氧化应激与动脉粥样硬化

上海长征医院 吴宗贵 Oxidative stress and atherosclerosis 氧化应激与 动脉粥样硬化 1 动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出 脂源性理论无法解释脂源性理论无法解释 4种现象种现象 : LDL-R缺乏的患者缺乏的患者 (家族性纯合子型高胆固醇家族性纯合子型高胆固醇 血症血症 )或动物模型或动物模型 ,由于巨噬细胞表面的由于巨噬细胞表面的 LDL-R 缺乏缺乏 ,LDL无法通过无法通过 LDL-R途径被巨噬细胞摄取途径被巨噬细胞摄取 ,但是该类患者或动物模型动脉粥样硬化的发但是该类患者或动物模型动脉粥样硬化的发 病率几乎是病率几乎是 100%。 ? 1 2 体外试验中体外试验中 ,即使将单核即使将单核 -巨噬细胞和平滑肌巨噬细胞和平滑肌 细胞和浓度非常高的细胞和浓度非常高的 LDL血浆共同培养后血浆共同培养后 ,也也 并不能诱导胆固醇在细胞内的聚积。并不能诱导胆固醇在细胞内的聚积。 ? 2 动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出 3 动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出 LDL-R受细胞内胆固醇含量的负反馈调节。受细胞内胆固醇含量的负反馈调节。 LDL和和 LDL- R结合后结合后 ,内吞进入巨噬细胞胞浆内吞进入巨噬细胞胞浆 ,与溶酶体结合后与溶酶体结合后 ,在在 溶酶体酶的作用下溶酶体酶的作用下 ,LDL中的蛋白质降解为氨基酸中的蛋白质降解为氨基酸 ,而而 胆固醇酯水解为游离胆固醇和脂肪酸。但是胆固醇酯水解为游离胆固醇和脂肪酸。但是 ,当细胞当细胞 内胆固醇的含量饱和时内胆固醇的含量饱和时 ,便会反馈性调节细胞表面的便会反馈性调节细胞表面的 LDL-R的数量减少的数量减少 ,功能下调。所以功能下调。所以 LDL经这一途径代经这一途径代 谢只是一个生理过程谢只是一个生理过程 ,并不会引起胆固醇在并不会引起胆固醇在 巨噬巨噬 细胞细胞 内堆积。内堆积。 ? 3 4 多个流行病学调查结果显示多个流行病学调查结果显示 ,动脉粥样硬化与动脉粥样硬化与 高胆固醇血症之间呈一种非线性关系高胆固醇血症之间呈一种非线性关系 ,动脉粥动脉粥 样硬化患者中合并高胆固醇血症的不到样硬化患者中合并高胆固醇血症的不到 60%, 有有 40%多的患者血脂完全正常。多的患者血脂完全正常。 ? 4 动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出动脉粥样硬化脂质氧化理论的提出 5 7国男性 TC水平和总死亡率关系 0 5 10 15 20 25 30 35 血清 TC mmol/L (mg/dL) 冠心病死亡率 (%) 北欧 南欧，地中海地区 美国 塞尔维亚 南欧，内陆地区 日本 2.60 (100) 3.25 (125) 3.90 (150) 4.50 (175) 5.15 (200) 5.80 (225) 6.45 (250) 7.10 (275) 7.75 (300) 8.40 (325) 9.05 (350) Data are from the Seven Countries Study of 12,467 men from Southern European Countries, the USA and Japan. Verschuren WM et al. JAMA 1995;274:131136. 6 高高 LDL与动脉粥样硬化与动脉粥样硬化 形成之间存在中间环节形成之间存在中间环节 ?LDL-C 动脉粥样硬化动脉粥样硬化 氧化修饰氧化修饰 ROS可导致脂质、蛋白质和 DNA的修饰 7 机体 自由基 抗氧化 有害刺激 组织损伤 Reactive Oxygen Specis (ROS) 氧化 应激 8 ROS的作用 u 机体防御 u 细胞内第二信使，参与 正常生理功能 u 过量，导致病理损伤 9 10 LDL如何被氧化修饰如何被氧化修饰 O2- O2- LDL表面多不饱和 脂肪酸双链断裂 ApoB 氧化 共轭 双烯 修改 LDL表面结构 交联 LDL表层 LDL不再被 LDL-R识别 转而被 SR-AI受体识别 Witztum, J.L. et al. J. Clin. Invest. 1991. 