动脉粥样硬化（atheroselerosis，As）病变的各个阶段都存在大量的肥大细胞（mast cells，MC）。正常的动脉内膜，MC占所有有核细胞总数的0.1%；在As脂纹中，MC数量明显增多，其比例提高了9倍；在粥样斑块的纤维帽部位、核心区，MC所占的比例分别提高了5倍。而活化MC的密度在人冠状动脉粥样斑块的肩部区是正常动脉内膜活化MC密度的50倍，电镜和光镜显示，大多数MC脱颗粒，比例为85%，比正常内膜区（18%）高的多。这提示MC与斑块的形成及破裂有关。MC主要通过抗原或抗IgE的抗体与自身表达的高亲合力IgE受体Fc?SRI发生桥联而被激活，另外，氧化低密度脂蛋白、白细胞介素-1、白细胞介素-8、补体、神经肽等也可以激活MC。MC活化后，产生一系列信号转导事件，释放胞浆分泌颗粒及一系列可溶性介质到细胞外液中，这些介质包括预先合成的与新合成的，如类胰蛋白酶（tryptase）、胃促胰酶（chymase）、组胺、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等。因为有这些颗粒介质，尤其是中性蛋白酶胃促胰酶和类胰蛋白酶，使MC在As的形成和发展过程中起着至关重要的作用。现就MC在As斑块的形成及破裂中所起的作用作一综述。
1. 肥大细胞在斑块形成中的作用
在多种病理因素的反复刺激下，内皮细胞受损，出现通透性和分泌功能障碍，促进血液脂质进入动脉壁。进入动脉壁的脂质沉积在内膜下，引发中膜平滑肌细胞（smooth muscle cells，SMC）向内膜迁移并大量增殖。进入内膜的SMC和单核细胞吞噬大量脂质而形成泡沫细胞。同时增殖的SMC表型改变，合成并分泌大量胶原等细胞外基质（extracellular matrix，ECM），最终促使As斑块形成。
1.1肥大细胞促LDL跨内皮转运
内皮是血流与下层组织之间的屏障，它的能力依赖于它功能和结构的完整性。内皮通透性增高与As的形成有关。MC活化后释放组胺、前列腺素D2、白三烯C4，这些物质参与提高血管内皮通透性，使管腔蛋白等进入管腔外组织。在一被动过敏鼠模型，活化的MC能提高血浆LDL跨内皮转运到皮肤，当用H1和H2拮抗剂后，MC的这种作用被阻截80%，这表明了MC胞浆分泌颗粒，尤其是它释放的组胺在LDL的跨内皮转运中起了重要作用。实验显示一旦内皮屏障与组胺接触，内皮细胞间隙就形成，在压力的作用下，LDL与水一同外渗进入内皮下间隙，从而促进胆固醇在局部的积累。
1.2肥大细胞促进平滑肌细胞迁移、胶原合成
LDL在内膜局部积累后，使中膜SMC向内膜迁移并大量增殖。VSMC是ECM的主要来源，它可以合成并分泌大量ECM，其中胶原是ECM的主要成分。转化生长因子β1（TGF-β1）在ECM形成方面也发挥着重要作用。用TGF-β1处理家兔主动脉后发现，动脉壁内胶原和纤维连接蛋白（Fibronectin，FN）合成增加。早期的体外实验显示，从皮肤分离来的胃促胰酶可以使上皮细胞和内皮细胞释放TGF-β。最近的实验研究表明，大鼠和人胃促胰酶能够活化前TGF-β。归纳上述可以得出在As病变的早期，MC通过使LDL在内膜局部的积累使SMC迁入；通过释放或活化TGF-β产生胶原。大量的胶原、SMC与蛋白聚糖形成纤维帽，从而促纤维斑块的形成。
1.3肥大细胞促进泡沫细胞的形成
泡沫细胞的形成是因为巨噬细胞摄取胆固醇超过对它的清除。正常情况下，巨噬细胞对胆固醇的摄取与排出是呈动态平衡的。当内膜巨噬细胞摄取修饰的LDL的同时，巨噬细胞就摄取了胆固醇，与此相反，HDL可以移走巨噬细胞内的胆固醇，将它们携带回循环。因此，只有这个平衡被打破时，胆固醇才能在内膜巨噬细胞内积累。MC活化脱颗粒后，可以影响周围环境脂蛋白的新陈代谢，它对LDL和HDL3的水解作用能破坏胆固醇摄取与流出的平衡，从而促进泡沫细胞的形成。
1.3.1肥大细胞促进胆固醇的摄取
