¹新疆医科大学第四临床医学院，新疆 乌鲁木齐

²新疆医科大学研究生学院，新疆 乌鲁木齐

³新疆维吾尔自治区人民医院，科教中心，新疆 乌鲁木齐

⁴新疆医科大学第四临床医学院，心血管内科，新疆 乌鲁木齐

收稿日期：2023年11月21日；录用日期：2023年12月14日；发布日期：2023年12月21日

摘要

在过去的几十年中，基础和临床研究积累的证据一致表明，炎症参与了颈动脉粥样硬化(Carotid Atherosclerosis, CAS)的发生发展过程，并在其中发挥着关键而复杂的作用。值得思考的是，伴随着相关炎症因子水平的增加，同时也预示着心血管事件发生率的升高。高敏C反应蛋白(High-Sensitivity C-Reactive protein, hs-CRP)是一种非特异性炎性细胞因子，通过增加炎症细胞浸润、增加氧化应激以及损害血管内皮的功能，hs-CRP加速动脉粥样硬化斑块的形成和破坏。同样，同型半胱胺酸(Homocysteine, Hcy)能够参与多机制的血管内皮功能受损，同时刺激血管平滑肌细胞增生，内皮细胞能够调节血管张力、通透性、炎症和细胞生长，在维持血管壁稳态方面起着关键作用。Hcy诱导的血管损伤结局最终影响了血流通路。以及酰化反应导致血栓、颈动脉粥样硬化的产生。然而，血清胱抑素C (Cystatin C, CysC) CysC作为半胱氨酸蛋白酶的抑制剂，在动脉粥样硬化的发病机制中起着重要作用。高水平的胱抑素C可能通过调节蛋白水解和抗蛋白水解活性的平衡直接影响血管壁重塑的过程。以及，胱抑素C可能具有直接的毒性作用，导致其与中风和其他心血管事件的风险相关联。

关键词

超敏C反应蛋白，同型半胱氨酸，胱抑素C，颈动脉粥样硬化，炎性细胞因子

Research Progress on the Correlation between Hcy, hs-CRP, CysC and Carotid Atherosclerosis

Ye Jiang¹, Yongkang Wang², Yisireyili∙Maimaiti³, Lan Li^1,4*

¹The Fourth Clinical College of Xinjiang Medical University, Urumqi Xinjiang

²Graduate School of Xinjiang Medical University, Urumqi Xinjiang

³Science and Education Center of People’s Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi Xinjiang

⁴Department of Cardiology, The Fourth Clinical College of Xinjiang Medical University, Urumqi Xinjiang

Received: Nov. 21^st, 2023; accepted: Dec. 14^th, 2023; published: Dec. 21^st, 2023

ABSTRACT

In the past decades, the evidence accumulated from basic and clinical research has consistently shown that inflammation is involved in the occurrence and development of carotid atherosclerosis, and plays a key and complex role in it. It is worth considering that the increase in levels of related inflammatory factors also indicates an increase in the incidence of cardiovascular events. High sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) is a non-specific inflammatory cytokine. By increasing inflammatory cell infiltration, increasing oxidative stress and damaging the function of vascular endothelium, hs-CRP accelerates the formation and destruction of atherosclerotic plaque. Similarly, homocysteine (Hcy) can participate in multiple mechanisms of impaired endothelial function and stimulate the proliferation of vascular smooth muscle cells. Endothelial cells can regulate vascular tension, permeability, inflammation, and cell growth, playing a crucial role in maintaining vascular wall homeostasis. The outcome of Hcy induced vascular injury ultimately affects the blood flow pathway. And acylation reaction leads to thrombosis and carotid atherosclerosis. However, serum cystatin C (CysC) CysC, as an inhibitor of cysteine protease, plays an important role in the pathogenesis of atherosclerosis. High levels of cystatin C may directly affect the process of vascular wall remodeling by regulating the balance between protein hydrolysis and anti protein hydrolysis activity. Moreover, cystatin C may have direct toxic effects, leading to its association with the risk of stroke and other cardiovascular events.

