心肌內出血與心肌梗死后不良心室重構的關系研究進展

陳潤都，張穎倩，佟偉，李力兵，吳遠斌2,，周昊，陳韻岱*

1解放軍總醫(yī)院心血管病醫(yī)學部，北京 100853；2解放軍醫(yī)學院研究生院，北京 100853；3解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心心臟大血管外科，北京 100853

直接經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是ST段抬高型心肌梗死(ST segment elevation myocardial infarction，STEMI)的重要治療方法[1]。PCI可顯著降低心肌梗死的病死率，延長患者壽命[2]，但心肌梗死后的心力衰竭發(fā)生率仍較高，術后5年心力衰竭的發(fā)生率可達21.8%[3]。部分STEMI患者雖然心外膜下血管成功實現了再灌注，但卻存在微血管損傷，也稱為無復流現象，在很大程度上抵消了早期干預的療效。微血管損傷主要包括微血管阻塞(microvascular obstruction，MVO)和心肌內出血(intramyocardial hemorrhage，IMH)，其中IMH為微血管損傷引起的紅細胞外滲[4]，而IMH的出現也提示微血管損傷的程度較為嚴重[5]。不良心室重構(adverse ventricular remodeling，AVR)為機體在受損心肌負荷過重的情況下做出的反應，包括結構和功能兩方面的異常，是急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)后心力衰竭的病理基礎[6]。Tennant等[7]在20世紀30年代首先描述了AVR，包括心室擴張、瘢痕形成和整個左心室形態(tài)的幾何變化(從橢球形到球形)。本文對近年來關于IMH與心肌梗死后AVR關系的臨床和基礎研究進展進行綜述，旨在為IMH的防治提供參考。

1 IMH與AVR的關系

1.1 IMH預測AVR的臨床研究 在心肌缺血再灌注(I/R)損傷后，滲入心肌組織的紅細胞逐步被降解成氧化血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、高鐵血紅蛋白，數周后隨著巨噬細胞的吞噬，最終變成鐵蛋白和含鐵血黃素，產生順磁效應，使IMH能被磁共振成像(MRI)檢測到。Husser等[8]使用心血管磁共振成像(cardiovascular magnetic resonance，CMR)T2W序列證實，IMH是再灌注后AVR發(fā)生的獨立預測因子，在急性期與更低的左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)、更大的梗死面積、更低的收縮期心室壁厚度相關，而在慢性期則與更差的LVEF恢復和AVR獨立相關。此外，IMH也與主要心臟不良事件(major adverse cardiac events，MACE)的發(fā)生率相關。T2*序列對含鐵代謝物產生的順磁效應較為敏感，被認為是最適合檢測IMH的核磁序列[9]。Ferré-Vallverdú等[10]使用T2*序列進一步確定了IMH與MVO、MACE的關系。

目前，使用MRI對IMH進行定量分析的研究較少。Carrick等[11]分別采用T2*序列和釓對比劑延遲強化磁共振成像(late gadolinium enhancementmagnetic resonance imaging，LGE-MRI)對IMH和MVO進行定量分析，并比較了兩者的變化趨勢，發(fā)現出血性心肌梗死患者的MVO程度在再灌注后4～12 h即加重，第3天時維持不變，于第10天時明顯緩解；而出血量在4～12 h逐漸增多，第2天達峰，于第10天時下降，但由于該研究的影像僅分析了3個短軸切面，因此可能遺漏輕微出血。Amier等[12]采用CMR檢測IMH并進行定量分析，根據IMH的中位數將患者分為無IMH、輕度IMH和廣泛IMH，發(fā)現廣泛IMH組無論是梗死面積還是心功能方面[LVEF、左心室收縮末期容積(LVESV)、左心室舒張末期容積(LVEDV)等]均較輕度IMH組差，而輕度IMH組的上述指標較無IMH組差，提示IMH出血量與AVR程度呈正相關。但是，目前認為最適合用于檢測IMH的手段是T2*序列[9]，而Amier等[12]的研究卻采用了CMR-T2W序列，在一定程度上可能影響了其結果的應用價值。

