巨噬細胞極化在動脈粥樣硬化進程中的研究進展

王銘 孫瑞紅

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是一種慢性炎癥性血管疾病，是缺血性心腦血管疾病的主要病理學基礎。AS斑塊形成主要是由巨噬細胞的遷移、活化、浸潤和增殖引發(fā)的炎癥反應來介導的。此外，巨噬細胞分泌大量的蛋白酶和組織因子，以促進炎癥反應、脂質沉積和斑塊破裂。因此，巨噬細胞被視為用于控制AS的新的突破點。巨噬細胞具有異質性，其表型和功能受周圍微環(huán)境的調節(jié)，并且在體內外多種情況下表現(xiàn)出一系列的炎癥特征和功能特性。M1(炎性)/M2(抗炎)巨噬細胞平衡極化決定著炎癥或損傷中器官的命運。當感染或炎癥嚴重到影響器官時，巨噬細胞首先表現(xiàn)出M1表型，以釋放針對其損傷刺激的TNF-α、IL-1β、IL-12和IL-23。但是，如果M1表型繼續(xù)發(fā)展，則可能導致組織損傷；此時M2巨噬細胞會分泌大量的IL-10和轉化生長因子-β(TGF-β)以抑制炎癥，幫助組織修復、重塑，血管生成并保持體內穩(wěn)態(tài)。本綜述討論了有關M1及M2巨噬細胞極化在AS進程中作用的最新研究，以期為AS的治療提供新的思路。

1 巨噬細胞極化

M1巨噬細胞通常由輔助型T細胞(Th1)細胞因子(如IFN-γ和TNF-α)或細菌脂多糖(LPS)來識別誘導，在產生M1巨噬細胞的同時還會分泌較高水平的促炎細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-12、IL-23和環(huán)氧合酶-2(COX-2)，以及低水平的IL-10[1]。在功能上,M1巨噬細胞通過激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶系統(tǒng)來產生活性氧(ROS)，從而參與感染過程中病原體的清除。因此，M1巨噬細胞具有強大的抗微生物和抗腫瘤活性，能介導ROS引起的組織損傷，破壞組織再生和傷口愈合。

M2巨噬細胞由IL-4、IL-13等細胞因子誘導，通過IL-4受體α(IL-4Rα)激活信號傳導及轉錄激活蛋白(STAT)6進行極化。此外，IL-10也可以通過IL-10受體(IL-10R)激活STAT3來控制M2巨噬細胞極化；IL-33既可以誘導M2巨噬細胞極化，也可以通過增強IL-13誘導M2巨噬細胞表型極化[2]。M2巨噬細胞在功能上具有強大的吞噬能力，可以清除碎片和凋亡細胞，促進組織修復和傷口愈合，并具有促血管生成和促纖維化的特性[3]。因此一般而言，M2巨噬細胞參與輔助型T細胞(Th2)應答和寄生蟲清除，減輕炎癥反應，協(xié)調促進組織重塑、血管生成、免疫調節(jié)以及腫瘤的形成和發(fā)展。

2 AS

AS斑塊由脂質、壞死核、鈣化區(qū)域、炎性改變的平滑肌細胞、內皮細胞、免疫細胞和泡沫細胞組成。AS斑塊是巨噬細胞群的主要前體，在他們到達動脈壁之前，這些單核細胞就已經受到全身環(huán)境中的各種病理刺激。來自AS病人和AS小鼠模型的單核細胞研究結果表明，這種暴露可以調節(jié)細胞的代謝和功能，因此，巨噬細胞在斑塊微環(huán)境中分化之前，就已將單核細胞引向炎性表型。

有研究表明，巨噬細胞在心血管疾病中可發(fā)生功能和表型的變化。在AS病人中，典型M1巨噬細胞類似于中間單核細胞，這種變化的特征是病人體內M1巨噬細胞相關趨化因子水平升高，表明在AS中有一個更適合M1巨噬細胞的環(huán)境，并且AS的風險增加可能導致M1巨噬細胞的增加。M1/M2比值與IL-1β釋放之間的相關性說明表型標記物的功能發(fā)生改變[4]，更多的M1巨噬細胞將產生更多的炎性細胞因子。

巨噬細胞凋亡是AS斑塊形成各個階段的重要特征。在AS早期階段，巨噬細胞凋亡通過減少位于病變內的細胞數(shù)量而具有積極作用，可減少病變面積。在AS進展中，細胞凋亡及其有害作用通過內膜吞噬細胞(主要是通過M2巨噬細胞)得以解決[5]。此外，當斑塊變得更加復雜并且發(fā)生繼發(fā)性壞死時，在AS中可見到巨噬細胞凋亡(通常約占細胞的2%～4%)增加。并且M1和M2巨噬細胞的炎癥表型不是恒定的，這可能反映了單核細胞衍生細胞響應微環(huán)境變化的可塑性[6]。

