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脂肪組織慢性炎症與動脈硬化研究新進展

  近年來研究表明,肥胖是代謝綜合征、糖尿病、高血壓、高血脂、動脈硬化性疾病的高風險因素。肥胖常伴隨炎症性免疫蛋白因子的增加以及具有抗感染、改善胰島素抵抗作用的脂聯素降低,導致胰島素抵抗和肥胖脂肪組織的巨噬細胞浸潤,巨噬細胞與脂肪組織相互作用,導致脂肪功能障礙。

脂肪組織慢性炎症與動脈硬化研究新進展

  代謝綜合征的發生、發展與慢性炎症機制密切相關。這一機制的發現或許使許多過去原因不明的血管性、代謝性、免疫性疾病可以重新從肥胖脂肪的慢性炎症這個角度出發,重新認識和研究,可以發現新的機制和治療方法。

  實際上,已有報道用抗血管內皮生長因子抗體和兔抗人細胞間粘附分子-2抗體可以抑制脂肪組織炎症,改善全身代謝情況及感染。本文對近年來肥胖、代謝綜合征、脂肪肝和動脈硬化性疾病的共同原理基礎——慢性炎症的研究新進展作一綜述。

  1肥胖及代謝疾病脂肪組織的慢性炎症機制由於經常攝入高脂肪、高熱量食物,過多的脂肪酸及葡萄糖流入脂肪細胞及肥胖脂肪血流不暢等原因誘導了氧化應激和小胞體應激反應的刺激,結果使脂肪細胞內激活了氨基末端激酶和復合體磷酸化通路,這是兩條炎症通路,從肥胖脂肪細胞中分泌單核細胞趨化蛋白-1、巨噬細胞炎症蛋白-1α、促黑激素釋放抑制因子。

  血中單核細胞向脂肪組織誘導,分化為成熟的巨噬細胞。脂肪組織被激活的巨噬細胞進一步釋放腫瘤壞死因子、白細胞介素-1和白細胞介素-6等炎症性免疫蛋白因子和MCP-1等炎症蛋白,促進單核細胞和炎症細胞向脂肪組織浸潤,即肥胖的脂肪組織炎症可以理解為脂肪組織過度蓄積能量物質所誘導的炎症過程。隨著影像技術的發展,現在已能在活體動物體內觀察脂肪發生炎症的過程。

  在肥胖的進展中,脂肪組織中發現有多數小型脂肪細胞,其周圍有凝集素陽性的小細胞存在,這些小的脂肪細胞群是正在分化成長中的細胞,它的所在是脂肪新生的場所,被稱為脂肪的血管新生細胞群,周圍有血管。

  它們用抗VEGF抗體抑制新生血管,結果血管及脂肪細胞均消失,證明脂肪新生離不開血管的新生,脂肪血管生成細胞群可能是肥胖脂肪組織的共同機制。同時還可以觀察到另一類與脂肪的血管新生細胞群完全不同類型的巨噬細胞群,這些細胞的周圍,吞噬死亡的脂肪細胞,隨著肥胖的進展,脂肪組織間質的巨噬細胞數不斷增加。

  db/db小鼠脂肪組織細胞增大時,脂肪的新生細胞團以及脂肪細胞數增加,以後脂肪的血管生成細胞團的數量減少。脂肪細胞的直徑增大,使脂肪體積增大。

  巨噬細胞不僅處理死亡的脂肪細胞,還通過釋放TNF-α等炎症免疫蛋白因子使脂肪細胞功能發生障礙,TNF-α刺激脂肪細胞分解,從脂肪細胞釋放出來的游離脂肪酸可以活化巨噬細胞,脂肪細胞與巨噬細胞相互作用引起炎症。在肥胖脂肪炎症過程中,脂肪細胞的增生和肥大、巨噬細胞的浸潤、巨噬細胞和脂肪細胞的相互作用是重要環節,而炎症免疫蛋白因子是重要媒介。

