第 6 章：动脉粥样硬化中调控基因表达的信号通路（Signaling pathways regulating gene expression in atherosclerosis）

引言：动脉粥样硬化病理生理与炎症角色概述（Brief overview of atherosclerosis pathophysiology and the role of inflammation）

源文将动脉粥样硬化斑块的形成描述为一个跨越生命早期的渐进过程，由炎症、代谢与细胞响应共同推动——从最初的脂肪条纹发展到纤维斑块，斑块可保持稳定或变得易于破裂，引发严重心血管事件。在斑块形成的早期阶段，主要参与者是内皮细胞（EC）与循环单核细胞来源的巨噬细胞。内皮损伤或功能障碍触发斑块形成过程，破坏内皮保护屏障、增加血管壁通透性，使低密度脂蛋白（LDL）等脂蛋白能够穿透并在皮下间隙蓄积。功能失调的 EC 上调 VCAM-1 与 ICAM-1 等黏附分子的表达，从而促进循环单核细胞与免疫细胞向损伤部位的募集，这一过程在正常层流受扰动的血管区域尤为显著。

LDL 颗粒被活性氧（ROS）与脂氧合酶等酶氧化形成氧化型 LDL（oxLDL），后者具有强致动脉粥样硬化性，进一步激活 EC、放大炎症响应并招募更多炎症细胞。单核细胞跨内皮下间隙后分化为巨噬细胞，吞噬 oxLDL 后转变为充满脂质的泡沫细胞，被困于内皮下间隙。泡沫细胞释放促炎细胞因子、生长因子与基质降解酶，形成炎症与免疫细胞进一步募集的恶性循环，推动斑块扩张。后期泡沫细胞通过释放 ROS 与蛋白酶促进斑块核心的坏死。斑块组成是动态的——基质成分生成与基质金属蛋白酶（MMP）等降解酶活性之间的平衡影响斑块稳定性；不稳定斑块的纤维帽较薄，而钙化虽使斑块更僵硬从而具有稳定作用，但也意味着更晚期的动脉粥样硬化阶段。源文强调，动脉粥样硬化过程涉及在 EC、血管平滑肌细胞（VSMC）与巨噬细胞等多种血管壁细胞类型中运作的多种信号通路，下面将逐条梳理主要信号通路、受影响细胞类型、靶基因与分子机制。

丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinases）

MAPK 通路由丝氨酸/苏氨酸激酶组成，参与对渗透压应激、有丝分裂原与促炎细胞因子等多种刺激的细胞响应。该通路由连续激酶级联组成——MAPKKK（MEK 激酶）、MEK、MAPK 以及 ERK1/2、c-Jun N-末端激酶 1–3（JNK 1–3）、p38、ERK5 等下游激酶。MAPK 在动脉粥样硬化进展中于 EC、SMC 与巨噬细胞中均有活性，参与 EC 激活、SMC 增殖与迁移以及泡沫细胞形成。壁面剪切应力可瞬时激活 Ras GTPase 并进一步激活 p38-MAPK，通过激活 AP-1 转录因子诱导单核细胞趋化蛋白 1（MCP-1）基因的瞬时表达。JNK 1–3 与 p38-MAPK 通常由剪切应力与细胞因子激活，而 ERK1/2 由有丝分裂原激活。p38-MAPK 也可被天然或修饰型 LDL 激活，触发 E-selectin 与 VCAM-1 等细胞黏附分子的上调。已知具有抗动脉粥样硬化特性的高密度脂蛋白（HDL）则可抑制 EC 中 p38-MAPK 的磷酸化。

在 SMC 中，细胞因子与有丝分裂因子激活 p38-MAPK，使其表型转换为产生更多 MCP-1、白介素-6（IL-6）、IL-1β 等细胞因子以及更多细胞外基质（ECM）蛋白。血小板衍生生长因子（PDGF）-BB、成纤维细胞生长因子与表皮生长因子（EGF）激活典型 MAPK 通路并调控 SMC 的增殖与迁移。MAPK 诱导 Kruppel 样因子 4（Klf-4）的表达——Klf-4 在正常收缩型 SMC 中缺失，它的表达导致 SMC 表型改变。MAPK 激活还触发三元复合物因子 21（TCF21）与 Elk-1，置换 SMC 分化相关的 MYOCD，从而促进 SMC 去分化和增殖。

在动脉内膜巨噬细胞中 MAPK 通路同样活跃。CD36 是 oxLDL 的特异性受体，促进巨噬细胞中的脂质蓄积并最终转化为泡沫细胞。oxLDL-CD36 相互作用通过 p38-MAPK 发出信号，激活过氧化物酶体增殖物激活受体 γ（PPAR-γ），后者又上调 CD36 基因表达，形成持续增强脂质摄取与胆固醇蓄积的正反馈环路。另一方面，MAPK 信号参与炎症应激因子下巨噬细胞中载脂蛋白 E（apoE）基因的下调，可能加重动脉粥样硬化斑块的演变。源文还提到转录后调控作为基因表达的关键步骤：lncRNA 与 miRNA 是 RNA 水平的重要调控因子。动脉粥样硬化相关 lncRNA（VINAS）可促进动脉粥样硬化进展；在 TNFα 等刺激下，敲低 VINAS 可减少 EC 中 p38-MAPK 的磷酸化，并降低黏附分子与趋化因子的 mRNA 与蛋白水平。血管内皮生长因子（VEGF）与其受体结合后激活 EC 中的 p38-MAPK，该激活促进暴露于 oxLDL 的 EC 的凋亡；miR-497-5p 通过进一步激活 p38-MAPK 加剧 EC 凋亡。

斑块中的 AP-1 信号（AP1 signaling in the atherosclerotic plaque）

AP-1 是由 c-Fos、c-Jun、ATF 与 JunD 蛋白组成的异源二聚体转录因子，是斑块演变各阶段的关键转录因子。在人颈动脉内膜切除术移除的颈动脉斑块中，症状相关标本的 AP-1 水平升高。AP-1 作为机械力传感器，在血流受扰动、易于发生动脉粥样硬化的血管区域被激活。早期研究已报道 LDL 诱导内皮表面 VCAM-1 表达，且该激活通过 AP-1 与 VCAM-1 启动子的结合进行；斑块易感血流动力学还可通过 AP-1 激活诱导 pre-pro-endothelin-1 与凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体-1（LOX-1）等其他致动脉粥样硬化基因的表达。

