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第一节 血管内皮细胞的功能
在动脉粥样硬化形成过程中，首先表现为脂质沉积于血管壁，然后巨噬细胞吞噬这些脂质，逐渐泡沫化，继而平滑肌细胞增殖生长。平滑肌细胞形态、生理生化的变化是与动脉粥样硬化有关的又一重要因素。
一、血管平滑肌细胞的形态与性质
血管平滑肌细胞在增殖状态下，主要表现为细胞胞浆内蛋白质的变化。例如，胎儿期及培养细胞的增殖期平滑肌细胞含有广泛丰富的肌丝，表现为蛋白质合成和胞外基质分泌旺盛，这时称之为合成型细胞。反之，成人机体动脉中膜平滑肌细胞称为收缩型细胞。
随着细胞形态的改变，肌丝不仅在量上发生变化，组成肌丝结构的蛋白质种类也发生变化，已知平滑肌肌动蛋白含有三种不同等电点的α、β、γ同型异构体。合成型细胞蛋白的组成为β、γ，收缩型则是以α为主，在平滑肌细胞分化增殖过程中分子量发生改变。肌球蛋白的重链也存在异构体，目前已发现分化成熟的平滑肌细胞肌球蛋白具有SM1和SM2两种异构体，在胎儿期，除含有SM1外，还有其他型肌球蛋白。平滑肌肌球蛋白重链（SMemb）含有多种异构体，已被作为形态，性质改变的指标。
二、平滑肌肌球蛋白重链异构体在分化中的改变
兔大动脉内平滑肌肌球蛋白SM1从胎儿期到成年是一致的。而SM2则在新生儿后才出现。另外，有一种胎儿型平滑肌肌球蛋白在胎儿新生儿出现较多，年龄增长则逐渐减少。肌球蛋白量和质的变化是平滑肌细胞在分化过程中的主要变化。
在胎儿期肺动脉与主动脉相连，肺循环与体循环间相连的动脉导管的平滑肌显示特异的细胞性质，这一导管在婴儿出生后会自动关闭，虽然机制不明，但与平滑肌细胞肌球蛋白组成和性质改变有关。例如SM2不存在于出生前的其他血管中，但却在动脉导管内存在，提示SM2的变化是平滑肌细胞在分化中改变最明显的一个特征。
三、球囊导管损害模型与内膜平滑肌的改变
利用球囊导管制作的动物模型，平滑肌表现为类似胎儿期平滑肌特征。免疫学方法测定显示抗SM1和抗SMemb阳性，抗SM2阴性，说明球囊导管损伤血管后，平滑肌细胞内SM2消失，平滑肌细胞由收缩型转变为合成型。电子显微镜下，血管损伤后的平滑肌细胞与胎儿平滑肌细胞极其相似。
四、人动脉硬化病变的基础
人类动脉硬化的发生与发展是经历数年或数十年的过程，开始表现为平滑肌的增殖和变性，然后泡沫化的巨噬细胞加速病变。人类动脉硬化有其自身特点，在10岁左右内膜平滑肌即开始增殖使内膜肥厚，但这种弥漫性肥厚（dittuseintimal thicking,TID）不同于浸润性的动脉粥样化硬化式的肥厚，弥漫性动脉内膜肥厚的动脉粥样硬化发生率也高。因此，弥漫性动脉内膜肥厚被认为是发生动脉粥样硬化的基础之一。
平滑肌肌球蛋白肌丝的抗体，对不同年龄人的冠状动脉的免疫组织学检测显示胎儿冠状动脉内膜阴性，而中膜阳性，说明肌球蛋白仅仅存在于中膜。胎儿早期（20周前）SM2阴性。10岁左右内膜已经形成较厚的平滑肌层。这种内膜平滑肌SM1、SM2、SMemb抗体测定均为阳性，与中膜平滑肌没有区别。这种内膜平滑肌的增殖在开始时形成同心圆，到20～30岁时渐渐改变为偏心状，此时，内膜和中膜间质发生缓慢的增殖，但尚不存在增殖细胞，也不见增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）阳性细胞及巨噬细胞，到40岁时，在接近中膜的内膜深部发生平滑肌细胞形态的变化，这种变化表现为SM1、SM2、以及α-肌动蛋白的消失。虽不明确原因，但肯定与巨噬细胞无关。平滑肌细胞数开始逐渐减少，而纤维化增加。在50～60岁时，内膜平滑肌细胞常常脱落，内膜纤维化显著增加。在纤维化的内膜层可见巨噬细胞的集积，但为数不多，这与冠状动脉硬化狭窄有显著不同，所以仍被看作是从青少年期开始弥漫性内膜肥厚的继续。
五、主动脉粥样硬化病变
主动脉粥样硬化病变表现为泡沫化的巨噬细胞大量集积，主动脉内膜肥厚，但组成内膜的细胞主要是巨噬细胞，泡沫细胞以及SM2消失的平滑肌细胞。这一个病理变化过程如图所示11-2所示。
dongmaizhouyangyinghua083.jpg内膜平滑肌增殖和巨噬细胞集积对冠状动脉的影响
图11－2 内膜平滑肌增殖和巨噬细胞集积对冠状动脉的影响
综上所述，平滑肌细胞是参人动脉粥样硬化的主要细胞之一，其自身的变化特征是SM1、SM2的变化。
第三节 单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞在动脉硬化中的作用
