巨噬細(xì)胞在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病中的機(jī)制及研究進(jìn)展

朱宇帆，白茜文，易舒婷，唐瑞娣，黃鈺航，王濤*

（1.廣州醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院，廣東廣州510180；2.呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣州呼吸健康研究院 廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，廣東 廣州510180；3.廣州醫(yī)科大學(xué) 廣東省血管疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510180）

肺動(dòng)脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是由多種病因共同作用引起的一種以肺動(dòng)脈壓力異常升高為特征的病理生理狀態(tài)，可導(dǎo)致呼吸困難、右心衰竭甚至死亡［1］。血流動(dòng)學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)為：在海平面、靜息狀態(tài)下，右心導(dǎo)管測(cè)量平均肺動(dòng)脈壓≥25 mm Hg（1mm Hg=0.133 kPa）。近期流行病學(xué)研究表明，肺動(dòng)脈高壓可能不是罕見疾病，據(jù)目前的估計(jì)，全球肺動(dòng)脈高壓患病率約1%，其中65 歲以上人群的肺動(dòng)脈高壓患病率高達(dá)10%［2］。

按照病因PH 可分為動(dòng)脈性肺動(dòng)脈高壓、左心疾病所致肺動(dòng)脈高壓、肺部疾病和（或）低氧所致肺動(dòng)脈高壓、慢性血栓栓塞型肺動(dòng)脈高壓和其他肺動(dòng)脈栓塞性疾病、未明和（或）多因素所致肺動(dòng)脈高壓5 個(gè)類別。但它們包含相同的基本病理過(guò)程即肺血管重構(gòu)以及持續(xù)的肺動(dòng)脈收縮，其中以肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（pulmonary artery endothelial cells，PAECs）的功能失調(diào)、炎癥反應(yīng)和肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（pulmonary arterial smooth muscle cells，PASMCs）的過(guò)度增殖等為特征的肺血管重構(gòu)是PH 的主要病理特點(diǎn)［3］。炎癥反應(yīng)在病理過(guò)程中起到了重要作用，其在各種類型的PH 患者和PH 動(dòng)物模型中都很突出［4］。巨噬細(xì)胞（macrophages，mφ）是炎癥反應(yīng)的重要成員：在PH 動(dòng)物模型以及臨床患者的肺組織中，mφ 的密度被發(fā)現(xiàn)不僅均明顯高于對(duì)照的動(dòng)物或患者［5］，且高于左心疾病所致肺動(dòng)脈高壓患者。單核/巨噬細(xì)胞譜系是機(jī)體防御系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，單核細(xì)胞來(lái)源于骨髓中的造血干細(xì)胞，并在骨髓中發(fā)育，當(dāng)它們從骨髓進(jìn)入血液時(shí)仍然是尚未成熟的細(xì)胞，在血液中停留10～20 h 后遷移至組織中，繼續(xù)發(fā)育成mφ。mφ 在肺動(dòng)脈高壓病程中歸巢到肺組織后［6］，不僅參與了肺血管重構(gòu)［7］，也可以介導(dǎo)肺血管收縮［8］。這些研究結(jié)果說(shuō)明mφ 在PH 的發(fā)生與發(fā)展中起到了重要作用。

本文旨對(duì)mφ 在PH 這一疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用及其分子機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述，系統(tǒng)探討mφ 在PH 發(fā)生發(fā)展中的作用，嘗試為PH 發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)以及治療提供新的思路。

1 肺部mφ 的來(lái)源及其在肺組織的歸巢

mφ 存在于包括肺臟在內(nèi)的多種組織器官中，稱為組織駐留mφ。肺部的mφ 主要由肺泡mφ 和間質(zhì)mφ 組成，均參與局部免疫穩(wěn)態(tài)的維持。體內(nèi)mφ 的來(lái)源包括單核細(xì)胞起源的mφ、原位增殖而生成的mφ 以及胚胎早期卵黃囊來(lái)源的mφ，其中造血干細(xì)胞分化產(chǎn)生的單核細(xì)胞起源的mφ 是組織駐留mφ 的主要來(lái)源。在健康狀態(tài)下，肺泡mφ 主要來(lái)源于胎兒肝單核細(xì)胞，間質(zhì)mφ 則來(lái)源于血單核細(xì)胞，間質(zhì)mφ 可轉(zhuǎn)移至肺泡中成為肺泡mφ。當(dāng)組織發(fā)生炎癥時(shí)，循環(huán)中的大量炎性單核細(xì)胞被招募到炎癥區(qū)域并分化成mφ。