Keywords:Hypersensitive C-Reactive Protein, Homocysteine, Cystatin C, Carotid Atherosclerosis, Cytokines

Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

颈动脉是位于颈部两侧的一对血管，为大脑和头部提供含氧血液。随着时间的推移和多种损伤机制的共同作用，脂肪物质和胆固醇的积聚会产生斑块，使颈动脉变窄 [1] 。这会减少流向大脑的血液并增加中风的风险。我们在关于动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)既往研究中发现，动脉粥样硬化被认为是一种动脉壁的慢性低度炎症性疾病。先天免疫细胞在短暂暴露于病原体和危险相关分子模式(如氧化低密度脂蛋白(ox-LDL))后形成长期促炎表型的过程，有助于形成持久的促炎巨噬细胞表型，其特征是促动脉粥样硬化细胞因子和趋化因子的产生增加，动脉粥样硬化斑块处泡沫细胞的形成增加 [2] 。同时揭示出，炎症与CAS两者之间的关系密切而复杂，炎症和免疫反应参与了颈动脉粥样硬化的病理过程，前者被认为CAS在转变为不稳定斑块中起关键作用 [3] 。Zhong等 [4] 在研究中通过抑制Nox-4/NLRP-3通路的激活，从而抑制了氧化应激和炎症反应过程，可以减轻动脉粥样硬化病变的发生。在一项关于Prosaposin介导人类动脉粥样硬化的炎症的研究中表明，动脉粥样硬化是一种胆固醇诱导的炎症性疾病，其中单核细胞和巨噬细胞是主角 [5] 。分子生物学的进步有助于识别炎性标志物及其与CAS的紧密联系。

在基于人群队列研究表明，Hcy会干扰一氧化氮(NO)的产生，一氧化氮是内皮稳态的气态调节剂。Yan等 [6] 在研究中发现NO水平明显低于正常人群，表明CAS的发生与NO的分泌相关，NO的分泌过少可导致动脉粥样硬化的发生，引起急性脑梗死。Deng等 [7] 的一项研究表明，血管内皮细胞NO合成或分泌减少以及Hcy水平升高能够对血管内皮舒张功能造成损伤，引起血压的升高，促进了动脉粥样硬化以及血管内皮功能损伤。Hcy还介导关键内皮抗氧化系统的丧失。导致动脉粥样硬化性血管病变的生长。此外，过量的Hcy可能间接掺入蛋白质中，这一过程称为蛋白质N-同型半胱氨酰化，诱导血管损伤 [8] 。hs-CRP是血管炎性反应的典型物质以及动脉粥样硬化进展和临床事件的有用预测指标。同时，hs-CRP与颈动脉内膜中层厚度进展和临床事件的发生率显著相关 [9] 。CysC可以保护血管细胞外基质的重塑。CysC可诱导和促进血管平滑肌细胞增殖和凋亡、白细胞增殖、细胞因子释放和巨噬细胞趋化和动脉壁脂质沉积等。上述过程都加速了颈动脉粥样硬化的形成 [10] 。本文旨在结合国内外文献对Hcy、hs-CRP和CysC与颈动脉粥样硬化的相关性进行总结阐述。

2. Hcy通过多途径诱导颈动脉粥样硬化的发生

2.1. Hcy的血管效应

Hcy作为动脉粥样硬化和心血管疾病的独立危险因素。研究发现，蛋氨酸和Hcy代谢中断，细胞内Hcy水平将增加，导致大量氨基酸溢出细胞并积聚在周围组织中 [11] 。然后血浆和组织Hcy浓度升高，随着时间的推移，血管并发症随之而来。临床和动物研究揭示了Hcy发挥其破坏性作用的潜在病理生理学靶点。这些靶标包括血管平滑肌细胞、结缔组织、凝血因子、脂质和NO信号转导分子 [12] 。然而，大量研究提出并解释与Hcy水平升高相关病理变化的生物分子机制。有研究表明，Hcy最初攻击血管内皮并参与血管并发症的级联反应(如内皮生长的延迟)。Hcy还被证明通过诱导动脉内部和内侧弹性层碎裂的细胞外基质来引起血管壁结构的显着变化 [13] 。因此，Hcy会引起动脉血管弹性结构恶化和僵硬胶原蛋白沉积增加，从而导致血管壁重塑并导致血管疾病。

