單核/巨噬細(xì)胞調(diào)控心梗后心肌纖維化的研究進(jìn)展*

覃宇燕，吳 茜，余細(xì)勇

（廣州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，廣東省分子靶標(biāo)與臨床藥理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州511436）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是一種嚴(yán)重的缺血性心臟病，持續(xù)的心肌缺血可導(dǎo)致心肌細(xì)胞大量凋亡或壞死而丟失。心肌纖維化（myo?cardial fibrosis，MF）是指在心肌的正常組織結(jié)構(gòu)中膠原纖維過量積聚、心臟組織中膠原濃度顯著升高或膠原成分發(fā)生激劇改變，導(dǎo)致心臟僵硬度增加、心功能下降。MF 是心肌梗死的主要病理生理學(xué)過程，可導(dǎo)致心臟重構(gòu)（cardiac remodeling），并逐漸發(fā)展為慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）［1］。成年心肌梗死心肌愈合主要依賴瘢痕修復(fù)，包括炎癥期、增殖期和成熟期。心肌梗死后迅速激活固有免疫產(chǎn)生強(qiáng)烈而短暫的適應(yīng)性炎癥反應(yīng)，血液中的單核/巨噬細(xì)胞可以表現(xiàn)為經(jīng)典激活M1樣表型，分泌出大量的促炎細(xì)胞因子，比如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α）、白細(xì)胞介素1（interleukin-1，IL-1）、IL-12、IL-23、干擾素γ 及活性氧簇（reactive oxygen spe?cies，ROS）等，加重缺血損傷，參與心梗后心臟重塑和心衰等病理生理過程；同時(shí)也可表現(xiàn)為抗炎的轉(zhuǎn)化激活M2樣表型，清除損傷壞死細(xì)胞及基質(zhì)碎片，發(fā)揮抗炎的適應(yīng)性反應(yīng)，參與損傷心肌的修復(fù)。在增殖期，單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞亞群分泌生長因子，招募和激活間葉修復(fù)細(xì)胞（主要是肌成纖維細(xì)胞和血管細(xì)胞）。肌成纖維細(xì)胞分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，從而保護(hù)左心室的完整性。大多數(shù)修復(fù)細(xì)胞凋亡意味著增殖期結(jié)束，膠原纖維瘢痕形成。

心梗后相同來源的單核/巨噬細(xì)胞為什么會(huì)產(chǎn)生如此不同甚至相反的作用？歸根結(jié)底在于心梗不同時(shí)期單核/巨噬細(xì)胞的表型、極化狀態(tài)不同從而發(fā)揮出不同的作用。本文主要闡述心梗后單核/巨噬細(xì)胞與心肌纖維化的關(guān)系，進(jìn)一步了解單核/巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)的改變與其所處微環(huán)境的改變對(duì)梗死后心肌纖維化的作用及調(diào)控機(jī)制。

1 單核/巨噬細(xì)胞

小鼠血液中的單核細(xì)胞具有多相性，根據(jù)Ly6C的表達(dá)可分為2 種亞型。Ly6Chigh單核細(xì)胞具有致炎性，可表達(dá)大量的趨化因子C-X-C 受體2（chemokine C-X-C receptor 2，CCR2）和低水平的趨化因子C-X3-C 受體 1（chemokine C-X3-C receptor 1，CX3CR1）；Ly6Clow單核細(xì)胞則與之相反，低表達(dá)CCR2 和高表達(dá)CX3CR1［2］。 Ly6Clow單 核 細(xì) 胞 來 自 于 Ly6Chigh的 轉(zhuǎn)化［3-4］。1882 年，Ilya Ilyich Mechnikow 首次鑒別出巨噬細(xì)胞并認(rèn)為是脊柱動(dòng)物對(duì)抗感染和損傷的第一道防護(hù)系統(tǒng)［5］。巨噬細(xì)胞通過抗感染、清除衰老或損傷的細(xì)胞等作用維持體內(nèi)的平衡［6］。巨噬細(xì)胞通過抗感染、清除衰老或損傷的細(xì)胞等作用維持體內(nèi)的平衡。不同組織器官中巨噬細(xì)胞發(fā)揮不同的作用。高鹽飲食的大鼠，皮膚內(nèi)巨噬細(xì)胞通過分泌血管內(nèi)皮生長因子C（vascular endothelial growth factor-C，VEGF-C）增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)，調(diào)控細(xì)胞外鹽濃度，維持血壓平衡［7］。巨噬細(xì)胞還參與機(jī)體體溫的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)冷刺激能快速促進(jìn)脂肪組織中的巨噬細(xì)胞交替激活，分泌兒茶酚胺以誘導(dǎo)棕色脂肪組織中的熱基因表達(dá)和白色脂肪組織中的脂肪分解［8］。而巨噬細(xì)胞特異性敲除NCoR基因可表現(xiàn)出抗炎且對(duì)胰島素高敏感的表型［9］。巨噬細(xì)胞對(duì)心梗后心臟的修復(fù)起著關(guān)鍵作用，敲除巨噬細(xì)胞可增加心梗后小鼠的死亡率［10-11］。

