低氧性肺動(dòng)脈高壓與免疫炎癥*

任瑞鋒 劉俊峰

肺動(dòng)脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是一種以肺血管阻力進(jìn)行性增加和右心衰竭為特征的惡性肺血管性疾病。該病的死亡率極高，據(jù)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所的登記資料顯示，相當(dāng)一部分PH患者會(huì)在確診后的2~3年內(nèi)死亡，其中PH確診后第1年的死亡率是32%，第2年和第5年則分別升至52%和66%[1-2]。即便進(jìn)行了成功的肺移植或心肺聯(lián)合移植，3年和5年的生存率也僅為55%和45%[3]。由此可見(jiàn)，PH是一類嚴(yán)重危害人類健康及生命的疾病。PH可分為原發(fā)和繼發(fā)型兩種，低氧性PH是最為常見(jiàn)的繼發(fā)型PH，其發(fā)生與低氧對(duì)肺血管內(nèi)皮的損傷密切相關(guān)，病理改變主要表現(xiàn)為肺動(dòng)脈血管重構(gòu)，而免疫炎癥反應(yīng)和平滑肌細(xì)胞的過(guò)度增殖是這一進(jìn)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文就低氧性肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生機(jī)理作一綜述。

1 血管內(nèi)皮損傷與PH

機(jī)體正常血管結(jié)構(gòu)和功能的維持是一種血管損傷與修復(fù)過(guò)程的平衡[4]，而血管內(nèi)皮祖細(xì)胞（Endothelial progenitor cell，EPC）在該過(guò)程中起到重要的調(diào)節(jié)作用。近年來(lái)大量研究顯示，與造血干細(xì)胞具有共同前體的EPC在血管新生、血管內(nèi)皮正常功能的維持以及細(xì)胞損傷后的修復(fù)方面都起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)在體外培養(yǎng)的條件下也能夠分化為具有正常表型和功能的成熟內(nèi)皮細(xì)胞，在局部缺血的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)能夠整合到受損部位，生成毛細(xì)血管，從而改善缺血區(qū)域的血流灌注。有研究顯示PH急性期外周血EPC的數(shù)量明顯增加，這表明肺動(dòng)脈內(nèi)皮損傷發(fā)生的同時(shí)，體內(nèi)存在著自主性的EPC動(dòng)員和歸巢，以實(shí)現(xiàn)血管損傷的修復(fù)并最大限度地恢復(fù)其正常的形態(tài)和功能，然而由于PH自身的EPC存在功能上的異常，因此這種代償機(jī)制并不能有效地修復(fù)受損的血管內(nèi)皮[5]。隨著病情的進(jìn)展，EPC的大量消耗將導(dǎo)致其數(shù)量和功能的進(jìn)一步下調(diào)[6]。同時(shí)，一旦發(fā)生不可逆的血管重構(gòu)，其外周血中EPC的數(shù)量以及活性均存在明顯的下調(diào)。并且，通過(guò)早期外源性EPC的植入野百合堿所誘導(dǎo)的PH模型的病變發(fā)生可以得到有效的阻止[7]。那么，究竟是由于PH在發(fā)生過(guò)程中，其自身骨髓EPC亦或其前體細(xì)胞存在一定數(shù)量以及功能上的缺陷，以致在血管損傷的修復(fù)上無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還是由于血液中缺乏持續(xù)性的刺激因子以動(dòng)員骨髓EPC的增殖和歸巢，都有待于進(jìn)一步的研究。由于在PH發(fā)生的早期通過(guò)外源性EPC移植，可以使野百合堿（MCT）誘導(dǎo)的PH模型大鼠肺動(dòng)脈病變顯著減輕[7]。這至少可以表明血管內(nèi)皮的損傷及修復(fù)機(jī)制受損在PH發(fā)生過(guò)程中起到了重要的作用。肺動(dòng)脈血管內(nèi)皮的損傷在引起血管內(nèi)皮舒張功能障礙的同時(shí)，將誘導(dǎo)生成具有抗凋亡表型內(nèi)皮細(xì)胞的出現(xiàn)和大量增殖，而抗凋亡表型內(nèi)皮細(xì)胞活化后會(huì)分泌各種炎癥性趨化因子，并進(jìn)一步導(dǎo)致受損部位炎癥反應(yīng)的發(fā)生，啟動(dòng)并促進(jìn)血管結(jié)構(gòu)的改變，最終造成血管結(jié)構(gòu)的改變和PH的發(fā)生。

