中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子與血管內(nèi)皮功能障礙的研究進(jìn)展

徐明星綜述 劉文秀，趙德超審校

炎性反應(yīng)在機(jī)體抵抗外來有害物質(zhì)入侵時可發(fā)揮重要作用，但過度的炎性反應(yīng)常參與血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生發(fā)展。中性粒細(xì)胞是常見的炎性細(xì)胞，可以產(chǎn)生各種炎性因子，如中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)、中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)等，最近，中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子也被認(rèn)為是重要的血管內(nèi)皮功能障礙標(biāo)志物。血管內(nèi)皮細(xì)胞具有分泌介質(zhì)、增殖、分化等功能，是保證機(jī)體各器官正常運(yùn)行不可缺少的組織學(xué)基礎(chǔ)。當(dāng)血管內(nèi)皮功能發(fā)生障礙時，會導(dǎo)致許多疾病如冠心病、高血壓、心力衰竭、動脈瘤等的發(fā)生[1-4]?；诖耍疚膶⒅攸c(diǎn)對中性粒細(xì)胞及其炎性因子與血管內(nèi)皮功能發(fā)生障礙及其相關(guān)疾病進(jìn)展分析討論，旨在為臨床診治及預(yù)后指導(dǎo)提供理論基礎(chǔ)。

1 中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮功能障礙

中性粒細(xì)胞是人體中最活躍的炎性反應(yīng)細(xì)胞之一，在很多疾病的免疫反應(yīng)中都發(fā)揮了重要作用。Zhu等[5]研究了中性粒細(xì)胞與胃癌來源的間充質(zhì)干細(xì)胞之間的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在體外間充質(zhì)干細(xì)胞可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)。這是由于腫瘤細(xì)胞能調(diào)節(jié)嗜中性粒細(xì)胞的趨化性，主要通過p38依賴性的方式誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的募集和激活。中性粒細(xì)胞的乙酰透明質(zhì)酸片段可響應(yīng)PI3K/Akt途徑的信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致血管生成增加，表明中性粒細(xì)胞對血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能發(fā)揮有一定的指導(dǎo)作用。此外，中性粒細(xì)胞作為免疫細(xì)胞可及時清除血管內(nèi)的病原微生物，當(dāng)中性粒細(xì)胞的免疫功能過強(qiáng)或者過度蓄積時可能會引起血管受損，Kono等[6]發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞過度激活會引發(fā)肺血管內(nèi)皮損傷。目前許多與中性粒細(xì)胞相關(guān)的炎性指標(biāo)也逐漸成為臨床上的熱議話題，如中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值(neutrophil-to-lymphocyte tatio，NLR)等。臨床研究發(fā)現(xiàn)NLR值與血管內(nèi)皮功能呈明顯的負(fù)相關(guān)[7]，表明中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮功能存在一定聯(lián)系，并可能引起其功能障礙的發(fā)生。

還有一些基礎(chǔ)研究也支持并證實(shí)了上述觀點(diǎn)。Weber等[8]研究了大鼠模型中脫氧核糖核酸酶Ⅰ與血管內(nèi)皮功能障礙和炎性反應(yīng)的關(guān)系，其利用體外循環(huán)心臟手術(shù)誘發(fā)大鼠的全身炎性反應(yīng)，使中性粒細(xì)胞活化并分泌相關(guān)炎性因子，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子表達(dá)，致使內(nèi)皮細(xì)胞活化并導(dǎo)致了血管內(nèi)皮組織損傷。使用脫氧核糖核酸酶Ⅰ后，中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能障礙和炎性反應(yīng)明顯減輕。還有研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞可干預(yù)小鼠肺微血管內(nèi)皮損傷[9]。這2個動物模型支持現(xiàn)有的臨床研究結(jié)論，盡管動物體內(nèi)中性粒細(xì)胞分布情況與人體存在差異，但仍然可以認(rèn)為中性粒細(xì)胞可引起血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生。

2 中性粒細(xì)胞相關(guān)因子與血管內(nèi)皮功能障礙

血管內(nèi)皮功能障礙不僅涉及中性粒細(xì)胞的積極參與，中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的炎性因子如NETs、NE、MPO、ROS等也在其中發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用?，F(xiàn)對這些相關(guān)因子的作用進(jìn)行歸納。

2.1 NETs 在機(jī)體對抗外來有害生物的炎性反應(yīng)中，NETs起到一定的促進(jìn)作用，但過量的蓄積可引起組織損傷，未被及時清除的NETs可引起血管內(nèi)皮受損，并導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙[10-11]?？扇苄约?xì)胞間黏附分子是內(nèi)皮細(xì)胞活化和損傷的重要生物標(biāo)志物，NETs與可溶性細(xì)胞間黏附分子的水平高度相關(guān)，NETs通過上調(diào)黏附分子和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)來促進(jìn)體內(nèi)和體外的內(nèi)皮細(xì)胞活化。脫氧核糖核酸酶Ⅰ處理的大鼠NETs被有效降解，從而減少了內(nèi)皮細(xì)胞的活化和組織/內(nèi)皮的損傷，脫氧核糖核酸酶Ⅰ處理的大鼠內(nèi)皮功能的改善強(qiáng)烈支持NETs破壞內(nèi)皮的假說[8]。雖然NETs的體內(nèi)作用無法在體外完全復(fù)制，但上述實(shí)驗(yàn)強(qiáng)有力地說明了NETs在血管內(nèi)皮功能中有重要影響。