氧化脂质与氧化应激参与 AP-1 介导的多个过程。天然 LDL 通过 LDLR 摄取进入 EC、oxLDL 通过可诱导的 LOX 受体摄取，两种过程均与 AP-1 激活相关。铜离子修饰与细胞氧化型 LDL 都能在成纤维细胞、EC 与 SMC 中诱导 AP-1 激活，与斑块的纤维增殖特征一致。轻度氧化的 LDL（由产氧自由基的黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶孵育生成）也能激活 MAP 与 Jun 激酶并增加 AP-1 等转录因子水平；MAP 与 Jun 激酶抑制剂可显著减少人冠状动脉 EC 与 SMC 原代培养物中的凋亡。胆固醇代谢的 27 碳中间体或终产物——氧化甾醇，参与胆固醇摄取或处理紊乱相关的炎症状态发展。7-β-羟基胆固醇与 25-羟基胆固醇是 oxLDL 的组分，通过 ERK1/2 信号通路在 THP-1 单核细胞中通过 c-fos 激活诱导 IL-8 分泌。4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal）由 ω-6 多不饱和脂肪酸过氧化形成，在动脉粥样硬化斑块中通过 MAPK 通路使 AP-1 上调，导致其核内定位与转录激活。

进入内皮下间隙的单核细胞通过清道夫受体蓄积脂质、形成泡沫细胞。TPPU（一种环氧化物水解酶抑制剂）通过增加环氧二十碳三烯酸水平，下调巨噬细胞源性泡沫细胞中 SR-A 的表达，AP-1 抑制在其中起作用。c-jun 对 apoE 启动子也具有抑制作用，导致巨噬细胞中胆固醇外排减少。MMP 在斑块易损区被识别，通过降解 ECM 蛋白促进斑块不稳定性；多种诱导剂上调 MMP-9、MMP-12 与 MMP-14 表达的机制均被证明是 AP-1 依赖性的。AP-1、NF-κB 与 STAT1/STAT3 通过直接与间接机制调控 SMC 中的 NADPH 氧化酶，其过表达导致过量自由基产生并促进 SMC 功能障碍。组织因子（TF）由斑块内巨噬细胞等细胞表达，参与斑块破裂后的血栓形成；巨噬细胞 TF 表达由促炎刺激通过 TLR2、TLR4 与 CD14 依赖的信号诱导，涉及 NF-κB 与 AP-1。

NF-κB 信号（NF-κB signaling）

NF-κB 名称源自"活化 B 细胞 κ 轻链增强子的核因子"，因最初发现它能诱导 B 细胞中免疫球蛋白 κ 链而得名；实际上该名称的几乎每个组成都有误导性——在大多数未激活细胞中它定位于胞质而非核内，它调控的不仅是 Ig-κ 链而是数百个其他基因，它作用的也远不止 B 细胞而是几乎所有人体细胞。NF-κB 是炎症的主调控转录因子，在动脉粥样硬化发生与进展中起关键作用；它实际上不是单一因子，而是包含五个具有共同 Rel 同源域（负责二聚化与 DNA 结合）的不同 DNA 结合蛋白的家族。仅二聚体可结合 DNA，五个成员可形成不同的同源与异源二聚体组合，产生具有不同特征的二聚因子多样性。仅三个蛋白（RelA/p65、RelB 与 c-Rel）含转录激活域（TA），能够招募转录 RNA 聚合酶机器，另两个（基因符号 NFKB1 与 NFKB2）不含此域；它们以前体（p105 与 p100）形式合成，被加工为较小的成熟蛋白 p50 与 p52，需要与含 TA 的 NF-κB 蛋白结合才能成为具有转录活性的复合物。仅含 p50 或 p52 的二聚体转录无活性，作为 NF-κB 靶基因的抑制因子。各种活性二聚体具有略不同的 DNA 结合靶核苷酸序列，这又产生一层复杂性。表观遗传在 NF-κB 转录效应中起关键作用——靶 DNA 序列必须处于开放染色质区域内才可被转录因子接近，因此 DNA 甲基化与组蛋白乙酰化等修饰对 NF-κB 启动的细胞程序变化有重要影响。

在正常条件下，NF-κB 通常以无活性形式存在于胞质中，与含锚蛋白重复的 IκB 家族抑制分子结合（这种重复也存在于无活性前体 p105 与 p100 中）。NF-κB 与 IκB 的结合引起构象变化，使一个 DNA 结合翼远离 DNA 而阻止 DNA 结合；同时 IκB 部分遮蔽 NF-κB 的核定位序列，使核输出序列占优势，导致稳态胞质定位。然而观察表明即使在非激活条件下 NF-κB 与 IκB 分子也在胞质与核之间活跃穿梭，可能由于复合物的动态解离与重新结合，这被认为是 NF-κB 基础低转录活性的原因。NF-κB 的完全激活需要 IκB 抑制分子的降解，使稳态定位向核内移动；这种激活可通过大量信号通路实现，大多数汇聚于含两个 IκB 激酶分子（IKKα 或 IKK1 与 IKKβ 或 IKK2）以及一个非酶的第三分子 IKKγ 或 NEMO（NF-κB 必需调节子）的酶复合体。IκB 激酶能磷酸化 IκB（或无活性前体 p105 与 p100 的 IκB 样域）上的两个相邻丝氨酸残基，由特定 E3 连接酶触发多聚泛素化；泛素链主要通过 K48 连接添加，导致分子被导向蛋白酶体并被降解（或前体的蛋白酶体加工）。