2 低氧性PH與免疫炎癥

PH通?？煞譃樵l(fā)性和繼發(fā)性兩種，臨床中以繼發(fā)性PH最為常見(jiàn)。繼發(fā)性PH的發(fā)病機(jī)制上主要是由于長(zhǎng)期生活在高原缺氧地區(qū)或由于各種原因所導(dǎo)致的肺血管失調(diào)而引起。其臨床病理特征的主要特點(diǎn)也是以肺血管的舒縮功能障礙和肺血管結(jié)構(gòu)的重建為主。而在低氧下所誘導(dǎo)的以肺小動(dòng)脈為主的血管收縮功能的顯著增強(qiáng)更為明顯。低氧環(huán)境下所誘導(dǎo)生產(chǎn)的大量?jī)?nèi)源性血管因子可以作為血管收縮劑而發(fā)揮縮血管作用。同時(shí)在長(zhǎng)期低氧環(huán)境下，可以誘導(dǎo)肺小動(dòng)脈發(fā)生結(jié)構(gòu)的重建，導(dǎo)致血管壁的增厚和管腔狹窄，這些反應(yīng)與長(zhǎng)期處于低氧環(huán)境下血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的生成顯著增加，進(jìn)而導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞的過(guò)度增殖密切相關(guān)。

2.1 低氧與炎癥反應(yīng) 大量的研究均已表明，低氧可以作為啟動(dòng)因子直接參與機(jī)體全身性炎癥反應(yīng)的發(fā)生，并造成包括肺動(dòng)脈主干及各級(jí)分支在內(nèi)的全身多種靶器官的損害。通常情況下，正常人體在缺氧狀態(tài)下的數(shù)小時(shí)后，便會(huì)出現(xiàn)彌漫性的肺血管通透性增高，進(jìn)而造成肺泡內(nèi)包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的大量炎癥性細(xì)胞的浸潤(rùn)。在局部多種炎癥性介質(zhì)的大量產(chǎn)生和介導(dǎo)下，進(jìn)一步引起肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞、血管外膜成纖維細(xì)胞的廣泛性增殖和肥大，最終造成血管結(jié)構(gòu)的重塑。這一系列的病理生理進(jìn)程均已通過(guò)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型予以證實(shí)[8]。通常認(rèn)為，作為機(jī)體適應(yīng)低氧環(huán)境而產(chǎn)生的一種關(guān)鍵調(diào)控因子，低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）在低氧性PH的發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當(dāng)局部肺組織由于低氧引起血管內(nèi)皮損傷進(jìn)而發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí)，大量的炎癥性介質(zhì)將對(duì)HIF-1的分泌產(chǎn)生強(qiáng)大的促進(jìn)作用，而HIF-1則通過(guò)增強(qiáng)P65的核轉(zhuǎn)位、激活P65或IkB殘基Ser276的磷酸化進(jìn)一步增強(qiáng)NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，從而加劇炎癥性介質(zhì)的產(chǎn)生和局部的炎癥反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)炎癥反應(yīng)的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。

2.2 PH與炎癥 盡管目前關(guān)于炎癥在PH發(fā)生過(guò)程中所起到的作用尚存在一定的爭(zhēng)議：炎癥究竟是PH的啟動(dòng)因素，還是PH發(fā)生過(guò)程中的參與者，亦或僅僅是PH發(fā)生過(guò)程的伴隨癥狀。然而，大量的研究事實(shí)表明，炎癥的確參與PH發(fā)生、進(jìn)展的始末。在肺動(dòng)脈高壓患者重構(gòu)的肺血管局部，可以見(jiàn)到含有B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞以及樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）的三級(jí)淋巴濾泡的形成，這些淋巴濾泡通過(guò)間質(zhì)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與受損的血管相連，并受淋巴管滋養(yǎng)[9]。以上都說(shuō)明在PH病變血管部位存在炎癥反應(yīng)。與之相對(duì)應(yīng)的是PH患者肺組織中趨化因子CX3（FKN）蛋白及其mRNA表達(dá)的顯著上調(diào)和血漿FKN含量的明顯增加[10]。由此可見(jiàn)，在PH的進(jìn)程中，活化的內(nèi)皮細(xì)胞所分泌的大量FKN能夠?qū)ν庵苎袉魏思?xì)胞及T淋巴細(xì)胞發(fā)揮強(qiáng)大的趨化作用，并增強(qiáng)其與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附[11]，進(jìn)而引起局部免疫炎癥反應(yīng)的發(fā)生。由于FKN的作用受體CX3CR1主要表達(dá)于Th1細(xì)胞表面，而在Th2細(xì)胞表面僅有少量的表達(dá)，因此在FKN介導(dǎo)的局部炎癥反應(yīng)的同時(shí)，存在著Th1/Th2免疫失調(diào)。

2.2.1 B淋巴細(xì)胞 B淋巴細(xì)胞在機(jī)體的體液和細(xì)胞免疫中起著非常重要的作用，在抗原的刺激作用下，B淋巴細(xì)胞被激活并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞，通過(guò)合成、分泌多種抗體來(lái)參與和執(zhí)行機(jī)體的體液免疫。PH患兒體內(nèi)由于B淋巴細(xì)胞活化所產(chǎn)生的抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體和抗成纖維細(xì)胞抗體沉積到肺動(dòng)脈血管內(nèi)膜上，進(jìn)而誘導(dǎo)局部?jī)?nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá)和內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡[12-13]。同時(shí)PH患者體內(nèi)B淋巴細(xì)胞活化對(duì)于誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞的分化及輔助DC所介導(dǎo)的免疫應(yīng)答也發(fā)揮著重要的作用。

