細胞因子在肺動脈高壓發(fā)病中作用的研究進展

歐　東　賀仁忠

遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸二科 (貴州 563000)

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細胞因子在肺動脈高壓發(fā)病中作用的研究進展

歐東賀仁忠

遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸二科 (貴州 563000)

【摘要】肺動脈高壓是一類發(fā)病率低，但常引起右心衰竭等最終導(dǎo)致患者死亡的嚴(yán)重肺血管疾病，其形成的主要病理改變是肺血管重構(gòu)和肺血管收縮，多種細胞因子異常作用參與發(fā)病，對該作用機制的研究成為了治療疾病，改善疾病預(yù)后的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】肺動脈高壓細胞因子肺血管重塑肺血管收縮

肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)是一類發(fā)病率低,但致殘和致死率均較高的嚴(yán)重肺血管疾病。低氧性肺血管收縮和肺血管重塑是其主要的兩個病理生理改變，多種細胞因子異常相互作用可以使肺血管內(nèi)皮細胞增殖，導(dǎo)致不可逆性肺血管的重構(gòu)和肺血管阻力增高，成為肺動脈高壓形成的關(guān)鍵因素[1]?，F(xiàn)就近幾年在肺動脈高壓發(fā)病機制研究中發(fā)現(xiàn)的細胞因子及其作用綜述如下。

1低氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor 1，HIF-1)

低氧誘導(dǎo)因子-1屬于bHLH-PAS(basic Helix-Loop-Helix-Per/ARNT/AhR/Sim)轉(zhuǎn)錄因子家族成員，具有誘導(dǎo)細胞遷移和增殖、調(diào)節(jié)血管生成等功能，由HIF-1α和 HIF-1β兩個亞基組成，其中HIF-1α是一種氧依賴的核轉(zhuǎn)錄因子，也是缺氧誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄和信息傳遞的共同途徑中的關(guān)鍵因子，其蛋白的穩(wěn)定性決定了 HIF -1 的生物活性。低氧狀態(tài)下HIF-1α蛋白自身穩(wěn)定性增強，HIF-1活性隨之增強，由此引起肺血管內(nèi)肌球蛋白輕鏈磷酸化血管收縮功能增強；同時胞質(zhì)內(nèi)積聚的HIF-1α發(fā)生核移位與核內(nèi)HIF-1β結(jié)合，HIF-1α磷酸化，大量激活下游包括內(nèi)皮素-1( ET-1) 、誘導(dǎo)型NO合酶( inducible NOS，iNOS)等在內(nèi)的目的基因，此外還轉(zhuǎn)錄上調(diào)mir-322缺氧的表達，而mir-322不但可以促進HIF-1α細胞核內(nèi)的積累，還通過靶基因BMPR1A和Smad5信號通路介導(dǎo)誘導(dǎo)平滑肌細胞的增殖和遷移[2]。Pisarcik等[3]發(fā)現(xiàn)ET-1作為HIF-1α的靶基因，低氧早期首先出現(xiàn)HIF-1αmRNA水平升高，ET-1隨之分泌增多，調(diào)節(jié)肺血管平滑肌細胞收縮，繼之ET-1反饋性抑制HIF-α水平。而HIF-1又能與骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(BMP4)一起上調(diào)經(jīng)典的瞬時受體電位TRPC1和TRPC6，從而增加肺動脈平滑肌細胞中基底細胞內(nèi)Ca2+濃度，驅(qū)動慢性缺氧的發(fā)展并誘導(dǎo)肺動脈高壓形成[4]。總之缺氧誘導(dǎo)的HIF-1活性增強將打破其調(diào)控因子之間的平衡，產(chǎn)生血管舒縮、細胞增殖、血管活性物質(zhì)分泌與滅活等功能紊亂，誘發(fā)肺血管痙攣、重塑等變化，是肺動脈高壓產(chǎn)生的病理基礎(chǔ)。

2血管內(nèi)皮素-1(Vascular endothelin-1，ET-1)

ET-1是內(nèi)皮細胞過度激活或損傷時產(chǎn)生的肽類激素，具有很強的收縮血管及促血管重塑作用，肺組織分布有ET-A和ET-B兩種受體，其中ET-A受體主要分布于近端大肺動脈的中層平滑肌細胞,對血管收縮和細胞肥大產(chǎn)生作用；而ET-B受體主要分布在遠端肺小動脈的內(nèi)皮細胞,肺動脈平滑肌細胞也有少數(shù)表達，主要產(chǎn)生NO和前列環(huán)素等物質(zhì),對血管舒張、組織細胞增殖、凋亡和血小板聚集等產(chǎn)生影響[5]。研究發(fā)現(xiàn)在PAH常見病理學(xué)改變的叢樣病變部位ET-1分布增加，ET-1與不同種受體結(jié)合后將產(chǎn)生如下效應(yīng)：通過與靶細胞膜上的ET-A受體結(jié)合，激活下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，抑制電壓門控鉀離子(Kv)通道，Ca2+通道開放內(nèi)流增加，血管收縮增強，與G蛋白途徑相偶聯(lián)，開放MAPK通路并激活下游c-fos、c-jun目的基因,促進肺動脈平滑肌細胞的異常增殖；與ET-B受體結(jié)合后，生成大量氧自由基，超氧化物陰離子造成對內(nèi)皮細胞的脂質(zhì)過氧化損害，形成惡性循環(huán)；此外，ET-1還能激活磷脂酶A，生成前列腺素E和血栓烷素A等縮血管物質(zhì)，血管收縮進一步增強，更進一步加重肺動脈高壓的程度[6]。臨床研究者[7]在使用羅格列酮改善肺動脈灌注的研究中也證實了PPARγ配體對ET-1水平的影響，是通過抑制ET-1RNA的表達進而阻斷ET-1引起的血管異常收縮、血管壁的增殖，促進平滑肌細胞凋亡的。

