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1、动脉粥样硬化的形成和心血管事件发生的机制 安徽理工大学附属医院 李枫动脉粥样硬化是一种古老的疾病，500年前埃及木乃伊的动脉中就已发现粥样 硬化性病变。而人类认识动脉粥样是一种疾病并对其发病机制进行相关研究也有 100余年的历史。随着社会的发展和生活水平的提高，感染性疾病所导致的死亡不 断减少，而动脉粥样硬化疾病导致的死亡迅速增多，目前已成为全球人口死亡的 首位原因。血管不只是一个简单的解剖学管道，而是有着复杂功能的器官。早在100年 前，Virchow等就认识到血管内皮细胞参与了动脉粥样硬化的发生，并认为动脉粥 样硬化是一种增生性疾病，而Rokitanshy等学者认为粥样斑块是血栓吸收和修复
2、的 结果。后来人们用髙脂饮食喂养动物诱发 出动脉粥样硬化，并认识到胆固醇尤其 是低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)参与了动脉粥样硬化的形成。近来人们发现有诸多 炎症因子参与其疾病过 程，并认为动脉粥样硬化实质上是一种慢性炎症性疾病。 对动脉粥样硬化病变认识上的进步可能带来防治上的突破。动脉粥样硬化是心肌梗死和脑梗死等心血管事件发病的共同基础。其发病机制 的研究上有几个重要学说,从不同层面反映了动脉粥样硬化的发病基础。1动脉粥样硬化的发病机制1.1 动脉粥样硬化脂质浸润学说 动脉粥样硬化脂质浸润学说的提出是因为研究者看到斑块中的脂质沉积,认为 这是血液中脂质水平增高而渗透到血管壁内所致。其包含以下
3、3个过程： 动脉内皮下脂质颗粒的蓄积与修饰动脉粥样硬化的起始步骤目前还存在争议。动物实验显示，给与富含胆固醇和 饱和脂肪酸的饮食，动脉内皮下很快就会出现以LDL为主的脂质颗粒的蓄积，这些 脂 质颗粒与内膜下蛋白多糖结合并有聚集的倾向，易发生脂质颗粒蓄积的部位与 随后发生动脉粥样硬化的部位是一致的。许多因素可导致内皮损伤而使其对脂质颗 粒的通透性增加，可明显加快LDL颗粒的沉积速度。而影响LDL颗粒沉积速度更重 要的因素是血浆LDL的浓度，浓度越高沉积速度越快，就越容易发生动脉粥样硬 化，而动物实验显示如果LDL-C80mg/mL，则较难诱导动脉粥样硬化的产生。动脉 内皮下LDL等脂质颗粒的蓄积
4、是动脉粥样硬化发生的必备条件。过多沉积的LDL等脂质颗粒需要依赖巨噬细胞的吞噬而清除，内皮下LDL首先需 要进行化学修饰以区别于血液中正常运行的LDL，方便巨噬细胞 的识别。脂质颗粒 与蛋白多糖的结合使其更容易被氧化或其它化学修饰，而LDL的氧化修饰被认为是 动脉粥样硬化发生的重要步骤。早期内皮细胞产生的还原型辅酶II氧化酶(NADPH oxidases)等参与LDL的氧化，随病变进展迁移至内膜下的巨噬细胞和平 滑肌细胞产生的脂质加氧酶(LOs)、髓过氧化物酶(MP0)等也参与脂质颗粒的氧化。 单核细胞的粘附与迁移正常的内皮细胞有抑制血液细胞粘附的能力。但LDL颗粒蓄积部位的内皮细胞 却需要吸
5、引血液中巨噬细胞迁移至病灶部位吞噬和清除沉积的LDL。病变部位的内皮细胞等表达P-选择素等促使血液中的单核细胞贴近血管壁以跳 跃和滚动的形式行进，随后被内皮细胞等表达的血管细胞粘附分子T (VCAM- 1 ) 和细胞间粘附分子T (ICAM-1)等固定在病变部位的内皮细胞上。固定在内皮细胞 的单核细胞需要接受新的信号以便准确迁移至病灶部 位。研究显示，内皮细胞在 氧化LDL等刺激因素的作用下可产生单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1),而MCP-1能够 选择性吸引单核细胞穿越内皮细胞间隙 进入内皮下并游至病灶部位。干扰素诱导蛋白10 (IP-10)等则参与T-淋巴细胞向病灶部位的趋化和迁移。泡沫
