PPAR通过调节内皮细胞功能对动脉粥样硬化形成的保护作用

【关键词】 过氧化物酶体增殖物激活受体；动脉粥样硬化；血管内皮细胞

　　动脉粥样硬化(AS)发病率及死亡率在我国乃至全世界均居各种疾病之首。自Ross等〔1〕提出“损伤反应学说”后，目前普遍认同AS的发生是由于血管内皮细胞和平滑肌细胞受各种危险因子如病毒、机械损伤、免疫复合物等的损伤，而使血管局部产生一种过度的慢性炎性增生反应。炎症反应贯穿发生、发展的全过程。既往的研究证实〔1〕在斑块中有过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)高表达，提示PPARs与AS的发展有着密切联系。过氧化物酶体(peroxisome) 是体内一种亚细胞结构，其功能包括清除分子氧和氢过氧化物，并与糖脂、胆固醇、胆酸的合成及脂肪酸氧化有关。一系列天然或人工合成的化学物质可以刺激过氧化物酶体的增殖，称为过氧化物酶体增殖物(PP)，Issemann等〔2〕首次报道PP可激活一种受体，从而介导一系列与小鼠肝脏过氧化物酶体增殖有关的基因开放，而缺乏该受体的小鼠则不表现过氧化物酶体的增殖，这些受体因而得名为PPARs。研究显示〔3〕，PPARs的活化不仅可以改善糖尿病、高血压和肥胖等在内的胰岛素抵抗综合征，而且还直接作用于血管壁，从而减缓进程。本综述将就PPARs的结构、功能及与血管内皮细胞相关的研究进展进行简要介绍。

　　1 PPAR的结构与组织分布

　　PPARs的结构包括6个结构域和4个功能区，N末端的A/B区是调节区，具有不依赖配体的转录激活功能，丝裂素激活蛋白激酶(MAPK)介导的A/B区丝氨酸残基磷酸化可提高PPARα受体配体的亲和力，却降低了PPARγ的活性；位于中部的C区是DNA结合区(DBD)，由66个氨基酸组成，含有两个锌指结构，能与目的基因上的PPAR反应元件(PPRE)结合，PPRE由相隔一个或两个核苷酸的重复序列AGGTCA组成。羧基端的E/F区是配体结合区(LBD)，由于该区氨基酸链顺序的不同使各PPAR亚型分别对不同配体产生亲和力，除了与配体结合外，还可与9顺式视黄酸类受体(RXR)形成异二聚体。D区又称铰链区，将DBD与LBD相连〔4〕。人类PPARα有468个氨基酸残基，主要分布于肝脏、心脏、肾脏、肌肉、小肠及棕色脂肪组织中；PPARβ有441氨基酸残基，其分布广泛，目前对它的作用了解甚少；PPARγ有479个氨基酸残基，按启动子和拼接方式不同还可分为3种亚型，即PPARγ1、PPARγ2和PPARγ3。γ1存在于多种组织，γ3高表达在巨噬细胞、脂肪细胞和结肠上皮细胞，而γ2主要表达在脂肪细胞〔5〕。

　　2 PPAR的配体与作用

　　PPAR 的配体分为合成配体和天然配体。PPARs的天然配体大多是脂肪酸及其衍生物，例如LTB4和8SHETE是PPARα的配体；15 dΔPGJ2是到目前为止发现的PPARγ最强的激动剂。此外，氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)的12/15脂氧酶途径的代谢产物9/13HODE也是PPARγ的强激动剂。PPARs的合成性配体很多被用于治疗代谢性疾病:贝特(fibrate)类药物在临床上是用于治疗高甘油三酯血症和高脂血症的一线药物，同时也是PPARα的激动剂；而噻唑烷二酮(TZD)类的衍生物格列酮(glitazones)是PPARγ的高亲和性配体，已被日益广泛的应用于Ⅱ型糖尿病的治疗中。另外，一些非甾体类抗炎药物如布洛芬对PPARα有较强作用。PPAR与配体结合后再与RXR形成异构二聚物〔6〕，然后与位于某些基因上游的特异性PPRE相互作用而调控多种核内基因的表达，转录产物能调节血糖、血脂和蛋白质的代谢。此外，通过不依赖DNA结合的方式，PPAR可以调控核因子κB(NFκB)、转录活化蛋白(AP1)、信号转导子和转录激活子(STAT)等的信号转导通路而抑制一些基因的转录〔7〕。