88, 1785-1792 11 Ox-LDL在泡沫细胞形成过程中的在泡沫细胞形成过程中的 作用作用 LDL LDL 内皮细胞 管腔单核细胞 巨噬细胞 泡沫细胞 内膜 氧化修饰氧化修饰 LDL 细胞增殖、退化 Ross R. N Engl J Med 1999;340:115-126. MCP-1 穿越VCAM-1 ICAM-1 粘附 SR 高脂血症 细胞因子 12 ROS与 AS 13 LDL体内氧化机制 LDL氧 化 n中性粒细胞 n单核细胞 n巨噬细胞 n EC n SMC n成纤维细胞 nNADPH氧化酶 n髓过氧化酶 n细胞色素 P450 n线粒体电子传递链 n过氧化亚硝酸盐 n黄嘌呤氧化酶 n血浆铜蓝蛋白 n脂氧化酶：体内 /外 14 OxLDL的致 AS特性 n 促进 SMC增殖 n 抑制内皮细胞的血管舒张 n 具有免疫原性 n 细胞毒作用：破坏内膜完整性 n T细胞趋化因子 n MMP， 影响斑块稳定性 15 OxLDL的致 AS特性 n 上调清道夫受体表达 n 易被巨噬细胞迅速摄取，无负反馈 调节，形成泡沫细胞 n 刺激 EC释放 MCP-1、 CSF， 促进单核 细胞趋化并分化成组织巨噬细胞 n 抑制局部巨噬细胞迁移； n 刺激单核细胞 /巨噬细胞表达 IL-1 16 AS患者患者 LDL-R表达下调表达下调 清道夫受体表达上调清道夫受体表达上调 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 LDL-R 清道夫受体清道夫受体 CD36 受体水平受体水平 对照组 AS组 Data from Atherosclerosis Seminar,Beijing. 2003 上调上调下调下调 17 n丙二醛 （ MDA） n循环抗 oxLDL抗体 nF(2)- 异前列烷 (IsoPs)定量方法 p 体内、简便、准确 p 人体液：血浆和尿液 p AS危险因素如吸烟、高胆固醇、 糖尿病、肥胖时， F(2)-IsoP增加 ROS的检测 18 天然抗氧化剂天然抗氧化剂 VitE,VitC,-胡萝卜素胡萝卜素 ,类黄酮类黄酮 ,泛醇泛醇 -10,超氧化物岐化酶超氧化物岐化酶 (SOD),谷胱甘肽谷胱甘肽 (GSH) 合成抗氧化剂合成抗氧化剂 普罗布考普罗布考 (probucol),丁羟甲苯丁羟甲苯 (BHT),联苯二胺联苯二胺 (DPPA),AGI-1067(普罗布考衍生物普罗布考衍生物 ) 抗氧化治疗 19 u Probucol u Statins u AT1RB and ACEI u Vitamins E and C u PPAR- ligands. 抗氧化治疗 20 Ang II statin PPAR- losartan candesartan Vit C Vit E 内皮功能紊乱 单核细胞粘附 SMC迁移增生 动物实验 ROS 敏感 性通 路 ROS 产生 AS 抗氧化治疗 21 n中度降低 LDL n有效抑制 LDL氧化修饰，独立于其 降脂作用 n 恢复 NO生物活性 n 抑制 VCAM-1和 MCP表达， n 抑制人主动脉 SMC增殖 n 抑制模型动物 AS形成 Probucol 22 抗氧化剂抗动脉粥样硬化的抗氧化剂抗动脉粥样硬化的 动物试验动物试验 试验 研究者和时间 结果 试验 研究者和时间 结果 普罗布考对普罗布考对 LDL-R 缺陷家兔缺陷家兔 AS模型模型 Carew et al, 1987 + 普罗布考对大鼠普罗布考对大鼠 Parker et al, 1995 + Kita et al, 1987 + 普罗布考对小鼠普罗布考对小鼠 Tangirala et al, 1996 + Mao et al, 1991 + 普罗布考对猴子普罗布考对猴子 Sasahara et al, 1994 + Daugherty et al, 1991 VitE对家兔对家兔 Prasad et al, 1993 + Verlangieri et al, 1992 + Morel et al, 1994 - Fruebis et al, 1994 + Kleinveld et al, 1995 - Morel et al, 1994 + Fruebis et al, 1995 - Mao et al, 1994 - VitE对大鼠对大鼠 Parker et al, 1995 + 普罗布考对胆固醇普罗布考对胆固醇 饲料喂养家兔饲料喂养家兔 AS 模型模型 Stein et al, 1989 + VitE对猴子对猴子 Verlangieri et al, 1992 Daugherty et al, 1989 + DPPD对家兔对家兔 Sparrow et al, 1992 + Prasad et al, 1994 + DPPD对小鼠对小鼠 Tangirala et al, 1995 + Fruebis et al, 1995 + BHT对家兔对家兔 Bjorkhem et al, 1991 + Daniel S. Circulation Feb 1997; 95: 1062 - 1071. 