通過(guò)免疫熒光染色及定量分析，在野百合堿或缺氧誘導(dǎo)的PH 模型中發(fā)現(xiàn)mφ 被招募到肺部的血管外膜，且在病變血管周圍發(fā)現(xiàn)mφ 數(shù)量顯著增加［8］。PH 大鼠肺組織全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果也顯示mφ 相關(guān)基因顯著富集，并且通過(guò)針對(duì)mφ 標(biāo)記物甘露糖受體的正電子發(fā)射斷層掃描發(fā)現(xiàn)PH 患者的甘露糖攝取明顯高于正常人或左心疾病相關(guān)PH 患者［9］，這說(shuō)明mφ 在肺組織的歸巢是導(dǎo)致肺血管病變的重要原因，而不是繼發(fā)于左心疾病導(dǎo)致的肺動(dòng)脈壓力升高的結(jié)果。然而，PH 患者肺血管周圍歸巢的mφ 的來(lái)源尚不清楚，有證據(jù)表明，肺血管重塑過(guò)程中mφ 主要來(lái)源于血液?jiǎn)魏思?xì)胞的歸巢和分化［10］，但尚未有研究表明沒有原位增殖的肺泡mφ的參與。

mφ 在肺組織的歸巢會(huì)加重PH 肺血管的炎癥［11］，成為PH 的關(guān)鍵致病因素。CX3CL1/CX3CR系統(tǒng)是單核/巨噬細(xì)胞譜系的mφ 在PH 肺組織中歸巢的關(guān)鍵信號(hào)通路。由HSCs 分化產(chǎn)生的單核細(xì)胞分為兩個(gè)主要亞群：炎性單核細(xì)胞（Ly-6chigh，CCR2high/CX3CR1low）和常駐單核細(xì)胞（Ly-6clow，CCR2low/CX3CR1high），分別受CCL2 和CX3CL1 兩種不同的趨化因子調(diào)控。有組織發(fā)生炎癥時(shí)，循環(huán)中的大量炎性單核細(xì)胞被招募到炎癥區(qū)域并分化成mφ；然而，在PH 等一些慢性疾病中，常駐單核細(xì)胞被證明也具有促炎癥特征，CX3CL1/CX3CR1 和CCL2/CCR2 系統(tǒng)均參與PH 病程中單核細(xì)胞的募集并相互拮抗［12］。根據(jù)Amsellem等的研究［6］，CX3CR1 水平升高會(huì)導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)的PH 嚴(yán)重程度的加重，伴隨肺mφ 數(shù)量的增加。這可能是由于在受到刺激時(shí)，PAECs 會(huì)過(guò)度產(chǎn)生趨化因子，如CX3CL1，這觸發(fā)了表達(dá)CX3CR1 的單核細(xì)胞對(duì)PAECs 的附著從而增加肺單核細(xì)胞和mφ 的數(shù)量［6］，加重肺血管炎癥，最終導(dǎo)致PH 的發(fā)生發(fā)展。

2 mφ 參與的肺血管重構(gòu)及其機(jī)制

肺血管結(jié)構(gòu)細(xì)胞（包括PAECs 和PASMCs 等）發(fā)生重構(gòu)是造成PH 的重要原因，會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓力和肺血管阻力的進(jìn)行性增高。在PH 病程中，mφ歸巢到肺組織后，參與了PAECs 的損傷、PASMC 的異常增殖及內(nèi)膜下遷移、細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular Matrix，ECM）的沉積等肺血管重構(gòu)過(guò)程中的主要事件，從而影響PH 的發(fā)生發(fā)展。下面將介紹mφ 參與上述各個(gè)過(guò)程中的主要分子機(jī)制。

2.1 mφ 誘導(dǎo)PAEC 的損傷

CD68+單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞是表達(dá)5-脂氧合酶（5-LO）的主要炎性細(xì)胞［7］，可以通過(guò)5-LO 的酶促作用合成白三烯B4（LTB4），參與PH 進(jìn)程。Tian等［7］報(bào)道，在PH 大鼠模型及PH 患者中發(fā)現(xiàn)，聚集的mφ 高表達(dá)LTB4，通過(guò)結(jié)合PAECs 上的同源高親和力G 蛋白偶聯(lián)受體BLT1，使內(nèi)皮鞘氨醇激酶1 濃度（Sphk1）減少、活性降低，抑制鞘氨醇-1-磷酸活化內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）［13］，減少NO 的產(chǎn)生，氧自由基水平升高，從而直接誘導(dǎo)PAECs 的損傷及凋亡［7］，參與了PH 的發(fā)生發(fā)展。