1.2 IMH造成的鐵沉積致AVR的機制 IMH發(fā)生后，滲入受損心肌的紅細胞逐步被降解，最終變成鐵蛋白和含鐵血黃素，形成鐵沉積[13]。通過掃描透射電子顯微鏡和能量色散X射線熒光光譜分析，研究者發(fā)現慢性鐵沉積實際上是以直徑>1 μm的納米晶體(分子式為Fe2O3?0.5H2O)形式包裹在巨噬細胞的膜結構中，類似于溶酶體[14]。這些研究結果表明，慢性心肌梗死區(qū)域內的鐵沉積實際上是由納米晶鐵組成的結節(jié)。

體外研究發(fā)現，鐵孵育的巨噬細胞內核轉錄因子-κB(NF-κB)被激活，且白細胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達增加，促炎細胞因子表達水平與鐵濃度呈正相關[15]。Cokic等[16]發(fā)現，心肌I/R損傷造成的慢性鐵沉積與心肌梗死患者PCI術后的AVR及心律失常有關。Kali等[14]發(fā)現，犬心肌I/R損傷后，CMR可檢測到T2*信號缺失，并將其作為衡量鐵沉積容量的指標。此外，他們在病理染色觀察時發(fā)現，梗死區(qū)存在明顯的鐵沉積和纖維化，且鐵沉積的位置與浸潤的單核細胞(標志物MAC387)、促炎巨噬細胞(標志物IL-1β、TNF-α)、清除血紅蛋白的巨噬細胞(標志物CD163)及基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的位置是重合的，炎性細胞因子含量與鐵負荷呈正相關[14]。IL-1β、TNF-α在心肌梗死后心室體積擴大、心臟收縮功能受損的過程中起關鍵作用。巨噬細胞釋放的促炎細胞因子在很大程度上促進了MMP的活化及AVR和心功能障礙的發(fā)生[17]，而MMP-9的活性與細胞外基質(extracellular matrix，ECM)降解和瘢痕組織機械結構的改變有關[18]。因此，IMH導致的鐵沉積可促進單核細胞向I/R損傷心肌浸潤，并調節(jié)巨噬細胞亞型及ECM。

單克隆抗體Mac387可識別3種鈣粒蛋白(鈣結合蛋白)，這些蛋白均存在于新招募的單核細胞中，但隨著單核細胞向巨噬細胞分化，Mac387的免疫反應性明顯降低，可作為心臟的炎癥反應指標。Mac387陽性細胞在心肌I/R損傷后1 h內廣泛浸潤梗死區(qū)，但在心肌I/R損傷7 d后則很少。Kali等[19]發(fā)現，IMH后的慢性鐵沉積加重并延長了炎癥反應的持續(xù)時間，而Mac387陽性細胞在慢性鐵沉積區(qū)的選擇性募集可能是IMH致AVR的潛在機制之一。此外，有研究發(fā)現，鐵沉積可導致來源于Mac387陽性單核細胞的浸潤巨噬細胞處于一種促炎狀態(tài)，它們吞噬血紅蛋白降解產物后在胞內形成鐵超載，使炎癥反應持續(xù)存在，進而加重AVR的程度，這可解釋心肌I/R損傷后IMH造成的鐵沉積與AVR及心力衰竭之間的相關性[20]。

