二、病灶形成的機(jī)制
100多年來(lái)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化病灶形成機(jī)制的研究不斷深入，形成了幾個(gè)有代表性的假說(shuō)。19世紀(jì)中葉Virchow提出了脂質(zhì)浸潤(rùn)假說(shuō)(1ipid infiltration hypothesis)，Rokitansky提出了血栓源性假說(shuō)(thrombogenic hypothesis)。到20世紀(jì)60年代，通過(guò)電鏡和組織化學(xué)等技術(shù)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成病灶的主要細(xì)胞是SMC，SMC在病灶形成過(guò)程中起重要作用(圖13-2)。因此，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生機(jī)制研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向：①中膜SMC為什么遷移至內(nèi)膜?②SMC為什么在內(nèi)膜內(nèi)增生?70年代E.P.Benditt提出了“單克隆假說(shuō)”(monoclonal hypothesis)，R.Ross提出了“損傷—反應(yīng)假說(shuō)”(response-to-injury hypothesis)，成為兩個(gè)最有影響力的假說(shuō)。1999年R.Ross撰文重新提出動(dòng)脈粥樣硬化是一種炎性疾病(inflammatory disease)的觀點(diǎn)，這一觀點(diǎn)很快得到全世界學(xué)者的廣泛認(rèn)同。
(一)單克隆假說(shuō)
Benditt首先發(fā)現(xiàn)雞自發(fā)性動(dòng)脈粥樣硬化病灶內(nèi)SMC在體積、排列和合成基質(zhì)成分等方面與動(dòng)脈中膜SMC不同，推測(cè)首先有一個(gè)中膜SMC發(fā)生了突變，然后取得增生優(yōu)勢(shì)而形成一個(gè)單克隆(無(wú)性細(xì)胞系)，一個(gè)斑塊相當(dāng)于一個(gè)良性平滑肌瘤(如同子宮平滑肌瘤)。誘發(fā)SMC突變的因素可來(lái)自病毒或者其他致突變化學(xué)物質(zhì)。
為證明斑塊細(xì)胞來(lái)自于一個(gè)細(xì)胞，首先需要尋找一個(gè)細(xì)胞標(biāo)記。根據(jù)Lyon假說(shuō)，女性體內(nèi)細(xì)
胞可分為兩類，一類來(lái)自父體x染色體己被滅活，一類來(lái)自母體的x染色體已被滅活。葡萄糖-6—磷酸脫氫酶(G6PD)的基因位于x染色體，在一部分婦女G6PD有A型和B型兩個(gè)異構(gòu)體，分別來(lái)自這兩類細(xì)胞。正常組織的細(xì)胞群含有2個(gè)表型的G6PD，組織細(xì)胞提取物電泳時(shí)顯示出兩條帶(A帶和B帶)，如果電泳一個(gè)細(xì)胞系的提取物，則只有A帶，或只有D帶(圖13-3) Benditt用G6PD作為人斑塊內(nèi)SMC的標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)斑塊組織只含一種G6PD表型(或者只有A帶，或者只有B帶)，而斑塊周圍組織標(biāo)本則含A和B兩種G6PD表型，提示一個(gè)斑塊的細(xì)胞是相同的。進(jìn)而他又證明一個(gè)斑塊來(lái)自于一個(gè)經(jīng)過(guò)突變而又獲得增生優(yōu)勢(shì)的中膜SMC。盡管對(duì)這一假說(shuō)有爭(zhēng)議，但該假說(shuō)創(chuàng)造性地將動(dòng)脈粥樣硬化和腫瘤這兩個(gè)最重要的疾病發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來(lái)，在動(dòng)脈粥樣硬化研究史上仍有重要的地位。
(二)損傷—反應(yīng)假說(shuō)
R．Ross用導(dǎo)管損傷猴子動(dòng)脈內(nèi)膜，連續(xù)觀察病灶形成的過(guò)程，同時(shí)體外培養(yǎng)SMC，深入研究血小板功能，于1973年提出了這一假說(shuō)。最初的提法是：因機(jī)械因素、LDL或其他損傷內(nèi)皮的因素使內(nèi)皮細(xì)胞分離或剝脫(frank desquamation)，血小板和單核—吞噬細(xì)胞粘附，血小板釋放的因子促使中膜SMC遷移至內(nèi)膜，并在內(nèi)膜增殖，之后SMC和巨噬細(xì)胞荷脂形成泡沫細(xì)胞，SMC合成膠原纖維等基質(zhì)，進(jìn)而形成斑塊。如果內(nèi)皮損傷是短暫的，內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)再生恢復(fù)其完整性，內(nèi)膜稍有增厚；若持續(xù)重復(fù)地?fù)p傷內(nèi)膜(如高膽固醇血癥)，就將形成典型的病灶。