2.2 mφ 的極化與PASMCs 的增殖和遷徙

mφ 存在兩種完全不同的激活狀態(tài)：M1 樣和M2 樣表型，M1 樣巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出細(xì)胞毒性和促炎表型，具有很強(qiáng)的清除病原體和腫瘤細(xì)胞的能力，而M2 樣巨噬細(xì)胞可抑制免疫和炎癥反應(yīng)，參與組織重塑和腫瘤進(jìn)展［14］。

在PH 早期，許多研究已發(fā)現(xiàn)在肺血管周圍有大量mφ 募集。Vergadi 等［10］提出在低氧條件下，肺內(nèi)mφ 的早期募集和交替激活是缺氧誘導(dǎo)的PH 后期發(fā)展的關(guān)鍵：肺泡mφ 在低氧條件下獲得交替激活的M2 樣表型，通過(guò)誘導(dǎo)PASMC 的增殖從而導(dǎo)致血管重塑，促進(jìn)PH 發(fā)展。

在PH 患者中，大部分肺組織細(xì)胞都能夠釋放的IL4 和IL13 這兩種主要的M2 表型刺激因子外，也可以通過(guò)CD4+T 細(xì)胞（包括Th17 細(xì)胞）分泌的IL-21 激活下游靶點(diǎn)IL-6 信號(hào)［15］或者肺動(dòng)脈外膜成纖維細(xì)胞分泌的IL-6 激活STAT3、缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF1α）和C/EBPβ 信號(hào)［16］促進(jìn)mφ 向M2 表型傾斜，促進(jìn)mφ 向M2 表型傾斜。

趨化因子CCL2/CCR2 和CCL5/CCR5 系統(tǒng)［17］可能是M2 樣mφ 介導(dǎo)PASMC 增殖的重要分子之一。Shariq 等［17］報(bào)道，M2 樣mφ 通過(guò)旁分泌促進(jìn)PASMCs 有絲分裂，激活后的PASMCs 可以通過(guò)旁分泌的方式促進(jìn)mφ 極化為M2 樣表型，mφ 和PASMCs 共同表達(dá)的趨化因子受體CCR2 及CCR5可能是這種協(xié)同機(jī)制的基礎(chǔ)［17］。這表明巨噬細(xì)胞在PASMCs 附近活化成M2 表型可能會(huì)導(dǎo)致惡性循環(huán)，使mφ 和PASMCs 相互激活并放大彼此的相互作用，最終對(duì)PASMCs 增殖發(fā)揮重要的作用。趨化因子受體CX3CR1 也可能是M2 樣mφ 誘導(dǎo)PASMC增殖的重要分子之一，一系列體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)［6］表明抑制M2 樣mφ 表達(dá)的CX3CR1 可以減緩PASMCs 增殖，延緩甚至是逆轉(zhuǎn)肺血管重構(gòu)。

此外，slug 轉(zhuǎn)錄因子及其靶蛋白催乳素誘導(dǎo)蛋白（prolactin induced protein，PIP）也可能參與了mφ誘導(dǎo)的PASMCs 增殖。有研究發(fā)現(xiàn)［18］，肺纖維化相關(guān)的肺動(dòng)脈高壓（pulmonary fibrosis-pulmonary hipertension，PF-PH）患者肺纖維化和非纖維化區(qū)域的血管壁厚度比肺纖維化（pulmonary fibrosis，PF）患者顯著增加，這與mφ 在PF-PH 患者肺血管中的作用有關(guān)：Slug 轉(zhuǎn)錄因子在肺上皮細(xì)胞、mφ 和成纖維細(xì)胞中均有表達(dá)，但在PF-PH 中只有mφ 的Slug表達(dá)明顯高于PF 患者，PIP 水平上調(diào)［18］，誘導(dǎo)PASMCs 增殖；同時(shí)，M2 樣mφ 可以表達(dá)高親和力的IL13Rα2 上調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）表達(dá)，從而促進(jìn)肺血管周圍纖維化，加重血管壁增厚，增加肺血管阻力，導(dǎo)致PH 的發(fā)生發(fā)展［19］。

