论文部分内容阅读
[摘要]近年来炎症反应被认为是许多心血管疾病的重要发病机制，特别是在动脉粥样硬化（atherosclerosis，As）和由此导致的心血管事件中发挥重要作用。半乳糖凝集素-3（galectin-3，Gal-3）是一种炎症因子，新近研究认为其在冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary heart disease CHD）的形成、发展过程中发挥重大作用。
[关键词]半乳糖凝集素-3；动脉粥样硬化；冠状动脉粥样硬化性心脏病
中图分类号：R543 文献标识码：A 文章编号：1009-816X（2017）D3-0217-03
doi：10.3969/j.issn.1009-816x.2017.03.21
冠心病（coronary heart disease，CHD）是仅次于脑卒中，心脑血管疾病的第二大杀手。冠状动脉内不稳定斑块的纤维帽破裂、局部血栓形成是急性冠脉综合征发生、发展的主要机制。破裂斑块的组织病理学特点为斑块体积增大，巨大的坏死核心和薄的纤维帽覆盖，同时伴有单核巨噬细胞等炎症细胞浸润。选择外周血能够反映斑块内炎症活动的特异性指标进行综合评价，找出具有识别不稳定斑块、预测斑块破裂的血清学指标，具有重要的意义。现就半乳糖凝集素.3（galectin-3，Gal-3）与冠状动脉粥样硬化性心脏病关系的研究进展作一综述。
1Gal-3的结构、分布与功能
半乳糖凝集素属于β-半乳糖苷结合蛋白家族，该家族的共同特征是分子结构中至少存在一个碳水化合物识别结构域（CRD），每种半乳糖凝集素在各种细胞和组织中呈现特定的表达模式。而Gal-3属于半乳糖凝集素家族成员之一，相对分子量为29000-35000，是唯一的嵌合体型单价结构半乳糖凝集素。Gal-3含有2个不同的结构域：N端结构域（N-temainaldomain，ND）和CRD。ND包含110～130个氨基酸，由多个脯-甘-丙-酪-脯-甘氨基酸重复序列组成，紧随其后的是3个额外的氨基酸。CRD是由大约130个氨基酸组成的球状结构，作用是调控整个糖结合位点，而CRD结构中的NWGR序列（天冬酰胺-色氨酸-甘氨酸-精氨酸）与Bcl-2蛋白质的BHl有高度同源性，能通过缺乏糖配体的CRD参与Gal-3的交联。
Gal-3可在各种组织和细胞中表达，如皮肤、脑、肠道、肝脏和多种肿瘤细胞，此外在活化的巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、肥大细胞中也可检测到Gal-3。Gal-3在细胞质、细胞核、细胞表面或细胞外环境中均有表达，提示该物质具有多种生物功能。位于细胞内的Gal-3参与调节mRNA剪接和抗细胞凋亡，位于细胞表面或细胞外环境的Gal-3与细胞间的黏附作用有关。
整合素是细胞黏附中的主要分子，Gal-3与某些整合素结合从而介导细胞的黏附，研究证实all31整合素和aMβ1整合素是Gal-3的受体。体内研究表明Gal-3是一种促炎症信号因子。受到炎症刺激的细胞可通过自分泌或旁分泌途径分泌大量的Gal-3从而影响炎症细胞。通过对Gal-3基因敲除的大鼠与未敲除组研究发现，当受到炎症刺激时，后者粒细胞增多，巨噬细胞渗透能力增强，而前者粒细胞减少，巨噬细胞渗透能力减弱。这些研究均证明Gal-3在炎症反应中发挥重要作用。
2Gal-3与冠状动脉粥样硬化性心脏病
Gal-3参与调节细胞与血管平滑肌，同时也参与器官和血管形成、炎症和自身免疫性疾病。在动脉粥样硬化的啮齿动物模型中，尤其是经过高胆固醇饲养的兔和大鼠再狭窄模型中，发现Gal-3呈高表达，而在载脂蛋白E（ApoE）缺陷小鼠中，Gal-3不表达。后续许多研究证实Gal-3参与冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）形成与发展的全过程。