2 單核/巨噬細(xì)胞與心肌纖維化

單核/巨噬細(xì)胞的表型和功能多樣，有促纖維化和抗纖維化的雙重作用，然而其具體的作用取決于參與反應(yīng)的細(xì)胞亞型以及微環(huán)境因素。單核/巨噬細(xì)胞的亞群可能通過分泌細(xì)胞因子和生長因子調(diào)節(jié)纖維化，以及分泌蛋白酶來調(diào)節(jié)基質(zhì)的重塑。同時(shí)，單核/巨噬細(xì)胞也可能通過吞噬清除壞死細(xì)胞來參與纖維化的發(fā)展，或通過清除凋亡成纖維細(xì)胞和細(xì)胞基質(zhì)碎片來減少纖維化的發(fā)生。正常心臟中的巨噬細(xì)胞類似于轉(zhuǎn)化激活的抗炎M2 型［12-13］，心肌梗死發(fā)生時(shí)，血液中的單核細(xì)胞被募集到缺血心臟與缺血周邊區(qū)并分化為巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞發(fā)生極化改變進(jìn)行損傷修復(fù)，在梗死后5～7 d 達(dá)到高峰［14-20］。在受損心肌中存在大量的巨噬細(xì)胞，但巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)纖維化的具體功能仍然不明確。巨噬細(xì)胞的極化是其對(duì)極端環(huán)境信號(hào)下表達(dá)大量不同的基因和功能的一個(gè)表現(xiàn)或者方法。有研究發(fā)現(xiàn)在肝纖維化的模型中Ly6Clow單核/巨噬細(xì)胞能分泌大量的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）［21］，這對(duì)減少纖維化反應(yīng)可能起著重要的作用。

3 單核/巨噬細(xì)胞調(diào)控纖維化的機(jī)制

傳統(tǒng)的纖維化研究主要涉及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）、免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞因子，從炎癥、細(xì)胞凋亡或增殖、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常（如Smad2/Smad3）等角度去探討發(fā)生發(fā)展機(jī)制［22］。單核/巨噬細(xì)胞如何調(diào)控心梗后心肌纖維化的機(jī)制尚不清楚，可能存在以下機(jī)制。

3.1 心臟炎癥微環(huán)境導(dǎo)致巨噬細(xì)胞發(fā)生極化，調(diào)控心梗后心肌纖維化 心肌梗死時(shí)，單核/巨噬細(xì)胞同時(shí)具有促炎和抗炎雙重作用。巨噬細(xì)胞根據(jù)激活后功能和表型的不同分為經(jīng)典激活M1 型和轉(zhuǎn)化激活M2 型兩種激活形式。心梗后，血液中大量的單核細(xì)胞募集在梗死部位，可以產(chǎn)生大量具有吞噬、殺菌、抗原呈遞及降解細(xì)胞外基質(zhì)等功能的促炎細(xì)胞因子，使心臟微環(huán)境發(fā)生急劇變化，導(dǎo)致Ly6Chigh向促炎的M1型轉(zhuǎn)化。而M2型巨噬細(xì)胞則高表達(dá)抗炎因子IL-4、IL-10、血紅素氧合酶1、CD163 及各類清道夫受體，發(fā)揮重要的組織修復(fù)、免疫耐受和抗炎作用，具有促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)重建、細(xì)胞增殖、血管新生等功能［23］。研究發(fā)現(xiàn)梗死后的1～3 d（早期）心臟缺血區(qū)主要以M1型巨噬細(xì)胞為主，從而加速心肌細(xì)胞的凋亡；5～7 d（中晚期）則以M2 型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)，參與心肌纖維化的發(fā)生［16，24］。此外，心梗初期單核細(xì)胞侵潤心肌組織后，促炎巨噬細(xì)胞亞群同樣侵潤梗死心肌，并持續(xù)發(fā)揮促炎作用。但是，心梗區(qū)侵潤細(xì)胞遠(yuǎn)不止單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，可能包含不同功能的其它細(xì)胞亞群及其分泌物共同作用使微環(huán)境發(fā)生改變而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)不同，從而產(chǎn)生不同的抗炎/促炎作用。