2.3 mφ 促進(jìn)ECM 在肺動(dòng)脈的沉積

ECM 的沉積是PH 病變肺血管重塑過(guò)程中主要的事件之一，可導(dǎo)致血管壁增厚和管腔狹窄［8］。mφ 可通過(guò)表達(dá)天冬酰胺內(nèi)肽酶（legumain，LGMN）促進(jìn)ECM 的合成，LGMN 是新發(fā)現(xiàn)的屬于C13 肽酶家族的半胱氨酸蛋白酶［20］，主要在mφ 中表達(dá)。在肺動(dòng)脈中，LGMN 可以通過(guò)激活基質(zhì)金屬蛋白酶-2將TGF-β1 前體水解為活性形式，促進(jìn)ECM 合成［21］，增加肺動(dòng)脈管壁厚度。臨床上，血清LGMN水平與特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

3 mφ 參與肺動(dòng)脈收縮

Kumar Rahul 等［22］報(bào)道，在低氧條件下，小鼠的單核細(xì)胞被招募為間質(zhì)mφ，表達(dá)血小板反應(yīng)蛋白-1（Thrombospondin-1，TSP-1），從而導(dǎo)致TGF-β 活化，激活下游靶點(diǎn)Rho 激酶，介導(dǎo)血管收縮。缺氧誘導(dǎo)的PH 小鼠與正常小鼠相比，前者的間質(zhì)mφ 中編碼TSP-1 的基因Thbs1 的表達(dá)較高［23］，間質(zhì)mφ 在缺氧條件下從血管腔被招募到肺組織并分泌TSP-1，在TSP-1 介導(dǎo)的TGF-β 通路激活下，Rho 激酶活性升高，從而抑制肌球蛋白磷酸酶的磷酸化，促進(jìn)肌球蛋白的活性，引起肺血管收縮。

4 針對(duì)mφ 在肺動(dòng)脈高壓中的治療策略

目前針對(duì)mφ 治療肺動(dòng)脈高壓的研究發(fā)展迅速，涉及多個(gè)方面，并在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型中都證實(shí)了較好的療效，有望成為未來(lái)肺動(dòng)脈高壓治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

如前文提到，CX3CL1/CX3CR 系統(tǒng)是PH 肺組織中mφ 歸巢、mφ 介導(dǎo)PASMCs 增殖的關(guān)鍵信號(hào)通路，通過(guò)基因或藥物抑制CX3CR1 可延緩PH 的發(fā)生發(fā)展［6］。

M2 樣mφ 可以促進(jìn)PASMCs 的增殖，可以針對(duì)這一效應(yīng)制定治療策略，包括降低逆轉(zhuǎn)M2 樣mφ 的轉(zhuǎn)化和降低M2 樣mφ 存活率，如（1）通過(guò)調(diào)節(jié)微環(huán)境降低M2 樣mφ 基因的表達(dá)［24］；（2）靜脈注射間充質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的外泌體可阻礙缺氧狀態(tài)下各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制與mφ 交替激活關(guān)系密切的STAT3 的激活和miR-17 超家族microRNA 簇的上調(diào)，最終減少炎癥及PASMCs 增殖的發(fā)生［25］；（3）通過(guò)IL-6/IL-21 信號(hào)軸阻斷mφ 向M2 樣傾斜，在上游用抗IL-6受體的單克隆抗體MR16-1 阻斷IL-6，從而阻止缺氧性Th17 細(xì)胞和M2 樣mφ 在肺內(nèi)的聚集，從而延緩缺氧性PH 的發(fā)生發(fā)展［15］。

另一方面，通過(guò)阻斷LTA4H 降低mφ 表達(dá)的LTB4 水平，恢復(fù)Sphk1-eNOS 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以阻止PAECs 凋亡，逆轉(zhuǎn)PH［7］。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)特異性抑制與ECM 沉積密切相關(guān)的LGMN 可明顯改善PH［8］。

綜上所述，以肺血管周圍mφ 的浸潤(rùn)為特征的炎癥反應(yīng)是PH 的關(guān)鍵致病因素。mφ 在肺動(dòng)脈高壓病程中歸巢到肺組織，不僅參與肺血管重構(gòu)，也可以介導(dǎo)肺血管收縮（見圖1）。以mφ 為靶點(diǎn)治療PH 的在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型中都證實(shí)了較好的療效并取得了重要突破，有望成為未來(lái)肺動(dòng)脈高壓治療的新靶點(diǎn)。

圖1 巨噬細(xì)胞在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病中的作用