第十二章 动脉粥样硬化

动脉粥样硬化主要损伤动脉壁内膜，严重时累及中膜。最常受累的是主动脉、冠状动脉、脑动脉、肾动脉及周围动脉等。组织病理学的研究证明，AS都有内皮细胞的损伤，平滑肌细胞的增生和内膜下迁移，单核/巨噬细胞的浸润和增生，成纤维细胞的增生和内膜下迁移，形成泡沫细胞，细胞坏死和大量的脂肪沉积，如图12-1所示。
dongmaizhouyangyinghua088.jpg动脉粥样硬化斑块电镜图
图12-1 动脉粥样硬化斑块电镜图
67岁的男性病人粥样硬化动脉破损的内膜。可见球型颗粒（脂质）从深达几层纤维蛋白的动脉粥样粉瘤中释放出来。
AS病变特点主要有以下几项：①局灶性病变常发生于动脉分叉处；②病变始发于内皮细胞功能性的改变；③病变最主要的细胞为平滑肌细胞；④病灶随严重程度不同在细胞内外有不同脂质，其中主要为胆固醇。根据病变的发展经过可将其分为以下5个时期：内膜水肿；脂纹和脂斑；纤维斑块；粥样斑块；粥样斑块的继发性变化（斑块内出血；粥瘤性溃疡；血栓形成；钙化；动脉瘤形成）。
免疫组化分析证明，早期脂纹区域主要是含胆固醇酯的巨噬细胞和一些T淋巴细胞。纤维斑块包括平滑肌细胞和巨噬细胞，病变发展为多层的增生的平滑肌细胞、充满脂质的巨噬细胞以及含脂质的平滑肌细胞、一些T淋巴细胞、胆固醇结晶、坏死碎片和钙盐。动物实验研究AS形成的过程显示：最先改变为单核细胞和T淋巴细胞附着于动脉壁内皮并向内皮下迁移。在内皮下单核细胞聚集脂质并成熟变成含脂质的巨噬细胞，此时成为脂纹病变。以后发生内皮断裂，血小板粘附，平滑肌细胞增生。
脂纹逐渐纤维化变成成分复杂的斑块。由于纤维斑块出血、钙化、细胞坏死而导致复合性病变的形成。
脂纹症状的发生是由于粥样硬化斑块使通过该动脉的血流量减少，使远端组织或器官发生缺血性损伤。主动脉受累严重，尤其是腹主动脉，但因管腔粗，不易引起阻塞症状。冠状动脉与脑动脉则因管较细，由于激发条件而引起斑块表面溃疡、内出血、血小板进一步凝集、血栓形成、动脉管腔狭窄或阻塞，从而导致冠心病（CHD）与缺血性脑卒中（ICVD）的发生。

根据对来自AS的缺血性心脏病、脑梗塞等病人生活习惯，生活方式及身体异常状态等方面调查，提示其主要危险因素有：①高脂症；②高血压；③吸咽；④性别；⑤内分泌因素；⑥遗传因素等。研究发现，上述危险因素中高脂血症、高血压、吸烟是促进AS发病全过程的三大主要因素。AS病因绝非一种因素所致，可能为多种因素联合作用引起。
动脉粥样硬化发病机制至今尚未阐明，主要学说有：
1．脂源性学说：高脂血症可因内皮细胞损伤和灶状脱落。导致血管壁通透性升高，血浆脂蛋白得以进入内膜，其后引起巨噬细胞的清除反应和血管壁平滑肌细胞增生，并形成斑块。Anitschkow（1925）的浸润学说，r Ossle（1943）的渗入学说，以及Doerr（1963）的灌注学说都是在此基础上建立并互为补充的。
2．内皮细胞损伤学说：Ross等认为AS斑块形成至少有两个途径①各种原因引起内皮细胞的损伤破坏和由此引起的血小板凝集，活化，可导致血小板分泌血小板源性生长因子（PDGF），促进平滑肌细胞增生。②内皮细胞受损，但尚完整，内皮细胞或巨噬细胞均能分泌增生因子，平滑肌及受损内皮也可产生PDGF样生长因子，这种相互作用导致纤维斑块形成，并继续发展。
3．受体缺失学说：Goldstein和Brown(1997)研究证明，机体的细胞含有特殊的LDL受体。细胞的LDL受体数目依细胞对胆固醇的需要而增减，从而保证了细胞不摄入过多的胆固醇；但若LDL受体数目过少，则可导致细胞从循环血中清除LDL减少，从而使血浆LDL升高。通过非受体途径和化学修饰的LDL受体，使巨噬细胞摄入大量胆固醇酯而形成泡沫细胞。