多种信号通路已被阐明可作用于 IKK 复合体的上游。TNFα 以三聚体形式结合细胞表面 TNF 受体（TNFR1 与 TNFR2），导致受体寡聚化并在胞内形成结合平台，招募包括关键激酶 TAK1 在内的衔接蛋白，TAK1 磷酸化并激活 IKK2。值得注意的是，多个信号分子通过 K63 或 N-末端线性泛素化修饰，这些泛素化不作为降解信号而是作为激活表面结合其他信号分子和激酶。白介素 1（IL-1β 与 IL-1α）虽然使用不同受体与主要衔接蛋白，也激活非常相似的通路；脂多糖（LPS）通过 Toll 样受体 4 起作用亦然。这些通路被归纳为经典或典型 NF-κB 激活通路。此外还发现了许多其他激活通路，例如源自 CD40、淋巴毒素 β 受体、B 细胞激活因子受体或 RANK 的通路，其激活通路称为替代或非典型通路，经 NF-κB 诱导激酶 NIK 激活 IKK1；然而经典与替代通路并非完全分离而是相互影响。另一个重要的 NF-κB 激活通路由 DNA 损伤触发，涉及 ATM 与 NEMO 的结合可激活 IKK 复合体。此外，许多酶（蛋白激酶 C、蛋白激酶 R、Akt）以及物理触发（如动脉粥样硬化斑块下游的湍流血流）也能激活 IKK 复合体从而激活 NF-κB。不同应激原（病原体、物理应激、危险或损伤信号）通过各种分子或细胞应激情况激活这一中心转录因子，导致细胞程序深刻改变。

NF-κB 的靶基因可分为不同类别：(1) 多种细胞因子，包括 IL-1β 与 TNFα（创建 NF-κB 激活的正反馈环），以及将信号传播到 Jak/STAT 等其他通路的 IL-6 与 IL-8；(2) 抗凋亡基因如 Bcl-2、A20 或凋亡抑制因子，其功能是增强存活机制，使细胞能够消除危险并自我修复；(3) 黏附分子如 VCAM-1 与 ICAM-1，对血管内皮尤其重要，可吸引并招募白细胞到炎症部位；(4) 凝血因子如纤维蛋白原（因子 I）、组织因子（因子 III）或因子 VIII，使机体为凝血做准备，增加病理性血栓形成的风险；(5) 各种酶，包括 COX2（产生前列腺素作为重要炎症介质）或诱导型 NO 合成酶（释放 NO 导致 VSMC 舒张与血管扩张）；(6) 最后，NF-κB 还上调其自身抑制剂 IκB 分子，这对 NF-κB 活性的瞬时性与恢复到静止非激活状态至关重要。

NF-κB 在动脉粥样硬化中的细胞类型特异性作用（Cell type–specific roles of NF-κB in atherosclerosis）

多种因素可在 EC 中激活 NF-κB，导致动脉粥样硬化初始阶段的白细胞募集。其中之一是扰动或振荡血流，发生在分叉点或收缩区域下游（也是动脉粥样硬化的扩增反馈环）。当 EC 从静态环境切换到较高层流剪切应力时 NF-κB 信号被激活；然而当细胞沿流动轴对齐时该信号停止，导致 KLF2 通路激活与抗炎基因诱导。在扰动流条件下，细胞不对齐，导致 NF-κB 持续活性。因此层流剪切应力下的细胞对齐长期是抗动脉粥样硬化的，而减少或振荡的剪切应力则易诱发局部动脉粥样硬化。一般而言，剪切力由 EC 通过多种方式感知：一方面通过结构实体如糖萼、细胞突起（纤毛）或小窝；另一方面通过跨膜蛋白如机械敏感性离子通道（K+、Cl-、Ca2+）、G 蛋白偶联受体、细胞连接蛋白（VE-cadherin、PECAM-1）、紧密连接蛋白（Claudin-5、occludin、ZO-1）或信号分子如 ALK1 与 NOTCH1。血流减少或扰动的位点也是含胆固醇的脂蛋白颗粒（特别是含 ApoB 的 LDL）能更容易穿透内皮壁（通过清道夫受体 SR-B1 与小窝）并蓄积于内皮下内膜的位点；这也被炎症过程引起的内皮屏障功能障碍（使内皮连接更渗漏）所增强。内膜中较高水平的胆固醇可形成晶体，激活（EC、浸润单核细胞与巨噬细胞中的）炎症小体，导致 IL-1β 释放，推动炎症的恶性循环。EC 中通过 IL-1β 或其他炎症触发物激活 NF-κB，导致黏附分子与趋化因子的表达，从而触发白细胞进一步募集。病变内白细胞释放的 ROS 负责形成 oxLDL，进一步激活 NF-κB。EC 还可被全身性炎症条件（如菌血症——如牙周炎中发生）直接激活，牙周炎会导致心血管风险升高。

EC 与内膜细胞之间以及病变内不同细胞之间的旁分泌信号传导导致各种细胞转换或表型变化，如巨噬细胞向炎性 M1 表型的极化增强、SMC 向巨噬细胞样细胞的转分化、巨噬细胞与巨噬细胞样细胞形成含脂质的泡沫细胞，以及由 EC 生成间充质样细胞（内皮-间充质转化）。总之，慢性炎症（如动脉粥样硬化中所见）是自我强化现象，导致多种细胞变化，其中一些原始细胞身份丧失——这一现象也伴随表观遗传改变。

JAK/STAT 信号通路（JAK/STAT signaling pathway）

Janus 激酶/信号转导与转录激活子（JAK/STAT）通路在与动脉粥样硬化相关的炎症过程中起重要作用；该通路被多种配体（如细胞因子与生长因子）激活，导致参与炎症、细胞增殖与存活的基因表达上调。配体结合后，受体经历一系列构象变化诱导二聚化，进而通过酪氨酸残基磷酸化激活相关 JAK。JAK1、JAK2 与 TYK2（普遍表达）以及 JAK3（主要在造血细胞与某些 EC 中发现）招募并磷酸化 STAT 蛋白（STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B 与 STAT6）。磷酸化 STAT 二聚化并转位到细胞核，结合增强子并调控与炎症与免疫反应相关的基因表达。JAK/STAT 蛋白也参与非典型信号通路——非典型信号可不依赖磷酸化事件发生。此外，虽然 STAT 蛋白通常在核内发挥功能，但除 STAT4 外的所有 STAT 蛋白也可定位于线粒体，在那里它们有助于氧化磷酸化与膜通透性调控。