在IMH時，鐵大量積聚在心肌梗死的核心區(qū)域內，這也是巨噬細胞大量聚集的部位[21]。從機制上講，及時抑制鐵沉積導致的炎癥反應可緩解心肌梗死后的AVR[22]，而長時間的炎癥反應可阻礙膠原沉積和瘢痕形成，導致抗拉強度降低和左心室擴張。有研究發(fā)現，心肌梗死后對炎癥的有效抑制可緩解AVR[23]。鐵沉積有可能成為梗死后心力衰竭的治療靶點。Kali等[14]發(fā)現，心肌梗死患者給予3個月以上的細胞內鐵螯合物治療可降低AVR的發(fā)生率。這在后來豬的心肌I/R損傷模型中得到證實，鐵螯合物可有效減輕AVR的程度[24]。但Kali等[14]的研究并未發(fā)現功能性AVR參數(如LVEDV、LVESV和LVEF)與鐵容量存在明顯的相關性，這可能與其樣本量較小有關。Tanner等[25]發(fā)現，與標準的去鐵胺螯合療法相比，聯合應用去鐵酮可明顯降低輕、中度心臟鐵負荷的地中海貧血患者的心肌鐵含量，改善射血分數和內皮功能。

2 單核-巨噬細胞與AVR

心肌梗死后，受損心肌內部的巨噬細胞分為趨化因子受體2(CCR2)陰性的常駐巨噬細胞和CCR2陽性的非常駐巨噬細胞。常駐巨噬細胞起源于卵黃囊或胎肝，占所有非心肌細胞的7%～8%，具有免疫監(jiān)視和調節(jié)心臟功能的作用，但在心肌梗死后會迅速耗盡[26]。此時，循環(huán)中的單核細胞將被招募至心肌，分化為CCR2陽性的非常駐巨噬細胞，參與疾病的發(fā)展進程。被動員的單核細胞一方面來自外周血，另一方面來自于脾儲庫[27]，這些單核細胞分化為非常駐巨噬細胞后，可吸引中性粒細胞至受損心肌，進一步加重炎癥反應[28]。

2.1 單核細胞的分型及與AVR的關系 人經典單核細胞表型為CD14++CD16-，而小鼠的經典單核細胞表型為Ly-6Chigh。在人體內，經典單核細胞約占所有循環(huán)單核細胞的90%，由于經典單核細胞的標志物CD62和CCR2呈現高表達的特點，因此可被募集至MCP-1、趨化因子CCL2和CCL7高表達的部位[29]。小鼠Ly-6Chigh單核細胞在心肌梗死后第3天達峰值，可產生炎性細胞因子和一氧化氮，并分化為巨噬細胞和樹突狀細胞，參與壞死心肌的分解[30]。Tsujioka等[31]發(fā)現，在人體內，經典單核細胞的峰值水平與心肌梗死6個月后的LVEF水平和心肌挽救指數(myocardial salvage index，MSI)呈負相關。以上研究均提示AMI后經典單核細胞可被募集至受損心肌，促進AVR的發(fā)生。

人非經典單核細胞的表型為CD14+CD16+，小鼠非經典單核細胞為Ly-6Clow。在人體內，趨化因子fractalkine及其受體CX3CR1可將CD14+CD16+細胞募集至梗死部位[32]。非經典單核細胞主要以一種穩(wěn)定的形式存在于血管壁，主要功能為清除氧化脂質、細胞碎片和病原體等[27]。非經典單核細胞對急性心肌梗死的炎癥過程至關重要。轉錄因子NR4A1(又稱Nur77)在小鼠經典單核細胞向非經典亞群的再分化過程中起重要作用[33]。有研究發(fā)現，小鼠Ly-6Clow細胞數量在心肌梗死后第5天達到高峰，可通過分泌VEGF和TGF-β調節(jié)瘢痕形成、血管生成及心肌愈合過程[34]，且心肌梗死后募集到梗死部位的非經典單核細胞數量與LVEF呈正相關[35]。但就整個梗死過程而言，經典單核細胞在數量上仍然占據優(yōu)勢[30]。在小鼠中還存在一種與炎癥相關的中間單核細胞(CD14++CD16+)，是經典單核細胞與非經典單核細胞之間的一種過渡形態(tài)[30]。總之，非經典單核細胞被趨化因子fractalkine募集到梗死部位后，可通過調節(jié)瘢痕形成、血管生成及炎癥反應起到抑制AVR的作用。

