巨噬細(xì)胞極化表型在動(dòng)脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展

劉思文，李建國(guó)，2

動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是心血管疾病主要的病理基礎(chǔ)之一，每年大量病人因心血管疾病(cardiovascular diseases，CVDs)死亡，是造成全球疾病性死亡的主要病因之一[1]。巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展中起著核心作用，從早期的泡沫細(xì)胞形成到晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂出血，巨噬細(xì)胞貫穿動(dòng)脈粥樣硬化病理全程。當(dāng)遇到刺激時(shí)，機(jī)體內(nèi)巨噬細(xì)胞通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)通路激活、miRNA調(diào)節(jié)和G蛋白調(diào)節(jié)等途徑發(fā)生極化分化成不同亞型的巨噬細(xì)胞[2]，不同亞型的巨噬細(xì)胞通過不同的機(jī)制對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程發(fā)揮不同作用。本研究旨在總結(jié)巨噬細(xì)胞極化表型的最新研究進(jìn)展，以期為動(dòng)脈粥樣硬化的靶點(diǎn)治療提供理論依據(jù)。

1 巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞起源于骨髓干細(xì)胞，由單核細(xì)胞在粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)的刺激下分化而來。巨噬細(xì)胞參與機(jī)體免疫、炎癥修復(fù)等生理病理過程，在炎癥性疾病(如膿毒癥、哮喘、動(dòng)脈粥樣硬化)中通過調(diào)控宿主炎癥反應(yīng)扮演重要角色[3]。巨噬細(xì)胞具有強(qiáng)大的可塑性，在不同的組織中遇到的微環(huán)境和信號(hào)不同，巨噬細(xì)胞通過極化表現(xiàn)出特定的表型，并做出特定功能性反應(yīng)。

2 巨噬細(xì)胞極化與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化作為一種常見的慢性炎癥性血管性疾病，巨噬細(xì)胞是其發(fā)生進(jìn)展的核心。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化與巨噬細(xì)胞的不同變型和比例關(guān)系密切[4]。巨噬細(xì)胞應(yīng)對(duì)不同刺激快速變化的功能在這一過程被稱為極化。早期研究表明，巨噬細(xì)胞針對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化炎癥反應(yīng)能極化生成不同功能的兩大亞群，包括促炎型M1和抗炎型M2巨噬細(xì)胞。正常情況下，M1/M2保持平衡，但這種平衡極易受到微環(huán)境影響，例如：細(xì)胞內(nèi)低鐵水平可表現(xiàn)出抑制M2的表達(dá)，而增加的細(xì)胞內(nèi)鐵水平則增強(qiáng)M1表達(dá)[5]。研究表明，在斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage，IPH)的情況下，巨噬細(xì)胞還能極化成其他亞型，如血紅蛋白誘導(dǎo)的M(Hb)巨噬細(xì)胞，氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導(dǎo)的Mox巨噬細(xì)胞，這兩類巨噬細(xì)胞與在脂質(zhì)核心的巨噬細(xì)胞表型不同，可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)揮保護(hù)作用[6-7]，說明巨噬細(xì)胞對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化并不都是促進(jìn)作用，不同亞型的巨噬細(xì)胞通過不同的途徑參與到動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展過程中。

3 各類巨噬細(xì)胞亞型

3.1 M1巨噬細(xì)胞 M1巨噬細(xì)胞又稱經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞，可在白細(xì)胞介素(IL)-1、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、類Toll樣受體(TLR)配體及γ-干擾素(IFN-γ)刺激下激活[8]。M1巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化中主要發(fā)揮促進(jìn)作用。作用機(jī)制可能與以下途徑有關(guān)：①促進(jìn)炎癥，炎癥(M1)巨噬細(xì)胞主要依靠有氧糖酵解、脂肪酸合成維持炎癥反應(yīng)并殺死病原體，糖酵解是一種快速產(chǎn)生腺苷三磷酸(ATP)的方法，脂肪酸是合成炎癥介質(zhì)的前體。巨噬細(xì)胞在Notch信號(hào)通過miR-148A-3p作用下激活極化，促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞生成，M1巨噬細(xì)胞上調(diào)炎癥基因核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號(hào)表達(dá)介導(dǎo)促炎反應(yīng)[9]，同時(shí)M1巨噬細(xì)胞也分泌促炎細(xì)胞因子[如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、IL]促進(jìn)炎癥。②調(diào)控脂肪酸代謝，減少脂肪酸氧化(FAO)及增加其攝取，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂肪酸蓄積，促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成[10]。同時(shí)，脂質(zhì)作為合成炎癥分子的前體，在M1巨噬細(xì)胞中蓄積，增強(qiáng)了炎癥小體的激活。有研究闡明了脂質(zhì)代謝對(duì)巨噬細(xì)胞向炎癥表型極化的重要性[11]。③促進(jìn)斑塊破裂。Shioi等[12]發(fā)現(xiàn)M1巨噬細(xì)胞通過巨噬細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)的凋亡，以及囊泡介導(dǎo)的礦化作用，促進(jìn)病變壞死核內(nèi)的鈣沉積，稱為微鈣化，也可誘導(dǎo)VSMCs向早期成骨細(xì)胞分化，微鈣化與斑塊破裂密切相關(guān)。Ley等[13]認(rèn)為從M1巨噬細(xì)胞釋放的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-1、MMP-3和MMP-9可能會(huì)水解纖維帽內(nèi)的膠原纖維，從而導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定。