在动脉粥样硬化的炎症背景下，JAK/STAT 通路通过影响不同细胞类型显著影响该过程。在 EC 中，JAK/STAT 通路激活导致黏附分子（ICAM-1、VCAM-1、PECAM-1）的表达，这对促进白细胞招募到炎症区域至关重要。在巨噬细胞中 STAT1 与 STAT3 的激活促进 IL-6 与 TNFα 等促炎细胞因子的产生，加剧动脉环境内的炎症。IL-6 已在动脉粥样硬化斑块中检测到，主要通过 JAK/STAT3 信号通路发挥作用，有助于诱导促炎性 IL-6 响应基因，包括 MCP-1 与 ICAM-1。STAT-1 也在巨噬细胞中对载脂蛋白 C-II 基因起作用，上调其表达，可能影响动脉粥样硬化的发生。在 SMC 中，JAK/STAT 通路介导的炎症信号促进增殖与迁移过程，有助于斑块形成与稳定化。研究表明，在人主动脉 SMC 中抑制 STAT3 后细胞增殖减少，而通过白血病抑制因子（LIF）激活 STAT3 则增加细胞增殖。PDGF-BB 在 VSMC 中显示强有丝分裂活性，在 PDGF-BB 诱导的 SMC 增殖与迁移中在 STAT3 激活中起重要作用。PDGF-BB 诱导的 VSMC 运动依赖于 JAK2/STAT3 信号通路的激活。在 T 淋巴细胞中，JAK/STAT 通路通过激活 STAT4 影响 Th1 细胞分化，增强动脉粥样硬化斑块内的炎症反应。然而并非所有 JAK-STAT 过程都导致促炎细胞反应。例如 STAT3 被 IL-10 激活时可在心肌细胞中诱导心脏保护信号；在巨噬细胞中 STAT-1 通过作用于 APOE 基因的远端调控元件诱导 apoE 表达。

在线粒体中，STAT3 调节电子传递链（ETC）的活性。作为细胞 ROS 的主要来源，线粒体衍生 ROS（mtROS）是 ETC 的副产物。证据表明过量的 mtROS 诱导的氧化损伤发生于动脉粥样硬化病变的动物模型与人类中，表明过量 mtROS 与动脉粥样硬化进展相关。线粒体 STAT3 可直接与 ETC 复合体相互作用，导致氧化磷酸化与 ATP 产生增加。此外，线粒体 STAT3 可维持延长的细胞因子产生并有助于动脉粥样硬化中 CD4+ T 细胞的分化。

氧化脂质信号（Oxylipin signaling）

氧化脂质是不饱和脂肪酸（PUFAs）氧化产生的生物活性产物，在动脉粥样硬化的细胞信号传导中起重要作用。许多氧化脂质是 PPARs 的内源性配体，调节脂质代谢、炎症与巨噬细胞极化。PPARs 有三个主要亚型：PPAR-α（参与脂肪酸氧化与炎症反应）、PPAR-γ（调节脂肪细胞分化、胰岛素敏感性与炎症）以及 PPAR-β/δ（参与能量代谢与组织再生）。PPAR 配体在动脉粥样硬化形成中起重要作用，调节许多在脂质代谢中具有重要作用的基因。在动脉粥样硬化斑块水平，PPAR-γ 作用于 EC（调节抗氧化组分，增加过氧化氢酶表达并降低 NAD(P)H 氧化酶活性）、巨噬细胞（促进 M2 极化）以及 SMC（影响其增殖、迁移与钙化）。

PGD2 通过其降解产物 15-脱氧-Δ-12,14-前列腺素 J2（15d-PGJ2）通过与 PPAR-γ 相互作用在调节细胞因子合成与促进炎症消退方面起显著抗炎作用。这种相互作用调节导致 T 细胞激活抑制、巨噬细胞迁移抑制以及通过阻断 EC 中 NF-κB 减少促炎细胞因子分泌的过程。15d-PGJ2 还通过抑制 VSMC 增殖、降低 TGF-β 活性与限制胶原沉积来预防动脉粥样硬化进展，从而有助于血管纤维化。

PGs、白三烯（LTs）与 omega-3 衍生物氧化脂质参与动脉粥样硬化斑块演变。例如 PGE2 通过 CREB/BDNF/TrkB 信号通路诱导 M2 巨噬细胞极化；PGE2 促使活化巨噬细胞产生 MMP，促进斑块不稳定与破裂。EC 与 SMC 可生成生物活性 LTs，通过高度特化的 G 偶联受体起作用，这些受体表达于构成动脉粥样硬化病变的许多细胞类型上。LTB4 与血管细胞与白细胞表达的 B 白三烯（BLT）受体 1 与 BLT 受体 2 结合并激活之，促进白细胞募集进入血管壁以及 SMC 迁移与增殖。LTC4、LTD4 与 LTE4 在斑块中由白细胞与血管细胞表达，可能负责血管活性因子的释放。在 omega-3 衍生物中，对动脉粥样硬化有影响的主要 PPAR 配体是保护素（resolvins）——PPAR-γ 的间接调节因子，增强炎症的消退。

氧化应激信号（Oxidative stress signaling）

氧化应激由 ROS 过度产生产生，是动脉粥样硬化发展与进展中的重要风险因素。ROS 是关键信号分子，在血管与免疫细胞的生理与病理过程中都发挥重要作用。血管 ROS 的主要酶来源包括 NADPH 氧化酶、一氧化氮（NO）合成酶与线粒体 ETC。在正常条件下，血管 ROS 与活性氮物种作为调节血管稳态的重要信号分子起作用。NO 在血管舒张、血管张力调节与维持静止内皮表型中起关键作用。ROS 产生有助于内皮功能障碍、促进炎症并能激活多个下游信号通路。在病理条件下，ROS 信号通过 NF-κB、AP-1 或缺氧诱导因子 1（HIF-1）等氧化还原敏感性转录因子上调致动脉粥样硬化基因。在响应细胞因子、血流动力学应激与其他激动剂时，NADPH 氧化酶激活增加血管细胞中 ROS 产生。NADPH 氧化酶产生超氧阴离子（O2•-），由超氧化物歧化酶（SOD）转化为过氧化氢（H2O2）；O2•- 与 H2O2 均有助于氧化应激并调节细胞信号传导。

NO 合成酶（NOS），特别是内皮 NOS（eNOS），有助于血管氧化应激。eNOS 通过氧化 L-精氨酸产生 NO，但其功能依赖于四氢生物蝶呤（BH4），BH4 易受 ROS 诱导的氧化。在氧化应激下，BH4 可用性降低导致 eNOS"解偶联"，使酶转向产生超氧化物（O2•-）而非 NO，导致内皮功能障碍。诱导型 NOS（iNOS）响应炎症细胞因子补偿 eNOS 损失，但持续的 iNOS 驱动的 NO 与 ROS 产生加剧血管损伤。其他血管 ROS 来源如黄嘌呤氧化酶与髓过氧化物酶也促成动脉粥样硬化。

