编辑推荐：
这篇综述聚焦褪黑素（MLT）治疗动脉粥样硬化（AS）。MLT 通过调节程序性细胞死亡（PCD）、炎症和氧化应激相关通路，如 NLRP3 炎症小体、NF-κB 等发挥抗 AS 作用，但临床应用存在剂量、安全性等问题，值得深入探究。
引言
动脉粥样硬化（AS）是心血管疾病（CVD）的主要病因，它是一种慢性炎症性疾病，会导致动脉壁狭窄、斑块破裂或因血栓形成和血小板聚集而堵塞。年龄相关疾病和衰老会干扰程序性细胞死亡（PCD）途径，PCD 对于组织内稳态和细胞更新至关重要。
焦亡是一种由炎症小体介导的促炎性 PCD，NOD 样受体家族蛋白 3（NLRP3）在传统焦亡途径中发挥关键作用，激活后会导致白细胞介素 - 18（IL-18）和前半胱天冬酶 - 1（IL-1β）成熟，以及前半胱天冬酶 - 1 裂解为具有生理活性的半胱天冬酶 - 1 。在 AS 过程中，激活 NLRP3 炎症小体的因素会促进炎症和动脉粥样硬化的发展，而阻断炎症小体有助于稳定斑块。
褪黑素（MLT）是一种由松果体分泌的吲哚胺，具有昼夜节律，夜间分泌量增加。除了调节睡眠 / 清醒周期外，MLT 还具有多种代谢、血管运动、抗氧化和抗炎作用。它可以通过受体依赖性信号通路和与自由基的化学反应来中和自由基产物，刺激抗氧化酶发挥抗炎和其他抗氧化作用。MLT 的主要受体包括 MT1、MT2、MT3 和视黄酸相关孤儿受体等，这些受体激活后会影响心脏和血管。研究表明，MLT 可以通过多种机制延缓 AS 的发展，本文将探讨 MLT 对不同类型 PCD、炎症和氧化应激的影响，以及这些作用如何用于预防和治疗 AS。
内源性 MLT 如何降低动脉粥样硬化风险？
松果体根据昼夜节律分泌的内源性 MLT 可能在降低动脉粥样硬化疾病风险方面发挥作用。健康的睡眠习惯有助于内源性 MLT 的产生，多项研究表明，良好的睡眠习惯与较低的 CVD 风险相关，包括 AS。然而，目前还需要更多的纵向和干预性人体研究来确定它们之间的直接因果关系。
MLT 是生物钟的关键调节因子，通过调节血压、心率和血管张力来影响心血管功能。昼夜节律紊乱，如轮班工作、深夜暴露于人造光和不规律的睡眠模式，与高血压、血脂异常和 AS 的风险增加有关。此外，MLT 作为一种强大的抗氧化剂，能够清除活性氧（ROS），减少氧化应激，氧化应激在血管内皮功能障碍和 AS 进展中起着关键作用。MLT 还可以调节炎症通路，降低促炎细胞因子水平，这些细胞因子会导致血管损伤和斑块形成。血管内皮功能障碍是早期 AS 的标志，MLT 可以增强一氧化氮的产生，促进血管舒张，降低血管僵硬度，从而对 AS 起到保护作用。另外，MLT 还能降低交感神经系统的活性，慢性交感神经过度激活是高血压的重要原因，而高血压是 AS 的主要危险因素之一。
多项研究支持通过健康睡眠模式分泌的天然 MLT 可能降低 AS 风险的观点。一项对 71 项研究（380 万参与者）的荟萃分析发现，每晚睡眠 7.5 小时与降低心脑血管疾病风险相关。对轮班工人的研究发现，睡眠 - 清醒周期的破坏会导致 MLT 水平降低、动脉僵硬度增加和亚临床 AS 风险升高。维持健康的睡眠 - 清醒周期以产生内源性 MLT 是心血管健康的重要但常被忽视的因素。
细胞凋亡
细胞凋亡是一种重要的程序性细胞死亡方式，对于维持细胞内稳态至关重要。它具有系统性、可控性的特点，由众多基因调控。在细胞凋亡过程中，会发生细胞收缩、伪足消失、染色质聚集、核膜收缩、核仁破碎，最终形成凋亡小体。细胞凋亡可通过内源性或外源性途径启动，取决于启动凋亡的信号。外源性途径中，细胞外信号激活半胱天冬酶，启动凋亡；内源性途径中，内部刺激介导半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的诱导，激活的半胱天冬酶诱导凋亡并产生细胞内的主要蛋白质。
许多心血管系统疾病，如 AS，都涉及巨噬细胞、血管平滑肌细胞、髓细胞和淋巴细胞的凋亡。在 AS 过程中，不受控制的凋亡会改变动脉的稳定性、形态和代谢，对调节动脉壁成分的细胞毒性起着关键作用。