血浆LDL不仅进入了内皮下间隙，同时也进入了巨噬细胞和SMC。体内外实验均表明，MC可以诱导巨噬细胞、SMC摄取LDL，使其转变成泡沫细胞。将MC、巨噬细胞在含有LDL的培养基里培养，然后刺激MC脱颗粒。结果表明，活化的MC使巨噬细胞摄取LDL提高50倍。同样，培养的大鼠主动脉合成型SMC能吞噬颗粒残余物包被的LDL而成为泡沫细胞。MC诱导SMC、巨噬细胞摄取LDL的机理主要是MC颗粒残余物与LDL的结合。通过MC肝素蛋白聚糖与apoB-100相互作用使颗粒残余物与LDL结合，然后颗粒残余物内的胃促胰酶水解与之结合的LDL微粒,使之融解成较大的脂滴。经过水解后的LDL比天然LDL更能紧密的结合于蛋白聚糖，也更能被巨噬细胞摄取。用免疫电镜和免疫组织化学观察到人主动脉、冠状动脉脂纹和斑块内，MC附近存在有MC胞浆颗粒，用apoB-100单克隆抗体检测表明MC胞浆颗粒结合含apoB-100的脂蛋白，然后一同被内膜巨噬细胞、SMC摄取。在内膜液，LDL的浓度很高，与血浆浓度相等甚至超过其浓度。因此为LDL结合到颗粒残余物上保持了好的条件。
1.3.2肥大细胞减少胆固醇流出
细胞内胆固醇流出主要有三种方式：1)水化扩散，游离的胆固醇自发的结合到HDL颗粒。2) 清道夫受体B1（SR-B1）的易化扩散使胆固醇流出到HDL颗粒。3) 三磷酸腺苷结合盒转运体A1（ABCA1）、无脂载脂蛋白、无脂HDL介导的细胞内胆固醇流出。HDL是胆固醇接受体。首要的且最有效的接受体是小圆盘状贫脂的preβ-HDL。这些颗粒通过微溶过程与细胞膜相互作用，引起对膜上磷脂的摄取，然后对胆固醇的摄取并将其运回循环，最终到达肝脏代谢。载脂蛋白A-Ⅰ（apoA-Ⅰ）是HDL的主要载脂蛋白。早期的研究表明通过与特异的脂域或者细胞膜上蛋白相互作用，apoA-Ⅰ中心区域和C-末端区域的序列可能便利胆固醇流出到脂化的apoA-Ⅰ。然而从apoA-Ⅰ中心到C-末端，从第100个残基到C-末端尽头，对于蛋白水解作用却相当敏感。这部分结合脂质的分子是以一系列α螺旋结构排列，由于缺乏一个有序的二级结构，尤其容易让蛋白酶接近。近来发现，MC中性蛋白酶可以降低人HDL3清除人巨噬细胞源性泡沫细胞中胆固醇的能力。将HDL3与浆膜MC脱颗粒后释放的颗粒残余物孵育，它可以迅速被降解，甚至在最低限度的降解后，由HDL3促进胆固醇从巨噬细胞源性泡沫细胞内的净流出也被相当程度的抑制。用apoA-Ⅰ位点特异性单克隆抗体表明，HDL3被胃促胰酶降解后，修饰了apoA-Ⅰ参与胆固醇流出和卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)活化的位点。特别是HDL3被胃促胰酶小量降解后，不仅形成一个26KDa的小而无脂的肽，而且preβ1-HDL特异的apoA-Ⅰ位点被迅速降解、HDL3作为胆固醇接受体的能力迅速丢失。进一步的研究表明从MC分离来的胃促胰酶和类胰蛋白酶可以迅速降解HDL的亚类preβ-HDL和apoA -Ⅰ。胃促胰酶裂解HDL内apoA-Ⅰ都是在同样的位点，要么在apoA-Ⅰ的C-末端（Phe225），要么在N-末端（Tyr18与Phe33）。因此产生了三个主要的多肽，这些多肽仍然结合于HDL上。这些裂解位点是独立于HDL的大小的，而且胃促胰酶、类胰蛋酶处理HDL后并不能更改其apoA-Ⅰ颗粒的大小，这表明MC中性蛋白酶处理HDL后，HDL促使胆固醇流出的能力降低是由于apoA-Ⅰ的降解。而被裂解的apoA-Ⅰ部分参与了与细胞膜结构的相互作用，尤其是参与了对胆固醇流出的调节。除了降解apoA-Ⅰ，胃促胰酶还降解同时含apoA-Ⅰ、apoAⅡ成分的重组HDL内的apoAⅡ。另外将胃促胰酶与人血浆孵育后也降解其apoAⅣ成分，apoAⅣ是贫脂HDL的另一个亚类，在apoA-Ⅰ缺乏的血浆里它们与胆固醇流出高度相关。其次，人MC胃促胰酶也能有效的降解人血浆磷脂转移蛋白形成的preβ-HDL,而削弱了磷脂转移蛋白的抗As作用。