2.2. Hcy介导的氧化应激导致血管内皮细胞的损伤和功能障碍

许多常见且危及生命的疾病，包括动脉粥样硬化、肿瘤和组织炎症，都将自由基反应作为损伤的潜在机制 [14] 。细胞内自由基来源包括正常代谢物质、NADPH氧化酶、NOS、环氧合酶、脂氧合酶、细胞色素P-450、单加氧酶和黄嘌呤氧化酶等。体内氧化反应形成一系列ROS，例如超氧阴离子( ${\text{O}}_{\text{2}}^{-}$ )、过氧化氢(H₂O₂)和羟基自由基。这些高度不稳定的分子往往会与相邻分子发生快速反应 [15] 。这个过程产生了一个连锁反应，继续产生更多的自由基，这些自由基与新的靶标反应，最终使保护性抗氧化系统失效，并降低它们解毒反应性中间体和修复ROS介导的损伤能力。由此产生的氧化应激随后会破坏蛋白质、脂质和DNA，从而导致细胞死亡和疾病 [16] 。然而，氧化应激被认为是导致Hcy诱导的细胞损伤和功能障碍的主要生化机制。

Hcy含有反应性巯基，与大多数含硫醇的氨基酸一样，在氧和金属离子存在下可以发生快速自氧化，产生有效的ROS，增加产生氧化应激的活性氧(ROS)的细胞内浓度。ROS扰乱脂蛋白代谢，导致动脉粥样硬化性血管病变的生长，促进血小板和白细胞的活化 [17] 。ROS介导的损伤是Hcy介导的血管功能障碍的潜在分子机制。组织无法清除有害氧化剂导致脂质过氧化、蛋白质修饰、内皮损伤、合成NO的能力下降、限制正常血管舒张、细胞死亡和组织形态改变。除了氧化损伤外，氧自由基还可以激活信号分子，例如NF-κB，从而放大氧化反应 [18] 。制定特定的治疗策略和方法来治疗或调节Hcy患者的氧化介导的血管功能障碍非常重要。Hcy介导的NADPH氧化酶产生超氧化物也是高血压和动脉粥样硬化等多种血管疾病发病机制的关键生化机制。Hcy显著增加NADPH氧化酶的表达和活性，其可以刺激免疫细胞和血管细胞中氧化酶介导的超氧化物产生 [19] ，这表明它参与了Hcy诱导的氧化应激、内皮功能障碍和血管壁损伤。

2.3. Hcy在预测颈动脉粥样硬中有一定价值

Hcy作为心血管疾病的生物标志物已被充分证明。在颈动脉环境中，高水平的Hcy与多普勒超声检查测量的颈动脉斑块形态和总颈动脉斑块面积有关 [20] 。并且也与颈动脉内膜切除术后的再狭窄相关。最近的一项研究包含5393名40岁以上且没有心血管事件的参与者，结果显示，无症状颈动脉狭窄的个体具有较高的同型半胱氨酸水平 [21] 。Hcy已被证明通过增加炎症细胞因子肿瘤坏死因子α (TNF-α)的表达和血浆水平，并增强血管系统中氧化还原敏感的核炎症转录因子核因子-κB (NF-κB)的激活来启动这一过程。严格调控的炎症过程的不稳定活性被认为在动脉粥样硬化的发病机制和进展中起着关键作用 [22] 。

3. hs-CRP水平与颈动脉粥样硬化的发生及程度有关

3.1. hs-CRP通过多机制参与颈动脉粥样硬化的形成

动脉粥样硬化是一种进行性和退行性的过程，其特征是动脉壁内脂质物质积累、炎症细胞浸润，特别是巨噬细胞，随后形成泡沫细胞和平滑肌细胞增殖，导致结缔组织改变，形成粥样斑块并最终导致斑块破裂。hs-CRP作为一种循环炎症指标与炎症引发的动脉粥样硬化斑块密切相关。hs-CRP可由动脉粥样硬化局部的血管平滑细胞和巨噬细胞产生 [23] 。通常，血浆中只能检测到微量的CRP或hs-CRP。在急性炎症情况下，hs-CRP浓度可急剧升高。研究中发现hs-CRP对氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)具有高亲和力，促进炎症细胞粘附，促进巨噬细胞的内膜下迁移渗透，致使内皮松弛受损，最终促进血栓形成作用 [24] 。

hs-CRP能够响应巨噬细胞和T细胞分泌的IL-6。白细胞介素-6是NLRP-3炎症小体和IL-1β信号通路的一部分。这些上游介质可被胆固醇、局部缺氧和动脉粥样硬化部位的局部血流动力学等触发因素激活。白细胞介素-6以及可能的其他上游炎症介质进而导致动脉粥样硬化进展和不稳定 [25] 。