HIF-1 介导的氧化应激信号在细胞对低氧水平（缺氧）的响应中起关键作用，并参与多种生理与病理过程，包括炎症、血管生成与血管重塑。已识别三个转录因子（HIF-1、2、3），介导缺氧条件下的血管生成与氧输送等过程；它们调节 VEGF（对血管形成至关重要）与促红细胞生成素（驱动红细胞产生）等基因。HIF-1β 组成性表达，而 HIF-1α 表达受氧水平严格调控。各种 HIF 亚型的表达已被证明响应 ROS（可能由活化的 Nox 产生）以及响应氧化应激激活的促炎转录因子（如 NF-κB）而增加。在缺氧下，ROS 水平升高，导致 HIF-1α 稳定与激活，HIF-1α 通过 VEGF、NO 与 ROS 改变 EC，通过炎症、血管生成与细胞功能障碍促进动脉粥样硬化。急性缺氧激活 EC 释放炎症介质，而持续缺氧诱导 Glut-1、VEGF 与 iNOS 等基因，促进低氧下的细胞存活。HIF-1 激活与动脉粥样硬化进展与炎症相关，伴随 CXCL1 与 TNFα 作为主要促炎细胞因子。OxLDL 诱导 HIF-1α 上调，激活 NF-κB 并通过 miR-19a 促进细胞因子释放。非缺氧因子如血管紧张素 II、TNFα 与轻度氧化 LDL 预计驱动 EC 中早期 HIF-1 激活。

缺氧（更具体地说是 HIF-1α）作为血管重塑刺激，导致 SMC 增殖与迁移进入内膜并使动脉腔变窄。ROS 诱导 VSMC 从收缩表型切换为合成表型，这对血管修复至关重要。ROS 激活 ERK1/2 与 PI3K/Akt 等信号通路，驱动 VSMC 增殖与迁移。在缺氧下，HIF-1 过表达通过损害 ABCA1 功能减少巨噬细胞中胆固醇外排，有助于泡沫细胞形成；相反 HIF-1 抑制降低 HMG-CoA 还原酶 mRNA 水平、增强胆固醇外排并降低甘油三酯与总胆固醇。HIF-1 调节巨噬细胞向 M1 或 M2 表型的极化，HIF-1α 缺失导致促炎 M1 表型减少。ROS 不仅稳定 HIF-1α 还激活 NF-κB 信号通路；HIF-1α 启动子中的特定 NF-κB 结合位点对 ROS 通过 NF-κB 激活介导的 HIF-1α 上调至关重要；这种串扰放大细胞对缺氧的响应，影响炎症与血管重塑等过程。

mTOR 信号（mTOR signaling）

机制（或哺乳动物）雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是调节关键细胞过程以维持细胞稳态的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。环境信号、生长因子、营养物质与应激调节 mTOR 信号以管理蛋白合成与自噬。在分子水平上，衰老表现为基因组不稳定、端粒功能障碍、表观遗传改变、自噬损害、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭、细胞间通讯改变与营养感知改变；因此衰老是包括动脉粥样硬化在内的心血管疾病的重要风险因素，动脉粥样硬化始于生命早期并随年龄加速。来自动脉粥样硬化动物模型的越来越多证据显示 mTOR 抑制剂（雷帕霉素或雷帕霉素类似物）减缓斑块发展。mTOR 通过影响 VSMC 增殖、内皮功能、炎症反应、脂质代谢、细胞衰老与血管生成影响动脉粥样硬化斑块的发展、进展与稳定性。mTOR 的多效性作用引起设计动脉粥样硬化性心血管疾病新治疗策略的广泛兴趣。

mTOR 在动脉粥样硬化斑块内巨噬细胞代谢中的作用是多方面的，影响促成斑块发展与进展的多种过程。mTOR 通过两个不同的复合体（mTORC1 与 mTORC2）运作，每个复合体在调节细胞代谢、炎症与存活中具有特定功能。雷帕霉素（mTORC1 的特异性抑制剂）在小鼠给药时降低动脉粥样硬化。mTORC1 促进与炎症相关的 M1 巨噬细胞表型。IL-4 与 IL-13 促进巨噬细胞抗炎表型（M2 表型）并响应病原体感染，在组织修复与重塑中起一定作用。M2 巨噬细胞的代谢活动主要依赖于脂肪酸氧化。巨噬细胞代谢活动的变化是其行为的基础，并集中于推进动脉粥样硬化状况。mTORC1 活性增加促进 STAT3 在 Ser727 位点的磷酸化并抑制 BCL6 与 Ccl2 启动子的结合。Van Leent 证明 mTOR 与核糖体蛋白 S6 激酶-1（S6K1）信号通路的抑制快速降低斑块巨噬细胞的炎症活性；通过转录组分析，编码溶酶体蛋白 proapsin 的 PSAP 基因被鉴定为与 mTOR 信号强相关。

虽然阻断巨噬细胞 mTORC1 保护免于动脉粥样硬化，缺乏巨噬细胞特异性 mTORC2 的小鼠呈现致动脉粥样硬化表型。巨噬细胞中的实验表明 mTORC2 信号抑制叉头盒 O1（FoxO1）转录因子，从而抑制炎症小体/IL-1β 轴——血管炎症与动脉粥样硬化进展的关键贡献者。此外，使用 FoxO1 抑制剂成功逆转 mTORC2 缺陷在实验模型与动物中引起的放大的炎症反应。蛋白摄入快速增加血流中与动脉粥样硬化斑块内的氨基酸浓度，激活巨噬细胞中的 mTOR 信号。在分子水平，氨基酸增强致动脉粥样硬化脂质触发的巨噬细胞凋亡，这一过程由 mTORC1 依赖的线粒体自噬抑制、缺陷线粒体积累与线粒体凋亡介导。使用缺乏巨噬细胞特异性 mTORC1 与自噬的小鼠的研究证实了体内氨基酸-mTORC1-自噬信号通路的参与。