　　3 PPAR对血管内皮细胞的保护作用

　　目前研究证明，AS始动步骤很可能是动脉内皮功能障碍使其原有分泌一氧化氮(NO)扩张血管、抗白细胞黏附、抑制血管平滑肌细胞（VSMCs）增殖以及抗凝与纤溶等功能受损，导致内皮细胞对脂蛋白和其他血浆成分的通透性增加，并随之出现血管细胞黏附分子1(VCAM1)、细胞间黏附分子1(ICAM1)、E-选择素(Eselectin)等内皮细胞黏附分子表达的上调。同时内皮细胞及内皮下细胞表达的其他一些细胞因子也明显增加，其中主要包括单核细胞趋化蛋白1(MCP1)、白细胞介素8(IL8)、干扰素γ介导性蛋白10(IP10)、干扰素γ介导性单核因子(MIG)、干扰素γ介导性T细胞吸附因子(ITAC)等〔8〕。上述黏附分子和细胞因子共同导致以单核细胞和T淋巴细胞为主的白细胞向血管壁内聚集和迁入，导致斑块区炎性反应，促进早期斑块损伤的形成和发展。而在体外培养的巨噬细胞，体内的血管内皮和血管平滑肌上都发现了PPARα和γ的表达〔9，10〕。而Bishop等〔11〕则在体内粥样硬化灶巨噬细胞上发现高度表达的PPARγ。这些结果使人们对PPAR在上述病理生理过程中的可能作用引起浓厚兴趣。

　　将人隐静脉内皮细胞与C反应蛋白(CRP)25 mg/ml 共同孵化(24 h) ，可以活化内皮细胞导致血管收缩因子(ET1) 、黏附分子和MCP1表达增加，NO产量下降，如同时加入罗格列酮(1 μmol) 培育则能减弱CRP的这些促AS效应。对猪主动脉内皮细胞或人主动脉内皮细胞给予希格列酮或15 dPGJ2治疗后NO释放显著增加，人脐静脉EC钙离子诱导的NO释放也增多。另有研究表明〔12〕，经高胆固醇饮食喂养的雄性新西兰白兔罗格列酮治疗能够减少NO的破坏，保持NO/cGMP通路的完整性，使血管对乙酰胆碱的舒张反应比未给药组增加20%。Werner等〔13〕研究发现，TZDs可增加体外培养的人内皮祖细胞的数量并促进其迁移，此效应可被PPARγ特异性阻断剂GW9662所逆转。以上机制为AS的治疗提供了新的视野。

　　4 PPARs与炎性细胞的趋化与聚集

　　有报道称〔14〕PPARγ基因在AS病变中有影响脂质介导的炎症进程的固有能力。PPARγ配体可以抑制低密度脂蛋白受体缺陷小鼠CD68、MCPl、VCAMl及TNFα等炎性趋化因子的表达，从而抑制单核巨噬细胞在血管壁的堆积，或通过抑制AP1介导的信号通路，抑制内皮细胞血管黏附分子VCAM1和细胞间黏附分子ICAM1的表达，进而影响单核细胞聚集到早期的动脉粥样斑块处，而单核细胞在血管内皮的聚集和黏附是AS发病的关键。此外，PPARγ还可以通过下调MCPl受体CCR2的表达〔15〕来减轻血管局部的炎症反应。PPARγ通过调节核因子(NF)κB、激活蛋白(AP)1、信号转导与转录激活子(STAT)信号通路抑制IL6、环氧化酶、内皮素1、一氧化氮合酶(iNOS)、MMP9、C反应蛋白(CRP)、纤溶酶原激活物抑制剂1等因子表达，抑制炎症反应；也可活化单核细胞，增强M2巨噬细胞表型的表达，以增强其抗炎活性〔16〕。PPARγ配体可抑制巨噬细胞合成诱导性iNOS、超氧化物歧化酶、明胶酶、基质金属蛋白酶、TNFα以及白介素类( IL1β、IL6、IL8和IL10)等炎性细胞因子〔17〕。在AS小鼠的实验中发现，应用TZD(20 μmol/L)可使TNFα诱导的VCAM1表达降低至80%，ICAM1表达降低至32%。TZD通过促进血管内皮细胞凋亡，从而降低AS发生〔18〕。