氧化应激在调节细胞凋亡的内在（线粒体）和外在（死亡受体介导）途径中起着核心作用。ROS 的积累会导致细胞损伤，最终激活凋亡途径。线粒体在细胞凋亡的调节中至关重要，氧化应激会影响其完整性。ROS 可以损伤线粒体膜和蛋白质，导致线粒体功能障碍，引发细胞色素 c 从线粒体膜间隙释放到细胞质中，这是内在凋亡途径的早期事件之一。此外，氧化应激会上调肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）及其受体（TNFR），TNF-α 与 TNFR 结合会招募衔接蛋白，激活半胱天冬酶 - 8，促进细胞死亡。核因子 -κB（NF-κB）是一种氧化还原敏感的转录因子，被 ROS 激活，在炎症中起关键作用。它可以促进细胞存活或凋亡，取决于细胞应激的背景和类型。NF-κB 激活会导致促炎细胞因子如 TNF-α 和 IL-1β 的表达，进而激活死亡受体，放大凋亡信号，还会调节促凋亡基因的表达，将 TNF 信号与凋亡级联联系起来。
多项研究探讨了 MLT 的抗氧化活性对 CVD 的影响。在体外和体内研究以及一些临床试验中发现，MLT 可以减少细胞凋亡和焦亡。在对暴露于尼古丁的人 THP-1 巨噬细胞的研究中，给予 1μM 尼古丁建立焦亡模型，然后用 30mM MLT 处理，体内则给 ApoE-/-小鼠饮用 0.1mg/mL 尼古丁溶液，同时灌胃 10mg/kg/ 天的 1mg/mL MLT 溶液。结果显示，MLT 抑制了焦亡，伴随着 ROS 生成减少、沉默调节蛋白 3 活性逆转和叉头盒 O3 过表达，同时也预防了主要由半胱天冬酶 - 1 和半胱天冬酶 - 3 相互作用引起的细胞凋亡。
焦亡
焦亡最初在沙门氏菌介导的巨噬细胞死亡中被观察到，是一种依赖于半胱天冬酶 - 1 的程序性细胞死亡，与一些炎症细胞因子的产生有关。某些炎症物质会诱导焦亡，使胃泌素分离并激活潜伏的细胞因子如 IL-1 和 IL-18。AS 和糖尿病肾病与这些过程密切相关，血管壁细胞损失增加会加速 AS 的发展。
炎症是对损伤刺激的复杂生物学反应，焦亡是由 gasdermin D（GSDMD）的释放引起的，它会促进细胞死亡。NLRP3 炎症小体会被多种威胁和刺激激活，阻断 NLRP3 炎症小体的激活可能会减少焦亡，中断 AS 的发展和进展。根据是否依赖半胱天冬酶 - 1，炎症途径可分为正常或非典型。半胱天冬酶 - 3 和半胱天冬酶 - 8 分别切割 GSDMD 和 GSDME，导致细胞凋亡。MLT 的抗焦亡作用可能归因于其对 Toll 样受体 4（TLR4）/NF-κB 信号通路的抑制。
研究人员对 MLT 在动脉粥样硬化内皮中的抗焦亡特性和可能机制进行了研究。在体外实验中，用氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）处理人脐静脉内皮细胞，MLT 降低了 caspase-1、NLRP3 和 IL-1β 等焦亡相关基因的表达，减少了焦亡，降低了泛醇 - 细胞色素 c 还原酶核心蛋白 1（UQCRC1）的甲基化，增加了十一 - 十一易位蛋白 2 的表达。MLT 上调 UQCRC1 增强了线粒体活性，从而防止内皮细胞焦亡和氧化应激。在体内实验中，以给予 ApoE-/-小鼠高脂饮食（HFD）建立 AS 动物模型，12 周的 MLT 灌胃显著减少了主动脉中的动脉粥样硬化斑块数量。在 MLT 处理的大鼠主动脉内皮中，MLT 降低了 NLRP3、ASC、GSDMD N 端、裂解的半胱天冬酶 1、NF-κB/GSDMD、IL-18 和 IL-1β 等焦亡相关基因的表达。在 ox-LDL 处理的人主动脉内皮细胞（HAECs）中也观察到了一致的抗焦亡效果。此外，在 HAECs 中，长链非编码 RNA MEG3 会促进焦亡，而 miR223 的敲低会阻止 MLT 对 ox-LDL 处理的 HAECs 的抗焦亡作用。
炎症标志物