3轉(zhuǎn)化生長因子-β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)

轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4及 TGF-β5幾種類型，其中活化的TGF-β1的過度表達在致纖維化、促血管平滑肌細胞增殖和重構(gòu)方面作用顯著，是調(diào)控細胞增殖分化的重要因子，也是成肌纖維細胞和平滑肌細胞分化引起血管重構(gòu)作用的關(guān)鍵因素[8]。研究發(fā)現(xiàn)[9]合并PAH患者血漿TGF-β1濃度水平高于無PAH組 ，并且隨著病情的加重、mPAP的增高其濃度水平逐漸上升，提示肺組織表達TGF-β1增加可能參與肺動脈結(jié)構(gòu)改變。體外實驗證實TGF-β1具有刺激大鼠 末梢肺動脈平滑肌細胞遷移的作用，而使用 IN-1233抑制TGF-β1后該作用消失，說明抑制TGF-β1信號途徑能夠抑制肺動脈平滑肌細胞遷移，從而阻止PAH發(fā)展。朱詩平[10]等發(fā)現(xiàn)AngⅡ通過刺激AT-I型受體可以直接誘導(dǎo)TGF-β1的產(chǎn)生，同時TGF-β1可使AT-I受體的表達增加，間接使Ang-II的表達增加，并能提高TGF-β1活性，由此造成惡性循環(huán)，共同參與肺小動脈壁增厚及重構(gòu)，氯沙坦可通過拮抗肺組織Ang-II蛋白水平而抑制TGF-β1蛋白表達，進一步改善香煙誘導(dǎo)的肺動脈重構(gòu)病變 。

4血管內(nèi)皮細胞生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)

VEGF廣泛存在于肺組織細胞及血管內(nèi)皮細胞等部位，缺氧時VEGF可以通過激活血管平滑肌細胞內(nèi)的活性氧信號誘導(dǎo)NF-κB基因轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)血管平滑肌增殖和遷移，對肺血管重構(gòu)產(chǎn)生重要作用。缺氧局部產(chǎn)生的細胞因子、轉(zhuǎn)化生長因子、成纖維細胞生長因子，血小板源性生長因子等都能夠上調(diào)VEGF mRNA的表達，VEGF高表達后表現(xiàn)出以下功能效應(yīng)：血管內(nèi)皮細胞增殖分化增強；血管通透性增加；誘導(dǎo)和激發(fā)內(nèi)皮細胞表達多種組織因子、基質(zhì)膠原酶、纖溶酶原激活物及血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1等改變細胞外基質(zhì)促進血管生成；激活樹突狀細胞，誘導(dǎo)嗜酸粒細胞炎癥反應(yīng)，引起氣道高反應(yīng)性，加劇氣道阻塞等，以上效應(yīng)相互促進加劇PAH的形成發(fā)展[11]。PAH動物模型實驗研究表明，血管損傷后，VEGF對誘導(dǎo)血管壁重塑和血管平滑肌細胞增殖起著關(guān)鍵作用；蛋白激酶C信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)了低氧誘導(dǎo)VEGF的表達，從而引起肺血管的重塑和肺動脈高壓[12]。最近的研究發(fā)現(xiàn)VEGF可以通過HMVEC-LBL或者HUVEC，以劑量依賴性方式減少ET-1生成，但血管內(nèi)皮生長因子在調(diào)節(jié)ET-1水平在肺動脈高壓的作用及其機制，還值得進一步研究[13]。

5炎性細胞因子

肺動脈高壓形成過程中炎癥和免疫失衡在PAH的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。肺血管平滑肌細胞和肺上皮細胞等組織細胞中表達Toll樣受體G4(TLRG4),內(nèi)毒素/脂多糖 (LPS)等受體通過與之結(jié)合后激活NF-κB促進一系列的促炎細胞因子的合成和釋放，參與了血管炎癥的發(fā)生,免疫炎癥反應(yīng)的發(fā)生又進一步引起了血管重塑。PAH患者及野百合堿誘導(dǎo)的PAH大鼠模型的肺組織病理標(biāo)本顯示，在叢狀病變及新內(nèi)膜可見巨噬細胞等炎癥細胞的浸潤；病變肺組織內(nèi)眾多細胞因子比如IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子的表達也發(fā)生變化，而治療潛在的炎癥反應(yīng)則可減輕PAH的臨床癥狀，證實多種炎癥細胞因子參與肺動脈高壓形成中血管內(nèi)皮及平滑肌等遷徙、增殖，導(dǎo)致肺血管重構(gòu)，是高肺血流肺動脈高壓的重要因素[14]。