Ross把病灶形成的整個(gè)過(guò)程分為矛盾斗爭(zhēng)的兩個(gè)方面：一方面是起屏障作用的內(nèi)皮受到損傷，這是病灶形成的始動(dòng)環(huán)節(jié)；另一方面是以SMC遷移和增生為主的機(jī)體的反應(yīng)，這一反應(yīng)的本質(zhì)是抗損傷。若抗損傷方面占優(yōu)勢(shì)，就不出現(xiàn)病灶，若損傷方面持續(xù)存在，便形成病灶。盡管在以后的30年內(nèi)對(duì)這一假說(shuō)不斷加以補(bǔ)充和修改，但這一符合辯證法的基本認(rèn)識(shí)一直對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生機(jī)制研究起到重要作用。參與斑塊形成過(guò)程的動(dòng)脈壁和血液細(xì)胞主要有內(nèi)皮細(xì)胞、SMC、血小板和單核—吞噬細(xì)胞，下面分別介紹這四種細(xì)胞在病灶形成和發(fā)展過(guò)程中的作用：
1、內(nèi)皮細(xì)胞 動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞形成一個(gè)光滑的表面以維持血液正常循環(huán)，它不僅具有屏障功能，還具有抗凝血、調(diào)節(jié)血管張力，表達(dá)炎癥介質(zhì)、粘附分子及調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)等功能。
慢性和重復(fù)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成過(guò)程的始動(dòng)環(huán)節(jié)，表現(xiàn)為：①內(nèi)皮通透性增加，有利于血脂滲入；②具有縮血管作用的內(nèi)皮素合成和釋放增多，而內(nèi)皮源性舒張因子合成和釋放減少，造成調(diào)節(jié)血管張力功能障礙；內(nèi)皮素增多，還能促使血管SMC增殖；③內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞間粘附分子—1、血管細(xì)胞粘附分子—1(VCAM-1)和E-選擇素上調(diào)，促進(jìn)白細(xì)胞邊流、粘附和活化，促使血小板粘附、聚集和釋放反應(yīng)；④釋放單核細(xì)胞趨化蛋白—1和巨噬細(xì)胞集落刺激因子增加，促血液?jiǎn)魏思?xì)胞附著并向內(nèi)皮下轉(zhuǎn)移，進(jìn)而形成荷脂的巨噬細(xì)胞；⑤釋放血小板源性生長(zhǎng)因子(platelet—derived growth factor，PDGF)等生長(zhǎng)因子增加，刺激中膜SMC遷移和增生；⑥內(nèi)皮細(xì)胞受損暴露其下帶負(fù)電膠原組織，活化凝血因子Ⅻ，同時(shí)又可促使血小板粘附、聚集和釋放PDGF；⑦內(nèi)皮細(xì)胞受損后生成前列環(huán)素和纖溶酶原激活物減少，而生成組織因子、V因子和纖溶酶原抑制物增多，從而表現(xiàn)為調(diào)節(jié)凝血、纖溶和抑制血小板聚集功能障礙；⑧受損的內(nèi)皮細(xì)胞氧化修飾LDL能力增強(qiáng)，形成大量的oxLDL，可經(jīng)巨噬細(xì)胞的“清道夫受體(scavenger receptor)”無(wú)節(jié)制地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使巨噬細(xì)胞成為泡沫細(xì)胞(圖13-4)；⑨斑塊表面內(nèi)皮細(xì)胞受損可促使穩(wěn)定斑塊轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定斑塊。
2．平滑肌細(xì)胞 SMC是動(dòng)脈中膜惟一的細(xì)胞成分，也是病灶中主要的細(xì)胞成分。SMC有收縮型(contractile phenotype)和合成型(synthetic phenotype)兩種表型，兩種表型SMC的差別見(jiàn)表13-2。粥樣硬化斑塊內(nèi)SMC屬于合成型。
SMC在病灶形成和發(fā)展過(guò)程中的作用是：①動(dòng)脈中膜SMC向內(nèi)膜遷移并在內(nèi)膜增殖是機(jī)體對(duì)內(nèi)皮損傷的最主要反應(yīng)。SMC是否持續(xù)增生，決定了病灶是否繼續(xù)發(fā)展和是否出現(xiàn)臨床事件；②SMC是泡沫細(xì)胞的一個(gè)來(lái)源，是構(gòu)成脂肪條紋的細(xì)胞成分；③SMC合成和分泌膠原，形成斑塊中的最重要基質(zhì)成分；④合成型的SMC還合成PDGF、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、平滑肌細(xì)胞源性生長(zhǎng)因子(SDGF)和平滑肌細(xì)胞源性趨化因子等多種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子，通過(guò)自分泌方式和旁分泌方式，促使更多的SMC遷移和增殖(圖13-4)；⑤如果病灶纖維帽部位的SMC凋亡增多，合成的基質(zhì)成分減少，會(huì)使斑塊纖維帽變薄而成為不穩(wěn)定斑塊。
3．血小板 血小板首先出現(xiàn)在內(nèi)膜損傷處，并釋放α顆粒中的PDGF，PDGF是第一個(gè)被提出的、又是被深入研究的最重要的細(xì)胞有絲分裂原。PDGF在病灶形成和發(fā)展過(guò)程中的作用是：①促使SMC由收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚歪t(yī)學(xué)全.在線payment-defi.com；②對(duì)SMC有趨化作用，促使更多的中膜SMC遷移至內(nèi)膜；③促使SMC荷脂形成泡沫細(xì)胞；④與SMC的PDGF受體結(jié)合，經(jīng)過(guò)受體酪氨酸蛋白激酶系統(tǒng)增強(qiáng)c-fos和c-myc原痛基因表達(dá)，增加DNA的合成，促使SMC增殖(圖13-4)。PDGF在體內(nèi)血流中半衰期只有不到2 min，估計(jì)PDGF只是在動(dòng)脈壁受損局部起作用。