3 M1巨噬細胞極化與AS的進展

M1巨噬細胞分泌多種細胞因子和趨化因子，如IL-1、TNF-α和單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)，用于進一步激活巨噬細胞以及AS中的其他細胞類型如內皮細胞和平滑肌細胞，并對細胞脂質代謝也有影響。在一項針對小鼠巨噬細胞的研究中，當巨噬細胞被極化為M1狀態(tài)時，ATP結合盒轉運體A1的表達下調并降低了膽固醇的流出。如果機體內發(fā)生這種情況，將形成一個惡性循環(huán)，即膽固醇積聚促進巨噬細胞活化和M1極化，繼而進一步誘發(fā)膽固醇積聚。此外，M1巨噬細胞還分泌幾種基質金屬蛋白酶(MMPs)，如MMP2和MMP9，他們可以降解AS斑塊中的細胞外基質，導致AS斑塊的不穩(wěn)定和破裂[7]。

隨M1/M2表面標記物改變的是AS病人循環(huán)中M1相關趨化因子水平的升高。Caidahl等[8]觀察到AS病人及心絞痛病人血清中的CCL19水平升高，且與M2相比，M1表達上調130倍。巨噬細胞中極化的M1單核細胞，可能是導致CCL19水平升高的因素之一。

4 M2巨噬細胞極化與AS的消退

M2巨噬細胞在AS消退中的機制是一個尚未被完全研究的領域。由于M2巨噬細胞的特性包括組織重塑和炎癥消退，因此研究者們試圖將AS斑塊的變化歸因于M2巨噬細胞。Cardilo-Reis等[9]給予LDL受體基因敲除小鼠IL-13，結果發(fā)現(xiàn)小鼠體內原有AS斑塊中的膠原蛋白含量增加，血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)依賴性單核細胞的浸潤減少，從而導致斑塊中巨噬細胞的含量降低，并且這一過程是由M2巨噬細胞激活誘導的。Parathas等[10]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠通過減少體內CD68+細胞向M2巨噬細胞狀態(tài)極化來阻礙AS斑塊的消退。這些小鼠AS消退模型的共同點是巨噬細胞數(shù)量減少，并且隨著M2巨噬細胞的增加，其表型特征發(fā)生了一些變化，這表明在AS消退過程中存在巨噬細胞的遷移和M2巨噬細胞的組織重塑。

M2巨噬細胞在斑塊消退中促進炎癥消退可能是其分泌IL-10的結果。斑塊重塑可以代表M2巨噬細胞的其他2個特征，即增加膠原蛋白的分泌[11]和增強巨噬細胞清除凋亡細胞的能力[12]。在AS進展過程中，膽固醇以膽固醇脂滴的形式儲存在斑塊巨噬細胞中的能力減弱，游離膽固醇積聚，導致內質網應激和細胞凋亡[13]。如果瀕死細胞的胞吞作用遠不及他們形成的速度，那么未清除的細胞碎片將積聚并成為壞死的核心。實際上，在小鼠和人類的AS斑塊中，隨著斑塊的進展，其巨噬細胞的胞吞活性降低[14]。因此，在M2巨噬細胞中增強胞吞作用將有望清除凋亡細胞，從而停止甚至逆轉壞死核心的擴展。

M2巨噬細胞表型分為M2a、M2b、M2c和M2d 4個亞群。M2a巨噬細胞被稱為“傷口愈合巨噬細胞”，其表達高水平的甘露糖受體(CD206)并分泌促纖維化因子有助于組織修復，如纖連蛋白、胰島素樣生長因子(IGF)和TGF-β[15]。分泌高水平的IL-10和血管內皮生長因子(VEGF)，以及低水平的腫瘤壞死因子和IL-12的M2d巨噬細胞也被認為在組織修復中具有潛在作用。與M2巨噬細胞的其他表型不同，M2d巨噬細胞不表達CD206。根據(jù)組織修復潛力和抗炎產物的表達，M2a和M2d在AS消退過程中可能至關重要。M2b和M2c具有調節(jié)功能，被稱為“調節(jié)性巨噬細胞”[16]，其表達高水平的IL-10和Mer受體酪氨酸激酶(MerTK)，并為他們提供高細胞吞噬能力，這在抗AS形成中起重要作用。

5 結論與展望

有研究表明，NF-κBp50[17]、MAPK信號[18]及PI3K/Akt途徑[17]可能是M2巨噬細胞極化的關鍵調節(jié)劑。這些研究說明各種各樣的刺激可以誘導M2巨噬細胞活化，并且多種因素協(xié)調復雜的網絡以驅動巨噬細胞M2極化。然而目前仍不清楚M2巨噬細胞的公認特征分子以及M2在AS病理生理過程中的作用。因此，在未來的研究中，研究巨噬細胞不同亞型的區(qū)別特征將非常重要，這將有助于我們發(fā)現(xiàn)和比較不同巨噬細胞的能力，并擴大我們對巨噬細胞特別是M2巨噬細胞在多種生理和病理過程中獨特貢獻的理解。另一個需要明確的問題涉及M2極化和去極化的精確機制，以便我們可以選擇一些小分子來誘導或抑制M2巨噬細胞極化，以進一步治療由M2巨噬細胞引起的某些疾病。

總之，極化不是固定的，因為巨噬細胞具有足夠的可塑性，可以整合多種信號，例如來自微生物、受損和死亡細胞以及正常組織微環(huán)境的信號。相關證據(jù)表明，巨噬細胞分化、極化、再極化和局部環(huán)境中激活的變化可在多種自身免疫和炎性疾病的發(fā)病中起決定性作用[9]。了解影響AS斑塊中巨噬細胞的變化，將有可能促進更多的相關研究，以減輕心腦血管疾病高發(fā)病率和死亡率造成的負擔。