中性粒細(xì)胞在心肌梗死中的作用

翟泰宇，孫軼華

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院檢驗科，哈爾濱 150081)

·綜述·

中性粒細(xì)胞在心肌梗死中的作用

翟泰宇，孫軼華

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院檢驗科，哈爾濱 150081)

急性心肌梗死是一種致死率很高的嚴(yán)重心臟缺血性疾病。研究證據(jù)表明，心肌梗死誘發(fā)的炎癥反應(yīng)在心肌損傷中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。而在此過程中，中性粒細(xì)胞所起到的作用引起了人們的極大關(guān)注，人們因此對中性粒細(xì)胞向梗死組織滲透浸潤、致?lián)p傷機制及干預(yù)效應(yīng)等方面進(jìn)行了深入的研究。本文根據(jù)研究進(jìn)展，對中性粒細(xì)胞在AMI時發(fā)揮的作用進(jìn)行了簡要介紹，并詳細(xì)地對其發(fā)揮作用的方式(浸潤、白細(xì)胞招募作用、生化因子、調(diào)控靶點)進(jìn)行了概括。

中性粒細(xì)胞;心肌梗死;炎癥反應(yīng)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction)是一種常見的由于冠狀動脈急性、持續(xù)性的缺血缺氧導(dǎo)致的嚴(yán)重的心肌壞死性疾病，在世界范圍內(nèi)其發(fā)病率和致死率一直處于高水平。在AMI初期，外周血中的白細(xì)胞，主要是中性粒細(xì)胞，數(shù)量明顯升高。中性粒細(xì)胞在心肌梗死后快速浸潤心肌組織，在強化炎癥反應(yīng)及后續(xù)梗死區(qū)域的恢復(fù)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。本文主要綜述中性粒細(xì)胞與心肌梗死關(guān)系的研究進(jìn)展。

1 心肌梗死時中性粒細(xì)胞的浸潤

在多種心肌損傷性疾病中，心肌梗死是一種可激活體內(nèi)固有炎癥反應(yīng)機制誘發(fā)機體炎癥反應(yīng)的疾病。研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞具有促進(jìn)組織損傷及炎癥反應(yīng)的作用，大多數(shù)研究者將其形象地比喻為“bad guys”。在動脈粥樣硬化的大鼠模型中，中性粒細(xì)胞的數(shù)量與粥樣硬化斑塊的炎癥反應(yīng)有關(guān)。中性粒細(xì)胞減少可減輕疾病造成的負(fù)作用[1]。研究也表明，在小鼠體內(nèi)，中性粒細(xì)胞的浸潤及多種蛋白酶的產(chǎn)生和釋放與心肌損傷的嚴(yán)重程度相關(guān)[2-4]。

Carbone等[5]發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后大量的中性粒細(xì)胞率先進(jìn)入到梗死區(qū)域，并且在24 h之內(nèi)中性粒細(xì)胞的數(shù)量即可達(dá)到相當(dāng)高的水平。在臨床研究中發(fā)現(xiàn)，增多的外周血循環(huán)中中性粒細(xì)胞、顯著升高的粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比值及大量的髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)等顆粒蛋白不僅與冠脈疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)，還有可能成為預(yù)測急性冠脈綜合征的重要指標(biāo)。

另外，Shinagawa等[6]認(rèn)為，急性心肌梗死時中性粒細(xì)胞集聚的減少可明顯減輕心肌的缺血再灌注損傷，但這一效果卻會隨著梗死時間的延長而逐漸減弱。在一些動物實驗和臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，通過減弱中性粒細(xì)胞的入侵信號可減輕中性粒細(xì)胞向心肌組織的浸潤。在應(yīng)用L-選擇蛋白和P-選擇蛋白的單克隆抗體后，在再灌注后的幾小時內(nèi)有效地減輕了中性粒細(xì)胞向心肌的浸潤及心肌組織的壞死程度。但Briaud 等[7]發(fā)現(xiàn)，在P-選擇蛋白缺失的小鼠體內(nèi)，雖然白細(xì)胞的集聚明顯減少，但小鼠心肌損傷程度卻并沒有因此而降低。