3.2 循環(huán)來源的單核/巨噬細(xì)胞可能轉(zhuǎn)化為成纖維樣細(xì)胞，參與心肌纖維化的發(fā)展 髓源性細(xì)胞在小鼠心肌梗死的重塑中起著重要的作用，可能有分化為成纖維細(xì)胞的能力。研究發(fā)現(xiàn)1 型輔助性T 細(xì)胞（helper T cell 1，Th1）因子抑制原始細(xì)胞向成纖維細(xì)胞分化，而Th2 細(xì)胞因子促進(jìn)原始細(xì)胞向成纖維細(xì)胞分化，且生長因子也對(duì)纖維化起著調(diào)控作用［25］。心肌梗死時(shí)梗死區(qū)域有大量的細(xì)胞因子，因此細(xì)胞因子及其受體可能參與單核細(xì)胞在心肌的募集以及單核細(xì)胞向成纖維細(xì)胞分化。在小鼠心肌缺血的模型中，趨化因子導(dǎo)致的巨噬細(xì)胞侵潤是心肌纖維化的重要因素。而且在小鼠的高血壓模型中發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ以及鹽皮質(zhì)激素可能通過激活巨噬細(xì)胞來促進(jìn)纖維化反應(yīng)［26］。此外M1 型巨噬細(xì)胞分泌的IL-1β可以誘導(dǎo)MMP-9的表達(dá)，并促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）刺激成纖維細(xì)胞的增殖［26］。Lan 等提出巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化（macrophage-myofibloblast transition，MMT）的觀點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)骨髓來源的單核/巨噬細(xì)胞無論在人的腎臟疾病標(biāo)本中還是單純輸尿管阻塞的小鼠腎臟纖維化模型和慢性腎移植損傷間質(zhì)纖維化模型中，都可通過 TGF-β/Smad3 通路，經(jīng)歷 MMT 過程，最終主要以M2 表型的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維樣細(xì)胞，加重腎臟纖維化［27-29］。Caplice 等［30］在 2003 年提出類似觀點(diǎn)：動(dòng)脈粥樣硬化病人病灶中有10%表達(dá)α-SMA 的細(xì)胞來源于骨髓。接著，2009 年Stewart等［31］提出TGF-β 可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)α-SMA。巨噬細(xì)胞會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維樣細(xì)胞，但以哪種表型轉(zhuǎn)化為主還是兩種表型共同存在轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)纖維化的進(jìn)展，加重心臟重構(gòu)，有待更多的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.3 心肌細(xì)胞和干細(xì)胞分泌的外泌體介導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞發(fā)生極化，調(diào)控心梗后心肌纖維化 在心血管疾病中，外泌體傳遞的miRNA 通過減少心梗后心肌細(xì)胞凋亡，心肌肥大、心肌纖維化和促進(jìn)新生血管參與到心臟損傷后修復(fù)過程［32-33］。Khan 等［34］發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細(xì)胞分泌的外泌體可增加梗死后心臟血管形成和心肌細(xì)胞的存活，同時(shí)減少心肌纖維化。而人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體移植到急性損傷和纖維化的肝臟中能恢復(fù)肝功能和減少肝臟纖維化［35］。雖有文獻(xiàn)報(bào)道干細(xì)胞外泌體對(duì)減少纖維化的作用，但并沒有解釋干細(xì)胞外泌體對(duì)單核/巨噬細(xì)胞促纖維化和抗纖維化雙重調(diào)節(jié)作用的關(guān)系。在腫瘤微環(huán)境中卻有相關(guān)報(bào)道。腫瘤環(huán)境中巨噬細(xì)胞是富集最多的免疫細(xì)胞。M1 型巨噬細(xì)胞可誘導(dǎo)細(xì)胞死亡而抑制腫瘤的生長，M2 型巨噬細(xì)胞刺激腫瘤的生長和組織的修復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染質(zhì)粒表達(dá)miR-155 和miR-125b 可修飾其分泌的外泌體內(nèi)容物，從而介導(dǎo)巨噬細(xì)胞重編程，使巨噬細(xì)胞極性發(fā)生改變，由抗炎M2 轉(zhuǎn)變?yōu)榇傺譓1 表型，發(fā)揮抗癌作用［36］。大腸癌細(xì)胞分泌的外泌體運(yùn)輸RPPH1 到巨噬細(xì)胞中，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞M2 表型的極化，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的新陳代謝和增殖［37］。以上說明腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體會(huì)通過細(xì)胞間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化，從而影響腫瘤的進(jìn)展。以此類推，心梗后心肌缺血環(huán)境下心肌細(xì)胞或骨髓來源的干細(xì)胞分泌的外泌體對(duì)巨噬細(xì)胞的極化和心肌的修復(fù)和纖維化具有重大意義，探討心梗后不同來源外泌體誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化在心肌纖維化過程中的作用將成為臨床治療的心梗后心肌重構(gòu)的新切入點(diǎn)。

