【分享】简述细胞凋亡在冠心病中的研究进展

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近年来，分子心血管病学的研究进展已经证实了细胞凋亡现象存在于心血管系统的许多生理和病理变化中。随着研究的不断深入，正在更新着人们对心血管病的认识和理解，为寻求进一步对心血管病的生物学防止方法提供了新的思路。本文就细胞凋亡与冠心病之间一些热点问题的研究进展综述如下。
1 细胞凋亡概述
细胞凋亡(Apoptosis)是近年来倍受瞩目的一种细胞死亡方式，是指在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序，通过启动内部机制，主要是内源性DNA内切酶的激活，自己结束其生命的过程；在整个过程中牵涉到一系列特殊基因的表达，随之细胞发生特征性的形态学和生化变化。
凋亡是生命过程中不可缺少的组成内容，它通过清除不需要的、已严重受损的、有潜在危险性细胞的防御机制，与细胞增殖一起，维持着体内细胞的动态平衡，一旦细胞凋亡的规律失常，个体生命活动就失去了正常的功能，甚至不能存活。因此，凋亡在生物中体中的发育成熟、维持正常组织和器官的细胞数目恒定与生长平衡、乃至机体衰老方面都起着非常重要的作用。
当细胞受到凋亡信号**，通过信号传递通路，使凋亡调控基因表达发生改变，进而在某些离子如钙离子和镁离子参与下激活某些酶而启动细胞凋亡，表现在核酸内切酶使DNA在核小体联结子部位断裂，钙蛋白酶破坏细胞骨架而使细胞皱缩，谷酰胺转移酶使胞浆内蛋白质交联等变化。




2 细胞凋亡在冠心病中的证据和意义
细胞凋亡与动脉粥样硬化（AS）通过在人体和动物实验研究发现，细胞凋亡在AS的发病中可能起着重要作用。Han等对35例AS患者旋切出的冠状动脉粥样硬化斑块进行了观察，发现其中25例患者的标本中可检测出凋亡的血管平滑肌细胞（VSMC）。因此，推测SMC的凋亡功能失调和/或凋亡小体的清除不足是加剧AS发展的重要因素。Isner等也观察了原发性AS患者的病变中细胞凋亡检出率，在冠状动脉为29，周围动脉为43。
Geng和Libby用末端脱氧核苷酸转移介导的dUTP-生物素断端标记法（terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated Dutp-biotin nick end-labeling TUNEL）检测人AS的冠状动脉和颈动脉，发现病变内膜中TUNEL阳性细胞数（34±6）明显高于无病变的内膜 （8±3），AS斑块中可检测出DNA片段，而无AS的血管中未检出此种片段，均表明AS病变中有细胞凋亡发生，在用TUNEL研究结合细胞种类特异性标志免疫染色法分析也证实AS病变中凋亡细胞多数是VSMC和巨噬细胞。Hegyi等研究发现人体AS病变的脂质核心周边有泡沫细胞坏死和凋亡，而脂质核心有凋亡细胞核残余物，某些TUNEL阳性细胞还显示有增生细胞核抗原(Proliferating cell nuclear antiigen，PCNA)提示了AS发病中某些细胞的增殖和凋亡活性都是增高的，原发性AS病变中细胞数较少而凋亡小体较多，提示脂质核心的形成可能是细胞凋亡活性大于增殖活性的结果。动物实验也证明了AS斑块中存在着细胞凋亡。
成年个体血管的VSMC在生理情况下表现为增殖活性为主，但在新生个体出生后，其血管壁由于血流及压力的改变会发生发育重塑(remodeling)现象。Cho等对新生羊羔的大血管SMC进行了观察，发现在重塑过程中，SMC存在着低水平的凋亡发生率（0.058±0.036），SMC的凋亡过程从发生至被周围细胞吞噬仅待续1小时—3小时。