2.1Gal-3致动脉粥样硬化机制：（1）Gal-3是一种炎症信号因子，存在于多种炎症细胞中。它主要由巨噬细胞产生，反过来可刺激巨噬细胞分泌大量的促炎因子和化学趋化因子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosisfactor-α）、CCL5、CCL2、CCL8、CCL20、CXCL8，从而增加组织的炎症反应。（2）Gal-3促使CCL5、CCL8、CCl20的表达，使单核细胞优先聚集于血管内皮和动脉斑块病变处，特别是脂质核心处，Gal-3能与层黏连蛋白、纤维连接蛋白、弹性蛋白及胶原纤维Ⅳ相结合，促进巨噬细胞与血管内皮细胞黏附。（3）增加血管内皮细胞、巨噬细胞及平滑肌细胞摄取ox-LDL的能力，促进泡沫细胞的增生，同时作为高级糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）的受体，能与AGEs修饰的蛋白结合，促使平滑肌细胞转移和增生，加速动脉粥样硬化病变。（4）Gal-3还可以通过激活还原型辅酶Ⅱ（NADPHⅡ），刺激中性粒细胞產生超氧化物，加重组织缺血和再灌注损伤引发的氧化应激反应，造成病变血管的进一步损伤。
2.2Gal-3与动脉硬化相关性的基础研究：MariannaPapaspyrldonos等提出Gal-3在人动脉粥样斑块的不稳定区域和鼠ApoE-1-动脉粥样斑块中表达，而且经Gal-3处理后的初级巨噬细胞可使单核细胞趋化量提高11倍，由此可见Gal-3可通过激活巨噬细胞从而能增强单核细胞趋化导致动脉粥样硬化斑块进展。在体外实验中进一步证明了Gal-3表达与促炎介质有关，在人动脉粥样硬化斑块中趋化因子CCL2，-5，-8，-20和CXCL2表达增多，Gal-3水平也升高。Ararc等发现Gal-3在高胆固醇的动脉血和球囊损伤后的大鼠主动脉中表达，而在对照组中未表达。Lee等发现大鼠粥样病变组织的Gal-3表达水平增加。对给予高脂肪饮食的ApoE基因缺陷和同时敲除其Gal-3基因组，未敲除Gal-3基因组动脉病变程度明显高于敲除组。通过进一步研究发现，Gal-3抑制剂可以减轻大鼠动脉粥样硬化程度。Papaspyridonos等发现同一颈动脉内膜切除术中，不稳定斑块区Gal-3表达较稳定斑块区高，而且Gal-3会导致斑块不稳定性增加。 2.3Gal-3与冠状动脉粥样硬化性心脏病相关研究：目前Gal-3与心血管疾病的研究主要集中于心力衰竭，脑钠肽（NT-proBNP）联合Gal-3可以更好地作为心力衰竭预后的指标。DEAL-HF研究，通过收集232位慢性心力衰竭患者并随访4年（平均射血分数为30%），96%的患者心功能分级为Ⅲ级，调整了已知的慢性心力衰竭危险因素，基线Gal-3水平与患者预后和死亡率密切相关。在中国2014年心力衰竭诊断和治疗指南中，将Gal-3作为心力衰竭诊断和预后的评价指标（Ⅱb，B类）。
对Gal-3进一步研究发现，Gal-3在评估急性冠状动脉综合征（ACS）和冠状动脉疾病的预后作用被肯定。Falcone等收集125位患有冠状动脉粥样硬化性心脏病的患者，依据临床症状分为不稳定型心绞痛（55例）和稳定型心绞痛（70例），两组间血浆Gal-3水平有明显差异，不稳定型心绞痛27.75ng/ml，稳定型心绞痛6.48ng/ml（P<0.001）；而且三支冠状动脉粥样病变的患者血浆Gal-3水平要高于一支或两支冠状动脉病变的患者。