随着细胞分子生物学的进步，已经基本明确了在动脉粥样硬化时各种细胞相互剌激与应答的关系。病变时期，单核细胞、巨噬细胞在向内皮下层入侵的同时摄取变性的LDL使其自身泡沫化。淋巴细胞则分泌多种生物活性物质，加速动脉粥样硬化进程。
一、巨噬细胞与动脉粥样硬化进程的关系
动脉粥样硬化与胆固醇代谢有关已成共识，这些脂质沉积于动脉管壁、巨噬细胞吞噬这些脂质并逐渐泡沫化，动脉内膜、中膜平滑肌细胞增殖形成粥样斑块（如图11-3）。这个过程与炎症时的免疫应答类似，巨噬细胞在这一病变过程中起着主导作用。
dongmaizhouyangyinghua084.jpg泡沫细胞透射电镜照片
图11-3 泡沫细胞透射电镜照片
二、血管内皮细胞与白细胞的相互作用
在动脉硬化过程中，单核细胞吸附于内皮细胞，并向内皮下层入侵分化引起内皮细胞也发生相应变化。没有单核细胞吸附的内皮细胞，可以通过自身的调节作用发挥抗血栓形成，保持血管疏通，维持血流流动。但在单核细胞吸附或侵入时，自身调节作用减弱或消失，这是诱发动脉硬化发生的重要因素之一。
最初的动脉硬化机制假说认为血小板最先吸附于血管壁，但后来动物实验证实这一假说是错误的，是白细胞和淋巴细胞首先吸附在内皮细胞上。白细胞附壁之后不再游离，这与其分泌的几种粘附蛋白密切有关，这些粘附蛋白属糖蛋白类，现已知有血管细胞粘附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1），极迟抗原-4（very late antigen-4,VLA-4），淋巴细胞作用相关抗原-1（lymphocyte function-associated antigen-1，LFAA-1），这些因子可在白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）和内毒素剌激下由白细胞合成和释放。有人认为LDL（low density lipoprotein）过氧化物亦有诱导其分泌的作用。
白细胞吸附和人侵血管壁时，还会释放多种生物活性因子如巨噬细胞会释放肿瘤坏死因子（TNF）、IL-1、IL-6、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）、TGF-β等，T淋巴细胞合成和分泌干扰素-r（interferon-r,IFN-r）和集落剌激因子（colony stimulating factor,CSF）。同免疫反应一样，在动脉粥样硬化中，巨噬细胞和淋巴细胞进行了多种信息的传递和调控，其结果是平滑肌细胞和成纤维细胞增殖，细胞间质增厚（图11-4）。
dongmaizhouyangyinghua085.jpg动脉粥样硬化灶内细胞间应答示意图
图11-4 动脉粥样硬化灶内细胞间应答示意图
三、氧化型LDL在动脉硬化中的作用
已有许多证据说明低密度脂蛋白（LDL）被氧化后转变为氧化型LDL，这种变性LDL与动脉硬化有关，当脂质LDL在血液中蓄积时，被不明因素氧化，巨噬细胞对这种氧化LDL有极强的亲和力且无休止地摄取，导致巨噬细胞泡沫化。体内LDL的氧化修饰有几种说法，一般认为，它与胞内氧自由基产生有关，即细胞内产生的活性氧（O2-）能够氧化LDL。在动物实验中，口服丙丁酚能够抑制LDL氧化过程氧化LDL首先损害内皮细胞，继而使巨噬细胞泡沫化。有人认为它还能影响巨噬细胞花生四烯酸的代谢，又能诱发细胞释放多种生物活性因子，因此，被认为与动脉粥样硬化的各阶段密切相关，见图11-5。
dongmaizhouyangyinghua086.jpg氧化LDL与动脉粥样硬化进展关系示意图
图11-5 氧化LDL与动脉粥样硬化进展关系示意图
四、巨噬细胞泡沫化和脱泡沫化
巨噬细胞泡沫化是动脉硬化的一个重要因素，如果让泡沫化过程逆转对临床治疗动脉硬化有极其重要的意义。Goldstein认为氧化LDL促使巨噬细胞泡沫化的机制是巨噬细胞通过胞膜上氧化LDL受体，结合氧化LDL并转运至胞内，在胞内由溶酶体水解LDL，生成大量的游离脂肪酸和胆固醇。游离胆固醇在胆固醇酰基转移酶（ACAT）作用下与脂肪酸重新合成胆固醇酯贮存于细胞内。大量胆固醇酯等脂质的蓄积使胞内亚细胞器所占空间越来越小，被迫逐渐退化甚至消失-泡沫化。另一方面，存在于胞内的胆固醇酯可以被再分解成胆固醇和脂肪酸而反复循环，正常肝细胞可以通过这种方式调节体内胆固醇代谢。在细胞培养时，高密度脂蛋白（HDL）能够从巨噬细胞吸取游离胆固醇，由HDL转运到血浆，在卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）作用下催化生成胆固醇酯，后者被胆固醇酯转运蛋白（CETP）送至VLDL和LDL，由肝细胞摄取并代谢。HDL与巨噬细胞的相互作用机制尚不清楚，但可以肯定HDL能够阻止巨噬细胞泡沫化，从而阻止动脉粥样硬化。将HDL氧化形成氧化HDL后，后者能抑制HDL从巨噬细胞吸胆固醇，提示不仅是氧化LDL，氧化HDL也能促进动脉硬化的发展，见图11-6。