炎症在 AS 的发生发展过程中起着关键作用，包括动脉中斑块的初始形成和发展，以及疾病的进展和结局。在 AS 早期，内皮损伤、异常血脂水平和血流动力学应激是主要原因。AS 的特征还包括巨噬细胞中脂质的积累，这容易引发炎症小体的激活，炎症小体是一种多蛋白复合物。NLRP3 炎症小体是与 CVD 病理生理学研究最深入的调节因子，在人类动脉粥样硬化病变中，NLRP3 的重要成分表达水平较高，研究表明阻断 NLRP3 炎症小体可以显著减缓 AS 的进展。
促炎反应主要依赖于局部 IL-1β 的产生，会引发如 IL-6 等次级炎症介质的产生。IL-1β 对平滑肌细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞有多种炎症作用，在 AS 及其后果中起主要作用。例如，IL-1β 通过自分泌过程刺激血小板衍生生长因子的产生，增加人内皮细胞中的粘附分子，促进平滑肌细胞的增殖，还能刺激先天免疫相关细胞，尤其是巨噬细胞。
MLT 具有显著的抗炎特性。环氧化酶 - 2（COX-2）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）与炎症和炎症细胞因子的产生密切相关。NF-κB 与抑制剂 IκB 结合，其磷酸化会导致 NF-κB 释放并转移到细胞核，促进炎症基因包括炎症细胞因子的产生，这是控制炎症反应、促进 COX-2 和 iNOS 产生的关键机制，NF-κB 途径主要控制 iNOS 和 COX-2 的产生，与心肌功能障碍密切相关。MLT 抑制 COX-2 和 iNOS 的产生，通过阻断 NF-κB 途径减少炎症反应，减轻组织损伤。
近期多项研究评估了 MLT 治疗 AS 的效果。给 ApoE-/-小鼠腹腔注射 MLT（20mg/kg/ 天）12 周，MLT 治疗显著减少了动脉粥样硬化病变，产生了稳定的表型硬化斑块，防止了巨噬细胞浸润，降低了促炎细胞因子的释放。研究发现 S100a9 是 MLT 保护作用的关键介质，MLT 显著降低了 HFD 诱导的 S100a9 表达的 mRNA 和蛋白质水平，过表达 S100a9 会消除 MLT 对 HFD 诱导的血管炎症的拮抗作用，MLT 通过阻断 S100a9/NF-κB 信号通路发挥强大的抗动脉粥样硬化作用。MLT 通过下调 Gal-3 来改善自噬和减少炎症，从而减缓 AS 的进程。在体外和体内研究中，使用 THP-1 巨噬细胞和给予 HFD 的 ApoE-/-小鼠，发现 MLT 处理后，AS 斑块巨噬细胞的差异表达基因（DEGs）富集在免疫相关过程中，MLT 处理的 HFD 喂养的 ApoE-/-小鼠和 THP-1 巨噬细胞中促炎因子水平较低，进一步支持了炎症状态的改变。通过转录组学多尺度网络药理学平台（TMNP）发现 Gal-3 是上游靶基因，MLT 治疗在体内和体外均下调了 Gal-3，且 TMNP 方法预测的靶基因富集表明自噬对 DEGs 有显著影响，MLT 和 Gal-3 敲低下调了大多数与炎症反应相关的蛋白质，可能改善了自噬。机制上，MLT 抑制 Gal-3，降低 NF-κB 途径活性，增加转录因子 EB 的核定位，而 Gal-3 分泌增加会通过结合 CD98 激活 PI3K/AKT 途径，阻碍自噬。
研究 MLT 对高胆固醇血症大鼠内皮功能和炎症的影响时发现，高胆固醇饮食会降低 vaspin 和 DDAH 蛋白的表达，增加 STAT-3、visfatin 和 ADMA 水平，MLT 使这些参数恢复到正常信号水平。给兔子喂食标准饮食、高胆固醇饮食或高胆固醇饮食加 10mg/kg/ 天 MLT 12 周，发现高胆固醇饮食的兔子血脂和炎症指标升高，内膜 / 中膜厚度比增加，出现血管内皮功能障碍（VED）和典型的动脉粥样硬化斑块发展，MLT 给药显著减轻了这些影响。组织学和免疫印迹分析表明，高胆固醇饮食增加了 TLR4、IκB 和髓样分化主要反应蛋白的表达，降低了 IκB 的表达，而 MLT 治疗增强了 IκB 的表达，降低了 MyD88、TLR4 和 NF-κB p65 的水平，在 HFD 兔子中，MLT 减少了炎症、改善了脂质代谢和 VED，减缓了 AS 的发展。
氧化应激