Tsai等研究发现196例ST段抬高型心肌梗死和30例正常对照组，前者血浆Gal-3水平明显高于后者，同时发现Gal-3大于7.67ng/ml的sT段抬高型心肌梗死患者冠状动脉病变的支数及介入术后30天的病死率均比健康对照组高。Szad-kowska等对145例急性心肌梗死并行介入术患者进行半年随访，发现Gal-3升高與再次心肌梗死有一定的关联，Gal-3大于18.1ng/ml是心肌再梗死的独立危险因素。PROVE TT-TIMI 22研究ACS患者随机分为他汀类药物强化治疗组和标准治疗组，100名因心力衰竭住院患者与心功能正常者比较，其中容易发展成心力衰竭者其Gal-3基线值较高，并且调整其他临床危险因素后，Gal-3水平仍与心力衰竭有关，患者的Gal-3高于平均值，其发展成心力衰竭的可能性是正常者的2倍。国内研究者们也针对我国患者情况进行了相关研究，娄域峰等探讨Gal-3在ACS和稳定性冠心病患者鉴别诊断中的应用价值，得出ACS组Gal-3较稳定性冠心病组显著升高（P<0.05），从而得出结论：血清Gal-3升高对ACS的风险评估、治疗等具有早期应用价值。张育民等探讨半乳糖凝集素3（Gal-3）与急性心肌梗死（AMI）患者冠状动脉病变程度的相关性。他们收集行急诊冠状动脉造影且确诊为AMI的患者共31例，并收集30例冠状动脉造影正常的非冠心病患者作为对照组，通过Gensini评分系统对冠状动脉病变程度进行评分，分析Gal-3水平及其与单核细胞趋化蛋白1、高敏C反应蛋白和冠状动脉Gensini积分间的相关性。结果AMI患者血清Gal-3水平明显高于对照组（P<0.05）；Gal-3水平与高敏C反应蛋白、单核细胞趋化蛋白1水平呈显著正相关（P<0.05）；Gal-3与AMI患者冠状动脉Gensin积分呈显著正相关（P<0.05），认为血清Gal-3水平在某种程度上可反映AMI患者冠状动脉病变程度。
3展望
到目前大量的基础和临床研究均显示，Gal-3主要是通过增强冠状动脉炎症反应，从而参与动脉粥样硬化的形成与发展，但具体机制尚不清楚，需进一步研究。研究还表明其与斑块稳定性具有相关性，其能否作为冠心病危险预测的参考指标尚需长期大样本临床研究进一步证实。
[关键词]半乳糖凝集素-3；动脉粥样硬化；冠状动脉粥样硬化性心脏病
中图分类号：R543 文献标识码：A 文章编号：1009-816X（2017）D3-0217-03
doi：10.3969/j.issn.1009-816x.2017.03.21
冠心病（coronary heart disease，CHD）是仅次于脑卒中，心脑血管疾病的第二大杀手。冠状动脉内不稳定斑块的纤维帽破裂、局部血栓形成是急性冠脉综合征发生、发展的主要机制。破裂斑块的组织病理学特点为斑块体积增大，巨大的坏死核心和薄的纤维帽覆盖，同时伴有单核巨噬细胞等炎症细胞浸润。选择外周血能够反映斑块内炎症活动的特异性指标进行综合评价，找出具有识别不稳定斑块、预测斑块破裂的血清学指标，具有重要的意义。现就半乳糖凝集素.3（galectin-3，Gal-3）与冠状动脉粥样硬化性心脏病关系的研究进展作一综述。
1Gal-3的结构、分布与功能
半乳糖凝集素属于β-半乳糖苷结合蛋白家族，该家族的共同特征是分子结构中至少存在一个碳水化合物识别结构域（CRD），每种半乳糖凝集素在各种细胞和组织中呈现特定的表达模式。而Gal-3属于半乳糖凝集素家族成员之一，相对分子量为29000-35000，是唯一的嵌合体型单价结构半乳糖凝集素。Gal-3含有2个不同的结构域：N端结构域（N-temainaldomain，ND）和CRD。ND包含110～130个氨基酸，由多个脯-甘-丙-酪-脯-甘氨基酸重复序列组成，紧随其后的是3个额外的氨基酸。CRD是由大约130个氨基酸组成的球状结构，作用是调控整个糖结合位点，而CRD结构中的NWGR序列（天冬酰胺-色氨酸-甘氨酸-精氨酸）与Bcl-2蛋白质的BHl有高度同源性，能通过缺乏糖配体的CRD参与Gal-3的交联。
