山大學(xué)者解析促甲狀腺激素如何促成動脈粥樣硬化

近日，山東大學(xué)的趙家軍和張群業(yè)團(tuán)隊在《Journal of Experimental Medicine》雜志上發(fā)表了題為“Thyrotropin aggravates atherosclerosis by promoting macrophage inflammation in plaques”的文章。

這項研究表明促甲狀腺激素（TSH）作為動脈粥樣硬化的獨立風(fēng)險因素，加重了血管炎癥并促進(jìn)了動脈粥樣硬化的形成。山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院的趙家軍教授和山東大學(xué)齊魯醫(yī)院的張群業(yè)教授為共同通訊作者。

 

 

研究背景

人們早就發(fā)現(xiàn)，甲狀腺功能減退會伴隨著高膽固醇血癥和心血管疾病，并將其歸因于甲狀腺激素水平的降低。然而，亞臨床甲狀腺功能減退（SH）患者的高膽固醇血癥和心血管疾病風(fēng)險也增加，這就很難用前述理論解釋了。因為這些患者的甲狀腺激素水平保持正常，只有促甲狀腺激素水平升高。那么，促甲狀腺激素是否在動脈粥樣硬化中發(fā)揮作用呢？

促甲狀腺激素（TSH）是由垂體分泌的一種糖蛋白激素，主要作用是刺激甲狀腺激素的合成和分泌。不過，TSH受體可不止在甲狀腺細(xì)胞中表達(dá)，還在肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和破骨細(xì)胞等多種細(xì)胞中表達(dá)，這表明它的功能不僅僅限于甲狀腺功能的調(diào)節(jié)。

根據(jù)以往研究，TSH受體也在巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中表達(dá)。這三類細(xì)胞與動脈粥樣硬化的關(guān)系最為密切。因此，TSH可能不僅通過調(diào)節(jié)甲狀腺的功能來間接促進(jìn)動脈粥樣硬化，還通過這些細(xì)胞來直接發(fā)揮作用。為了驗證這種假說，研究人員分析了TSH與動脈粥樣硬化之間的關(guān)聯(lián)。

TSH與動脈粥樣硬化呈正相關(guān)

在這項研究中，研究人員招募了2,480名志愿者。在排除了患病的受試者之后，他們根據(jù)TSH水平，將其余1,103名受試者分成三組（甲狀腺功能正常對照、輕度SH和重度SH）。與正常對照相比，輕度和重度患者的血清總膽固醇（TC）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平顯著升高。

他們發(fā)現(xiàn)，在TSH水平較高的群體中，頸動脈斑塊發(fā)生率和頸動脈內(nèi)中膜厚度（CIMT）也顯著增加。此外，即使通過多元線性回歸分析控制了傳統(tǒng)的心血管因素（包括年齡、血脂異常和血壓）后，TSH與CIMT之間的正相關(guān)性仍然顯著。而且，幾種關(guān)鍵炎癥因子（包括TNF-α、CCL-2和IL-1β）的血清水平也顯著升高。這些結(jié)果支持了TSH與動脈粥樣硬化之間的關(guān)聯(lián)。

Tshr敲除減弱了動脈粥樣硬化和血管炎癥

為了確認(rèn)TSH與動脈粥樣硬化之間的因果關(guān)系，研究人員將Tshr^+/−小鼠與ApoE^−/−小鼠雜交，獲得了Tshr^−/−ApoE^−/−和Tshr^+/+ApoE^−/−小鼠。他們從6周齡開始給小鼠投喂西方飲食，直至12周或16周。Tshr^−/−ApoE^−/−小鼠通過飲食中的甲狀腺素粉末來維持甲狀腺功能正常，以排除甲狀腺激素水平異常的干擾。

兩組小鼠的脂質(zhì)參數(shù)相當(dāng)，但染色結(jié)果表明Tshr^−/−ApoE^−/−小鼠的斑塊面積顯著減少（圖1）。該小鼠斑塊中的F4/80陽性面積顯著降低，表明巨噬細(xì)胞的數(shù)量減少，且血管炎癥減弱，主動脈中的F4/80、Il-1b、Il-6、Tnfa和Ccl2表達(dá)量降低。TNF-α和 IL-6的免疫組化結(jié)果也證實了這一點。這些結(jié)果表明，TSH可通過某種不依賴甲狀腺激素的機制來促進(jìn)血管炎癥和動脈粥樣硬化。