4．细胞因子学说：动脉壁细胞和参与AS形成的某些血液细胞在一定条件下均可合成分泌多种细胞因子。每一种细胞因子在AS进程中的作用是相当复杂的。目前发现白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子（TNF）有促进AS形成作用；干扰素（IFN）有抑制AS形成作用。集落剌激因子（CSF）对AS的形成存在正反两方面的调节作用。细胞因子间通过相互诱导、相互协同或拮抗作用参与AS的形成。
5．病毒学说：研究表明病毒感染可能通过对内皮细胞的损伤和/或改变宿主细胞脂质代谢过程触发AS的产生以及加速其形成，并通过诱导宿主细胞的转化，活性介质的释放引起血管平滑肌细胞的增生，从而形成AS的典型病变。主要病毒是疱疹科病毒，包括巨细胞病毒（CMV）、单纯疱疹病毒（HSV1和HSV2）EB病毒等；乙肝病毒（HBV）；柯萨奇病毒（CV）；受滋病毒（HIV）等。
6．癌基因学说：AS的发生发展中有癌基因的参与，如在AS斑块中有sis,myc,fos等癌基因的异常表达。某些诱发AS的因素如内皮细胞损伤、凝血酶、高胆固醇、脂多糖和一些细胞因子（IL-1、IL-6，TNF，IFN，CSF）等亦可促进癌基因的表达。它们的产物有的是生长因子，有的是核内调节蛋白。癌基因的异常表达，导致细胞生长、增殖和分化失调，引起AS的形成。
AS是一多因素引发的疾病。它的形成和发展受许多因素的制约，既包括与脂蛋白代谢有关的基因，也包括环境因素的影响。由于AS病因复杂，病变发生较慢且在早期无症状，故对其病因和发病机制的研究进展仍然较慢。如图12-2所示AS发生机理假说。
dongmaizhouyangyinghua089.jpg动脉粥样硬化的发病机制（假说）
图12-2 动脉粥样硬化的发病机制（假说）
目前就AS的发病机制较一致的看法包括：①在易损部位内膜血浆脂蛋白的内流和聚集；②局部内膜单核细胞-巨噬细胞修复；③在内膜通过平滑肌细胞、巨噬细胞和内皮细胞而形成一系列的活性氧或自由基团；④内膜脂蛋白通过活性氧形成氧化修饰，产生一系列氧化修饰脂蛋白，例如氧化LDL（Ox-LDL）和脂蛋白（a）[Ox-Lp（a）]；⑤通过非下调巨噬细胞清道夫受体或多种受体摄取氧化修饰的脂蛋白而形成泡沫细胞；⑥泡沫细胞坏死最可能是由于氧化修饰的LDL的细胞毒作用；⑦平滑肌细胞移至动脉内膜并增殖，PDGF被认为起着化学吸引的作用。纤维母细胞生长因子可能调节平滑肌细胞增殖；⑧斑块破裂主要在巨噬细胞最密集部位。通过巨噬细胞释放的蛋白水解酶可激发斑块破裂，最终导致附壁的阻塞性血栓形成；⑨自身免疫炎症可能是由于Ox-LDL顶端表皮的抗原性所致。
近年来对于AS病因的发病机制的研究热点在于内皮细胞损伤因素如何使动脉失衡；各种细胞因子对病变发生发展的影响或调控；脂蛋白、载脂蛋白及脂蛋白受体相关基因的结构或表达的异常在AS发生发展中的作用等等。特别是从基因水平探讨其发生机理，必将对其预防或治疗产生重大突破。

自由基是指外层轨道上不配对电子的原子、分子或基团，包括超氧阴离子（O2-或H2O-）、羟自由基（-OH）、单线态氧（1O2）、过氧化氢（H2O2）、脂质过氧化物（RO-、ROO-与ROOH）等。正常情况下体内产生少量自由基属正常生理范围。体内同时存在超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POX）等可清除这些对细胞有毒性作用的自由基，故体内自由基的产生和清除处于动态平衡状态。
