炎癥細(xì)胞在心肌梗死后心室重構(gòu)中作用的研究進(jìn)展

張梁 郭雨桐 劉越 劉文秀

150001 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科

隨著新藥的不斷出現(xiàn)與臨床應(yīng)用，早期再灌注治療策略在臨床中獲得更多的實(shí)踐以及新的循環(huán)輔助裝置的出現(xiàn)，使更多患者可以在心肌梗死(myocardial infarction，MI)后幸存下來(lái)，進(jìn)而延長(zhǎng)生命。然而，MI后的患者會(huì)發(fā)生不可逆的心室重構(gòu)，最終導(dǎo)致心律失常和心力衰竭，甚至死亡。廣義的炎癥細(xì)胞包括中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等，它們通過(guò)調(diào)節(jié)自身數(shù)量、分泌細(xì)胞因子、細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化以及細(xì)胞表面分子等影響MI后心臟炎癥、功能、梗死面積和心肌纖維化程度，參與MI后心室重構(gòu)過(guò)程[1]。研究炎癥細(xì)胞在MI過(guò)程中的發(fā)展變化及組織修復(fù)的機(jī)制，有助于防治MI后的心室重構(gòu)。因此，本文對(duì)近年來(lái)炎癥細(xì)胞在MI后心室重構(gòu)中作用的研究進(jìn)展予以綜述，從而為以炎癥細(xì)胞為靶點(diǎn)防治MI后心室重構(gòu)的研究提供理論基礎(chǔ)。

1 炎癥細(xì)胞在MI后心室重構(gòu)中的作用

1.1 中性粒細(xì)胞與MI后心室重構(gòu)

中性粒細(xì)胞可以促進(jìn)MI后的炎癥反應(yīng)[2-3]。MI后聚集活化的中性粒細(xì)胞通過(guò)釋放促炎因子和趨化因子促進(jìn)心肌炎癥反應(yīng)，也釋放基質(zhì)金屬蛋白酶和髓過(guò)氧化物酶，降解細(xì)胞外基質(zhì)并產(chǎn)生活性氧，導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的心肌損傷[4]，進(jìn)而促進(jìn)心室重構(gòu)。因此，控制中性粒細(xì)胞向梗死心肌的募集，能有效減少炎癥因子的釋放，進(jìn)而減輕心肌炎癥。Li等[5]研究發(fā)現(xiàn)，鐵死亡能調(diào)控中性粒細(xì)胞向損傷心肌的募集，抑制鐵死亡會(huì)縮小MI面積，改善心室收縮功能和減少不良心室重構(gòu)。Shi等[6]研究發(fā)現(xiàn)，急性MI患者髓過(guò)氧化物酶升高與左心室射血分?jǐn)?shù)降低和左心室不良重構(gòu)有關(guān)。而且，減少中性粒細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的MI后損傷的抗炎策略已被證明可以限制急性MI后心肌組織損傷。然而，中性粒細(xì)胞耗竭的小鼠在MI后卻出現(xiàn)了心功能惡化和心力衰竭[7]，機(jī)制可能與中性粒細(xì)胞可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向能夠有效清除凋亡細(xì)胞的M2c型極化，進(jìn)而參與小鼠MI后修復(fù)相關(guān)。因此，在抗中性粒細(xì)胞治療MI時(shí)，應(yīng)考慮到中性粒細(xì)胞還有一定的積極作用。

1.2 單核/巨噬細(xì)胞與MI后心室重構(gòu)

單核/巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌細(xì)胞因子和趨化因子介導(dǎo)心臟炎癥反應(yīng)[8]，進(jìn)而在MI不同階段發(fā)揮著不同作用。在MI早期，巨噬細(xì)胞(主要是高表達(dá)Lgr4)在MI區(qū)聚集，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的促炎特性，從而加重心臟損傷，促進(jìn)MI后的不良心室重構(gòu)[9]。在MI后3～7 d，巨噬細(xì)胞則識(shí)別與吞噬死亡的心肌細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，進(jìn)而啟動(dòng)MI修復(fù)，并在防止MI存活心肌的病理性心室重構(gòu)及功能障礙的發(fā)展中起主要作用[10]。另外，不同來(lái)源的巨噬細(xì)胞在MI后心室重構(gòu)中作用不同。Dick等[11]發(fā)現(xiàn)，MI早期心臟固有巨噬細(xì)胞的耗竭將損害心臟功能，并促進(jìn)MI周圍區(qū)域的不良心室重構(gòu)；而單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞參與MI后不良心室重構(gòu)[12]，并且血液中單核細(xì)胞水平可作為MI預(yù)后的標(biāo)志物，造成這種差異的原因可能是當(dāng)外周血單核細(xì)胞浸潤(rùn)到心肌組織成為巨噬細(xì)胞時(shí)，它們可能錯(cuò)過(guò)了提供有效心臟保護(hù)功能的機(jī)會(huì)窗。