由此可見，中性粒細(xì)胞在心肌梗死中，其促進(jìn)炎癥反應(yīng)的作用對心肌損傷具有重要作用，但心肌梗死后單純減少中性粒細(xì)胞的集聚浸潤似乎并不是有效的臨床治療方法。

2 中性粒細(xì)胞招募作用

中性粒細(xì)胞在清理壞死心肌細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞碎片等物質(zhì)時，所釋放的炎性介質(zhì)不但會引起組織損傷，同時也會進(jìn)一步對更多白細(xì)胞起到明顯的招募作用。因為急性心肌梗死的發(fā)生，可強有力地刺激機體免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致多種細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生和釋放[8]，繼而誘導(dǎo)大量包括中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞在內(nèi)的白細(xì)胞進(jìn)入梗死區(qū)域[9-10]。這些中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及分化而來的巨噬細(xì)胞，又可通過釋放多種細(xì)胞因子、蛋白酶、活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)等物質(zhì)來延長炎癥反應(yīng)的過程。同時，其吞噬作用可幫助清除梗死區(qū)域死亡的心肌細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及細(xì)胞碎片，而這種吞噬過程或許又可影響巨噬細(xì)胞的表型[11]。

中性粒細(xì)胞在促進(jìn)單核細(xì)胞的招募及激活方面，可能也會起到一定作用[12]。單核細(xì)胞在心肌梗死發(fā)生初期發(fā)揮重要作用。野生型小鼠結(jié)扎冠脈后，利用淋巴細(xì)胞抗原6G(lymphocyte antigen 6G，Ly-6G)單克隆抗體減少體內(nèi)的中性粒細(xì)胞可使脾儲Ly-6 G high單核細(xì)胞的釋放數(shù)量減少，而梗死區(qū)域內(nèi)減少的Ly-6 G high單核細(xì)胞又可促進(jìn)區(qū)域內(nèi)巨噬細(xì)胞的增殖并且使其表型發(fā)生改變[13]。中性粒細(xì)胞上攜帶的人中性粒細(xì)胞多肽1(human neutrophil peptide 1，HNP1)可和血小板衍生的CC類趨化因子配體5[chemokine(C-C motif)ligand 5，CCL5]結(jié)合形成二聚體，二聚體通過CCL5配體(CCL5 receptor，CCR5)來調(diào)節(jié)單核細(xì)胞的粘附能力。與此同時，在大鼠心肌梗死模型中，針對其結(jié)構(gòu)特點設(shè)計出的HNP1-CCL5二聚體的干擾性多肽減弱了中性粒細(xì)胞對單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞的招募作用[14]。

中性粒細(xì)胞可通過多種途徑對單核/巨噬細(xì)胞發(fā)揮作用。在心肌梗死中，中性粒細(xì)胞的集聚可產(chǎn)生多種炎癥信號，使梗死心肌組織損傷并且誘導(dǎo)更多的白細(xì)胞進(jìn)入組織發(fā)揮作用，最終通過中性粒細(xì)胞或者由中性粒細(xì)胞調(diào)控巨噬細(xì)胞的作用幫助清除壞死細(xì)胞。

3 中性粒細(xì)胞分泌的生化因子

在心肌梗死中，中性粒細(xì)胞主要通過3種介質(zhì)發(fā)揮其對心肌組織的損傷功能：整合蛋白家族(integrins)，選擇蛋白家族(selectins)及部分免疫球蛋白家族，例如細(xì)胞間粘附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管細(xì)胞粘附分子-1、血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子-1等。

選擇蛋白家族中，在心肌損傷的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的主要有3種，分別是L選擇蛋白、E-選擇蛋白及 P-選擇蛋白，其中L-選擇蛋白在中性粒細(xì)胞被激活后釋放，對中性粒細(xì)胞的招募及向目的地前進(jìn)速度均具有重要的調(diào)控作用[15]。

