內(nèi)皮損傷在移植物抗宿主病發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

陸文琪，萬 琳

蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，江蘇 蘇州 215127

異基因造血干細胞移植(allogenetic hemato-poietic stem cell transplantation,allo-HSCT)已成為根治血液系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、免疫缺陷性疾病等的有效手段。移植治療后的總體存活率約40%～60%,移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)常累及全身多個器官,嚴重影響移植成功率,是HSCT患者早期死亡以及晚期影響生活質(zhì)量的重要因素[1]。血管內(nèi)皮細胞的損傷是GVHD發(fā)生發(fā)展的始動環(huán)節(jié),評估內(nèi)皮功能可以預(yù)測移植相關(guān)并發(fā)癥[2],GVHD的發(fā)展及用藥進一步導(dǎo)致內(nèi)皮損傷的加重[3],本文就內(nèi)皮損傷在GVHD發(fā)生發(fā)展中作用進行綜述。

1 內(nèi)皮損傷簡介

內(nèi)皮細胞及基底膜共同構(gòu)成了血管屏障,allo-HSCT相關(guān)血管內(nèi)皮損傷的確切發(fā)病機制尚不完全清楚,其主要的病理機制包括:1)炎性介質(zhì)作用下的內(nèi)皮損傷。如嚴重感染等原因激活單核巨噬細胞系統(tǒng)而釋放腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、IL-1、IL-6等促炎因子,進一步激活白細胞和內(nèi)皮細胞等效應(yīng)細胞,釋放氧自由基、蛋白酶等加速花生四烯酸代謝并釋放血栓素2等炎性介質(zhì),形成所謂“細胞因子風(fēng)暴”,誘發(fā)內(nèi)皮損傷[4]。2)物理化學(xué)因素介導(dǎo)內(nèi)皮損傷的發(fā)生。在allo-HSCT預(yù)處理階段,超大劑量放射/化學(xué)治療造成炎性因子的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致內(nèi)皮細胞受到不同程度的損傷[5]。3)同種異基因免疫反應(yīng)使用的免疫抑制劑如環(huán)孢素A、他克莫司等,也可引起血管內(nèi)皮損傷[3]。綜上所述,allo-HSCT中炎性介質(zhì)、細胞因子、放射/化學(xué)治療及免疫抑制劑是導(dǎo)致內(nèi)皮損傷從而誘發(fā)移植后相關(guān)并發(fā)癥的主要原因,既往研究均停留在細胞因子的釋放導(dǎo)致內(nèi)皮損傷的一元論階段,尚缺少相關(guān)研究解析移植后患者血管微環(huán)境中免疫細胞的功能變化對血管內(nèi)皮細胞功能的影響。內(nèi)皮細胞存在異質(zhì)性,在不同組織器官中表型存在差異。

2 內(nèi)皮損傷在GVHD發(fā)病中作用的研究進展

2.1 內(nèi)皮損傷在皮膚GVHD中的作用

皮膚GVHD通常在急性期以紅皮病的形式出現(xiàn),而在慢性期的皮膚損害表現(xiàn)與自身免疫性疾病的臨床表現(xiàn)類似,通過病理活檢可發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞增生和微血管病變[6]。與同期無GVHD患者及健康人群相比,GVHD患者皮膚樣本中細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)活化通過促進血管性血友病因子(vWF)水平升高來介導(dǎo)皮膚微血管內(nèi)皮損傷。供者T細胞與受者血管內(nèi)皮細胞抗原直接接觸,分化產(chǎn)生CTL,CTL活化分泌各種細胞因子和炎性介質(zhì)進一步殺傷內(nèi)皮細胞,從而導(dǎo)致血漿vWF水平升高。CTL存在兩種殺傷機制:1)顆粒酶和穿孔素;2)Fas/FasL:在Fas配體缺陷模型小鼠中,既沒有血管損傷也沒有上皮細胞死亡,提示其內(nèi)皮損傷機制可能與Fas/FasL相關(guān)[7]。慢性GVHD皮膚病變的轉(zhuǎn)錄組測序中發(fā)現(xiàn)γ干擾素(IFN-γ)信號通路的失調(diào)與其密切相關(guān),其中髓細胞觸發(fā)受體1(triggering receptor expressed on myeloid cells-1,TREM1)的過量表達提示巨噬細胞的浸潤[8],巨噬細胞的活化以及相對應(yīng)的反應(yīng)對后續(xù)組織修復(fù)轉(zhuǎn)歸起著重要作用。