3.2 M2巨噬細(xì)胞 替代激活的巨噬細(xì)胞——M2巨噬細(xì)胞，可被細(xì)胞因子激活。M2巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮抗炎和助修復(fù)作用。①M(fèi)2巨噬細(xì)胞可被Th2型細(xì)胞因子(即IL-10、IL-4和IL-14)刺激并產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，因此，認(rèn)為M2巨噬細(xì)胞可以抵消炎癥反應(yīng)，促進(jìn)炎癥消退和組織修復(fù)[14]。②M2巨噬細(xì)胞介導(dǎo)炎癥的分解和組織修復(fù)，與其促進(jìn)脂肪酸氧化和氧化磷酸化相關(guān)。但研究表明脂肪酸氧化在M1巨噬細(xì)胞炎癥小體激活中也是必不可少的，而糖酵解在M2巨噬細(xì)胞中促進(jìn)脂肪酸氧化已經(jīng)明確[15]。③M2巨噬細(xì)胞參與了對(duì)斑塊炎癥的愈合反應(yīng)，M2巨噬細(xì)胞可通過誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和成熟，促進(jìn)鈣沉積，稱為大鈣化[12]。研究發(fā)現(xiàn)，M2又可細(xì)分為M2a、M2b、M2c、M2d，不同的M2亞型發(fā)揮不同作用。M2a巨噬細(xì)胞又稱創(chuàng)傷愈合型巨噬細(xì)胞，由IL-4和IL-13誘導(dǎo)，表達(dá)高水平的甘露糖受體(MR，又稱CD206)、誘餌IL-1受體(IL-IR)和C-C基序趨化因子配體17(CCL17)，分泌促纖維化因子，促進(jìn)組織修復(fù)。M2b巨噬細(xì)胞又稱調(diào)節(jié)性巨噬細(xì)胞，可通過聯(lián)合暴露于免疫復(fù)合物(IC)和TLR激動(dòng)劑或IL-1R激動(dòng)劑誘導(dǎo)，但M2b巨噬細(xì)胞在不同組織損傷中作用不盡相同，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的作用也尚不統(tǒng)一[16]。M2c亞型巨噬細(xì)胞又稱獲得性失活巨噬細(xì)胞，通過激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)，并通過分泌高水平的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β，釋放大量的IL-10和促纖維化活性，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抗炎活性。同時(shí)，M2c還有吞噬凋亡細(xì)胞的作用[17]。M2d巨噬細(xì)胞是一種新的M2亞群，也被稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMS)，由與TLR配體和A2腺苷受體(A2R)激動(dòng)劑共同刺激或由IL-6誘導(dǎo)，是腫瘤組織中的主要炎癥成分，有助于血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移[18]。

3.3 M4巨噬細(xì)胞 近年來，研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣斑塊中還存在M4巨噬細(xì)胞，其由血小板因子-4(CXCL-4)誘導(dǎo)產(chǎn)生，但其并不表達(dá)一般血小板因子的特性，反而不可逆轉(zhuǎn)地失去血紅蛋白-觸珠蛋白清道夫受體CD163。在人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中，M4巨噬細(xì)胞主要存在于外膜和內(nèi)膜中，其發(fā)生率與斑塊不穩(wěn)定性有關(guān)，提示M4巨噬細(xì)胞是促炎活性的標(biāo)志[19]。

3.4 Mox巨噬細(xì)胞和M(Hb)巨噬細(xì)胞 Mox巨噬細(xì)胞、M(Hb)巨噬細(xì)胞主要在斑塊內(nèi)出血(IPH)刺激誘導(dǎo)下產(chǎn)生，分別受ox-LDL和血紅蛋白誘導(dǎo)。Mox巨噬細(xì)胞是通過對(duì)氧化磷脂的反應(yīng)而產(chǎn)生，其特征是核因子E2相關(guān)因子 2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)的基因表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，在晚期小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變中，Mox巨噬細(xì)胞占所有巨噬細(xì)胞的30%，吞噬和遷移能力降低，發(fā)揮促炎作用[20]，但其代謝機(jī)制目前還不清楚。M(Hb)巨噬細(xì)胞是在紅細(xì)胞破裂或凋亡、血紅素或血紅蛋白釋放下形成的，與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的微血管出血有關(guān)。M(Hb)巨噬細(xì)胞具有抗炎作用，對(duì)泡沫細(xì)胞的形成具有抵抗力，因此，被認(rèn)為具有抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。與M(Hb)巨噬細(xì)胞形成相關(guān)的血紅素也會(huì)激活單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)，而AMPK又會(huì)增加脂肪酸氧化和膽固醇排出量[21]。

4 小結(jié)與展望

巨噬細(xì)胞極化后的不同表型在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程中并不都發(fā)揮促進(jìn)作用，不同表型通過炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝、能量代謝、新生血管形成等不同途徑參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。但是，大多數(shù)關(guān)于巨噬細(xì)胞表型極化的研究都是在小鼠模型上進(jìn)行的，可能存在顯著的物種差異，不同表型的巨噬細(xì)胞具體作用機(jī)制還有待在人體進(jìn)一步明確。為了制定新的靶點(diǎn)治療策略以對(duì)抗動(dòng)脈粥樣硬化，也需要進(jìn)一步對(duì)巨噬細(xì)胞作用通路和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究。