3.2. hs-CRP与颈动脉内膜中层厚度增加相关

颈动脉内膜中层厚度(CIMT)被广泛认为是确定动脉粥样硬化早期状态的重要参数，CIMT的测量可以有助于区分心血管事件风险增加的人群。在目前的研究中，血浆hs-CRP与CIMT显著相关 [26] 。

hs-CRP可测量CRP水平，以识别低但持续的炎症水平。最近一项纳入1600多名无症状颈动脉粥样硬化患者的大型系列研究前瞻性随访，发现血清hs-CRP水平升高患者的心血管死亡风险显著增加。该风险与hs-CRP水平相关，颈动脉狭窄大于50%和hs-CRP水平大于0.29 mg/dL的患者心血管死亡风险几乎是颈动脉狭窄小于50%和hs-CRP水平低于0.29 mg/dL的患者的两倍 [27] 。同样，一些研究表明，血清高 hs-CRP水平可以预测颈动脉斑块的存在。斑块类型与hs-CRP水平的关系也多种多样：一些研究报告表明hs-CRP水平与回声透明斑块有关，也有研究将hs-CRP水平与斑块体积增加相关。hs-CRP可预测MRI成像显示的不稳定斑块(T1加权像中的低信号)，hs-CRP水平与颈动脉支架置入术期间弥散加权MRI成像检测到的大量新发病变显著相关 [28] [29] [30] [31] 。在一项总结了12项研究结果的Meta分析中，hs-CRP水平升高与缺血性卒中风险增加独立相关，其中包括2000多名患者并且还预测了颈动脉内膜切除术后的早期再狭窄 [32] 。

4. CysC与颈动脉粥样硬化

4.1. CysC表达的减少或抑制与颈动脉粥样硬化病变增加相关

近年来的研究发现CysC与冠状动脉粥样硬化、高血压病和肺动脉病变等多种心血管疾病密切相关。炎症反应也高度影响动脉粥样硬化的整个过程。在一项研究中发现，CysC可以避免血管内皮细胞受到炎症反应的侵袭。由于缺乏CysC，将会引起半胱氨酸蛋白酶活性增强，进而诱导AS病变中的微血管形成、SMC凋亡等过程促进炎症发生 [33] 。低水平CysC会降低血管壁对感染的抵抗力，进一步，逐渐增强的慢性炎症刺激导致了斑块的侵袭性生长。

Eriksson团队一项关于CysC基因与冠状动脉疾病局灶性疾病的研究中发现 [34] ，血浆CysC浓度显着降低与动脉段的平均狭窄数量更高有关。突变型CysC单倍型与更多的动脉狭窄相关，梗死后患者的血清CysC水平低于对照组。这些结果表明胱抑素C在动脉粥样硬化发生中的保护作用。已证实在动脉粥样硬化局部组织蛋白酶的活性增加而CysC减少。早在1999年Shi等应用免疫染色法与免疫杂交法发现动脉粥样斑块与腹主动脉瘤组织中组织蛋白酶S及K较正常血管多，而CysC含量较正常血管少 [35] 。在一项关于动脉粥样硬化和血管损伤诱导的新内膜形成过程的研究中揭示，抑制剂CysC的表达在大鼠颈动脉的新内膜病变中降低，以及参与颈动脉粥样硬化病变形成的生长因子和细胞因子与CysC表达的变化相关 [36] 。随后Bengtsson当喂食高脂肪饮食时，敲除CysC的小鼠斑块大小和巨噬细胞含量增加。有证据表明，活性氧会导致血管氧化应激、炎症和内皮功能障碍，这在动脉粥样硬化和心力衰竭中起着非常重要的作用 [37] 。

最近的一项实验研究表明，由于缺乏CysC，半胱氨酸蛋白酶活性增强，通过促进微血管形成和平滑肌细胞凋亡以及白细胞粘附和增殖，有利于动脉粥样硬化诱导的动脉病变的炎症 [38] 。此外，低CysC水平似乎会降低对细菌和病毒感染的抵抗力，从而可能增强导致侵袭性斑块生长的慢性低度炎症刺激 [39] 。