單核/巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換在MI后心室重構(gòu)中的作用非常關(guān)鍵。外源性給予白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-4或注射心肌球源性細(xì)胞[13]，能通過(guò)增加MI組織中M2型巨噬細(xì)胞數(shù)量或促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，來(lái)減少不良心室重構(gòu)，改善MI預(yù)后。此外，研究發(fā)現(xiàn)12/15脂氧合酶基因缺失的小鼠在MI后巨噬細(xì)胞偏向M2表型，進(jìn)而促進(jìn)炎癥有效消退，減少心臟破裂，改善心室功能，減輕心室不良重構(gòu)[14]。以上研究表明，在臨床上促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化的藥物的研發(fā)與使用，可能會(huì)有效預(yù)防不良心室重構(gòu)。心肌組織固有巨噬細(xì)胞不同表型的變化對(duì)MI后心室重構(gòu)同樣存在不同影響。Bajpai等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在心肌缺血再灌注損傷前，耗盡組織固有的趨化因子C-C受體2+巨噬細(xì)胞可以改善心室收縮功能，縮小MI面積，而耗盡組織固有的趨化因子C-C受體2-巨噬細(xì)胞則起到相反的作用。推測(cè)在MI后心肌組織中的固有和浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞通過(guò)對(duì)壞死心肌和炎癥細(xì)胞的識(shí)別、吞噬以及分泌細(xì)胞因子和自身表型轉(zhuǎn)換等方式發(fā)揮作用，因此，調(diào)控巨噬細(xì)胞功能和表型轉(zhuǎn)化有望成為防治MI后心室重構(gòu)的新方向與思路。

1.3 淋巴細(xì)胞與MI后心室重構(gòu)

MI患者尸檢標(biāo)本顯示，梗死和非梗死相關(guān)動(dòng)脈的遠(yuǎn)段和梗死周圍心肌組織中以及冠狀動(dòng)脈壁內(nèi)也存在活化的T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，提示T淋巴細(xì)胞在人類MI后心室重構(gòu)中發(fā)揮作用[16]。T淋巴細(xì)胞不同亞群在MI后心室重構(gòu)中作用不同。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠MI后，CD8+T淋巴細(xì)胞在缺血心肌組織中被招募并激活，導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)心功能惡化和不良心室重構(gòu)，機(jī)制與CD8+T淋巴細(xì)胞釋放顆粒酶B有關(guān)[17]，這提示CD8+T淋巴細(xì)胞在MI后發(fā)揮有害作用，抑制CD8+T淋巴細(xì)胞可能成為改善MI后心室重構(gòu)的潛在治療策略。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)是CD4+T淋巴細(xì)胞亞群之一，在MI中主要發(fā)揮抗炎作用。已有研究顯示，增加小鼠MI部位Tregs的百分比[18]或Tregs注射[19]可抑制心肌損傷，促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，縮小MI范圍，從而改善MI預(yù)后，起到保護(hù)作用。與之相反，MI后Tregs的耗竭會(huì)導(dǎo)致心功能下降、炎癥增多和膠原沉積減少。在機(jī)制上，Tregs可能通過(guò)減弱巨噬細(xì)胞和效應(yīng)性T細(xì)胞的激活，對(duì)重構(gòu)的心肌起到持久的保護(hù)作用[20]。Yang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，MI后雷帕霉素復(fù)合物1信號(hào)在梗死心肌浸潤(rùn)的Tregs中上調(diào)，從而增加了Tregs的抗炎活性，這提示通過(guò)體外激活或特異性擴(kuò)增Tregs上的雷帕霉素復(fù)合物1信號(hào)可能成為減輕MI后心室重構(gòu)的一種有前途的治療方法。此外，Wang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，C-X-C基序趨化因子受體4拮抗劑在MI后可通過(guò)增強(qiáng)Tregs細(xì)胞動(dòng)員、心臟募集和免疫調(diào)節(jié)功能來(lái)達(dá)到促進(jìn)MI后組織修復(fù)并減輕不良心室重構(gòu)的治療效果，是MI后又一種有前途的治療策略。然而，Bansal等[23]研究卻發(fā)現(xiàn)，MI后Tregs細(xì)胞表現(xiàn)出促炎特征，喪失了免疫抑制能力，促進(jìn)MI后心室重構(gòu)。而在選擇性Tregs消融治療后，可逆轉(zhuǎn)心臟功能障礙和心室重構(gòu)。這項(xiàng)研究顛覆了既往對(duì)Tregs的認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)其在MI和心力衰竭中的致病作用，同時(shí)也提示某些“有利的”淋巴細(xì)胞亞群在其功能失調(diào)后也可能會(huì)變成重要的致病因素，而恢復(fù)其正常功能則是有效的治療方法。