当加入HDL3到有磷脂转移蛋白（PLTP）和胃促胰酶的培养液里，产生了一个约48KDα的PLTP降解产物，但PLTP的磷脂转移功能没有损害。这表明在动脉内膜液即使有胃促胰酶，PLTP仍然可以维持它产生preβ-HDL的活性，但PLTP产生的preβ-HDL会被胃促胰酶降解，因此损害了胆固醇从巨噬细胞内流出。最近的研究报道，人胃促胰酶与HDL3孵育后，阻碍了cAMP刺激的J774巨噬细胞的ABCA1依赖性胆固醇流出通路，而没有影响SR-B1通路。MC在体外脱颗粒后，胞吐胃促胰酶和类胰蛋白酶只需数秒钟，而胃促胰酶和类胰蛋白酶降解preβ-HDL及降低胆固醇流出的效应在几分钟内就很明显了。所以动脉内膜的MC可以抑制内膜多余胆固醇的流出。
2.肥大细胞促进斑块破裂
Kovanen等发现在死于心肌梗死病人的冠状动脉粥样斑块破裂处存在大量MC，且大多被激活脱颗粒。这表明MC与斑块的破裂有关。研究表明斑块破裂与几个因素有关，如：脂质核心大、纤维帽薄、纤维帽内SMC少、斑块的肩部及基底部有较多新生的微血管等。近年研究表明MC可能因为影响了斑块破裂相关因素而促斑块破裂。
2.1肥大细胞在斑块重构中的作用
成熟As斑块纤维帽的易破区，存在MC。在这些区域SMC的数量与ECM的含量是减少的，而纤维帽破裂的主要原因是SMC及ECM的减少。因而SMC的凋亡是斑块不稳定的重要因素。胶原是ECM的主要成分。斑块中胶原的含量，特别是覆盖斑块脂质坏死核心的纤维帽中胶原含量对斑块稳定起重要作用。纤维帽中胶原含量越少，纤维帽越薄，斑块越容易破裂。胃促胰酶在体外能诱导VSMC凋亡。胃促胰酶通过降解ECM的FN，随后使病灶粘附力破坏，细胞内生存信号的丢失而诱导SMC调亡 。ECM成分如FN、层粘连蛋白是一些细胞生存所必须的，它们为这些细胞提供生存信号。一旦这些ECM成分广泛降解会使基质生存信号丢失，随后诱导该区域的细胞凋亡。胃促胰酶可以直接降解FN，产生一个70KDα的N-末端片断和一个180KDα的C-末端片断。FN降解产物也诱导SMC调亡，作用与胃促胰酶类似。与胃促胰酶一样，FN降解产物可以诱导SMC内酪氨酸磷酸化信号。在胃促胰酶或FN降解产物存在的情况下，病灶粘连激酶（Focal adhesion kinase，FAK--一个病灶粘连和细胞与ECM相互作用的关键介质之一）被迅速灭活，导致FAK依赖性生存信号级联反应的下游介质Akt去磷酸，使细胞FAK-Akt生存信号通路抑制。另外，胃促胰酶还可以干扰SMC内FN-α5β1整合素信号通路。整合素可以调节各种胞浆激酶的活性、生长因子受体和离子通道。主要的结合FN整合素--α5β1，通过活化蛋白酪氨酸激酶尤其是FAK而介导细胞生存。当胃促胰酶和胃促胰酶产生的FN降解产物加入到新鲜培养的SMC，可以迅速诱导SMC内FAK失活。内皮细胞在斑块的稳定中起了重要作用，活化MC也可以诱导内皮细胞调亡。将大鼠浆膜MC与大鼠心肌微血管内皮细胞共育，MC刺激脱颗粒后，胞吐颗粒下调bcl-2的表达，随后诱导内皮细胞调亡。MC的致调亡作用部分依赖于TNF-α的存在，同时也因为细胞色素C从线粒体到胞浆的易位。细胞色素C激活caspase-9，导致内皮细胞凋亡。从这些结果表明，MC通过诱导SMC、内皮细胞调亡促进粥样斑块的侵蚀和破裂。MC胃促胰酶还通过抑制SMC生长、胶原表达而参与斑块的重构（remodeling） 。将从大鼠浆膜MC分离纯化来的胃促胰酶与大鼠主动脉合成型SMC共育，胃促胰酶通过阻碍SMC周期G（0）/G（1）期向S期的过渡而抑制它的生长。另外，大鼠与人重组胃促胰酶均可以抑制主动脉合成型及人冠状动脉SMCⅠ型、Ⅲ型胶原转录。胶原含量减少，除了合成不足，还与基质降解有关。而基质降解主要是由于基质金属蛋白酶（MMPs）的活化。有文献报道由于MC胃促胰酶活化前MMP-1、类胰蛋白酶活化前MMP-3，而触发广泛的基质降解。