2.2 巨噬細胞的分型及與AVR的關系 巨噬細胞具有雙重作用：一方面可清除組織中的壞死殘留物，另一方面可分泌促分解介質[36]。與單核細胞相似，巨噬細胞的不同亞群也參與了不同的炎癥反應過程。巨噬細胞分為M1型和M2型兩種亞群，粒-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colonystimulating factor，GM-CSF)可使單核細胞向M1型分化，發(fā)揮促炎作用，而巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor，M-CSF)可使單核細胞向M2型分化，發(fā)揮抑制炎癥、修復組織的作用。目前在體外實驗中誘導巨噬細胞分化的方法比較成熟，可分別使用γ干擾素(IFN-γ)或IL-4使巨噬細胞向M1或M2型轉變[37]。

M1型巨噬細胞具有促炎作用，可產生IL-1β、IL-6和TNF-α等細胞因子。阻斷M1極化通路可使小鼠冠狀動脈結扎后3周的左心室擴張情況得到明顯改善[38]，且小鼠M2型巨噬細胞表型CD206表達上調[39]。有研究發(fā)現，在人心肌梗死后的再生期(第4～10天)，受損心肌內的巨噬細胞可達到峰值，且在10 d后維持在較高水平[40]。M2型巨噬細胞具有抗炎作用，可激活成纖維細胞，誘導細胞增殖、膠原沉積和血管生成[41]。M2型巨噬細胞可再細分為M2a、M2b和M2c三種亞型，其中M2a和M2c巨噬細胞主要與特異性免疫細胞即T細胞、B細胞、NK細胞合作，發(fā)揮促進組織修復和抗炎的作用，而M2b細胞可在IL-1等刺激因素的影響下產生抗炎和促炎細胞因子(如IL-10、IL-1β、IL-6)[42]，在心肌損傷后的抗凋亡和抗纖維化中發(fā)揮重要作用。浸潤至受損心肌的M2b巨噬細胞可上調心肌細胞中鋅指蛋白A20的表達，抑制NF-κB的活性，進而抑制炎癥反應和細胞凋亡[43]。M2b細胞還能通過抑制絲裂原活化蛋白激酶信號通路發(fā)揮抗纖維化的作用，從而抑制心肌I/R損傷后的AVR[44]。在心肌缺血時，通過移植或其他方式激活M2b巨噬細胞，可能是減輕心肌I/R損傷的一種新方法[43]。

然而，巨噬細胞M 1/M 2 極化分型及其對AVR的作用目前仍存在爭議。Yang等[45]敲除小鼠GATA3(一種參與M2表型分化的轉錄因子)后，發(fā)現心肌組織中CCR2+/Ly-6Chigh巨噬細胞的存在時間明顯延長，但與野生型小鼠相比，GATA3-/-小鼠在2個月的觀察中表現出了左室功能改善，因此質疑Ly-6Chigh即經典單核細胞在心臟重塑中的有害作用。Zlatanova等[46]發(fā)現，在M1型極化和炎癥狀態(tài)下，缺乏鐵調素的巨噬細胞也顯示出促修復的能力。因此，巨噬細胞應根據其功能來進行定義，而非簡單地根據M1/M2分型來推測其功能。

通過沉默CCR2減少巨噬細胞浸潤可能對心肌I/R損傷發(fā)揮保護作用。已有研究發(fā)現，敲除CCR2可降低轉化生長因子α(TGF-α)、IL-1β、MMP-9、基質金屬蛋白酶組織抑制因子1(TIMP-1)的表達水平，并減輕I/R損傷[47]。還有研究發(fā)現，沉默CCR2可使apoE-/-小鼠冠狀動脈結扎術后第4天梗死區(qū)內的Ly-6Chigh單核細胞減少41%，并可減小再灌注后3 d的梗死范圍，降低再灌注后7 d的心肌纖維化程度，也使3周后的AVR得到明顯改善[48]。此外，沉默CCR2可使心肌梗死后第21天的射血分數從29%提高到35%，但其他指標如新生血管數量和瘢痕組織中的Ⅰ型膠原含量未受到明顯影響，提示沉默CCR2后的心功能改善與內皮細胞和成纖維細胞無直接關系[49]。