2.2 NE Gueant等[12]研究NE在COVID-19患者發(fā)生多臟器衰竭機(jī)制中發(fā)揮的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，COVID-19患者尸檢樣本提示NE可能參與了血管損傷發(fā)生發(fā)展，與其他中性粒細(xì)胞相關(guān)因子共同作用。此外，國外學(xué)者使用皰疹病毒建立小鼠肺動脈內(nèi)膜受損模型，研究發(fā)現(xiàn)小鼠肺血管平滑肌內(nèi)有較高的NE水平[13]。這些研究提示NE可能是導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙的關(guān)鍵因子。

2.3 MPO 除了NE外，MPO也是與血管內(nèi)皮功能障礙相關(guān)的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的炎性因子。持續(xù)的高血壓狀態(tài)會使機(jī)體血管內(nèi)部承受過大的剪切力，可導(dǎo)致血管內(nèi)有豐富的中性粒細(xì)胞浸潤，最終導(dǎo)致血管損傷，MPO是該過程的生物標(biāo)志物[14]。國外學(xué)者Etwebi等[15]分析了在小鼠受損的血管內(nèi)皮中，鈣依賴蛋白鈣蛋白酶與MPO的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)MPO可降低一氧化氮的生成，并使炎性細(xì)胞與小鼠血管之間的黏附力度增加，從而加劇血管損傷?？傊?，不難發(fā)現(xiàn)MPO參與了血管內(nèi)皮功能障礙的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。

2.4 ROS 中性粒細(xì)胞的其他常見相關(guān)因子如ROS等也在血管內(nèi)皮損傷中起作用。ROS持續(xù)蓄積時可導(dǎo)致血管氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)一步誘發(fā)血管損傷。Badran等[16]發(fā)現(xiàn)抗氧化劑可能對高血壓治療有幫助，由此猜想抗氧化劑減輕血管損傷的機(jī)制可能是由于抑制了ROS的作用；研究還發(fā)現(xiàn)ROS干預(yù)了血管平滑肌細(xì)胞不同表型之間的轉(zhuǎn)換，這說明ROS對血管內(nèi)皮細(xì)胞的生理作用有著一定的影響。

3 中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子與內(nèi)皮功能障礙性疾病

中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子是反映機(jī)體內(nèi)皮功能障礙的潛在間接標(biāo)志物，它們相互作用，導(dǎo)致不同的病理生理途徑被活化。同時，內(nèi)皮功能障礙是許多疾病如急性冠狀動脈綜合征(ACS)、心力衰竭、高血壓、動脈瘤等的發(fā)生基礎(chǔ)，并在疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用。

3.1 冠心病 中性粒細(xì)胞可釋放ROS、NTEs等因子，它們可引起冠狀動脈血管發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而引起內(nèi)皮受損、動脈硬化等，最終導(dǎo)致冠心病形成。NETs富含細(xì)胞毒性組蛋白，可穿透血管內(nèi)皮的平滑肌細(xì)胞并導(dǎo)致其死亡。這種情況反復(fù)發(fā)生時，該過程可使纖維帽變薄。使用含屏蔽細(xì)胞毒性組蛋白氨基末端(介導(dǎo)細(xì)胞毒性的基序)的陽離子電荷的肽，可減輕血管斑塊不穩(wěn)定，減少心絞痛發(fā)作[17]。冠心病是最常見危害患者生存的疾病之一，它的病理生理涉及炎性反應(yīng)發(fā)生。冠心病可分為穩(wěn)定型心絞痛、不穩(wěn)定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死、ST段抬高型心肌梗死。有研究報道，中性粒細(xì)胞可通過改變自身表型參與不同型冠心病的發(fā)病過程[18]。Rossi等[19]的一項(xiàng)前瞻性多中心隊列研究，有2 034例ACS患者接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)，分析炎性生物標(biāo)志物和GRACE評分在患者ACS發(fā)作后對心源性死亡和急性腎損傷的預(yù)測價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞計數(shù)及其相關(guān)因子有助于預(yù)測ACS患者預(yù)后。ACS患者經(jīng)PCI后會出現(xiàn)NETs的釋放，這可以促使炎性反應(yīng)的發(fā)生和微血栓的形成，造成微血管阻塞，導(dǎo)致圍手術(shù)期心肌梗死的發(fā)生。Vaidya等[20]發(fā)現(xiàn)使用炎性反應(yīng)抑制劑能夠抑制ACS患者經(jīng)PCI后NETs的形成，改善ACS患者預(yù)后。NLR是中性粒細(xì)胞在臨床應(yīng)用的常見代表指標(biāo)，國內(nèi)外多項(xiàng)基礎(chǔ)和臨床試驗(yàn)可以證明NLR與ACS的發(fā)生發(fā)展、嚴(yán)重程度分型、預(yù)后預(yù)測等方面相關(guān)[21-23]。這些報道都證明了中性粒細(xì)胞及其分泌的炎性因子在冠心病中有著重要作用。

