)別oxLDL。n 用oxLDL免疫兔AS病變減少50%，在apoE和LDLR敲除小鼠的研

15、究中也獲得類似結(jié)果。n 用肺炎鏈球菌感染LDLR缺乏小鼠，誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)高水平oxLDL抗體產(chǎn)生。AS病變程度降低。n 用apoB-100肽鏈免疫apoE缺陷小鼠，特異性抗體水平升高，AS病變減少60%（見(jiàn)右圖）。Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2003;23:879-884.Inhibition of Atherosclerosis in ApoE-Null Mice by Immunization with ApoB-100 Peptide Sequences29A: MyD88 and TLR4 deficiency reduces the extent of

16、 aortic atherosclerosisLack of Toll like receptor 4 or myeloid differentiation factor 88 reduces atherosclerosis and alters plaque phenotype in mice deficient in apolipoprotein E.Kathrisn s. Michelsen,et al. PNAS. 2004;101:10679-10684B: Quantification of plaque areas in whole aortas30四、動(dòng)脈粥樣硬化干細(xì)胞假說(shuō)的提

17、出四、動(dòng)脈粥樣硬化干細(xì)胞假說(shuō)的提出內(nèi)皮祖細(xì)胞來(lái)源31Schematic representation of atherogenesis斑塊細(xì)胞的來(lái)源32內(nèi)皮祖細(xì)胞置換壞死內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮祖細(xì)胞置換壞死內(nèi)皮細(xì)胞 內(nèi)皮祖細(xì)胞黏附到血管壁后，將從未成熟狀態(tài)分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，形成緊密連接，發(fā)揮內(nèi)皮屏障作用。33n“損傷反應(yīng)學(xué)說(shuō)”認(rèn)為： 內(nèi)皮細(xì)胞損傷由鄰近成熟內(nèi)皮細(xì)胞分裂增生以修復(fù)； 動(dòng)脈粥樣硬化是在各種危險(xiǎn)因素作用下，動(dòng)脈本身無(wú)法修復(fù)其損傷而發(fā)生的。 n干細(xì)胞假說(shuō)認(rèn)為： 血液和血管壁的干細(xì)胞參與內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)； 動(dòng)脈粥樣硬化病變是各種危險(xiǎn)因素對(duì)血管干細(xì)胞存活、生 長(zhǎng)和分化的傷害而形成的。nEPC的增殖

18、能力明顯高于成熟的循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞（50：1），內(nèi)皮細(xì)胞平均壽命約120 d，而斑塊易發(fā)區(qū)其壽命只有幾周。多種危險(xiǎn)因素均可引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷或死亡。n動(dòng)脈粥樣硬化易感區(qū)動(dòng)脈分叉處，血液流變學(xué)改變，細(xì)胞缺血、缺氧，使細(xì)胞容易大面積死亡。34血管血管內(nèi)膜內(nèi)膜SMCSMC可能來(lái)源于可能來(lái)源于平滑肌祖細(xì)胞平滑肌祖細(xì)胞n內(nèi)膜SMC的表型和基因表達(dá)形式不同于中膜SMC。n在SMC增殖導(dǎo)致內(nèi)膜增生之前，循環(huán)單個(gè)核細(xì)胞先附著于受損動(dòng)脈的腔面，在血小板衍生生長(zhǎng)因子BB (PDGF-BB)存在時(shí)可轉(zhuǎn)變?yōu)槠交蛹?xì)胞。n重度損傷導(dǎo)致中膜SMC喪失的模型上，無(wú)中膜細(xì)胞存在時(shí)也可形成新生內(nèi)膜組織。n循環(huán)血和血管的中膜及外膜

19、均存在平滑肌祖細(xì)胞(smooth muscle progenitor cells，SPC)，外膜中大量SPC，可通過(guò)滋養(yǎng)血管經(jīng)中膜遷入內(nèi)膜。n骨髓干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高脂血癥動(dòng)脈粥樣硬化病變的平滑肌可來(lái)源于SPC。35血管祖細(xì)胞的臨床意義血管祖細(xì)胞的臨床意義n冠心病病人外周血EPCs數(shù)量減少40%，血EPCs數(shù)量與冠心病發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)。老年和糖尿病病人組的EPCs的數(shù)量減少,其遷移、歸巢、分化功能均明顯受限。n開(kāi)發(fā)動(dòng)員骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞的藥物，補(bǔ)充高增殖活性的EPCs（ “supply side”策略 ），為防治缺血性疾病、糖尿病血管病變、再狹窄防治提供新思路。n按照損傷-反應(yīng)學(xué)說(shuō)，以前的防治策略