血小板還釋放表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子、血栓素A2(TxA2)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforminggrowth factor，TGF)促使病灶的形成和發(fā)展。血小板在斑塊表面聚集促使血栓形成，可誘發(fā)急性冠狀動(dòng)脈綜合征。
4．單核—吞噬細(xì)胞 R．Ross發(fā)現(xiàn)在高膽固醇血癥時(shí)血液?jiǎn)魏思?xì)胞首先附著于動(dòng)脈內(nèi)皮，并進(jìn)入內(nèi)皮下層成為巨噬細(xì)胞。在此過(guò)程中，單核細(xì)胞克隆刺激因子(M-CSF)起到重要作用，對(duì)M—CSF基因敲除小鼠飼以高脂食物，血中膽固醇水平明顯增高，但病灶形成明顯減少。
單核—吞噬細(xì)胞在病灶形成和發(fā)展過(guò)程中的作用是：①氧化滲入動(dòng)脈壁LDL中的脂質(zhì)，形成oxLDL，并通過(guò)表面清道夫受體大量攝入oxLDL而形成泡沫細(xì)胞，成為脂肪條紋中泡沫細(xì)胞的主要來(lái)源；②巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞死亡后，胞質(zhì)內(nèi)的脂質(zhì)釋放出來(lái)，形成細(xì)胞外脂質(zhì)池；③巨噬細(xì)胞釋放的溶酶體內(nèi)水解酶和氧自由基可進(jìn)一步損傷內(nèi)皮細(xì)胞、SMC和巨噬細(xì)胞本身，甚至造成細(xì)胞死亡。細(xì)胞碎屑和細(xì)胞外脂質(zhì)共同構(gòu)成粥樣硬化病灶內(nèi)的“粥樣”部分；④合成和釋放大量細(xì)胞因子，如巨噬細(xì)胞源性生長(zhǎng)因子、白介素—1(1L—1)和腫瘤壞死因子-α(TNF—α)等。這些因子可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)粘附分子，并對(duì)SMC有趨化作用及促增殖作用，促進(jìn)病灶發(fā)展；巨噬細(xì)胞還能激活T淋巴細(xì)胞釋放淋巴因子，協(xié)同巨噬細(xì)胞源性
IL—1及TNF--α誘導(dǎo)鄰近的SMC凋亡；⑤合成的白三烯B4對(duì)SMC有趨化作用；⑥巨噬細(xì)胞釋放蛋白水解酶，如金屬蛋白酶(metalloproteinase)和組織蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì)，使纖維帽變薄變?nèi)�，纖維帽處浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞釋放自由基，亦可對(duì)纖維帽造成損傷，促使穩(wěn)定斑塊變?yōu)橐子谄屏训牟环�(wěn)定斑塊(圖13—4)。
(三)炎癥假說(shuō)
動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥假說(shuō)(inflammatory hypothesis)可以追溯到上世紀(jì)中葉Virchow的觀點(diǎn)，近年來(lái)隨著對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化病變研究的不斷深入，在病灶內(nèi)有越來(lái)越多的與炎癥相關(guān)的細(xì)胞(如單核—吞噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞)和細(xì)胞因子(如IL—1和TNF—α)被發(fā)現(xiàn)，炎癥假說(shuō)重新被提起，并很快成為闡述動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病的一個(gè)重要假說(shuō)。
該假說(shuō)把高膽固醇血癥、高血壓、高同型半胱氨酸血癥、病毒和衣原體感染、自身免疫等各種危險(xiǎn)因素視為致炎因素，重要的促炎因子IL—1和TNF—α可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VCAM-1，這一過(guò)程又與NF—κB激活有關(guān)，而NF-κB激活是炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，從脂質(zhì)條紋到纖維斑塊和粥樣斑塊，始終都有各種炎癥細(xì)胞和大量的炎癥介質(zhì)參與，并存在變質(zhì)、滲出和增生這些炎癥的基本變化。巨噬細(xì)胞吞噬和清除oxLDL又可被視為炎癥反應(yīng)的保護(hù)作用。斑塊中富含的巨噬細(xì)胞還能在T淋巴細(xì)胞的刺激下，產(chǎn)生蛋白水解酶—基質(zhì)金屬蛋白酶，可使纖維帽變薄，引發(fā)急性冠狀動(dòng)脈綜合征。動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病過(guò)程中的細(xì)胞之間相互作用與其他慢性炎性纖維增生性疾病如肝硬化、類風(fēng)濕性
關(guān)節(jié)炎和肺纖維化有許多相同之處。炎癥學(xué)說(shuō)大大拓寬了動(dòng)脈粥樣硬化的研究視野，也為動(dòng)脈粥樣硬化性心血管病的臨床防治提出了新的研究思路。
