山大学者解析促甲状腺激素如何促成动脉粥样硬化

【字体: 时间:2019年04月26日 来源:生物通

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  这项研究表明促甲状腺激素(TSH)作为动脉粥样硬化的独立风险因素,加重了血管炎症并促进了动脉粥样硬化的形成。

  

近日,山东大学的赵家军和张群业团队在《Journal of Experimental Medicine》杂志上发表了题为“Thyrotropin aggravates atherosclerosis by promoting macrophage inflammation in plaques”的文章。

这项研究表明促甲状腺激素(TSH)作为动脉粥样硬化的独立风险因素,加重了血管炎症并促进了动脉粥样硬化的形成。山东大学附属省立医院的赵家军教授和山东大学齐鲁医院的张群业教授为共同通讯作者。
 
研究背景

人们早就发现,甲状腺功能减退会伴随着高胆固醇血症和心血管疾病,并将其归因于甲状腺激素水平的降低。然而,亚临床甲状腺功能减退(SH)患者的高胆固醇血症和心血管疾病风险也增加,这就很难用前述理论解释了。因为这些患者的甲状腺激素水平保持正常,只有促甲状腺激素水平升高。那么,促甲状腺激素是否在动脉粥样硬化中发挥作用呢?

促甲状腺激素(TSH)是由垂体分泌的一种糖蛋白激素,主要作用是刺激甲状腺激素的合成和分泌。不过,TSH受体可不止在甲状腺细胞中表达,还在肝细胞、脂肪细胞和破骨细胞等多种细胞中表达,这表明它的功能不仅仅限于甲状腺功能的调节。

根据以往研究,TSH受体也在巨噬细胞、内皮细胞和平滑肌细胞中表达。这三类细胞与动脉粥样硬化的关系最为密切。因此,TSH可能不仅通过调节甲状腺的功能来间接促进动脉粥样硬化,还通过这些细胞来直接发挥作用。为了验证这种假说,研究人员分析了TSH与动脉粥样硬化之间的关联。

TSH与动脉粥样硬化呈正相关

在这项研究中,研究人员招募了2,480名志愿者。在排除了患病的受试者之后,他们根据TSH水平,将其余1,103名受试者分成三组(甲状腺功能正常对照、轻度SH和重度SH)。与正常对照相比,轻度和重度患者的血清总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平显著升高。

他们发现,在TSH水平较高的群体中,颈动脉斑块发生率和颈动脉内中膜厚度(CIMT)也显著增加。此外,即使通过多元线性回归分析控制了传统的心血管因素(包括年龄、血脂异常和血压)后,TSH与CIMT之间的正相关性仍然显著。而且,几种关键炎症因子(包括TNF-α、CCL-2和IL-1β)的血清水平也显著升高。这些结果支持了TSH与动脉粥样硬化之间的关联。

Tshr敲除减弱了动脉粥样硬化和血管炎症

为了确认TSH与动脉粥样硬化之间的因果关系,研究人员将Tshr+/−小鼠与ApoE−/−小鼠杂交,获得了Tshr−/−ApoE−/−和Tshr+/+ApoE−/−小鼠。他们从6周龄开始给小鼠投喂西方饮食,直至12周或16周。Tshr−/−ApoE−/−小鼠通过饮食中的甲状腺素粉末来维持甲状腺功能正常,以排除甲状腺激素水平异常的干扰。

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两组小鼠的脂质参数相当,但染色结果表明Tshr−/−ApoE−/−小鼠的斑块面积显著减少(图1)。该小鼠斑块中的F4/80阳性面积显著降低,表明巨噬细胞的数量减少,且血管炎症减弱,主动脉中的F4/80、Il-1b、Il-6、Tnfa和Ccl2表达量降低。TNF-α和 IL-6的免疫组化结果也证实了这一点。这些结果表明,TSH可通过某种不依赖甲状腺激素的机制来促进血管炎症和动脉粥样硬化。


图1. TSHR敲除减弱了血管炎症和动脉粥样硬化。

TSH直接促成巨噬细胞炎症反应

既然巨噬细胞在动脉粥样硬化中起到关键作用,那么这种细胞是否受到TSH直接影响?首先,研究人员通过免疫荧光证实了TSHR在小鼠腹膜巨噬细胞和斑块巨噬细胞中的表达。然后在体外用TSH处理巨噬细胞,并观察到TNF-α和IL-6的诱导。此外,TSH显著上调了与急性炎症相关的标志物(如Nos2、Il6和Tnfa),并下调了与炎症消退相关的一系列标志物(包括Arg1、Pparg、Lxra和Abca1)。因此,TSH确实促成了巨噬细胞炎症反应。

值得注意的是,Ccl2和Cx3cl1这两种趋化因子也在TSH处理巨噬细胞的过程中被明显诱导,它们对动脉粥样硬化中单核细胞的招募至关重要。除了单核细胞的招募,斑块内的巨噬细胞数量还与其成熟、凋亡和增殖等因素有关。研究人员发现,TSH既不会加速单核细胞的成熟,对单核细胞的F4/80表达或巨噬细胞的凋亡也没有明显的影响。因此,Tshr的敲除可能不会让巨噬细胞的数量减少。

髓系特异性Tshr敲除延缓了动脉粥样硬化

为了检验TSH的促炎作用是否与体内的血管炎症和动脉粥样硬化相关,研究人员通过杂交Tshrflox/flox(由赛业生物提供)、LyzM-Cre+和ApoE−/−小鼠制备了ApoE−/−背景的髓系特异性Tshr敲除小鼠(TSHRMKO小鼠)。他们发现,该小鼠的血清IL-6和CCL2水平明显降低,表明全身炎症减弱。此外,染色结果也表明,TSHRMKO小鼠在12周和16周西方饮食后的动脉粥样硬化减少。这些结果证实TSH对巨噬细胞的作用是促炎症的,并导致动脉粥样硬化。

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为了揭示TSH促炎作用的潜在机制,他们进一步研究了许多与炎症相关的通路(图2)。他们发现,TSH刺激在30分钟内导致p65核转运,诱导IκB磷酸化和IκBα降解。另外,TSH处理也增加了ERK1/2、JNK和p38α的磷酸化,表明MAPK通路也参与了相关炎症的诱导。TSHR单独负责了这些通路的激活,因为Tshr沉默显著阻断了TSH的这些作用。


图2. TSH通过IκB/NFκB和MAPK通路促进了巨噬细胞中的炎症。

“根据在群体、基因敲除小鼠和体外开展的研究,我们证明了TSH可通过促进斑块中的巨噬细胞炎症而直接导致动脉粥样硬化形成,”作者在文中写道。

这项研究让人们重新认识到亚临床甲状腺功能减退如何增加心血管疾病风险,并将TSH作为预防和治疗心血管疾病及其他炎症性疾病的潜在目标。(生物通 余亮)

原文检索

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

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