6、细胞的形成迁移至内皮下的单核细胞随后分化为巨噬细胞，修饰的LDL颗粒在该过程中起 了重要作用。细胞表面的LDL受体是细胞摄取LDL-C的经典途径，但并不参与 泡沫 细胞的形成。先天缺乏LDL受体的个体仍然可以产生泡沫细胞。细胞表面LDL受体数 量受细胞摄取胆固醇量的调节，如果细胞摄取了足以满足其代谢需要的 胆固醇， 则LDL受体数量下调以减少甚至停止LDL的进一步摄取。研究显示，巨噬细胞表面的 清道夫受体介导脂质的过度摄取和泡沫细胞的形成。巨噬细胞通过 清道夫受体识 别并吞噬修饰的LDL颗粒，该吞噬过程并不受所摄取胆固醇量的调节，可持续至大 量脂质蓄积而形成泡沫细胞。其它受体包括CD36等亦可
7、能参与 氧化LDL颗粒的清除 和泡沫细胞的形成。病变部位的巨噬细胞集落刺激因子、白细胞介素-3以及粒细胞 巨噬细胞集落刺激因子可诱导巨噬细胞增殖，以加快LDL颗粒的清除。巨噬细胞吞噬的胆固醇可通过HDL转运至内皮外，使巨噬细胞能够继续吞噬脂 质颗粒，并最终完成清除工作。HDL有抑制泡沫细胞形成的作用并阻止动脉粥样硬 化的进展。如果LDL沉积过多超过HDL转运能力，则巨噬细胞吞噬的脂质不断增多最 终必然形成泡沫细胞直至死亡。大量的泡沫细胞沉积在动脉内皮下临床上可 表现 为动脉粥样硬化的脂纹期。此时如果采取降低血LDL-C浓度、改善内皮功能等措施 减少LDL等脂质颗粒在内皮下的沉积，通过HDL对胆
8、固醇的逆转运，动脉粥样硬化 病变可能消失，反之LDL等脂质颗粒的沉积超过机体清除能力则病变继续进展，大 量泡沫细胞死亡形成脂池并最终发展成典型的粥样斑 块。有关他汀类药物临床试验中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平与冠心病事件的 关系研究支持了脂质浸润学说。该研究采用他汀类药物对高危患者进行一级和二 级预防,使得发生冠心病事件的比率直线下降。说明血脂水平增高确实是冠心病发 病的重要危险因素,两者呈直线相关关系。ASTEROID 试验研究结果 今年发表的ASTEROID试验结果证明，将LDL-C水平降到100 mg/dl的 目标水平以下，当降至80 mg/dl时，采用血管内超声(IVUS)检测
9、发现，冠状动脉斑 块体积缩小，并停止生长；当降至60 mg/dl时，斑块体积缩小更显著。LDL-C水平降得 越低，斑块缩小得越明显。由此提出，通过大剂量新型他汀如瑞舒伐他汀 (rosuvas tat in)、阿托伐他汀(at orvas tat in)治疗，可逆转动脉粥样硬化，使斑块 消退，两者呈直线相关关系。该研究随访24个月时，IVUS检测显示(图1),管腔面积 由6.16 mm2减小到5.96 mm2,斑块面积由10.16 mm2减至5.81 mm2。这再次证明了 脂质浸润学说的正确，如果有很好的药物治疗，动脉粥样硬化是可以治愈的。到目前为止，无论人类还是动物，血脂是惟一可以用来干预，造
10、成动脉粥样硬化 动物模型，与临床实践有直接关系的危险因素。在诸多冠心病危险因素中，血脂仍然 是最重要的危险因素。ATPIII的JAMA述评 胆固醇假说已不再是假说。胆固醇水平异常可导致较高的死 亡率和患病率，积极治疗可挽救生命已毋庸质疑。认真处理有冠心病或有冠心病危 险成人的血脂异常是心 血管病治疗中必不可少的组成部分。 ( Lauer MS，et al. JAMA， 2001；285:19) 脂质浸润学说虽然十分古老，但对于动脉硬化的发病和治疗都 有重要的意义。图1血管内超声检测管腔面积和斑块面积图像ASTEROID试验中瑞舒伐他汀治疗后随访24个月时，血管内超声检测显示管腔面积由6.16
11、mm2减小到5.96 mm2,动脉粥样硬化斑块面积由10.16 mm2减至5.81 mm2。1.2 损伤-反应学说 损伤-反应学说针对的是斑块的增生及平滑肌细胞表形的改变,提出的根据是 发现了血小板生长因子。动脉粥样硬化早期病变主要涉及内皮功能改变、内皮下脂质沉积以及单核细胞 和淋巴细胞的招募与聚集。粥样硬化病变进展至复杂斑块则有平滑肌细胞的参与。 一旦 泡沫细胞大死亡并形成脂池，则可导致炎症性疾病的常见反映，对不能清除 的病变进行包裹以减少病变对周围正常组织的影响。这个工作主要由平滑肌细胞完 成。平滑肌细胞主要分布在动脉的中层，通过一层弹力板与内膜隔开。平时也有少 量平滑肌细胞分布在内膜，但