Gal-3可在各种组织和细胞中表达，如皮肤、脑、肠道、肝脏和多种肿瘤细胞，此外在活化的巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、肥大细胞中也可检测到Gal-3。Gal-3在细胞质、细胞核、细胞表面或细胞外环境中均有表达，提示该物质具有多种生物功能。位于细胞内的Gal-3参与调节mRNA剪接和抗细胞凋亡，位于细胞表面或细胞外环境的Gal-3与细胞间的黏附作用有关。
整合素是细胞黏附中的主要分子，Gal-3与某些整合素结合从而介导细胞的黏附，研究证实all31整合素和aMβ1整合素是Gal-3的受体。体内研究表明Gal-3是一种促炎症信号因子。受到炎症刺激的细胞可通过自分泌或旁分泌途径分泌大量的Gal-3从而影响炎症细胞。通过对Gal-3基因敲除的大鼠与未敲除组研究发现，当受到炎症刺激时，后者粒细胞增多，巨噬细胞渗透能力增强，而前者粒细胞减少，巨噬细胞渗透能力减弱。这些研究均证明Gal-3在炎症反应中发挥重要作用。
2Gal-3与冠状动脉粥样硬化性心脏病
Gal-3参与调节细胞与血管平滑肌，同时也参与器官和血管形成、炎症和自身免疫性疾病。在动脉粥样硬化的啮齿动物模型中，尤其是经过高胆固醇饲养的兔和大鼠再狭窄模型中，发现Gal-3呈高表达，而在载脂蛋白E（ApoE）缺陷小鼠中，Gal-3不表达。后续许多研究证实Gal-3参与冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）形成与发展的全过程。
2.1Gal-3致动脉粥样硬化机制：（1）Gal-3是一种炎症信号因子，存在于多种炎症细胞中。它主要由巨噬细胞产生，反过来可刺激巨噬细胞分泌大量的促炎因子和化学趋化因子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosisfactor-α）、CCL5、CCL2、CCL8、CCL20、CXCL8，从而增加组织的炎症反应。（2）Gal-3促使CCL5、CCL8、CCl20的表达，使单核细胞优先聚集于血管内皮和动脉斑块病变处，特别是脂质核心处，Gal-3能与层黏连蛋白、纤维连接蛋白、弹性蛋白及胶原纤维Ⅳ相结合，促进巨噬细胞与血管内皮细胞黏附。（3）增加血管内皮细胞、巨噬细胞及平滑肌细胞摄取ox-LDL的能力，促进泡沫细胞的增生，同时作为高级糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）的受体，能与AGEs修饰的蛋白结合，促使平滑肌细胞转移和增生，加速动脉粥样硬化病变。（4）Gal-3还可以通过激活还原型辅酶Ⅱ（NADPHⅡ），刺激中性粒细胞產生超氧化物，加重组织缺血和再灌注损伤引发的氧化应激反应，造成病变血管的进一步损伤。
2.2Gal-3与动脉硬化相关性的基础研究：MariannaPapaspyrldonos等提出Gal-3在人动脉粥样斑块的不稳定区域和鼠ApoE-1-动脉粥样斑块中表达，而且经Gal-3处理后的初级巨噬细胞可使单核细胞趋化量提高11倍，由此可见Gal-3可通过激活巨噬细胞从而能增强单核细胞趋化导致动脉粥样硬化斑块进展。在体外实验中进一步证明了Gal-3表达与促炎介质有关，在人动脉粥样硬化斑块中趋化因子CCL2，-5，-8，-20和CXCL2表达增多，Gal-3水平也升高。Ararc等发现Gal-3在高胆固醇的动脉血和球囊损伤后的大鼠主动脉中表达，而在对照组中未表达。