4.2. CysC在细胞外基质(ECM)重塑中起关键作用

动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)是一种炎症性疾病，其特征是广泛的动脉壁基质蛋白降解。CysC在细胞外基质(ECM)重塑中起关键作用，并与动脉粥样硬化心血管疾病的发展有关 [40] 。颈动脉粥样硬化是缺血性中风的主要原因。在颈动脉粥样硬化内膜增厚的早期形成过程中，血管细胞外基质的重塑是不可避免的，尤其是弹性蛋白的降解，使平滑肌细胞能够穿透内弹力层，然后从中膜迁移到发育中的内膜。相关研究揭示了，巨噬细胞和内膜平滑肌细胞分泌的人动脉粥样硬化斑块中强效弹性蛋白酶组织蛋白酶S和K的表达量增加，而正常动脉含有很少或不含这些酶。对应的，这些组织蛋白酶最丰富的细胞外抑制剂CysC的表达也下降了。这表明CysC可以保护血管免受CAA和CA背景下的基质降解 [41] 。CysC通过在体外和体内调节蛋白水解酶有效抑制组织蛋白酶。CysC可以与组织蛋白酶相互作用，从而在动脉内膜下细胞外基质蛋白的积累和降解之间保持动态平衡。

4.3. CysC能够抑制ox-LDL引起的血管平滑肌细胞损伤

新的研究结果显示在动脉粥样硬化局部，CysC能够显著阻碍ox-LDL引发的人血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell, VSMC)凋亡，从而降低血管平滑肌细胞的凋亡率，一定程度上维持了斑块的稳定性，减少动脉粥样硬化并发症的发生 [42] 。在ox-LDL诱导的VSMC凋亡中，作为细胞凋亡过程中的信使分子和效应分子的细胞ROS生成量明显增加，CysC可以有效降低其生成量，在一定程度上减弱ROS介导的凋亡作用 [43] 。同时，CysC还能够一定程度上减少细胞线粒体损伤起到抗细胞凋亡的作用。在ox-LDL诱导的VSMC凋亡中，线粒体损伤后，其膜的通透性增加，致使细胞凋亡启动因子从线粒体内释放，可激活凋亡蛋白酶，并增caspase-3的蛋白水解活性，进而使细胞凋亡。CysC可在一定程度上有效地抑制caspase-3的活性，抑制ox-LDL诱导的细胞凋亡 [44] 。wang等 [45] 一项通过构建CysC稳定的真核表达载体，并成功转染血管平滑肌细胞，探索CysC对ox-LDL诱导的血管平滑肌细胞凋亡相关指标的影响。结果表明CysC对ox-LDL诱导的血管平滑肌细胞损伤具有一定的保护作用。

5. 总结与展望

尽管在CAS治疗方面取得了重大进展，但早期识别和预防CAS仍然至关重要，因为颈动脉粥样硬化是缺血性卒中的主要原因。CAS的早期多数没有明显症状。在CAS斑块进展过程中，特定分子可能会扩散到血清中，从而以配体或信号作为斑块存在、状态和并发症的标志物 [46] 。hs-CRP促进了内皮细胞活化、粘附分子表达和由此产生的内皮功能障碍。Hcy有助于生成ROS、活性氮自由基和活性硫醇物质。降低了NO的利用度。这些进程激活潜在的基质金属蛋白酶。这将导致危害性的心血管重塑。同样，CysC在维持动脉粥样硬化斑块稳定性方面也起着重要作用 [47] 。

随着Hcy、hs-CRP和CysC在基础及临床研究的进一步深入，将为临床诊疗CAS提供新的思路，以及对CAS的预防和治疗带来新的前景。然而，Hcy、hs-CRP和CysC与颈动脉粥样硬化的关系纷繁复杂，其确切的发病机制还需更深入的基础及临床研究进一步揭示。

基金项目

新疆维吾尔自治区自然科学基金(2021D01C175)。

文章引用

蒋 叶,王永康,买买提·依斯热依力,李 岚. Hcy、hs-CRP和CysC与颈动脉粥样硬化的相关性研究进展
Research Progress on the Correlation between Hcy, hs-CRP, CysC and Carotid Atherosclerosis[J]. 临床医学进展, 2023, 13(12): 19471-19478. https://doi.org/10.12677/ACM.2023.13122741

参考文献