2.2 內(nèi)皮損傷在腸道GVHD中的作用

血管內(nèi)皮損傷可以多角度地促進腸道GVHD。首先,腸道微血管內(nèi)皮中內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)水平的失調(diào)可導(dǎo)致腸道內(nèi)皮的彌漫性損傷[9],iNOS的激活可能是腸道GVHD發(fā)生內(nèi)皮損傷的主要機制。而內(nèi)皮細胞除了覆蓋在血管壁,同時也覆蓋在淋巴管壁。腸黏膜固有層的CD45-CD90+CD31+淋巴內(nèi)皮細胞(lymphatic endothelial cells,LECs)的數(shù)量及功能與GVHD的進展息息相關(guān),R-Spo3(R-Spondin)是腸內(nèi)產(chǎn)生的主要R-Spo家族成員,主要由腸黏膜固有層的CD45-CD90+CD31+淋巴內(nèi)皮細胞(LECs)產(chǎn)生,R-Spo家族調(diào)控WNT信號通路并刺激腸干細胞(intestinal stem cells,ISCs)的增殖和分化。腸道GVHD中LECs的數(shù)量顯著減少,導(dǎo)致R-Spo3的產(chǎn)生受損,可能是腸道GVHD延遲組織修復(fù)和黏膜防御缺陷的一種新機制[10]。此外,血管內(nèi)皮生長因子的表達與腸道GVHD的進展相關(guān)?？寡軆?nèi)皮生長因子受體3 (VEGFR-3)單克隆抗體可抑制急性移植物抗宿主病(acute GVHD,aGVHD)相關(guān)的淋巴管生成,改善了aGVHD并提高了小鼠模型的存活率[11],提示淋巴內(nèi)皮的破壞和新生可能是同時進行的,GVHD的免疫機制參與了這個過程。

2.3 內(nèi)皮損傷在腎臟GVHD中的作用

腎臟GVHD的發(fā)生發(fā)展與毛細血管內(nèi)皮細胞損傷呈正相關(guān)。補體的過度活化與腎臟GVHD密切相關(guān),移植相關(guān)血栓性微血管病(transplantation associated thrombotic microangiopathy,TA-TMA)患者中性粒細胞活化釋放顆粒蛋白,與雙鏈DNA(dsDNA)一起形成中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps,NETs),dsDNA水平升高與GVHD相關(guān),提示NETs的形成可能是內(nèi)皮損傷引起補體激活的重要機制[12]。血管內(nèi)皮細胞的損傷常與血液微環(huán)境中的氧分壓變化密切相關(guān),與非TA-TMA對照組相比,TA-TMA患者的低氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)水平明顯增高,HIF-1α的上調(diào)介導(dǎo)了人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)的功能障礙[13]。單核巨噬細胞是人體重要的免疫細胞之一,在缺氧環(huán)境下,巨噬細胞朝促炎方向極化,抑制低氧環(huán)境下巨噬細胞的極化可能是阻斷腎臟毛細血管內(nèi)皮細胞損傷的關(guān)鍵,是抑制毛細血管滲漏綜合征(capillary leak syndrome,CLS)發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),推測GVHD狀態(tài)下HIF-1α的時序性變化可能對巨噬細胞極化產(chǎn)生影響。

2.4 內(nèi)皮損傷在肝臟GVHD中的作用

肝臟內(nèi)皮細胞損傷是肝竇阻塞綜合征(sinusoidal obstruction syndrome,SOS)的主要原因。SOS的特點是肝臟腫大、膽紅素升高,液體潴留,與放化療、感染及GVHD導(dǎo)致的內(nèi)皮細胞激活和損傷密切相關(guān)[14]。在基于清髓性化療的臨床相關(guān)GVHD小鼠模型中,存在血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)上調(diào)、eNOS下調(diào)及肝臟血栓形成[15]。另一項關(guān)于小鼠aGVHD的實驗中,小鼠內(nèi)皮細胞與基膜間周細胞覆蓋減少,并伴有血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)表達減少,從而導(dǎo)致內(nèi)皮屏障功能損害,并發(fā)CLS,使得aGVHD靶器官滲漏增加[16],加重胸腹水及組織水腫。

2.5 內(nèi)皮損傷在其他靶器官中的作用

心室內(nèi)表面的內(nèi)皮細胞稱為心內(nèi)膜,而心血管系統(tǒng)的內(nèi)皮損傷也會直接影響動脈功能甚至引起相應(yīng)靶器官損害。HSCT后患者內(nèi)皮功能障礙和血栓形成風(fēng)險是明顯增加的,且這一風(fēng)險與傳統(tǒng)的心血管危險因素?zé)o關(guān)[17]。大腦中的內(nèi)皮細胞緊密連接,形成血腦屏障,GVHD患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中小膠質(zhì)細胞的激活和TNF生成增加,GVHD增加了小膠質(zhì)細胞TGF-β活化激酶1 (TAK1)的激活和NF-κB/p38 MAPK信號通路,而抑制TAK1可減少TNF的產(chǎn)生和小膠質(zhì)細胞、Th1和Th17 細胞浸潤以及人血管內(nèi)皮細胞黏附分子1(VCAM-1)的MHC-II表達,并改善神經(jīng)認知活性[18]。小鼠aGVHD模型中的角膜內(nèi)皮發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)眼部GVHD的小鼠角膜內(nèi)皮細胞數(shù)量顯著減少,可能與促炎標志物NK1R表達增加有關(guān)[19],炎性介質(zhì)介導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡。