近30年来，随着氧自由基（oxygen free radical.OFR）及其介导的脂质过氧化反应在疾病中的作用研究日趋深入，自由基与冠心病、动脉粥样硬化发生发展相关的事实正在不断增加，对其损伤机制的认识亦更趋深化。大量基础研究表明，高血脂时体内自由基产生和清除平衡波破坏，许多自由基清除剂（如SOD、CAT）活性降低，产生大量的脂质过氧化物（LPO），这些LPO与AS的形成密切相关。其机制表现为：LPO直接损伤内皮细胞，导致内皮细胞的退行性变化和通透性改变，LPO的产物丙二醛（MDA）极易修饰低密度脂蛋白（LDL），成为MDA-LDL后，能为单核巨噬细胞受体所辨认、内饮，而形成泡沫细胞；炎性细胞浸润并释放各种生长因子，剌激中膜平滑肌细胞移行于内膜增生，吞噬及分泌大量间质成分，形成AS；LPO引起前列环素/血环素A2（PGI2/TXA2）失调，血小板聚集性加强，释放5-羟色胺（5-HT）等，并增强凝血活性。这些因素间又相互影响，相互作用，从而促进AS的形成。分子生物学的最新研究发现，AS病灶中内皮细胞、平滑肌细胞及单核细胞的SiS基因表达明显增强。Gadiparthi等实验发现自由基剌激血管平滑肌细胞的增殖，参与了原癌基因的激活及异常表达，从此基因水平揭示了氧自由基与AS之间的密切关系。
此外，LDL经过多种类型的细胞、过渡金属离子或脂加氧酶的氧化修饰产生氧化修饰LDL（Ox-LDL），Steinberg等从细胞产生氧自由基的角度提出细胞氧化LDL的可能机制（图12-3）。
dongmaizhouyangyinghua090.jpg细胞氧化修饰LDL的可能机制
图12-3 细胞氧化修饰LDL的可能机制
Ox-LDL促进AS发展可能通过下述几条途径：①通过乙酰LDL受体（即清道夫受体）途径促进泡沫细胞的形成；②LDL氧化修饰过程中所产生的LPO能抑制HDL的合成，削弱了HDL介导外周组织胆固醇的逆转运，不利于泡沫细胞的消退；③Ox-LDL有细胞毒作用，可损伤内皮，使内皮脱落，进一步引起血栓形成等后果；④Ox-LDL中具有趋化性的脂质使血液中的单核细胞粘附至内皮，进而穿过内皮，进入内皮下间隙；⑤Ox-LDL中对巨噬细胞有抑制作用的脂质阻碍了巨噬细胞的游出，使之聚集在内膜中而有利于AS的形成，此外，Ox-LDL还能直接引起血小板的聚集，促进血栓的形成而有利于AS的发生与发展。
现有资料提示，提高如SOD、CAT等清除自由基酶类的水平，应用药物阻滞LDL的氧化可抑制AS的发生并改变病损的进展。某些研究显示，普罗布可（Probucol）是一种强力的脂溶性抗氧化剂或自由基清除剂。实验说明，该药有延缓泡沫细胞发生的能力，病变部位单核细胞的粘附力降低和进入内膜下间隙的数量明显减少。Probucol类似物、丁羟甲苯及多聚不饱和脂肪酸也不相似的作用。膳食中的抗氧化剂，维生素E与维生素C已肯定潜在的辅助治疗作用，能保护体内LDL免遭氧化修饰从而阻止或延缓SA的发生、发展。由于自由基与AS的形成密切相关，进一步从分子水平，基因水平揭示自由基在AS发生、发展过程中的作用，必将有助于一些困扰临床工作者的诸如再灌注后心肌损伤、心律失常、心力衰竭、脑梗塞等严重问题。为心脑血管病治疗的进一步完善提供新途径。

脂蛋白是一类复合物，由各种脂质和蛋白质组成，其主要功能是运转外源和内源和内源性的脂类物质到血液中。脂蛋白代谢过程中包括五种脂蛋白，即：乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）中间密度脂蛋白（IDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。其中HDL又分为两个亚类即HDL2和HDL3。若一种或几种脂蛋白的结构和代谢发生异常，则可能引起AS。