研究结果表明了细胞凋亡可能是AS病变中细胞死亡的主要方式，SMC凋亡失调和凋亡小体清除不足可能是加剧AS发展的重要因素。AS病变中细胞凋亡发生率虽然较低，但可致细胞数减少并贯穿于整个病变发展过程中。AS斑块中SMC的凋亡增加可降低斑块稳定性而致急性临床事件发生，如可能引起AS斑块破裂等。
AS病变中细胞凋亡的发生机制尚未明确，Bernnett等采用录像电镜观察了人体正常冠状动脉和粥样硬化冠状动脉的细胞，发现正常冠脉细胞在撤除血浆生长因子后发生凋亡，Bcl-2、C-myc和Fas/APO-1等许多基因在SMC增殖和凋亡中起着重要的调节作用，**（IGF）和血小板源性生长因子（PDFG）具有强烈促VSMC生存作用，其缺乏也导致的SMC凋亡。Bernnett等还发现大鼠血管SMC的凋亡也受到Bcl-2和p53的调控。Geng等用逆向转录酶多聚酶链反应证实了AS病变表达白细胞介素-1β转化酶（ICE）的Mrna，免疫组化分析显示ICE存在于TUNEL阳性的SMC和巨噬细胞，提示AS病变中细胞凋亡的发生可能与ICE表达增加有关。碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）缺乏和肿瘤坏死因子（TNF）则可引起血管内皮细胞凋亡，氧化型低密度脂蛋白在体外能诱导巨噬细胞发生凋亡，可能是AS病变中泡沫细胞死亡的原因之一。
Cai等在行心脏移植手术的缺血性心脏病患者粥样硬化的冠脉中取材，发现Fas/APO-1调节细胞凋亡与人体动脉粥样硬化损伤进展有关，并可能决定着病变血管的大小。Kocky等新近研究了18例行颈动脉内膜切除术患者的动脉粥样硬化标本，结果见在脂质条纹中SMCs的BAX基因表达增加，因此易发生凋亡，这些在脂质条纹深层、易感性高的SMCs对了解脂质条纹转变为粥样硬化斑块的作用是重要的，这些斑块表示了细胞死亡的区域。
细胞凋亡与急性心肌梗塞（AMI）、心肌缺血-再灌注损伤（IRI）近年来的研究已证明了细胞死亡的两种方式-坏死和凋亡都存在于AMI中。Itoh等利用原位末端标记（ISEL）方法和DNA琼脂糖凝胶电泳技术检测了19例AMI尸解的心肌组织，结果可见受损的心肌细胞中表现出伴有凋亡生化特征的凝固性坏死。Kajstura等采用原位凋亡检测方法研究了实验大鼠心肌中缺血所致细胞凋亡与梗塞面积大小的关系，结果显示出凋亡是缺血性细胞死亡发生初始2小时—3小时内最主要的形式，而坏死是随后才发生的，并造成梗塞的进展。Bardales等用同样的方法检测了80例心肌组织切片，发现在心肌细胞损伤早期发生心肌细胞凋亡可引起心肌梗塞，在常规H-E染色仍未作出明确诊断时，DNA片段原位分析就可以检测出心肌细胞死亡。
James最近指出，凋亡不仅在心肌梗塞或缺血中起着重要的作用，在与心梗完全无关的心脏中也可发生。通常认为轻度缺血主要与凋亡有关，重度缺血则常见坏死，许多冠状动脉阻塞不是造成其远端均匀的损害区域，而是不均匀的，使梗灶呈补片状，常伴着中央区病变（坏死为主）比外周明显（凋亡为主）。
在IRI中，关于细胞凋亡的研究也引起了学者们极大的兴趣。已有一些动物实验和临床研究显示出IRI与细凋亡有着密切关系。Gottlied等在家兔离体心脏灌注模型上发现，缺血30分钟后再灌注4小时组出现细胞凋亡，而缺血5分钟后再灌注4小时以及单纯缺血30分钟或缺血4小时则均未见心肌细胞凋亡发生，认为心肌细胞凋亡是IRI的特征之一。Fliss等采用ISEL和琼脂糖凝胶电泳技术也确定了在持续缺血的心肌细胞和缺血再灌注损伤的心肌细胞中有均典型的凋亡形态和DNA梯形格局，即缺血和再灌注损伤均可致心细胞凋亡，而且IRI加速了不可挽救的心肌细胞发生凋亡。