但單一的依靠選擇蛋白無法使細(xì)胞與靶標(biāo)部位產(chǎn)生穩(wěn)定的粘附作用和遷移作用，還需要整合蛋白家族的配合。整合蛋白家族是細(xì)胞表面受體的主要蛋白質(zhì)家族。18 α-整合蛋白的異源二聚體和8β-整合蛋白的子單元可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中形成24個不同的整合蛋白受體[16]。心肌梗死時，β2整合蛋白對中性粒細(xì)胞的招募發(fā)揮著重要作用[17]。中性粒細(xì)胞需要β2整合蛋白(CD18)將其β鏈與CD11a的α鏈牢固結(jié)合，這不但使CD11/CD18與內(nèi)皮細(xì)胞表面配體ICAM-1結(jié)合還可使中性粒細(xì)胞改變?yōu)榭蛇\動形態(tài)[18]。當(dāng)中性粒細(xì)胞被激活后，細(xì)胞膜發(fā)生改變并向細(xì)胞外快速釋放大量的ROS及MPO等分子，這一過程已被證實與脈管炎的發(fā)病機制相關(guān)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，MPO大量存在于中性粒細(xì)胞的嗜天青顆粒中，在中性粒細(xì)胞凈重中的比重可達(dá)到5%以上[20]。雖然在單核/巨噬細(xì)胞中也檢測到MPO的表達(dá)，但機體95%的MPO仍由中性粒細(xì)胞產(chǎn)生[21]。MPO在血管壁中可氧化低密度脂蛋白及胞外基質(zhì)，造成內(nèi)皮細(xì)胞的損傷[22]，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞表面粘附分子CD11b的表達(dá)，激活中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附作用。報道稱，從心肌梗死患者外周血中提取的中性粒細(xì)胞與正常的樣本相比，中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附率明顯升高，MPO抑制劑ABAH可抑制AMI患者體內(nèi)中性粒細(xì)胞MPO的活性，并且其對內(nèi)皮細(xì)胞的粘附能力也與ABAH劑量相關(guān)[23]。

臨床實驗中發(fā)現(xiàn)，在肌鈣蛋白陰性的急性心肌梗死發(fā)病最初階段，MPO的增高早于其它心肌細(xì)胞壞死標(biāo)志物，發(fā)病2 h之內(nèi)便可檢測到MPO的升高。而在冠脈疾病中被證實可提高M(jìn)PO表達(dá)水平的肝素，在急性心肌梗死患者中卻沒有明顯的變化[24]。這種現(xiàn)象說明，在急性心肌梗死發(fā)生的早期，中性粒細(xì)胞就已被激活，甚至有可能早于急性心肌梗死臨床癥狀的出現(xiàn)。

有研究者注意到，體內(nèi)氧自由基(ROS)等致?lián)p化學(xué)因子幾乎只能由粘附之后的中性粒細(xì)胞釋放。當(dāng)中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮形成穩(wěn)定的粘附效果之后，內(nèi)皮細(xì)胞也可表達(dá)多種粘附分子，使其與內(nèi)皮細(xì)胞間的連接作用減弱，細(xì)胞間縫隙增寬，允許中性粒細(xì)胞通過從而進(jìn)入梗死組織發(fā)揮作用。進(jìn)入梗死區(qū)域后，中性粒細(xì)胞可分泌ROS、MPO及多種蛋白酶對心肌細(xì)胞發(fā)揮作用[25]。其中，ROS可對心肌細(xì)胞的細(xì)胞膜產(chǎn)生直接的損傷作用，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

4 中性粒細(xì)胞炎癥損傷作用的調(diào)控靶點

研究顯示，許多基因均可作為調(diào)控中性粒細(xì)胞作用的靶點，改變中性粒細(xì)胞的作用方式或者強度。髓系細(xì)胞觸發(fā)受體-1(triggering receptor expressed on myeloid cells-1，TREM-1)在中性粒細(xì)胞和成熟的巨噬細(xì)胞表達(dá)，被視為先天免疫放大器。Boufenzer等[26]發(fā)現(xiàn)，無論在小鼠還是人類體內(nèi)，TREM-1在缺血心肌中的表達(dá)均上調(diào)。在小鼠體內(nèi)，長時間的左心室缺血可誘導(dǎo)TREM-1在缺血心肌區(qū)域的表達(dá)，且主要在浸潤到心肌組織中的中性粒細(xì)胞上表達(dá)。利用LR12抑制TREM-1基因表達(dá)，可減弱對中性粒細(xì)胞的招募作用及心肌的炎癥反應(yīng)，同時還可降低單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte Chemoattractant Protein-1，mcp-1)的產(chǎn)生，從而減弱單核細(xì)胞向梗死心臟的趨化行為，最終提高左心室的功能及小鼠的生存率。