6肝細胞生長因子(Hepatocyte GrowthFactor,HGF)

近來發(fā)現(xiàn)肝細胞生長因子(HGF)能顯著抑制血管內(nèi)皮細胞增殖、誘導(dǎo)凋亡，對肺血管重構(gòu)產(chǎn)生重要影響，同時抑制肺間質(zhì)重構(gòu)也能較明顯改善肺動脈高壓形成后缺氧等臨床癥狀。Hiramine[15]等研究發(fā)現(xiàn)HGF在肺組織中的作用是不但可以直接通過與平滑肌細胞c-Met結(jié)合磷酸化細胞質(zhì)中的GSK3β、NF-κBp65減少炎癥因子產(chǎn)生，也可以間接降低血小板源性生長因子的表達，從而抑制肺動脈血管平滑肌細胞增生，改善肺動脈狹窄，對肺動脈高壓的防治發(fā)揮了重要的作用，而HGF的缺失則表現(xiàn)出明顯的細胞增殖及血管重構(gòu)效應(yīng)。

7其他相關(guān)的細胞因子

成纖維細胞生長因子 ( fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)過度表達將改變內(nèi)皮細胞的表型，并通過激活一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，促進內(nèi)皮細胞增殖，抑制凋亡，進而促進肺動脈平滑肌管壁肥厚，肺動脈狹窄，引起肺動脈高壓。馮·維勒布蘭德因子(von Willebrand factor，vWF)vWF參與凝血和血小板粘附過程，是血管內(nèi)皮細胞損傷的標(biāo)志物之一。缺氧使肺血管內(nèi)皮細胞損傷，合成分泌vWF 增加，血小板貼壁粘附，釋放5-羥色胺(5-HT)等縮血管物質(zhì)產(chǎn)生，5-HT 又與靶細胞膜上的5-HTIB/1D 及 5-HT2A 受體結(jié)合，引起肺血管收縮。近年來發(fā)現(xiàn)5-HT還可以通過誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生,促使MAPKs和ROCK的激活,誘導(dǎo)基因促進細胞有絲分裂，參與調(diào)節(jié)細胞生長,對肺動脈平滑肌細胞生長和血管重構(gòu)產(chǎn)生影響,在低氧性肺動脈高壓的形成和發(fā)展中起重要作用[16]。此外缺氧會使肺血管內(nèi)氧自由基產(chǎn)生增加，氧化應(yīng)激反應(yīng)使細胞膜的完整性遭受破壞，血管通透性增強，含有多種細胞因子、炎癥介質(zhì)的血清滲入血管內(nèi)皮下，刺激平滑肌細胞合成內(nèi)源性血管彈性蛋白酶，在該酶的激活下血管平滑肌細胞可以向內(nèi)皮下遷移，并且可以促使類似細胞外基質(zhì)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)等多種介質(zhì)合成異常，超氧化物陰離子增多，血管破壞進一步加重，缺氧程度惡化。另外結(jié)締組織生長因子(Connective tissue growth factor，CTGF)也可以通過自分泌或旁分泌作用于如血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞等多種細胞，參與調(diào)節(jié)細胞有絲分裂的進程、促進平滑肌細胞增生和平滑肌細胞合成等參與血管重塑[17]。

8總結(jié)及展望

肺動脈高壓形成過程中各細胞因子間相互作用，形成了一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。目前臨床上針對以上作用機制點研發(fā)出相關(guān)因子的拮抗劑，對治療及改善肺動脈高壓的臨床癥狀有突出貢獻，但至今尚未能明確哪種或哪些細胞因子或炎癥介質(zhì)在其發(fā)病過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，相信隨著對PAH 的發(fā)生機制的進一步深入研究和認(rèn)識，且將會有更加突破性的進展。

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通信作者：賀仁忠，E-mail ：renzhonghe914@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1000-8535.2016.02.035

(收稿日期：2015-11-12)

Research progress of cytokines in the pathogenesis of pulmonary hypertension

OuDong,HeRonzhong.

TwoDepartmentofRespilatoryofAffiliatedHospitalofZhuyiMedicalColleye,Guizhou563000,China

【Abstract】Pulmonary hypertension is a kind of low incidence, but it is often caused by right heart failure and other serious pulmonary vascular disease. The main pathological changes of pulmonary vascular include remodeling and pulmonary vascular contraction, and many kinds of cytokines are involved in the pathogenesis of disease, which is the key to improve the prognosis of the disease.

【Key words】Pulmonary arteria l hypertension; Cell factor; Pulmonary vascular remodeling,;Pulmonary blood vessel contraction