3 血管內(nèi)皮作為GVHD的治療靶點

3.1 抑制T細胞浸潤

皮質(zhì)類固醇目前仍是GVHD的一線治療藥物,單倍體HSCT小鼠模型中早期腹腔注射強的松龍(每天2 mg/kg)可減輕GVHD的臨床嚴重程度。皮質(zhì)類固醇通過介導(dǎo)IFN-γ、TNF-α、CXCL9-11、CCL2-3、ICAM-1表達而發(fā)揮抗GVHD的作用。此外,血栓調(diào)節(jié)蛋白產(chǎn)生的蛋白酶可通過激活蛋白C(aPC)通過調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs,CD4+FOXP3+)上的蛋白酶激活受體(PAR)2/PAR3異源二聚體,從而限制異體T細胞的激活改善GVHD[20]。表皮生長因子樣結(jié)構(gòu)域蛋白7(EGFL7)通過抑制內(nèi)皮細胞激活和T細胞遷移在減輕炎性反應(yīng)中發(fā)揮重要作用,在aGVHD小鼠模型中使用EGFL7可以降低aGVHD的嚴重程度,并提高受體小鼠在異基因移植后的存活率,且不影響移植物抗白血病的效果[21]。去纖維肽是一種多靶點藥物,有抗血栓、抗缺血、促纖溶和抗血管生成的作用,通過下調(diào)內(nèi)皮黏附分子的表達來抑制白細胞-內(nèi)皮相互作用,有效防止T細胞和中性粒細胞浸潤以及aGVHD相關(guān)的組織損傷,從而降低aGVHD的發(fā)病率和嚴重程度[22]。

3.2 抗內(nèi)皮細胞凋亡

5型磷酸二酯酶(phosphodiesterase 5,PDE5)抑制劑西地那非可以抗內(nèi)皮細胞凋亡并提高了其代謝活性,臨床上,西地那非治療提高了aGVHD患者生存率并減少了靶器官腸道GVHD損傷[16]。他汀類的藥物具有減少白細胞募集的免疫調(diào)節(jié)作用及上調(diào)內(nèi)皮保護因子如KLF2起到內(nèi)皮保護效果,有望在GVHD預(yù)防中發(fā)揮作用[23]。CD8+CD45RClow/-Tregs分泌調(diào)節(jié)性細胞因子,能夠控制實體器官移植的排斥反應(yīng),甚至誘導(dǎo)耐受。在人CD8+Tregs中穩(wěn)定地引入了一種來自抗原特異性抗體(HLA-A2)的嵌合抗原受體(CAR),形成A2-CAR CD8+Tregs,也可以起到內(nèi)皮的保護作用,有助于皮膚GVHD的治療[24]。

3.3 內(nèi)皮細胞替代治療

內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells,EPCs)可分化為內(nèi)皮細胞并促進血管生成,在小鼠GVHD模型中,EPCs的輸注降低了aGVHD的臨床癥狀和病理評分,減少T細胞的浸潤,下調(diào)MHC-Ⅱ分子,有助于改善內(nèi)皮細胞的損傷,EPCs的輸注可能是預(yù)防和治療aGVHD的新手段[25]。

4 問題與展望

HSCT后GVHD的預(yù)防和治療仍然是一個挑戰(zhàn),HSCT相關(guān)內(nèi)皮損傷本身介導(dǎo)GVHD的發(fā)生,而GVHD相關(guān)免疫機制加重內(nèi)皮損傷。HSCT前后均選擇更合適的治療策略進行干預(yù),有利于改善HSCT受者的預(yù)后。圍繞內(nèi)皮損傷與GVHD仍有很多問題亟待解決,如:預(yù)測GVHD標志物的特異性較低,臨床上無法排除放化療、藥物等多因素的影響;診斷上病理解剖為金標準但現(xiàn)實中很難開展;治療上目前所提出的新型治療方案尚缺乏前瞻性的臨床試驗,需要進一步的研究佐證。借助動物模型排除干擾因素探索內(nèi)皮損傷的機制,為預(yù)防GVHD及開創(chuàng)新型GVHD治療方法提供可能。