 

 

圖1. TSHR敲除減弱了血管炎癥和動脈粥樣硬化。

TSH直接促成巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)

既然巨噬細(xì)胞在動脈粥樣硬化中起到關(guān)鍵作用，那么這種細(xì)胞是否受到TSH直接影響？首先，研究人員通過免疫熒光證實了TSHR在小鼠腹膜巨噬細(xì)胞和斑塊巨噬細(xì)胞中的表達(dá)。然后在體外用TSH處理巨噬細(xì)胞，并觀察到TNF-α和IL-6的誘導(dǎo)。此外，TSH顯著上調(diào)了與急性炎癥相關(guān)的標(biāo)志物（如Nos2、Il6和Tnfa），并下調(diào)了與炎癥消退相關(guān)的一系列標(biāo)志物（包括Arg1、Pparg、Lxra和Abca1）。因此，TSH確實促成了巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)。

值得注意的是，Ccl2和Cx3cl1這兩種趨化因子也在TSH處理巨噬細(xì)胞的過程中被明顯誘導(dǎo)，它們對動脈粥樣硬化中單核細(xì)胞的招募至關(guān)重要。除了單核細(xì)胞的招募，斑塊內(nèi)的巨噬細(xì)胞數(shù)量還與其成熟、凋亡和增殖等因素有關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，TSH既不會加速單核細(xì)胞的成熟，對單核細(xì)胞的F4/80表達(dá)或巨噬細(xì)胞的凋亡也沒有明顯的影響。因此，Tshr的敲除可能不會讓巨噬細(xì)胞的數(shù)量減少。

髓系特異性Tshr敲除延緩了動脈粥樣硬化

為了檢驗TSH的促炎作用是否與體內(nèi)的血管炎癥和動脈粥樣硬化相關(guān)，研究人員通過雜交Tshr^flox/flox（由賽業(yè)生物提供）、LyzM-Cre⁺和ApoE^−/−小鼠制備了ApoE^−/−背景的髓系特異性Tshr敲除小鼠（TSHR^MKO小鼠）。他們發(fā)現(xiàn)，該小鼠的血清IL-6和CCL2水平明顯降低，表明全身炎癥減弱。此外，染色結(jié)果也表明，TSHR^MKO小鼠在12周和16周西方飲食后的動脈粥樣硬化減少。這些結(jié)果證實TSH對巨噬細(xì)胞的作用是促炎癥的，并導(dǎo)致動脈粥樣硬化。

為了揭示TSH促炎作用的潛在機制，他們進(jìn)一步研究了許多與炎癥相關(guān)的通路（圖2）。他們發(fā)現(xiàn)，TSH刺激在30分鐘內(nèi)導(dǎo)致p65核轉(zhuǎn)運，誘導(dǎo)IκB磷酸化和IκBα降解。另外，TSH處理也增加了ERK1/2、JNK和p38α的磷酸化，表明MAPK通路也參與了相關(guān)炎癥的誘導(dǎo)。TSHR單獨負(fù)責(zé)了這些通路的激活，因為Tshr沉默顯著阻斷了TSH的這些作用。

 

 

圖2. TSH通過IκB/NFκB和MAPK通路促進(jìn)了巨噬細(xì)胞中的炎癥。

“根據(jù)在群體、基因敲除小鼠和體外開展的研究，我們證明了TSH可通過促進(jìn)斑塊中的巨噬細(xì)胞炎癥而直接導(dǎo)致動脈粥樣硬化形成，”作者在文中寫道。

這項研究讓人們重新認(rèn)識到亞臨床甲狀腺功能減退如何增加心血管疾病風(fēng)險，并將TSH作為預(yù)防和治療心血管疾病及其他炎癥性疾病的潛在目標(biāo)。

原文檢索

Thyrotropin aggravates atherosclerosis by promoting macrophage inflammation in plaques

J Exp Med 2019 Apr 2. Epub 2019 Apr 2.

http://dx.doi.org/10.1084/jem.20181473