2.2.2 T淋巴細(xì)胞 T淋巴細(xì)胞主要分為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞、輔助性T淋巴細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，與野生型大鼠比較，用血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體阻斷劑處理后，裸鼠肺血管壁增厚和管腔狹窄更嚴(yán)重，提示T淋巴細(xì)胞在肺血管重塑中起保護(hù)作用[14]。但Daley等[15]卻證實(shí)Th2細(xì)胞免疫反應(yīng)及Th2調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子白介素-13均是肺血管肌化的促發(fā)因素。調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞協(xié)調(diào)機(jī)體Th1和Th2的反應(yīng)平衡，涉及維持機(jī)體自我耐受及抑制機(jī)體自身免疫。Ulrich等[16]發(fā)現(xiàn)IPAH患者的血液中調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞明顯升高，同時(shí)伴CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞降低。

2.2.3 樹(shù)突狀細(xì)胞（DC） DC是體內(nèi)功能最為強(qiáng)大的專職抗原遞呈細(xì)胞，其數(shù)量和功能的異常參與了腫瘤和包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡在內(nèi)的諸多免疫性疾病的發(fā)病過(guò)程。DC不僅能夠激活初始T細(xì)胞產(chǎn)生針對(duì)某一抗原的特異性免疫應(yīng)答，同時(shí)在誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫耐受方面也發(fā)揮著重要的作用。研究顯示，無(wú)論是PH患者還是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，在其受損的肺動(dòng)脈外膜處均能發(fā)現(xiàn)未成熟DC的數(shù)量顯著增加[17]，這表明在PH的發(fā)生過(guò)程中，機(jī)體會(huì)通過(guò)增加誘導(dǎo)耐受的DC數(shù)量來(lái)降低局部免疫炎癥反應(yīng)以達(dá)到減輕或抑制血管損傷的目的。然而由于PH患者自身DC功能障礙的存在[18]，無(wú)法有效地發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。而伊馬替尼則能夠通過(guò)恢復(fù)體內(nèi)DC的功能，從而逆轉(zhuǎn)PH血管的重構(gòu)[19-20]。同樣，與肺動(dòng)脈血管重構(gòu)嚴(yán)重程度呈明顯正相關(guān)的血漿Th1類細(xì)胞因子和Th2類細(xì)胞因子的顯著上調(diào)，Th1/Th2的漂移，以及外周血中調(diào)節(jié)T細(xì)胞（Treg）的明顯增加均進(jìn)一步印證了PH炎癥反應(yīng)發(fā)生過(guò)程中存在免疫失調(diào)[21-22]。

2.2.4 炎癥因子 隨著PH的進(jìn)程及局部免疫炎癥反應(yīng)的加劇，浸潤(rùn)的炎癥性細(xì)胞可以分泌包括腫瘤壞死因子TNF-α、白細(xì)胞介素IL-1、IL-6等在內(nèi)的多種細(xì)胞因子和炎癥性介質(zhì)，從而進(jìn)一步加重局部組織的損傷。在諸多的細(xì)胞因子中，TNF-α所發(fā)揮的作用尤其重要，TNF-α能夠明顯增強(qiáng)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移能力[23]，對(duì)PH血管重構(gòu)尤為關(guān)鍵。研究表明，TNF-α能夠顯著增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子（Ca2+）的濃度[24]，進(jìn)而通過(guò)鈣神經(jīng)素/激活性T細(xì)胞的細(xì)胞核因子（CaN/NFAT）信號(hào)途徑促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖。NFAT通常以未激活狀態(tài)存在于細(xì)胞漿中，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度顯著增高時(shí)可以首先使鈣神經(jīng)素活化，在活化的鈣神經(jīng)素的介導(dǎo)下使NFAT去磷酸化激活并向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，隨后活化的NFAT可以通過(guò)與相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的共同作用促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖。在PH患者和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的病變肺血管處均可以觀察到NFAT的活化，而通過(guò)抑制CaN/NFAT信號(hào)途徑則可以有效地逆轉(zhuǎn)PH的進(jìn)程[15，25]。這些都說(shuō)明NFAT激活在PH血管重構(gòu)中的重要作用。

綜上所述，低氧性PH血管重構(gòu)的發(fā)生機(jī)制可能是：低氧造成血管內(nèi)皮修復(fù)機(jī)制受損；誘發(fā)抗凋亡表型內(nèi)皮細(xì)胞的活化及FKN表達(dá)的上調(diào)；促使局部免疫炎癥反應(yīng)的發(fā)生和TNF-α的大量分泌；通過(guò)增加血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度激活CaN/NFAT信號(hào)途徑，引起平滑肌細(xì)胞的過(guò)度增殖；最終造成血管重構(gòu)的發(fā)生。

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