20、集中于消除血管損傷因素上，忽略了血管修復(fù)缺乏和骨髓干細(xì)胞退化的關(guān)鍵作用；而干細(xì)胞假說(shuō)可能啟示一種新的思路，恢復(fù)骨髓產(chǎn)生內(nèi)皮祖細(xì)胞的能力，或?qū)⑼庠葱詢?nèi)皮祖細(xì)胞以修復(fù)血管，即使有損傷存在也能減慢其進(jìn)程。36五、斑塊消退已成研究熱點(diǎn)五、斑塊消退已成研究熱點(diǎn)n斑塊消退斑塊消退（regression）指已經(jīng)形成的AS病變逆轉(zhuǎn)為正常血管結(jié)構(gòu)的過(guò)程。n對(duì)斑塊消退的不同認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)室研究取得了一些可喜的結(jié)果。近有學(xué)者樂(lè)觀指出，只要改善斑塊環(huán)境，斑塊可以驚人的速度迅速消退。n促進(jìn)斑塊消退的策略有三： 一是減少apoB在動(dòng)脈壁中的貯留； 二是促進(jìn)膽固醇等脂質(zhì)從斑塊中的流出； 三是增加健康的吞噬細(xì)胞的遷入和吞噬能力，

21、促進(jìn)壞死灶泡沫細(xì)胞的清除。371.1.減少apoB在動(dòng)脈壁中的貯留n強(qiáng)化他汀降脂治療，消除危險(xiǎn)因素。n黃酮類下調(diào)巨噬細(xì)胞上清道夫受體 CD-36 和SR-A mRNA基因的表達(dá)，阻斷清道夫受體攝取oxLDLoxLDL促進(jìn)斑塊消退。n過(guò)表達(dá)apoE：將ApoE-/-小鼠（血HDL正常，ApoB增高）病變動(dòng)脈節(jié)段移植入移植入野生型小鼠，或轉(zhuǎn)入人ApoA-I基因的ApoE-/-小鼠體內(nèi)，5個(gè)月后斑塊中泡沫細(xì)胞消退。382.2.促進(jìn)脂質(zhì)從斑塊中的流出促進(jìn)脂質(zhì)從斑塊中的流出n以脂質(zhì)池為靶標(biāo)，增強(qiáng)逆向膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)促進(jìn)膽固醇的流出，減少血管膽固醇沉積。n磷脂酰膽堿（PC）：PC脂質(zhì)體、apoA-IMilano

22、/PC復(fù)合物、人造HDL樣apoA-I/PC復(fù)合物等。n注射攜帶人apoA-I cDNA的腺病毒載體，4周后血高密度脂蛋白明顯升高，脂質(zhì)條紋消退。n轉(zhuǎn)錄因子PPAR1基因治療顯著增高肝X受體、肝ABCA1表達(dá)，可促使apoE-/-小鼠斑塊消退， 4周后斑塊縮小。393.3.促進(jìn)壞死灶泡沫細(xì)胞的清除促進(jìn)壞死灶泡沫細(xì)胞的清除40ApoE-/-小鼠喂高脂飲食40周以使其形成動(dòng)脈粥樣硬化病變。獲取這些小鼠的主動(dòng)脈弓，移植入apo-/-鼠（進(jìn)展組）或野生鼠（消退組）體內(nèi)。9周后，獲取這些小鼠的主動(dòng)脈弓，進(jìn)行分析。 41增加健康的吞噬細(xì)胞的遷入和吞噬能力增加健康的吞噬細(xì)胞的遷入和吞噬能力n將ApoE-/-小鼠早期或者晚期、復(fù)雜的斑塊移植入野生型小鼠體內(nèi)，能明顯降低斑塊內(nèi)泡沫細(xì)胞數(shù)目。n病灶處快速消失的泡沫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到局部和系統(tǒng)淋巴結(jié)，很大一部分細(xì)胞仍保留泡沫細(xì)胞的表性特征。野生環(huán)境刺激巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出巨噬細(xì)胞表型和樹(shù)突狀細(xì)胞表型，有利于遷移。n消退斑塊