mTOR 通过其下游靶标 P70S6K 在 VSMC 增殖与迁移中起调控作用。mTOR/P70S6K 激活负责 VSMC 去分化与增殖。剪切应力激活 mTOR 信号诱导 VSMC 的表型调节。此外，用 Bay 11–7082（一种特异性抑制剂）抑制 NF-κB 抑制 PDGF-BB 处理的 VSMC 中的 mTOR/P70S6K 信号，证明 NF-κB/mTOR/P70S6K 信号通路调节其去分化、增殖与迁移。在动脉粥样硬化进展过程中，VSMC 减少收缩标志物的表达同时获得不同表型，如巨噬细胞样、泡沫细胞样、软骨骨样、肌成纤维细胞样与间充质干细胞样特征；这种表型切换显著影响斑块发展与稳定性。在动脉粥样硬化晚期，通过抑制自噬由 PI3K-AKT-mTOR 信号通路驱动泡沫细胞形成与脂质蓄积。

内皮 mTOR 在所有年龄相关动脉与代谢功能障碍中起关键作用；mTOR 抑制通过激活核糖体 p-S6K1、抑制真核翻译因子结合蛋白减少 mRNA 翻译与蛋白合成。在生命过程中，ECs 衰老被诱导自噬的基因（Sirt、mTORC1 与 AMPK）抵消，机制为抑制 mTOR 并上调 FIP200/Atg13/ULK1。无法分裂的衰老细胞在代谢上活跃，通过产生生物活性分子（促炎）获得衰老相关分泌表型。维持健康年轻 EC 可预防大多数心血管疾病；自噬过程功能障碍加速 EC 衰老与细胞死亡。OxLDL/β2GPI/抗-β2GPI 复合物等触发因素通过 PI3K/AKT/mTOR 与 eNOS 信号通路抑制内皮自噬，促进 EC 功能障碍。mTOR 作为自噬的负调节因子，有助于细胞损伤的积累并促进细胞衰老。

Notch 信号（Notch signaling）

Notch 信号通路控制关键的细胞功能，如细胞分化、增殖与凋亡等。哺乳动物有四个 Notch 受体亚型（Notch 1–4），Notch 有五个配体（Delta 样配体 1、3、4 以及 Jagged-1 与 Jagged-2）。Notch 受体作为单一前体合成，随后被转运到高尔基体，在那里蛋白酶将这些受体切割为胞外与跨膜域，随后被转位到质膜。Notch 与其受体结合导致胞外域被去除，随后进行两次额外切割：第一次由解联蛋白与金属蛋白酶（ADAM10 与/或 17）进行，第二次由 γ-分泌酶进行，结果释放活性形式的胞内 Notch（NICD）。在 Notch"经典"信号通路中，NICD 迁移到细胞核，在那里控制靶基因转录。特征最明显的 Notch 靶基因属于 Hes（Hair 和 Split 增强子）与 Hey（含 YRPW 的 Hair 和 Split 增强子）转录抑制因子家族。也存在"非经典"Notch 通路，其中 NICD 介导的 γ-分泌酶激活可独立于与经典配体结合启动 Notch 通路。

Notch 信号在 EC 中被三种因素失调：炎症细胞因子、脂质异常或剪切应力。Quillard 等人证明促炎细胞因子 TNFα 通过降低 Notch4 表达同时增加 Notch2 表达调节动脉 EC 中的 Notch 表达模式；Notch 水平的变化进一步在蛋白水平上观察到并与 hes-1 与 hey-2 表达减少相关。Notch4 表达的调节是细胞因子特异性的，因为对干扰素 γ 没有发现调节作用。这种 TNFα 驱动的转录调节由 NF-κB 与 PI3 激酶信号通路介导。TNF 介导的 Notch 调节也促进 caspase 依赖的 EC 凋亡。Fortini 等人研究表明雌激素如 17β-雌二醇（E2）通过涉及 ERβ 的机制在 EC 中激活 Notch 信号以在炎症期间保护内皮；TNFα 减少活性 Notch1 蛋白水平，而 E2 处理部分恢复这种减少。此外通过 siRNA 介导敲低 ERβ（而非 ERα）消除 E2 对凋亡的影响；该研究表明雌激素需要涉及 ERβ 的活性 Notch1 以保护 TNFα 诱导炎症中的内皮。

Briot 等人的研究进一步阐明了炎症期间 Notch 在 EC 中的调节机制；研究表明高脂饮食后动脉内皮的 Notch1 水平降低，内皮 Notch1 杂合小鼠显示更高的高脂饮食诱导的动脉粥样硬化。用炎性脂质与促炎细胞因子（TNF 与 IL1β）处理人主动脉 EC 减少 Notch1 表达与通过需要 STAT3 激活的机制发出的信号；作者提出内皮 Notch1 的减少是血管炎症发生与动脉粥样硬化启动的易感因素。Mack 等人研究表明在层流剪切应力条件下内皮 Notch1 有助于维持细胞连接完整性、细胞伸长与抑制增殖。Notch1 抑制改变参与细胞内钙与增殖调节的基因表达。防止钙信号增加可挽救细胞-细胞连接缺陷。成年内皮中 Notch1 丧失增加降主动脉中由高胆固醇血症诱导的动脉粥样硬化。作者提出 Notch1 通过作为响应层流剪切应力的机械力传感器并通过调节钙信号调节连接完整性来保护免于动脉粥样硬化。Nus 等人研究表明 Notch 信号失活减少白细胞滚动，从而防止内皮功能障碍与血管炎症；该研究中小鼠内皮特异性 Notch 效应因子 RBPJ 缺失或 ApoE-/- 小鼠（喂以高胆固醇饮食）系统性 Notch1 缺失导致主动脉弓与窦的动脉粥样硬化减少。转录组分析揭示 RBPJ 缺陷小鼠的动脉粥样硬化组织中促炎与内皮激活通路下调。