Lee等发现大鼠粥样病变组织的Gal-3表达水平增加。对给予高脂肪饮食的ApoE基因缺陷和同时敲除其Gal-3基因组，未敲除Gal-3基因组动脉病变程度明显高于敲除组。通过进一步研究发现，Gal-3抑制剂可以减轻大鼠动脉粥样硬化程度。Papaspyridonos等发现同一颈动脉内膜切除术中，不稳定斑块区Gal-3表达较稳定斑块区高，而且Gal-3会导致斑块不稳定性增加。 2.3Gal-3与冠状动脉粥样硬化性心脏病相关研究：目前Gal-3与心血管疾病的研究主要集中于心力衰竭，脑钠肽（NT-proBNP）联合Gal-3可以更好地作为心力衰竭预后的指标。DEAL-HF研究，通过收集232位慢性心力衰竭患者并随访4年（平均射血分数为30%），96%的患者心功能分级为Ⅲ级，调整了已知的慢性心力衰竭危险因素，基线Gal-3水平与患者预后和死亡率密切相关。在中国2014年心力衰竭诊断和治疗指南中，将Gal-3作为心力衰竭诊断和预后的评价指标（Ⅱb，B类）。
对Gal-3进一步研究发现，Gal-3在评估急性冠状动脉综合征（ACS）和冠状动脉疾病的预后作用被肯定。Falcone等收集125位患有冠状动脉粥样硬化性心脏病的患者，依据临床症状分为不稳定型心绞痛（55例）和稳定型心绞痛（70例），两组间血浆Gal-3水平有明显差异，不稳定型心绞痛27.75ng/ml，稳定型心绞痛6.48ng/ml（P<0.001）；而且三支冠状动脉粥样病变的患者血浆Gal-3水平要高于一支或两支冠状动脉病变的患者。Tsai等研究发现196例ST段抬高型心肌梗死和30例正常对照组，前者血浆Gal-3水平明显高于后者，同时发现Gal-3大于7.67ng/ml的sT段抬高型心肌梗死患者冠状动脉病变的支数及介入术后30天的病死率均比健康对照组高。Szad-kowska等对145例急性心肌梗死并行介入术患者进行半年随访，发现Gal-3升高與再次心肌梗死有一定的关联，Gal-3大于18.1ng/ml是心肌再梗死的独立危险因素。PROVE TT-TIMI 22研究ACS患者随机分为他汀类药物强化治疗组和标准治疗组，100名因心力衰竭住院患者与心功能正常者比较，其中容易发展成心力衰竭者其Gal-3基线值较高，并且调整其他临床危险因素后，Gal-3水平仍与心力衰竭有关，患者的Gal-3高于平均值，其发展成心力衰竭的可能性是正常者的2倍。国内研究者们也针对我国患者情况进行了相关研究，娄域峰等探讨Gal-3在ACS和稳定性冠心病患者鉴别诊断中的应用价值，得出ACS组Gal-3较稳定性冠心病组显著升高（P<0.05），从而得出结论：血清Gal-3升高对ACS的风险评估、治疗等具有早期应用价值。张育民等探讨半乳糖凝集素3（Gal-3）与急性心肌梗死（AMI）患者冠状动脉病变程度的相关性。他们收集行急诊冠状动脉造影且确诊为AMI的患者共31例，并收集30例冠状动脉造影正常的非冠心病患者作为对照组，通过Gensini评分系统对冠状动脉病变程度进行评分，分析Gal-3水平及其与单核细胞趋化蛋白1、高敏C反应蛋白和冠状动脉Gensini积分间的相关性。结果AMI患者血清Gal-3水平明显高于对照组（P<0.05）；Gal-3水平与高敏C反应蛋白、单核细胞趋化蛋白1水平呈显著正相关（P<0.05）；Gal-3与AMI患者冠状动脉Gensin积分呈显著正相关（P<0.05），认为血清Gal-3水平在某种程度上可反映AMI患者冠状动脉病变程度。
3展望
到目前大量的基础和临床研究均显示，Gal-3主要是通过增强冠状动脉炎症反应，从而参与动脉粥样硬化的形成与发展，但具体机制尚不清楚，需进一步研究。研究还表明其与斑块稳定性具有相关性，其能否作为冠心病危险预测的参考指标尚需长期大样本临床研究进一步证实。