3.4 單核/巨噬細(xì)胞通過對(duì)血管內(nèi)皮的作用和刺激其他細(xì)胞因子的分泌參與心肌纖維化 最新研究發(fā)現(xiàn)骨髓來源的單核/巨噬細(xì)胞作為內(nèi)源性適應(yīng)性反應(yīng)，能夠分泌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白復(fù)合物10（endoplasmic reticulum membrane protein complex 10，Emc10），這種蛋白通過小G 蛋白和MAPK-MK2 通路，促進(jìn)肌動(dòng)蛋白的聚集、內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和血管新生，從而改善梗死小鼠心肌的血液循環(huán)，修復(fù)損傷組織和提高心臟功能［38］。Emc10 蛋白通過小 G 蛋白發(fā)揮促血管新生作用修復(fù)損傷心臟，而小G 蛋白與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞骨架的組裝和微血管形成等密切相關(guān)。Emc10 為免疫反應(yīng)激活下單核/巨噬細(xì)胞的分泌蛋白，與單核/巨噬細(xì)胞分泌的外泌體有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？感染HIV 病人常常激活I(lǐng)FN-α敏感表型的單核細(xì)胞，并且循環(huán)中具高水平的LPS，具有患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Tang 等［39］首次在感染了 HIV 的病人中發(fā)現(xiàn)其單核細(xì)胞分泌的外泌體通過TLR4 和NF-KB 通路能改變內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)和引起機(jī)體功能紊亂，包括心血管疾病和其他慢性免疫激活反應(yīng)；同時(shí)，血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)單核細(xì)胞通過激活NF-KB 分泌的外泌體能誘發(fā)黏附分子和細(xì)胞因子。單核/巨噬細(xì)胞分泌的Emc10 蛋白和外泌體都與內(nèi)皮細(xì)胞有密切聯(lián)系，兩者是否會(huì)通過對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的作用和誘發(fā)的其他細(xì)胞因子的表達(dá)對(duì)巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)產(chǎn)生影響而對(duì)缺血心臟產(chǎn)生異曲同工之妙的協(xié)同修復(fù)作用有待更多科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究。而單核/巨噬細(xì)胞分泌的外泌體對(duì)其自身表型的轉(zhuǎn)化和發(fā)揮促纖維化和抗纖維化雙重調(diào)節(jié)作用是否有關(guān)鮮有報(bào)道。最新研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞所處微環(huán)境的改變可影響其胞外囊泡（extracellular vesi?cles，EVs）的釋放，從而影響單核細(xì)胞的活性與巨噬細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)化：氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞釋放的胞外囊泡通過改變M2 表型巨噬細(xì)胞與M1表型巨噬細(xì)胞的平衡來提高單核細(xì)胞的活性；而Kruppel 樣因子2 誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌囊泡，通過加強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)和減少促炎反應(yīng)而抑制單核細(xì)胞活性［40］。巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)的改變與其分泌蛋白、外泌體是否有關(guān)更待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4 展望

心肌梗死后心室重構(gòu)一直是心梗后不良預(yù)后的關(guān)鍵，心肌纖維化可損害心臟的收縮和舒張功能，抗心肌纖維化治療從而減緩或者降低心室重構(gòu)具有重要的臨床意義。雖然目前有很多關(guān)于心肌纖維化的基礎(chǔ)研究，但抗纖維化的明確機(jī)制還不清楚，臨床上仍沒有具體的抗纖維化治療的藥物。心梗后的5 d內(nèi)是急性炎癥的爆發(fā)期，之后炎癥逐漸消退。以單核細(xì)胞的募集作為減少炎癥的靶點(diǎn)對(duì)增強(qiáng)心臟修復(fù)具有保護(hù)作用［41-42］。研究發(fā)現(xiàn)改變巨噬細(xì)胞M1型向M2 型的轉(zhuǎn)化可提高梗死后心臟的修復(fù)和功能［43-46］。單核/巨噬細(xì)胞是心梗后主要炎癥細(xì)胞，通過表型的轉(zhuǎn)化對(duì)梗死后心臟發(fā)揮不同的功能。以表觀遺傳調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化和表型轉(zhuǎn)化作為治療靶點(diǎn)，通過外泌體介導(dǎo)細(xì)胞間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)，改變M1與M2表型的比例與其分泌物的產(chǎn)生，從而減輕纖維化，逆轉(zhuǎn)心肌重構(gòu)，將成為干預(yù)心肌纖維化發(fā)生發(fā)展的新思路與靶點(diǎn)。