3.2 高血壓 持續(xù)高血壓會促進(jìn)血管內(nèi)皮受損、動脈粥樣硬化、血管功能障礙等的發(fā)生，炎性反應(yīng)常參與高血壓的病理生理學(xué)基礎(chǔ)[24]。動脈硬化是老年人單純收縮期高血壓的主要原因。在各種動脈粥樣硬化體外模擬過程中，嗜中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子如NETs等可減少病變巨噬細(xì)胞的積累，部分地控制了巨噬細(xì)胞的遷移，干預(yù)了動脈硬化的形成[17]。此外，中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子也被發(fā)現(xiàn)在高血壓靶器官如心臟、腎臟等的損害中有一定相關(guān)性。中性粒細(xì)胞可釋放ROS促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大，MPO可通過激活絲裂原活化蛋白激酶，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致膠原生成上調(diào)[25]。NLR增高可作為出現(xiàn)微量白蛋白尿的獨(dú)立危險因素[26]?？傊行粤＜?xì)胞及其相關(guān)因子參與了高血壓及其靶器官損害的病理生理過程，并對其發(fā)生發(fā)展有一定的預(yù)測作用。

3.3 心力衰竭(HF) 心力衰竭和全身炎性反應(yīng)是2個相互聯(lián)系、不斷發(fā)展、共存的過程[27]。MPO的釋放調(diào)節(jié)信號通路可導(dǎo)致組織和內(nèi)皮損傷，最終引起心肌重構(gòu)。Iqubal等[28]發(fā)現(xiàn)MPO與HF的嚴(yán)重程度相關(guān)。Zhang等[29]使用生物信息學(xué)分析心肌梗死后心力衰竭的潛在預(yù)測生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞相關(guān)免疫反應(yīng)因子在心肌梗死發(fā)病機(jī)制中起重要作用。國外學(xué)者收集了61例急性心肌梗死患者血運(yùn)重建成功后48 h內(nèi)發(fā)生急性心力衰竭的患者資料發(fā)現(xiàn)，盡管NETs與缺血后急性心力衰竭患者的心肌恢復(fù)無關(guān)，但與心功能高低部分相關(guān)[30]。氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡在心力衰竭發(fā)病機(jī)制中起重要作用，ROS的過量蓄積可引起氧化應(yīng)激發(fā)生，Lou等[31]采用腹主動脈橫斷縮窄法建立大鼠心力衰竭模型，發(fā)現(xiàn)減少氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的線粒體依賴性凋亡，可有效改善實(shí)驗(yàn)小鼠的心臟功能。上述研究表明，心力衰竭與中性粒細(xì)胞等存在一定的關(guān)聯(lián)。

3.4 其他疾病 血管內(nèi)皮功能出現(xiàn)異常后，可導(dǎo)致動脈瘤形成。Chu等[32]使用酶聯(lián)免疫吸附法檢測25例腦動脈瘤血管內(nèi)成形術(shù)患者動脈中MPO的濃度，并建立了動脈瘤模型，在MPO基因敲除小鼠和野生型小鼠中研究了內(nèi)源性MPO對腦動脈瘤形成和破裂的影響，并分析了MPO對內(nèi)皮細(xì)胞炎性反應(yīng)基因表達(dá)的影響，MPO可增加血管細(xì)胞黏附分子-1和細(xì)胞間黏附分子-1在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)，并在人腦動脈瘤中升高，也可增加小鼠腦動脈瘤的形成和破裂。國外有研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞和NETs等對腹主動脈瘤的形成起到重要作用[33-34]。顱內(nèi)動脈瘤破裂可能會造成患者死亡等嚴(yán)重后果，大多數(shù)的顱內(nèi)動脈瘤在破裂之前很難被發(fā)現(xiàn)，有研究表明，中性粒細(xì)胞可對顱內(nèi)動脈瘤破裂有一定的預(yù)測作用[35]。上述研究支持了中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子對動脈瘤有著重要影響的理論。

4 總結(jié)與展望

在最近幾年的研究中，大量臨床試驗(yàn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都報道了中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子在血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生、發(fā)展中起到重要作用，并且與以血管內(nèi)皮功能受損為基礎(chǔ)的疾病也存在明顯的相關(guān)性?？傊?，未來應(yīng)加強(qiáng)對中性粒細(xì)胞及其相關(guān)因子的重視，并積極尋找血管內(nèi)皮功能障礙的治療新目標(biāo)，為臨床診治提供強(qiáng)有力的證據(jù)。