Singla 等人研究表明 Notch1 受体激活导致巨噬细胞向促炎 M1 表型分化与炎症反应增加；相反 Notch1R 抑制导致促炎标志物表达减少与抗炎标志物增加。Notch1R 通过药理抑制剂（DAPT）或 siRNA 抑制。这些数据表明 Notch1R 在单核细胞分化、巨噬细胞极化与炎症中起重要作用。Aoyama 等人证明 ApoE-/- 小鼠（喂以致动脉粥样硬化饮食）的动脉粥样硬化病变发展通过使用 γ-分泌酶抑制剂（GSI）LY411,575 被抑制，且这种减弱与动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞 Notch 信号的显著抑制相关。GSI 处理减少 ICAM-1 表达，导致斑块中巨噬细胞浸润显著减少。miRNA（特别是 miR-148-3p 与 miR-181b）在 Notch 信号调节巨噬细胞极化中的作用也已被证明，表明 Notch 通路调节具有转录后组分。机制实验表明 Notch1 通过 LPS 或 IFN-γ 激活在巨噬细胞激活中起作用，机制为上调 ICAM-1 与主要组织相容性 II 类抗原。Notch1 也通过 NF-κB 在活化巨噬细胞中正向调节 IL-6 产生。Zhang 等人在人类中的最新研究表明 Notch-1 与巨噬细胞（CD68+ 细胞）共定位，且 Notch-1 表达在人颈动脉易损斑块中增加。此外，巨噬细胞特异性 Notch1 消融的 apoE-/- 小鼠（喂以高脂饮食）显示动脉粥样硬化被抑制与 M1 与 M2 响应被抑制。

Hao 等人研究了 Notch 抑制与肝 X 受体（LXR）激活的潜在协同效应（联合 T0901317 + DAPT）对 apoE-/- 小鼠动脉粥样硬化的影响。结果显示 Notch1 抑制在不改变斑块稳定性的情况下改善 T0901317 的抗动脉粥样硬化活性。这种 T0901317 + DAPT 联合治疗也与 ABCA1 转运蛋白显著上调与反向胆固醇转运（RCT）刺激相关。重要的是 DAPT 也通过减少 SREBP-1 表达降低 T0901317 介导的肝内脂质蓄积。这些数据表明 Notch 抑制与 LXRs 具有组合效应。Han 等人的最新研究进一步揭示了 Notch 信号通路在动脉粥样硬化中的作用——apoE-/- 小鼠（喂以 21% 脂肪与 0.5% 胆固醇的高脂饮食）注射 miRNA miR-133b 模拟物或阴性对照模拟物；同时开发了由 oxLDL 处理的 VSMC 组成的动脉粥样硬化体外模型。结果显示 miR-133b 模拟物组有更高的内膜厚度、TNFα 与 MCP-1 水平以及 Notch1 与 Jagged1 表达增加。体外实验中 miR-133b 模拟物促进 oxLDL 诱导的 VSMC 增殖与迁移以及 Notch1 与 Jagged1 上调。这些发现表明 miR-133b 通过在 VSMC 中激活 Notch 信号通路加重动脉粥样硬化；miR-133b 因此可作为治疗动脉粥样硬化的潜在靶点。Davis-Knowlton 等人的最新论文使用诱导性 SMC 特异性 Notch2 敲除小鼠（ApoE-/- 背景）显示，SMC Notch2 丧失并未显著改变斑块特征，但减少臂头动脉病变内 SMC 的收缩表型，并在 6 周西方饮食后增加主动脉根病变中的炎症含量。

LXR 信号（LXR signaling）

LXRα（NR1H3）与 β（NR1H2）是激素核受体超家族转录因子成员，调节参与胆固醇与脂肪酸代谢的基因表达并显示抗炎作用。LXRs 与视黄醇 X 受体（RXRs）形成异源二聚体，并以此形式结合基因启动子中的 LXR 响应激素反应元件（LXREs）。基因转录激活发生于胆固醇羟基化衍生的细胞内代谢物（氧化甾醇）在核内结合 LXRs 时，导致 LXRs 配体结合域构象变化，使共抑制因子被共激活因子置换。虽然 LXRα 与 LXRβ 在配体与 DNA 结合域具有 >78% 氨基酸序列同源性，但它们具有不同的组织分布——LXRα 主要在肝、肠、脂肪与巨噬细胞中表达，LXRβ 表达模式广泛。

由于 oxLDL 摄取，动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞泡沫细胞内胆固醇蓄积导致编码胆固醇与磷脂转运蛋白 ABCA1 的基因转录诱导，以将过量胆固醇外排到内膜中存在的 HDL 颗粒。ABCA1 是原型 LXR 响应基因并在近端区域含有强 LXRE。因此巨噬细胞 LXRs 在 RCT 通路中起关键作用，这已在 LDLR-/- 小鼠中使用 LXR 配体 GW3965 的体内 RCT 实验中得到证明。LXRs 在巨噬细胞中的作用已显示通过以单体形式与 AP1 与 NF-κB 等炎症转录因子相互作用而在体外与体内发挥抗炎作用。

巨噬细胞 LXRs 在动脉粥样硬化发病机制中的关键作用已在 ApoE-/- 或 LDLR-/- 致动脉粥样硬化背景下的 LXRα-/- 或 LXRα,β-/- 小鼠系列研究中被证明。当 LXRα-/- 小鼠与 ApoE-/- 或 LDLR-/- 背景杂交时主动脉病变增加。LXRα,β-/- 小鼠到 ApoE-/- 与 LDLR-/- 受体小鼠的骨髓移植研究表明，动脉粥样硬化小鼠的巨噬细胞特异性 LXR 消融加速斑块形成，胆固醇外排转运蛋白 ABCA1 与 ABCG1 对防止病变形成至关重要。用 LXR 激动剂 T0901317 处理 LDLR-/- 小鼠，当这些小鼠移植 LXRα,β-/- 骨髓时对减少病变形成无影响，而 T0901317 处理的 LDLR-/- 小鼠接受野生型或 LDLR-/- 骨髓时病变减少。这些观察在 LDLR-/- 小鼠中通过巨噬细胞中转基因过表达 LXRα 减少动脉粥样硬化进展得到证实。这些早期研究表明 LXRs 通过促进内膜巨噬细胞的胆固醇外排发挥其抗动脉粥样硬化作用。然而这些早期有希望的发现后是研究表明，肝中 LXRα 激活由于编码 SREBP1c 转录因子的基因上调导致甘油三酯蓄积与脂肪肝。LXR 配体处理小鼠的脂肪肝表型阻止了这些药物用于治疗动脉粥样硬化的随后临床开发。目前基于纳米颗粒的 LXR 调节剂新疗法正在开发中。