2 炎癥細(xì)胞的不同作用分子對(duì)MI后心室重構(gòu)的影響

2.1 髓源性生長(zhǎng)因子(myeloid-derived growth factor，MYDGF)

MYDGF在2015年被首次提出，它是一種由骨髓來(lái)源的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。MYDGF主要定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體[24]，由10鏈β-夾心組成，具有與其他細(xì)胞因子或生長(zhǎng)因子不同的折疊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)位于兩個(gè)表面酪氨酸殘基71和73周圍區(qū)域和殘基97-101的相鄰?fù)怀霏h(huán)結(jié)構(gòu)與受體結(jié)合[25]。研究發(fā)現(xiàn)，MYDGF在MI后小鼠和人的心臟巨噬細(xì)胞中大量表達(dá)，而在其他的炎癥細(xì)胞中表達(dá)較少[26]。MYDGF的功能主要是減少心肌細(xì)胞缺血再灌注損傷和細(xì)胞死亡，促進(jìn)MI愈合過(guò)程中的內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成，從而減少瘢痕形成，改善心臟收縮功能，最終減輕心室重構(gòu)。Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠MI后，MYDGF通過(guò)促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，來(lái)促進(jìn)心臟損傷后的心臟再生。這些都為逆轉(zhuǎn)不良心室重構(gòu)和心力衰竭提供了一個(gè)潛在的靶點(diǎn)。更重要的是，MYDGF不僅可成為監(jiān)測(cè)MI情況的生物標(biāo)記物，還可能是MI組織修復(fù)的重要藥物。急性MI患者血漿中MYDGF的濃度是健康成人的2.7倍，其濃度與炎癥生物標(biāo)志物、腎功能障礙和長(zhǎng)期心血管死亡率相關(guān)[28]。重組MYDGF蛋白治療在MI后大鼠的修復(fù)過(guò)程中起促進(jìn)作用。雖然學(xué)者對(duì)MYDGF在MI中的作用已進(jìn)行了大量研究，但隨著研究的進(jìn)一步深入和蛋白質(zhì)工程對(duì)重組MYDGF的不斷開發(fā)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)MI的臨床診治可提供大量的幫助?？傊?，MYDGF無(wú)論是在MI后減輕不良心室重構(gòu)，以及作為MI過(guò)程中重要的生物標(biāo)記物，還是MI后的治療藥物均有巨大的作用和研究前景。

2.2 髓系上皮生殖酪氨酸激酶(myeloid-epithelial-reproductive tyrosine kinase，MerTK)

MerTK屬于腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞家族，是一種位于細(xì)胞膜的酪氨酸激酶受體，在單核/巨噬細(xì)胞上廣泛表達(dá)，并在許多生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用，如細(xì)胞存活、遷移、分化和凋亡細(xì)胞吞噬[29]。MerTK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通過(guò)調(diào)節(jié)促炎癥細(xì)胞因子分泌來(lái)減弱先天性免疫應(yīng)答。MerTK在MI中主要起保護(hù)作用。Howangyin等[30]研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)MerTK和乳脂球表皮生長(zhǎng)因子8的單核/巨噬細(xì)胞可清除MI受損心肌細(xì)胞，促進(jìn)血管內(nèi)皮因子A的分泌，從而改善MI后心室重構(gòu)。此外，研究發(fā)現(xiàn)MerTK主要表達(dá)于具有抗炎作用的M2型巨噬細(xì)胞，通過(guò)影響細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄，抑制促炎細(xì)胞因子而增強(qiáng)抗炎細(xì)胞因子表達(dá)，減輕炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化[31]。由此可見，MerTK作為MI后發(fā)揮積極作用的抗不良心室重構(gòu)的重要分子，調(diào)節(jié)其在單核/巨噬細(xì)胞的表達(dá)有望成為改善MI預(yù)后的有效方法。

2.3 環(huán)GMP-AMP合成酶(cyclic GMP-AMP synthase，cGAS)

cGAS是一種胞質(zhì)DNA感受器，可激活Ⅰ型干擾素反應(yīng)。cGAS可與微生物DNA及侵入細(xì)胞質(zhì)的自身DNA結(jié)合，并催化環(huán)磷酸鳥苷一磷酸腺苷(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate，cGAMP)合成。cGAMP作為第二信使結(jié)合并激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白干擾素基因刺激物(stimulator of interferon genes，STING)觸發(fā)Ⅰ型干擾素產(chǎn)生。STING招募TANK結(jié)合激酶1，后者磷酸化并激活干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor，IRF)3/7和其他底物[32]。cGAS在MI中的研究尚處于起步階段，目前研究顯示cGAS在MI中主要起促炎作用。MI后大量細(xì)胞死亡并釋放自身DNA，通過(guò)cGAS-STING-IRF3途徑促進(jìn)巨噬細(xì)胞觸發(fā)Ⅰ型干擾素反應(yīng)，從而放大炎癥[33]。而cGAS缺乏的MI動(dòng)物早期存活率顯著升高，這可能是因?yàn)閏GAS缺乏增加MI新生血管生成、改善心臟收縮功能并促進(jìn)巨噬細(xì)胞向具有修復(fù)功能的M2型轉(zhuǎn)化[34]。因此，cGAS作為促進(jìn)MI后不良心室重構(gòu)的有害分子，對(duì)其在巨噬細(xì)胞中進(jìn)行干預(yù)或抑制可減少M(fèi)I炎癥從而有效減輕MI后心室重構(gòu)，這為MI后心室重構(gòu)的有效防治提供了新思路與作用靶點(diǎn)。