有As病变的颈动脉内膜、粥样斑块肩部区切除后样本显示，活化的MC导致MMPs活性重要增加，且活性的增加与脱颗粒的MC数量成正比。在用了类胰蛋白酶抑制剂antipain和APMSF后， MMPs活性大大被抑制，证实了MC脱颗粒后，可以活化前MMPs。活化的MC不仅能活化前MMPs，还通过分泌TNF-α刺激巨噬细胞合成MMPs，如在As病变内均存在的MMP-1和MMP-9。除此之外，MC本身也释放MMPs。 最近的研究表明，人类MCβ-类胰蛋白酶本身是明胶酶，可以直接降解变性的Ⅰ型胶原，还通过牢固的结合明胶，形成高分子量的复合物，而降解明胶。总之，在As病变的晚期，MC通过抑制SMC的生长，诱导SMC、内皮细胞凋亡，以及直接抑制胶原的表达而致胶原合成不足；通过活化前MMPs或释放MMPs使基质降解，从而促进纤维帽的重塑。
2.2 肥大细胞在斑块内血管新生中的作用
血管新生（angiogenesis）是在原来存在的血管结构上长出新血管的生物学过程，是由于细胞-细胞、细胞-基质及细胞-细胞因子相互作用的结果。1876年，Koester首先报道了发生As的人血管内膜有新生血管的存在。Jeziorska发现，在As的各阶段，内膜均有病理性的新生血管形成，尤其在晚期斑块内，新生血管的形成更明显。这些新生血管是由内皮细胞围成的，管壁发育不完善（没有基底膜，没有感受血流的受体，周围也没有结缔组织支撑），血管脆性大而容易破裂出血。因此，斑块内血管新生与斑块出血、斑块破裂和急性冠脉综合征相关。MC有诱导血管生成的作用。Kaartinen 发现有血管新生的斑块，在新生微血管的区域，MC紧紧围绕在微血管的附近，而且，微血管的数量和微血管周围的MC数量与斑块的面积有很强的相关性。2002年王晓刚等研究发现，在颈As斑块内新生血管周围MC较多。免疫组化方法证实在斑块的肩部有血管新生的区域，都有MC的积累 。这些提示MC可能促进血管新生。Blair等将MC与血管内皮细胞共同培养，发现MC不仅可以刺激血管内皮细胞增生，还可以使内皮细胞生成血管状结构，刺激MC脱颗粒后，这种作用明显加强，而使用类胰蛋白酶抑制剂后，这种作用又明显减弱。将类胰蛋白酶加入内皮细胞培养后，也得到类似的结果。MC诱导血管新生是因为它释放的类胰蛋白酶降解结缔组织基质、为新生血管的生长提供空间，诱导内皮细胞形成管腔样结构；释放的组胺、胃促胰酶、血管内皮细胞生长因子（VEGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF），具有调节血管内皮细胞增殖和功能的作用，有利于血管的形成；VEGF、和bFGF和血小板源生长因子（PDGF）还能诱导更多的肥大细胞向血管新生部位迁移。
3.总结与展望
总之，活化的MC在As病变的早期和后期都起了一个重要的作用，包括斑块的形成和使粥样斑块趋于破裂。MC的这些作用主要是它活化后释放的胞浆分泌颗粒所决定的。组胺促进LDL的跨内皮转运；胃促胰酶、类胰蛋白酶促进胆固醇摄取、抑制胆固醇流出；胃促胰酶、类胰蛋白酶、TNF-α诱导SMC、内皮细胞调亡、降解ECM；类胰蛋白酶、胃促胰酶、bFGF促进血管新生等。但是MC在As中所起作用的理论根据是基于免疫组化、人与动物细胞培养和生物化学实验所得的数据。而MC在人与动物模型上实际功能的检测乃是将来工作的一大挑战。这可以从研究稳定动脉壁MC的药物和特异性抑制MC颗粒成分，如中性蛋白酶入手。值得注意的是，现在已经研究出了一些稳定MC膜和针对蛋白酶的药物，且已经在动物模型上使用。如：MC稳定剂曲尼司特、特异性胃促胰酶抑制剂SUN-C8257、特异性类胰蛋白酶抑制剂APC366、双苯甲脒都具有稳定MC和抑制特异蛋白酶活性的作用。通过在有As的动物模型上应用这些药物去进一步探讨MC在As发生发展过程中的作用，同时也为防治As斑块形成及破裂开辟一条新的道路。 |
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