Goo 等人的最新研究表明脂滴相关水解酶（LDAH）抑制动脉粥样硬化并促进稳定斑块形成。动脉粥样硬化斑块巨噬细胞中的脂质组学分析鉴定了多种 LXR 配体，转录组学研究揭示 LDAH 控制 LXR 靶基因的表达并产生较少炎症的巨噬细胞表型。研究表明 LXRα 及其靶基因 ABCA1 的表达在胸主动脉（更抗动脉粥样硬化病变发展的区域）比主动脉根高 5 倍。此外培养 EC 上的剪切应力诱导转录因子 KLF4 表达，KLF4 又上调 25-羟化酶与 LXRα 表达。LXRs 已被证明在活化 EC 中具有有益的抗炎作用。内皮特异性 LXR 靶基因 ABCA1 与 ABCG1 敲除显示主动脉内皮的促炎细胞因子与黏附分子表达增加，促进单核细胞黏附与动脉粥样硬化病变发展。Ge 等人最近研究了抑制 24-脱氢胆固醇还原酶（DHCR24）——一种将链甾醇转化为胆固醇的酶的作用；虽然 DHCR24 抑制增加链甾醇水平并激活 LXR 通路而不影响血浆脂质水平，但并未在小鼠模型中减少动脉粥样硬化病变。这表明仅仅提高链甾醇与激活 LXR 可能不足以对抗动脉粥样硬化。

结语（Concluding remarks）

动脉粥样硬化通过多种信号通路的相互作用发展，每条通路被剪切应力、脂质异常与炎症等各种刺激激活，影响动脉粥样硬化斑块内的不同细胞类型。跨细胞类型的这些信号整合对决定疾病进展至关重要。深入理解这些通路中的分子机制与关键参与者（基因、蛋白与 microRNA）对于开发更有效的治疗策略至关重要。终极目标是减少血管炎症、促进斑块消退与增强稳定性。单克隆抗体、RNA 基础疗法与小分子抑制剂等有前景的方法目前正在被探索。这些进展具有改变动脉粥样硬化治疗的巨大潜力，为更具针对性且有效的治疗干预铺平道路。

本章个人批注

本章是全书中体量最大、最密集的纯信号通路综述章节之一，涵盖 MAPK、AP-1、NF-κB、JAK/STAT、PPAR/氧化脂质、氧化应激/HIF-1、mTOR、Notch、LXR 共九条信号轴。源文的特点是"先结构后机制"——先介绍通路的分子组成与基本激活逻辑（多数带 Fig 6.1–6.4 配图），再按 EC/SMC/巨噬细胞三种主要细胞类型分别陈述该通路在该细胞中的下游靶基因与表型后果，最后给出遗传学/药理学验证（小鼠敲除模型、ApoE-/- 或 LDLR-/- 背景上的骨移或 LXR 激动剂处理等）。这种结构对理解动脉粥样硬化的多通路整合很有帮助，但也带来重复——同一条 NF-κB 通路既在独立的"NF-κB signaling"小节给出分子机制总览，又在"Cell type-specific roles of NF-κB"小节针对 EC/SMC/巨噬细胞展开，而 JAK/STAT 与 mTOR 等其他通路则把细胞类型特异讨论嵌入在主小节内，结构并不完全一致。

几条值得在后续章节延续追踪的线：(1) 表观遗传（DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质开放性）反复出现——NF-κB 强调靶 DNA 须在开放染色质区域，动脉粥样硬化本身的"慢性炎症-细胞身份丧失"被描述为"伴随表观遗传改变"，预测后续会有更系统的多组学章节将表观遗传与转录组学整合（可能见 Ch07 Epitranscriptomics、Ch12 Multi-omics、Ch13 GRN）。(2) ncRNA 调控在本章以"穿插"形式出现而非独立小节——VINAS、miR-497-5p、miR-133b、miR-148-3p、miR-181b 等多次出现，这与 Ch04-Ch05 的 ncRNA 主题形成自然衔接。(3) LXR/ABCA1/RCT 这条胆固醇外排轴在本章与 LXR 激动剂的治疗困境（脂肪肝副作用）一起出现，提示 Ch15 RNA Therapeutics 与 Ch10 Clinical Translation 章节里 LXR 仍是热点靶点。(4) Notch 通路在 EC 中的"机械力感知"功能（Mack 2017 laminar shear stress → Notch1 → 钙信号 → 连接完整性）令人联想到 Ch14 AI/ML 与 Ch13 GRN 章节里"将剪切应力数据整合入调控网络"的方法学问题。

术语上需要注意：源文混用 EC 与 ECs、NF-κB 与 NF-kB、AP-1 与 AP1、LDL/oxLDL/HDL 的全称与缩写——这些是编辑卷常见的写法不一致；表观遗传相关描述与 ncRNA 描述在概念上紧密相关（miR-181b 通过靶向 Notch1 调节 M1/M2 极化等）但不要在本章内把它们混为一谈。

与上下章的衔接（一段话）

本章承接 Ch05（ncRNA 在斑块发展、进展与稳定性中的作用）所建立的"以 RNA 为中心"的视角，但立即将读者从 ncRNA 拉回到更上游的信号转导层——所有 ncRNA 表达本身都受这些信号通路调控，且 ncRNA 也通过反馈调节这些通路（如 VINAS-MAPK、miR-133b-Notch）。从 Ch05 末尾的"ncRNA 治疗的时机与平衡"出发，本章给出的是"在哪个细胞中、通过哪条信号轴，靶基因被打开或关闭"的更基础层解释。同时本章为 Ch07（表观转录组学）做铺垫——文中明确指出 NF-κB 活性与染色质开放性紧密相关、动脉粥样硬化的细胞身份丧失伴随表观遗传改变、缺氧/HIF-1α 本身受 NF-κB 启动子上的结合位点调控；这些线索都将在 Ch07 的 m6A 等表观转录修饰主题中以更系统的方式被重新讨论。本章也是 Ch08（转录组学方法）所讨论的"RNA-seq 测到的是什么"的上游——这些信号通路的下游靶基因差异表达正是转录组学测量的对象，源文反复出现的"Transcriptome analysis revealed…"句式正是 Ch08 将要解构的技术对象。