控制脂蛋白代谢和转运的主要有①载脂蛋白（Apo），包括AⅠ、AⅡ、AⅣ、B100、CⅠ、CⅡ、CⅢ、D、E和Apo（a）；②脂蛋白酶类，包括脂蛋白脂肪酶（LPL）、肝脂酶（HL）、胆固醇转移蛋白（CETP）或称脂质转运蛋白（LTP）、卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）；③脂蛋白受体，包括LDL受体（LDL-R）、乳糜微粒残粒（CmRmnant）受体、清道夫（scavenger）受体。编码这些蛋白质的基因和cDNA均已分离出，并被测序及标出其在人类染色体上的位置。这些基因在人体内部是单拷贝的，通过研究证明这些基因的结构或表达异常与AS易感性有密切关系。根据现有的研究资料，可以把群体中经常发生的脂蛋白代谢紊乱分为以下几种类型：
一、LDL-C水平升高
ApoB、ApoE和LDL-R基因变异可导致LDL-C水平增加。ApoB100主要存在于LDL中，VLDL、IDL和Lp（a）中也有ApoB100。ApoB100可识别LDL受体，介导LDL的摄取。ApoB基因全长43Kb，含有29个外显子和28个内含子，编码ApoB100多肽链，其中包含27个氨基酸的信号肽和4536个氨基酸的成熟肽，人肝脏主要合成B100，小肠合成B48，与LDL-R的结合区域位于该蛋白的羧基未端。ApoA基因最普遍的变异是单个碱基替换和小片段的缺失，导致形成不完整的肽段。ApoB基因突变可导致血浆ApoB和LDL水平升高伴早发冠心病。目前已发现有20余种不同ApoB基因突变引起低β或Beta脂蛋白血症。ApoB基因变异也可引起高胆固醇血症。ApoB基因第26个外显子中第10708位的G为A取代，使第3500位的谷氨酰胺变为精氨酸，这个氨基酸残基的取代大大减弱了ApoB100与LDL-R的亲合力，导致临床上出现高胆固醇血症。
ApoE是中等分子量的载脂蛋白，主要存在于VLDL、CM、Cm Remnant和某些HDL亚型中，作为脂蛋白和配体发挥作用，通过受体介导途径参与机体脂质代谢调节。人ApoE基因全长3597bp，包括4个外显子和3个内含子，相对应的mRNA由1163个核苷酸组成。ApoE基因变异是影响LDL-C水平的另一遗传因素。ApoE具有明显遗传多态性，同一位点的三个共显性等位基因ε2、ε3、ε4分别编码三种主要ApoE异构体E2、E3、E4。ApoE2与受体的结合活性只相当于E4和E3的1%～2%，使含ApoE及富含胆固醇的脂蛋白代谢胺受阻,Cm Remnant及VLDL残粒在血浆中堆积，并早发AS。群体研究表明，具有E4/3表型的个体LDL-C水平比具有E3/3表型的个体高0.26～0.52mmol/L，而具有E3/2表型的个体则低于E3/3表型个体约0.26～0.52mmol/L。
LDL-R主要在肝脏表达，因ApoB、ApoE均可作为LDL-R的配体，所以LDL-R也称ApoE受体。近乎75%的循环LDL由肝脏清除而其中90%以上是靠LDL-R途径，即LDL-R在调节胆固醇代谢中起重要作用。人LDL-R基因全长45Kb，该基因含18个外显子，17个内含子，编码866个氨基酸的多肽。LDL-R基因变异极大地影响LDL-C水平，该基因的变异是家族性高胆固醇血症的主要原因。已经鉴定的LDL-R基因变异有40多种，其人群发生率约1：5000。基因变异的种类可自大片段的缺失和重排（约占50%），或仅仅是单个碱基的替换，导致形成错误的或无意义的密码。
二、HDL水平降低和TG水平的升高
ApoAⅠ、LCAT和CETP基因变异引起了HDL-C与TG水平变化。ApoAⅠ主要存在于HDL中，可识别HDL受体（HDL-R）并与LCAT协同作用。人ApoAⅠ基因全长1.8Kb，与ApoCⅢ、AⅣ基因形成紧密的基因簇，位于染色体11长臂2区。这一基因簇中任一基因的变异都可能引起ApoAⅠ的缺失。一般讲，大片段缺失或重排可能出现极低的ApoAⅠ和HDL-C水平以及早发性AS。ApoAⅠ基因的无意义突变也引起低HDL-C水平。