2.4 鈣敏感受體(calcium sensing recptor，CaSR)

CaSR是G蛋白偶聯(lián)受體C家族成員之一，是一種7次跨膜受體，在牛甲狀旁腺中首次被發(fā)現(xiàn)，之后研究顯示其在心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的多種細(xì)胞中表達(dá)，因此它在中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞中的表達(dá)和作用逐漸成為研究熱點(diǎn)。CaSR主要通過(guò)感知細(xì)胞外鈣離子濃度的變化調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，進(jìn)而維持細(xì)胞的鈣穩(wěn)態(tài)，參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化和凋亡等過(guò)程，與多種心血管疾病病理生理過(guò)程相關(guān)，如MI、動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓和心肌病等。炎癥細(xì)胞CaSR在MI中主要發(fā)揮促炎和促纖維化作用。MI后中性粒細(xì)胞CaSR活化可增加促炎細(xì)胞因子IL-6而抑制抗炎細(xì)胞因子IL-10的分泌，導(dǎo)致MI炎癥放大，此過(guò)程通過(guò)核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)途徑實(shí)現(xiàn)[35]。另外，MI后中性粒細(xì)胞CaSR活化還可通過(guò)NLRP3炎性小體活化來(lái)促進(jìn)IL-1β釋放，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡和心肌纖維化，促進(jìn)MI后心室重構(gòu)[36]。單核/巨噬細(xì)胞CaSR也可通過(guò)自噬活化NLRP3炎性小體來(lái)促進(jìn)IL-1β釋放，從而進(jìn)一步促進(jìn)心肌纖維化[37]。中性粒細(xì)胞和單核/巨噬細(xì)胞作為固有免疫的主要應(yīng)答細(xì)胞，在MI炎癥的早期發(fā)揮主要作用，其上CaSR的活化促進(jìn)了促炎細(xì)胞因子釋放，從而放大炎癥并促進(jìn)心室重構(gòu)。人外周血T淋巴細(xì)胞上CaSR通過(guò)NF-κB途徑參與急性MI的發(fā)生發(fā)展，促進(jìn)了MI后細(xì)胞因子的分泌與淋巴細(xì)胞的凋亡[38]。除此之外，T淋巴細(xì)胞上CaSR還可促進(jìn)心肌細(xì)胞損傷，而損傷的心肌細(xì)胞又進(jìn)一步促進(jìn)T淋巴細(xì)胞上CaSR的表達(dá)及細(xì)胞因子的分泌，從而擴(kuò)大炎癥，進(jìn)一步加重MI后心室重構(gòu)[39]。這進(jìn)一步闡明了MI后淋巴細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)并促進(jìn)心室重構(gòu)的作用機(jī)制。總之，CaSR無(wú)論是在中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞還是淋巴細(xì)胞上，在MI過(guò)程中均發(fā)揮著促炎和促進(jìn)不良心室重構(gòu)的不利作用，這也提示炎癥細(xì)胞上CaSR可能成為防治MI后心室重構(gòu)的新靶點(diǎn)。

3 小結(jié)

在MI的不同時(shí)期，炎癥細(xì)胞通過(guò)各自的途徑發(fā)揮促炎或抗炎作用，一方面加重MI后的炎癥反應(yīng)，另一方面又積極發(fā)揮修復(fù)與治療作用，從而直接或間接的參與了MI后的心室重構(gòu)。在這一過(guò)程中，炎癥細(xì)胞的不利影響很大程度上是由于不同炎癥細(xì)胞之間或同一炎癥細(xì)胞不同亞群之間的比例失衡導(dǎo)致的。這為防治MI后心室重構(gòu)提供了許多潛在的治療靶點(diǎn)。但目前的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室理論階段，真正能夠用于臨床治療的方法很少。在機(jī)制探索方面，許多結(jié)論只是在動(dòng)物身上得到了證實(shí)，在人體上仍缺乏強(qiáng)有力的證據(jù)支持；而且仍有很多機(jī)制未明，這些都值得進(jìn)一步的探索與研究。

利益沖突：無(wú)