低密度脂蛋白（LDL）颗粒的积累是动脉粥样硬化斑块形成的第一步，ox-LDL 在动脉壁中积累，会增加内皮细胞上细胞粘附分子的表达，如血管细胞粘附分子 - 1（VCAM-1）。炎症信号会触发抗氧化抑制途径，包括 NF-κB 的氧化还原敏感激活，进而驱动内皮 VCAM-1 的表达。ROS 通过多种方式促进 AS 的发展，除了产生氧化脂蛋白外，还会与内皮细胞内的内源性血管活性介质相互作用，直接损伤细胞和核膜。
氧化系统的酶包括脂氧合酶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）、解偶联的内皮型一氧化氮合酶（eNOS）、黄嘌呤氧化酶和线粒体呼吸链酶。抗氧化系统则包括超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、过氧化物还原酶、对氧磷酶、硫氧还蛋白系统等酶。解偶联的 eNOS 会产生超氧阴离子（O2?），加剧血管氧化应激，L - 精氨酸或四氢生物蝶呤缺乏、高血糖、ox-LDL 和 eNOS S - 谷胱甘肽化是 eNOS 解偶联的主要原因。
MLT 的抗氧化能力在文献中已有详细记载。它可以直接作为抗氧化剂清除自由基，也可以间接通过抑制促氧化酶和激活抗氧化酶发挥作用。MLT 还能与某些过渡金属形成螯合物，抑制脂质过氧化等过程，激活许多催化抗氧化反应、清除自由基的酶。通过与 MT1 和 MT2 受体结合，MLT 可以增加 SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的产生和活性，抑制脂氧合酶的活性。
研究发现，给 ApoE-/-小鼠喂食 HFD 后，MLT 治疗显著减缓了动脉粥样硬化斑块的生长。MLT 组的动脉粥样硬化根部巨噬细胞中谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）和 SLC7A11 的水平明显高于 HFD 组。在体外，MLT 通过激活核因子 - E2 相关因子 2（NRF2）/SLC7A11/GPX4 信号通路，增加抗氧化能力，减少脂质过氧化，抑制巨噬细胞中脂蛋白相关磷脂酶 A2（Lp-PLA2）的表达。MLT 还使用铁死亡抑制剂 ferrostatin-1 和 / 或 erastin 来对抗 ox-LDL 引起的铁死亡。在 ML385 处理的巨噬细胞和用 AAV-sh-NRF2 处理的 ApoE-/-小鼠中，MLT 对 Lp-PLA2 表达、抗氧化能力、脂质过氧化和铁死亡的保护作用减弱，MLT 抑制巨噬细胞铁死亡，轻微激活 NRF2 途径，降低 Lp-PLA2 表达，减缓 AS 进程。
暴露于 PM2.5 的 ApoE-/-小鼠主动脉柔韧性下降，出现血脂异常、主动脉氧化损伤和动脉粥样硬化斑块面积增加，而给予 MLT 有效减轻了 PM2.5 对小鼠巨噬细胞 M1 极化和 AS 的影响。PM2.5 会触发线粒体和 NOX2 产生 ROS，同时使用两种 ROS 特异性抑制剂和 MLT，通过阻断 NOX2 介导的 Keap1/Nrf2/NF-κB 和 TLR4/TRAF6/NF-κB 信号通路的相互作用，显著恢复了 PM2.5 触发的巨噬细胞 M1 极化和泡沫细胞的产生。
研究环亲蛋白 A（CyPA）在 AS 早期的作用以及 MLT 潜在的抗动脉粥样硬化保护作用的抗氧化特性发现，给 6 周和 15 周龄的 APOE 缺失小鼠分别给予 0.1mg/kg/ 天或 10mg/kg/ 天的 MLT，研究发现 CyPA 表达增加会促进血管平滑肌细胞运动和炎症细胞外渗，影响炎症细胞粘附和 IL-6 产生，MLT 对血管损伤具有间接的抗动脉粥样硬化保护作用。
结论
MLT 是一种有效的治疗药物，对许多器官和疾病具有广泛的作用，部分作用通过受体介导，部分则不依赖受体。有趣的是，MLT 对健康细胞和患病细胞往往具有相反的作用，它在某些细胞中促进细胞凋亡，而在另一些细胞中则抑制细胞凋亡。PCD 是许多器官正常发育所必需的高度保守过程，其系统在许多疾病中会受到干扰。MLT 通过控制 PCD、炎症和氧化应激的信号通路来影响这些过程，根据细胞的病理状态<