核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL)可激活中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞并且在梗死后的損傷和恢復(fù)過程中發(fā)揮作用。無論是在血漿還是心臟組織中，RANKL表達(dá)量在再灌注早期即可升高。Carbone等[27]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，向鼠體內(nèi)注射RANKL中和抗體之后，抵消了RANKL誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞的遷移和脫顆粒作用，隨著中性粒細(xì)胞向心肌組織浸潤的減弱及ROS、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)釋放的減少，心肌梗死面積及心臟功能均得到了改善。這些證據(jù)表明，RANKL在中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的心肌損傷中發(fā)揮重要作用。

另外，經(jīng)LPS活化的中性粒細(xì)胞在抑制轉(zhuǎn)化生長因子激酶1(TGF-β-activated kinase-1，TAK1)基因后，與對照組相比，IKK、p38、JNK的磷酸化水平，IL-1β、 IL-6、TNF-a、ROS等分子表達(dá)量也均有所提高[28]。

5 中性粒細(xì)胞在梗死后呈現(xiàn)的保護(hù)作用

中性粒細(xì)胞在心肌梗死發(fā)展過程中的炎癥損傷作用雖已得到大多數(shù)研究者的一致認(rèn)可，但也有部分實驗數(shù)據(jù)表明，中性粒細(xì)胞或許在梗死后心肌的恢復(fù)過程中也可能起到一定作用。

在心肌梗死后，中性粒細(xì)胞自身的凋亡及巨噬細(xì)胞對其的吞噬過程中釋放的TGF-β可使得炎癥反應(yīng)逐漸減弱并且使心肌發(fā)生纖維化[25]。Bournazou等[29]發(fā)現(xiàn)，在中性粒細(xì)胞自身凋亡的同時，可分泌膜聯(lián)蛋白AⅠ及乳鐵蛋白減弱對中性粒細(xì)胞的招募作用。這兩種蛋白同時還對巨噬細(xì)胞具有一定的趨化作用[30]，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞清除細(xì)胞碎片。Horckmans等[13]認(rèn)為，在心肌梗死后，中性粒細(xì)胞可參與協(xié)調(diào)單核/巨噬細(xì)胞的表型及數(shù)量，且有益于梗死心肌組織的修復(fù)及心臟功能的恢復(fù)。中性粒細(xì)胞在清除抗原物質(zhì)之前首先需使機體恢復(fù)到平衡狀態(tài)，此種雙重作用類似于一種失效保護(hù)機制。

這樣看來，中性粒細(xì)胞在心肌梗死后的作用更像是一把雙刃劍，對心肌細(xì)胞同時發(fā)揮著損傷和一定的保護(hù)作用。

6 結(jié)語

中性粒細(xì)胞是組成人類循環(huán)白細(xì)胞中數(shù)量最多的有形成分，在循環(huán)白細(xì)胞中比例可達(dá)40%～75%。在機體發(fā)生感染或者出現(xiàn)損傷時，中性粒細(xì)胞率先抵達(dá)目標(biāo)部位，并且通過分泌多種酶類(蛋白酶、水解酶)、細(xì)胞因子等物質(zhì)激發(fā)炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)機體免受各種病原體的損害。但過于強烈的炎癥反應(yīng)在急性心肌梗死時卻會大大加重心肌的損傷程度。

隨著研究的深入，中性粒細(xì)胞在心肌梗死中的病理生理機制、作用及調(diào)節(jié)機制和途徑正逐漸被人們所了解。中性粒細(xì)胞不僅可清除壞死組織，分泌促炎因子及通過招募單核巨噬細(xì)胞發(fā)揮作用，或許還可對梗死后的心肌起到一定的保護(hù)作用。在當(dāng)前研究中發(fā)現(xiàn)的多個中性粒細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)靶點基因，或許可為將來心肌梗死的預(yù)測、治療及預(yù)后提供新的思路。

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R446;R542.2+2

A

2017-02-12)

(本文編輯王海燕)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.09.11

翟泰宇,1990年生，男，碩士研究生，主要從事臨床檢驗診斷學(xué)研究。

孫軼華，教授，E-mail:syh200415@163.com。