dongmaizhouyangyinghua087.jpg巨噬细胞脱泡沫化与胆固醇的逆转运机制示意图
图11-6 巨噬细胞脱泡沫化与胆固醇的逆转运机制示意图
与炎症反应相比，动脉粥样硬化过程同样有多种免疫细胞参人，这些细胞及其释放的各种活性因子相互作用，形成血管硬化和抗硬化的复杂过程，要完全阐明这一过程，仍有待进一步研究。
第四节 细胞因子、游走因子、生长因子的作用
如前所述，多种免疫细胞参与了动脉粥样硬化过程并发挥重要作用，但很多作用是通过具有生物活性的细胞因子来实现的。本节以平滑肌为目标，叙述在硬化灶形成过程中主要的相关因子即细胞因子、游走因子和生长因子的作用，见表11-1。
一、细胞因子及其作用
| 因 子 | 游走 | 增殖 |
| 血小板分泌的生长因子（PDGF）-BB | 促进 | 促进 |
| 血小板分泌的生长因子（PDGF）-AB | 促进 | 促进 |
| 血小板分泌的生长因子（PDGF）-AA | 抑制 | 促进 |
| 平滑肌细胞分泌的游走因子（SDMF） | 促进 | （—） |
| 成纤维细胞生长因子（FGF） | （—） | 促进 |
| 平滑肌细胞分泌的生长因子（SDGF） | （—） | 促进 |
| 转化生长因子（TGF-β） | 抑制 | 抑制 |
| 胰岛素样生长因子（IGF-1） | 促进 | 促进 |
| 上皮生长因子（EGF） | （一） | 促进 |
| 肝素结合型EGF样生长因子（HBEGF） | 促进 | 促进 |
| 内皮素 | ？ | 促进 |
| 粒细胞集落剌激因子（G-CSF） | 促进 | 促进 |
| 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF） | 促进 | 促进 |
| 白细胞介素（IL-1） | 促进 | 促进 |
| 白细胞介素（IL-6） | ？ | 促进 |
| 干扰素β（IFN-β） | ？ | 促进 |
| 干扰素γ（IFN-γ） | ？ | 促进 |
二、自分泌途径对平滑肌细胞机能的调节
自分泌途径即细胞通过分泌一些因子调节自身活动的过程。动脉硬化过程中，有许多细胞具有这一功能，尤其以平滑肌细胞最为最着。在内膜肥厚灶内平滑肌通过分泌SDMF和SDGF，促使自身从中膜向内膜游走并增殖。这对病灶形成有极其重要的作用。除此之外，平滑肌细胞还分泌PDGF-AA、TGF-β，抑制自身的增殖和游走。这种促进因子和抑制因子相互制约，决定病灶发展的方向，对临床诊断治疗有很重要的意义。
三、细胞因子对动物模型作用的讨论
以球囊导管损伤动物动脉血管壁，制作动脉粥样硬化模型，最初的反应中，中膜平滑肌一过性地增殖，在损害后的1～2周内终上。随后，平滑肌细胞开始从中膜向内膜游走，渐渐地内膜肥厚处大部分为游走的平滑肌细胞和自身增殖的细胞，各占1/2，由此可知游走和增殖的重要性。损害2周后，平滑肌细胞分泌激肽等因子，细胞间质开始过剩合成。
对这一动物模型给予不同的细胞因子，结果显示：PDFG-BB有促进内膜肥厚作用，但在体外实验时PDGF-BB与平滑肌的游走和增殖无关，在这一实验中，也仅见有促进增殖作用，不具促游走作用。加PDGF-AA后，可见内膜肥厚被抑制，可见PDGF-AA有抑制游走作用。给予bFGF时，它可促进中膜和内膜增殖，对细胞间质则没有作用。给予干扰素（IFN-γ）时，它能强有效地抑制内膜肥厚，即使10周后仍有较强的作用。TGF-β在细胞培养时表现抑制平滑肌细胞游走和增殖的作用，但给予动物时则显示促进作用，对这一现象尚无解释。
总之，在动脉硬化灶内存在多种细胞群、多种因子与平滑肌细胞的游走和增殖及动脉硬化病灶的形成有关。在这节中，涉及的只是一部分细胞和因子，有很多因子的作用并不清楚，也还有许多因子有待研究和发现，如最近发现了一些因子的遗传基因，这将有助于对这些因子的研究，为研究这些因子提供一个新的方法，也必将推进动脉粥样硬化研究的深入。
（黄俊军 周 新）
（动脉粥样硬化有关细胞及生物活性因子）参考文献
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