　　5 PPARs抑制EC迁移与凋亡的作用

　　Goetzs等〔19〕研究显示PPARγ配体能够介导PI3K→Akt 信号传导途径的负调控因子PTEN(一种磷酸酶)的上调，从而抑制瘦素介导的Akt和eNOS的磷酸化，抑制内皮细胞迁移。Gillis等研究显示〔20〕，PPARγ能够通过抑制血管内皮生长因子(VEGF)诱导Akt的磷酸化而抑制内皮细胞迁移。他们用高胆固醇饮食喂养雄性新西兰白兔，罗格列酮治疗后使其主动脉内皮细胞抗凋亡信号Akt磷酸化水平增加了3.5倍，促凋亡信号iNOS的表达和过氧化亚硝酸盐的形成减少，从而减少内皮细胞凋亡。Bishop等〔11〕的研究表明PPARγ经配体活化后通过caspase3介导的过程诱导血管内皮细胞凋亡，抑制血管生长。抑制粥样斑块内微血管形成能防止斑块破裂，但在大血管，抑制内皮细胞增殖却不利于大血管损伤修复；不恰当的凋亡可能削弱血管壁结构、促进斑块破裂导致血栓形成。上述关于内皮细胞迁移及凋亡的研究中PPARγ激活对于Akt磷酸化水平的影响似乎存在矛盾，有待于进一步的研究。最近的研究表明PPARβ/δ也参与调节血管的炎性反应。在原代人脐静脉内皮细胞，PPARδ激动剂GW610742和GW501516均能显著抑制TNFα和IL1β诱导产生的内皮细胞黏附分子VCAM1、Eselectin的表达，并抑制白细胞与内皮细胞的黏附〔21〕。

　　6 PPARs减少oxLDL的产生

　　单核细胞穿过动脉内皮进入内皮下层后，在巨噬细胞集落刺激因子(MCSF)作用下分化成巨噬细胞，并吞噬脂质成为泡沫细胞，这种异常的脂质沉积是AS的一个明显的病理特征。活化的巨噬细胞还可以分泌许多促AS斑块形成的炎症物质，不但继续损害血管内皮细胞，而且促进内皮细胞和血管平滑肌细胞表达细胞黏附分子，如VCAM1、ICAM1以及MCP从而吸引更多的单核细胞向病变区聚集，加重炎症反应。活化的巨噬细胞还可产生大量的活性氧簇(ROS)，并氧化更多的LDL，作为第二信使分子可激活多条炎症相关的细胞内信号通路，帮助形成病变区炎症的正反馈〔22〕；可表达大量的组织因子使斑块内容物有更强的促凝性；分泌多种基质金属蛋白酶(MMPs)，水解纤维帽中的胶原和基质引发粥样斑块的不稳定和破裂。

　　巨噬细胞所摄取的脂质是经过修饰的LDL。氧自由基可以引起LDL的氧化，超氧阴离子自由基也可以通过NFκB的活化引起高血压和炎症，从而进一步促进的形成〔23〕。PPARγ和α的激动剂可以在人的内皮细胞内增加过氧化物清除酶的表达，如Cu2+，Zn2+过氧化物歧化酶，还可以降低NADPH氧化酶的产生〔24〕。因此，PPARγ和α调节内皮细胞中自由基的产生，可能导致oxLDL产生的减少。

　　PPARs的作用还在于它能够对细胞摄取氧化低密度脂蛋白以及摄取后被活化的信号转导通路进行调节。在牛的主动脉内皮细胞中，PPARγ能够抑制TNFα诱导的LOX1的产生，而PPARα则不能。

　　7 前景展望

　　综上所述，AS是包含炎症、脂质和内分泌代谢紊乱等的复杂过程，而PPAR 似乎位于这些作用的交叉点。但是，到目前为止仍不清楚在上述所观察到的这些结果中，PPAR激活后通过调节炎性作用及相关促粥样硬化因子而发挥直接抗效果究竟有多大，哪些可归于PPAR激活剂的直接作用。更多的实验将进一步明确其在体内作用并在此基础上开发出新的药物。

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