12、粥样硬化病变部位的平滑肌细 胞主要是从中膜迁移 而来。血小板衍生生长因子（PDGF）是引导平滑肌细胞迁移的主要趋化分子。从中 膜迁移至内膜的平滑肌细胞聚集在由坏死的泡沫细胞组成 的脂池周围，由收缩型 演变为合成型，在PDGF以及转换生长因子（TGF-B ）等刺激下，产生构成细胞外基 质的胶原纤维和弹力纤维组成纤维帽包绕脂池形成 典型的粥样硬化斑块。1.3 内皮功能学说 由于近年发现内皮功能损害是动脉粥样硬化发病的首要和最早环节,因此内皮 功能学说已经超越了损伤反应学说。现在知道,功能损害在解剖学损害之前很早就 发生 了。最早发生于血管的是舒张功能受损,而这时内皮细胞、血管管壁没有任何 显微镜下
13、可见的病变，惟一的改变是一氧化氮（NO）释放减少,过氧化物增多，氧离 子 增多,这些都只是功能性损害的表现。我们可以通过主动脉缺血后再灌注试验了解 NO释放减少的情况。近年研究证明，机体对于血管内皮损伤的 重要反应机制是来自骨髓的内皮祖细 胞修复功能，如果修复充分，则产生所谓“再生性炎症”，否则会发生“破坏性炎症”，加 重内皮损伤和血管重构。当内皮功能 损害进一步加重时，可致其通透性升高，低密 度脂蛋白、巨噬细胞渗透至管壁下，并释放细胞因子，召唤白细胞滚动、粘附在管壁 内皮细胞上，与P选择蛋白、细胞 黏附因子、血管内皮基质相互粘附，相互作用。粘 附于管壁内皮细胞上的白细胞（以单核细胞为主）逐渐
14、通过内皮细胞渗透进入管壁 下，单核细胞在细胞因子的刺激 下变成巨噬细胞，进一步形成泡沫细胞，促使细胞生 长因子释放，介导淋巴细胞聚集在损伤部位，而导致炎症效应，并共同促进炎症过程， 促进平滑肌增生，内皮细 胞脱落，造成内皮细胞结构性损害。与此同时，机体启动了内皮修复机制。来自骨髓的内皮祖细胞迁移至损伤部位， 变成内皮细胞的前体细胞以填充脱落细胞的缺损。来自骨髓的多能干细 胞可分化 为成血管细胞，并进一步分化成造血干细胞和成血管的内皮祖细胞。在血管部位的 内皮祖细胞可分化为动脉或静脉的内皮祖细胞，分别构成动脉或静脉的血 管内皮。来自骨髓的多能干细胞有两部分，其一为功能较强者，可通过生长性炎症，促
15、使 内皮祖细胞补充和完全修复破损的血管内皮，以促进体内平衡、自身稳定。另一部 分 为功能不好的退化干细胞，如在老年冠心病患者中，内皮祖细胞的数量减少且功 能状态不好，修复能力不强，可造成破坏性炎症，使动脉壁老化，血管壁异常重构。 所以内皮细胞能否在血管壁发挥作用取决于干细胞的功能状态。1.4 炎症学说（针对破坏机制）炎症学说越来越受到重视,他针对的是急性冠脉综合征（ACS）时动脉粥样硬化斑 块如何被破坏，即如何从稳定的斑块变成不稳定的斑块，直到斑块破裂。PROVE IT-TIMI22 研究PROVE IT-TIMI22研究是比较8 mg/L洛伐他汀与4 mg/L普伐他汀降低低密度脂 蛋白胆固醇
16、(LDL-C)效果的临床试验，获得了阳性结果。其结果显示，单纯降脂或单 纯抗炎，都不能很好地改善预后，只有当LDL-C70 mg/dl,同时高敏C反应蛋白 (hsCRP)2 mg/L时，患者预后最好。如果LDL-C270 mg/dl和CRP三2 mg/L,两者均高 时，预后最差。如果两个指标中有一项未达标，而另一项达标时，其预后属于中间状 态。这提示，单纯降低LDL-C还不能改变预后,如果在 改善血脂的同时，也能改善炎 症，预后才能最好。这证明动脉粥样硬化的发病不只是血脂的问题，还有炎症因素在 其中起重要作用。在AS发生和发展过程中可产生多种炎症生物标志物，在病变的不 同时期，这些标志物可以起到很好的预警作用。炎症生化标志物ACS是一种多因素疾病，表现为炎症反应、斑块破裂、继发性血栓形成、进 行性机械性梗阻以及血流动力学阻塞。越来越多的生物标志物被用于识别具有高危 心血管事件的ACS患者。炎症生物标志物有别于心肌坏死和血流动力