23 抗氧化剂抗动脉粥样硬化的循证研究抗氧化剂抗动脉粥样硬化的循证研究 抗氧化剂抗氧化剂 循证研究循证研究 结果结果 普罗布考普罗布考 MVP(Multivitamins and Probucol Study) + MVP-Small(Multivitamins and Probucol Study in Small coronary artery) + CART(Canadian Antioxidant Restenosis Trial) + FAST(Fukuoka Atherosclerosis Trial) + PART(Probucol Angioplasty Restenosis Trial) + PQRST(Probucol Quantitative Regression Swedish Trial) - PRO-MPP(Probucol in the Multifactorial Primary Prevention) + ISHIN(Insight of Stent Intimal Hyperplasia Inhibition by New ARB) + AGI-1067 CART-1(Canadian Antioxidant Restenosis Trial) + CART-2(Canadian Antioxidant Restenosis Trial) + ARISE(Aggressive Reduction of Inflammation Stops Events) 未获得未获得 24 抗氧化剂抗动脉粥样硬化的循证研究抗氧化剂抗动脉粥样硬化的循证研究 抗氧化剂 循证研究 结果 VitE CHAOS(Cambridge Heart Anti-Oxidant Study) + HOPE(Heart Outcome Prevention Evaluation) - ATBC(Alpha Tocopherol Beta Carotene Prevention) - SPACE(Secondary Prevention with Antioxidants of Cardiovascular Disease in Endstage Renal Disease) + ASAP(Antioxidant Supplementation in Atherosclerrosis Prevention) PPP(Primary Prevention Project) - GISSI(Gruppo Italiano per lo Studio della Sorpravivenza nelInfarto miocardico) - -胡萝卜素 ATBC(Alpha Tocopherol Beta Carotene Prevention) - CARET(Beta-Carotene 39(4):610-6 6 12 18 24 5 10 15 20 月月 生存影响率生存影响率 (%) P 为何普罗布考循证研究获得阳性为何普罗布考循证研究获得阳性 结果而抗氧化维生素却未结果而抗氧化维生素却未 ? 普罗布考是目前最强的断链抗氧化剂 ,其抗氧化能力是 VitE的 5 6倍 , 且结合氧自由基反应为不可逆 普罗布考分子具有 14个亲脂性甲基 ,决定了普罗布考与 LDL结合能力远 强于其他脂溶性抗氧化剂 (1个 LDL颗粒仅能结合 6个 VitE和 2个 - 胡萝 卜素分子 ),因此与 LDL结合的普罗布考分子消耗氧自由基的能力远强于 VitE和 - 胡萝卜素。 除了抗氧化作用外 ,普罗布考还是个降胆固醇药物 ,且对动脉粥样硬化 过程中诸多的炎性细胞因子有较强抑制作用 VitE和 - 胡萝卜素在大多研究中剂量不足。值得注意的是 ,VitE每日 剂量在 400IU以上的临床试验结果均为阳性 ,而每日剂量在 400IU以下则 对动脉粥样硬化无明显效果。 VitC为水溶性抗氧化剂 ,抗脂质氧化作用微弱。 27 脂质抗氧化剂抗脂质抗氧化剂抗 AS的最大规模研究即将公布的最大规模研究即将公布 ARISE Aggressive Reduction of Inflammation Stops Events 在在 2006年公布年公布 ,预计将对心血管预计将对心血管 临床治疗指南产生重大影响临床治疗指南产生重大影响 28 他汀类药物 n 抑制 NAD(P)H氧化酶表达 n 降低 oxLDL对氧化的易感性 n 抑制 LOX-1上调 n 增加 eNOS表达及 mRNA 稳定性， NO n 抑制 ATR1表达 抗氧化剂 29 ACEI和 ARB-从源头阻断 ROS产生 n 抑制 NAD(P)H氧化酶活性 n SOD表达 n 改善 NO生物活性，改善内皮功能 n 抑制早期斑块形成 n ACEI 缓激肽水平 NO释放 30 n ApoE敲除小鼠高脂喂养： LOX-1、 MMP-1, MMP-2, MMP-9, CD40， p38 MAPK活性 n rosuvastatin或 candesartana： 中度抑制 n rosuvastatin加 candesartana： 完全抑制 -Chen J, et al. J Am Coll Cardiol (in press) ACEI/ ARB与 statins的协同作用 31 statins statins Statins,ARB ACEI,ARB 32 n 抑制 NADPH 氧化酶表达、 ROS 产生 n 抑制 EC和 SMCs表达致 AS蛋白