  非肥胖的脂肪組織的巨噬細胞多為具有抗感染性的M2型,通過產生精氨酸酶抑制炎症生成。M2型巨噬細胞的功能於具有脂肪細胞分解和蓄積調節功能的過氧化酶體增殖物激活受體γ密切相關,PPARγ可能起到維持M2型巨噬細胞的極性和胰島素敏感性的作用,PPARγ缺損的小鼠,給予高脂肪飲食更容易肥胖,導致脂聯素降低而胰島素抵抗性增高,導致全身炎症的易感狀態。用n-3多價不飽和脂肪酸的二十碳五烯酸可以改善脂肪組織分泌調節功能障礙。

  肥胖時脂肪組織抗感染性M2型巨噬細胞減少,而炎症性M1性巨噬細胞及炎症性免疫蛋白因子增多,促進炎症反應。肝髒、骨骼肌、脂肪組織都是胰島素感受器官,但當糖和脂肪代謝的重要功能,同時還是免疫器官,處理各種抗原和淋巴細胞。

  高脂肪飲食誘導肥胖小鼠的肝髒IKKβ和核因子活性上升,炎症性免疫蛋白因子表達增加,而IKKβ缺損的小鼠胰島素抵抗也被抑制,炎症性免疫蛋白因子減少。肥胖致肝髒病態是由於營養過剩導致肝細胞中性脂肪蓄積,脂肪組織的肥大激活了肝髒炎症通路,同時誘導了胰島素抵抗,導致肝髒炎症和脂肪肝。

  2肥胖脂肪炎症與胰島素抵抗胰島素抵抗是糖尿病的重要病理機制。由於過剩的葡萄糖和脂肪酸流入脂肪和肝細胞,使細胞內氧化應激和小胞體應急增大,激活炎症性信號的兩條重要通路(IKKβ和JNK通路),是炎症性免疫蛋白因子TNF-α、IL-6和單核細胞趨化蛋白MCP-1增加,

  一方面,TNF-α直接抑制胰島素信號;另一方面,TNF-α通過TNF受體,游離脂肪酸通過TKR受體激活炎症通路,導致炎症和胰島素抵抗和脂肪肝脂質異常的重要原因,阻斷小鼠的TNF-α信號則可以改善胰島素抵抗。

  MCP-1增高的小鼠,脂肪組織巨噬細胞浸潤和胰島素抵抗增高,而MCP-1和其主要受體CCR2缺損的小鼠,即使喂高脂肪飲食,其脂肪組織巨噬細胞浸潤也被抑制,同時胰島素感受性和脂肪肝飲食喂養小鼠的胰島素抵抗。

  3炎症與動脈硬化近年來病理組織及分子細胞生物學研究證明,氧化應激、氧化的低密度脂蛋白、炎症反應、免疫應答等是動脈硬化進展的重要因素。

  動脈硬化與氧化LDL以及氧化應激、C反應蛋白的炎症反應相關。氧化LDL不僅參與膽固醇在血管壁的沉積,還誘導基質金屬蛋白酶的表達,促進炎症反應,炎症蛋白和黏著分子的表達、又到氧化LDL受體的表達、促進炎症反應和動脈硬化,而具有抗感染作用的司他汀能降低CRP、脂質及心肌梗死發病率。最近有報道用新開發的3.0TeslaMRI與magneticnanoparticle技術合用檢查和評價動脈硬化病變的巨噬細胞的活性,發現巨噬細胞產生MMPs,加重動脈硬化。

  氧化LDL和炎症反應主要在血管壁上發生,其血管內皮細胞、血管細胞粘附因子(VCAM-1)、MCP-1過度表達,又到血液中單核細胞向血管壁浸潤,在動脈壁內單核細胞分化成巨噬細胞,進一步在氧化和炎症性免疫蛋白因子影響下促進巨噬細胞增值。

  動脈硬化病灶內巨噬細胞浸潤部位的血管新生因子(VEGF-A)與淋巴新生因子(VEGF-C)表達增加,其血管新生和巨噬細胞浸潤動脈硬化成正相關。

  動脈硬化的成因相當復雜,但近年來許多研究幾乎都傾向於炎症性改變是動脈硬化性疾病血管改變的特征之一,基於這種新的認識,也許可以期待今後開發更多治療威脅人類健康的心腦血管疾病等疑難病症的新藥物和新療法。

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