Patel等[50]對小鼠行主動脈弓縮窄術(transverse aortic constriction，TAC)發(fā)現，CCR2+巨噬細胞在壓力超負荷導致的心肌肥大和心力衰竭中起著重要作用，在發(fā)生心室增大和持續(xù)性左室收縮功能障礙之前，循環(huán)中Ly-6Chigh-CCR2+單核細胞即明顯增多，這對心臟的早期代償性肥大，抗原提呈，CD4+、CD8+T淋巴細胞活化具有重要作用；但隨后，CD4+T淋巴細胞與CCR2+巨噬細胞共同產生組織損傷反應，最終導致病理性肥大、間質纖維化和左心室收縮功能障礙。如在壓力超負荷早期(術后3～7 d)使用RS504393對CCR2信號進行阻斷，可減輕AVR、收縮功能障礙和心臟纖維化[51]。在慢性心力衰竭期，抑制CCR2+巨噬細胞浸潤也可阻止T淋巴細胞浸潤[49]。以上研究結果提示，單核細胞衍生的CCR2+心肌巨噬細胞是心肌梗死發(fā)展和隨后向心力衰竭過渡所必需的，也是防止AVR的關鍵點。

3 MMP-9在IMH和AVR中的作用

3.1 MMP-9與IMH 再灌注后，心肌梗死患者的心肌組織內MMP活性上調。MMP尤其是MMP-9可破壞血管基底膜，使血液外滲而形成IMH。在大鼠腦梗死模型中，抑制MMP-9可降低出血風險[52]。MMP-9的抑制可通過在再灌注前耗盡白細胞或使用MMP-9抑制劑(如阿托伐他汀、依達拉奉、褪黑素、米諾環(huán)素和利莫那班)來實現，且在再灌注早期給藥時其抑制作用最為明顯[4]，但仍需更多的研究加以驗證。

3.2 MMP-9與AVR MMP是調節(jié)ECM反應的關鍵蛋白酶家族，而ECM是AVR的關鍵因子。ECM底物包括膠原蛋白、彈性蛋白、纖維連接蛋白、半乳糖凝集素-3、層黏連蛋白、pro-MMP-2、pro-MMP-13和卵黃連蛋白。非ECM底物主要包括I L-1β、IL-8、血小板因子4、內皮素-1和α2-巨球蛋白[53]。在心肌梗死早期MMP-9即增加，而敲除MMP-9基因可抑制AVR并改善預后[54]。人血漿MMP-9水平可預測心血管疾病的死亡發(fā)生率，基線時的MMP-9水平與隨訪4年的心血管疾病病死率呈正相關[55]。血漿MMP-9和TIMP-1與舒張末期容積增加相關，是AVR和不良預后的臨床生物標志物[55]。心肌成纖維細胞參與了心肌梗死后的心肌重塑，在梗死區(qū)分泌膠原蛋白和其他ECM成分組成替代性瘢痕組織，同時也在非梗死區(qū)域產生纖維化[56]。敲除MMP-9可減弱Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原表達上調的趨勢，從而抑制成纖維細胞介導的AVR[56]。

4 總結與展望

IMH為心肌梗死后較為嚴重的微血管損傷，預后較差，目前已成為廣受關注的臨床現象。CMR尤其是T2*序列對于IMH的診斷和定量具有重要作用，但定量研究IMH與AVR關系的臨床研究仍較少。巨噬細胞不僅是心肌組織中的關鍵成分，也是AVR的關鍵細胞類型，因此，靶向巨噬細胞在減輕心肌I/R損傷和心肌梗死后AVR方面有著良好的應用前景。隨著對巨噬細胞認識的加深，未來可針對巨噬細胞亞型和特定信號模式，觀察巨噬細胞如何協(xié)調心肌修復，從而協(xié)助確定新的干預靶點，為臨床提供新的治療策略。對于IMH、巨噬細胞及AVR之間的具體關系，以及相關的干預措施值得深入探討。