LCAT是由肝脏合成分泌的一种糖蛋白，其载脂蛋白的转化和胆固醇的逆向转运中具有主要作用。LCAT的转脂活性主要与HDL相关。ApoAⅠ是LCAT反应的主要激活剂。最近研究发现LCAT缺乏是由于该基因突变引起的，其中一种疾病叫鱼眼病也由于LCAT多种形式变异的结果。如在LCAT基因第123位苏氨酸变为异亮氨酸（Thr123→Ile）和第347位苏氨酸变为蛋氨酸（Thr347→Met）的两个等位基因点突变就可引起鱼眼病。
CETP是一种由476个氨基酸多肽组成的酸性糖蛋白，含有丰富的非极性氨基酸。血浆CETP参与胆固醇逆向转运，介导和调节胆固醇脂（CE）的运转过程。人CETP基因约25Kb，含16个外显子和15个内含子。在CETP基因中第14内含子的第1个核苷酸的点突变破坏了基因转录过程中的正常剪切。因此，带有这种变异的纯合子个体在其血浆中检测不到CETP，而杂合子个体血浆中大约只有正常个体CETP水平的60%。CETP缺乏引起HDL-C升高也已证明。因此像低β脂蛋白血症一样，CETP缺乏可能是抗动脉硬化而发生一种变异。
此外，LPL和HL基因变异也影响HDL-C与TG水平。LPL能将循环中TG水解为游离脂肪酸和甘油，有助于游离脂肪向周围组织转运，在VLDL和LDL的转化中也起作用。现已报告的LPL遗传缺陷有20余种，LPL基因发生多种形式变异可造成LPL水平降低，酶活性缺陷或降低，导致血浆TG水平明显升高，HDL-C水平降低，形成高TG血症（Ⅰ型高脂血症）。HL除水解TG外，还有助于HDL2转化为HDL3而影响HDL的代谢。HL基因突变造成HL活性降低或缺失，可使血浆胆固醇及TG升高，也促使早期AS形成。最近，在两个高α-脂蛋白血症个体中检查到ApoCⅢ基因结构变异，其血浆中CⅢ浓度较低，HDL颗粒大小呈非典型状。
三、Lp（a）水平增高
Lp（a）与LDL结构类似，其除含有LDL的成分（胆固醇、磷脂和ApoB100）外，还有一种特殊的抗原性成分Apo（a），Apo（a）与ApoB100以二硫键相结合。大量流行病学调查显示，Lp（a）浓度升高与冠心病、心肌梗塞、脑卒中、血管再狭窄等密切相关，是AS的独立危险因素。Apo（a）的氨基酸组成及基因结构与纤溶酶原（PLG）极其相似，具有高度同源性。PLG含有5种称为Kringle的环状结构区（Kringle1-5），其后是一个丝氨酸（Ser）蛋白酶区。而Apo（a）含有一个与PLG相似但又不完全相同的疏水信号肽区，其后为10～40个类似Kringle4区，1个类似Kringle5区及一个变异的蛋白酶区。Apo(a)分子具有显著多态性，其产生的分子基础是由于基因中Kringle4结构重复的数量差异所致。同一个体，Apo（a）表型分子量与血浆Lp（a）浓度呈负相关，均受Apo（a）基因控制。血浆中Lp（a）数量和Apo（a）表型分子量以及Kringle4区域重复结构的数目呈负相关。Lp（a）可能通过干扰LDL和PLG代谢两个途径参与AS的形成和发展，可能在血栓形成与动脉粥样硬化之间起桥梁作用。
解释引起血浆中血脂、脂蛋白和载脂蛋白的水平变化的原因，还有很多的工作需要深入，还有一些控制着细胞内胆固醇代谢和吸收的新基因有待发现，另一些新的基因位点可能需要利用反向遗传学技术才能加以揭示。因此，研究脂蛋白代谢紊乱与AS相关性是一个有价值且极活跃的领域。
（鄢盛恺）

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