Saraste等研究了8例AMI的尸解心脏标本，其中6例接受过成功溶疗法，2例病理检查显示出血性梗死，提示有中还自发性心内膜下IRI，通ISEL方法检测出典型的细胞凋亡生化特征，DNA断裂广泛形成，心肌细胞凋亡的发生主要是在梗塞心肌的周围区域，而在其它远离无梗塞的心肌则很少有凋亡细胞。认为除了坏死，在IRI中还有细胞凋亡参与病变形成 。
目前，关于AMI和IRI的细胞凋亡发生机制尚未十分明确。Misao等研究了bcl-2和基因bax基因在AMI者心室肌细胞中的表达作用。37个对象包括了AMI15例、陈旧性心梗12例、正常对照10例。结果见正常对照和陈旧心梗者的心肌细胞中无阳性bcl-2免疫应答，而AMI中有9例免疫应答阳性，位置在梗塞组织周边区仅有2例过度应答（13），而陈旧心梗则有10例（83）；认为在心肌缺血和/或再灌注损伤后bcl-2的表达和bax的过度表达对心肌细胞凋亡的保护或促进可能起着一个重要的病理生理作用。
Kirshenbaum的研究证实了p53基因是心肌细胞凋亡的激活因子，并且指导着凋亡促进基因bax的转录；然而，由p53激活的心肌细胞凋亡可以被bcl-2基因阻断，bcl-2基因甚至可削弱p53介导的bax启动基因的转录，更证实了bcl-2是一个强有力的抗凋亡因子Sawa等应用脂质体转染人bcl-2基因于大鼠心肌细胞，发现这些大鼠在随后30分钟再灌注时左室舒张恢复，CPK明显降低，而对照组大鼠心肌细胞出现DNA降解片段，表明bcl-2可抑制心肌缺血-再灌注损伤时心肌细胞凋亡的发生。
以往研究的结果证实了缺血预适应（Ischemic PreconditioningIP）可预防致死性心肌细胞损伤，可限制心肌梗塞面积的扩大。因此，有学者认为：IP减少不可逆缺血性心肌损伤的部分机制是通过减少细胞凋亡所起到作用的。Shirakawa等在大鼠实验性IP模型中，发现IP降低了TNF-2在缺血边缘区的表达，有可能阻止缺血细胞凋亡。Piot等研究***大鼠IP模型，其中也证实了细胞凋亡和坏死同时存在于IRI中，其心梗面积大小与缺血-再灌注后的心肌特异性DNA片段化程度有关，IP可减少MI面积和长时间缺血-再灌注后的心肌细胞DNA片段化现象，从而较大程度地减轻了不可逆性心肌缺血、损伤。Gottlieb等通过研究了IP对家兔心肌细胞中的pH值、空泡质子ATP酶和细胞凋亡的影响，认为IP是通过蛋白激酶C（PKC）的信号传递来保护心肌细胞的，而PKC介导IP使到在代谢抑制中可激活空泡质子ATP酶，从稀释了细胞间酸化产物，减缓了细胞凋亡的发生。因此，在IRI中，细胞凋亡是可以预防的，IP的心肌保护效应可能部分是通过抑制细胞凋亡而实现的。
最近，Vakeva等研究了在实验大鼠IRI中激活的终末补体成分对细胞凋亡和坏死的作用，并应用单克隆抗体C5治疗，结果见抑制补体活性的治疗组与无抑制补体活性的对照组比较，梗塞面积缩小以及凋亡现象显著减少，并认为终末补体成分-C5a和C5b-9是AMI与IRI中组织损伤的关键介质。
总之，凋亡是AMI和IRI中心肌细胞死亡的重要形式。明确这一事实，对临床治疗AMI和预防IRI中如何保护心肌开拓了新思路。
3、结束语
细胞凋亡在冠心病的发生发展中有着一定的病理意义。在动脉粥样硬化、血管成形后再狭窄、心肌梗塞和心肌缺血-再灌注损伤等病变中发现细胞凋亡存在，对判断预后、寻找通过阻断凋亡信号传递通路以减少细胞功能丧失等均具有重要的治疗价值。随着对心肌细胞内凋亡程序的启动因素以及介导的细胞分子活动等情况研究的深入，将会为冠心病的防止提供新的途径。