魏桂紅 孔輝 解衛(wèi)平

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科210029

肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)是由多種有害因素引起肺動(dòng)脈內(nèi)皮損傷、血管平滑肌增殖、外膜纖維化,從而使肺血管阻力與肺動(dòng)脈壓力進(jìn)行性升高,最終導(dǎo)致右心功能衰竭和死亡的一種肺血管疾病。近年來發(fā)現(xiàn),靶向一氧化氮、內(nèi)皮素及前列環(huán)素通路的藥物可緩解PAH患者的癥狀,延緩PAH進(jìn)程,改善PAH患者的生活質(zhì)量。但靶向藥物長時(shí)間使用易產(chǎn)生耐藥,且逆轉(zhuǎn)PAH肺血管重塑作用有限,因此患者的遠(yuǎn)期預(yù)后依然很差。

PAH發(fā)病受到遺傳、代謝、免疫炎癥反應(yīng)等多因素的影響。近年來,炎癥反應(yīng)在PAH中的作用越來越受到關(guān)注：在PAH患者的肺部病變血管周圍發(fā)現(xiàn)各種類型的炎癥細(xì)胞浸潤,包括巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等[1]；PAH患者血清細(xì)胞因子如IL-1、IL-6和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平較健康人群顯著升高[2]；抑制炎癥反應(yīng)可在一定程度上改善PAH患者的臨床癥狀[3]。巨噬細(xì)胞具有高度的異質(zhì)性和可塑性,是PAH發(fā)生過程中肺動(dòng)脈周圍炎癥細(xì)胞浸潤的主要組分之一,參與了肺血管重構(gòu)和PAH的形成。本文就巨噬細(xì)胞來源、分布及其功能,巨噬細(xì)胞在PAH發(fā)生、發(fā)展中的作用及影響巨噬細(xì)胞功能的因素進(jìn)行綜述。

1 巨噬細(xì)胞

1.1來源及分布 單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的概念由van furth等于20世紀(jì)60年代末首次提出,包括循環(huán)單核細(xì)胞和組織巨噬細(xì)胞。外周血單核細(xì)胞由骨髓中的髓樣干細(xì)胞在細(xì)胞因子刺激下經(jīng)原單核細(xì)胞、前單核細(xì)胞過程分化發(fā)育而來,常黏附于血管內(nèi)皮,可穿過血管內(nèi)皮移行到不同的組織并分化為巨噬細(xì)胞。

巨噬細(xì)胞是一種位于組織內(nèi)的白細(xì)胞,存在于人體各器官中。一般認(rèn)為成熟的巨噬細(xì)胞很少有或沒有增殖能力,不斷被骨髓前體細(xì)胞分化而來的新巨噬細(xì)胞所補(bǔ)充。不同器官組織中存留的巨噬細(xì)胞由于微環(huán)境差異名稱各異,如肝臟的Kupffer細(xì)胞、肺組織中的肺泡巨噬細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞。

1.2分型及功能 巨噬細(xì)胞具有高度的多樣性和可塑性。一旦它們移行至組織內(nèi)能分化為2種主要的功能表型,即經(jīng)典活化的1型巨噬細(xì)胞(M1型)和替代活化的2型巨噬細(xì)胞(M2型)[4]。缺氧、炎癥等不同刺激信號可改變其表型。M1型可由細(xì)菌產(chǎn)物如脂多糖和干擾素-γ等誘導(dǎo)產(chǎn)生；而在IL-4、IL-10、IL-13等刺激下,巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為替代活化的M2表型。

M1型巨噬細(xì)胞參與免疫應(yīng)答的起始和調(diào)控,分泌IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、CXCL1-3、CXCL5、CXCL8-10、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、一氧化氮和活性氧簇等,表現(xiàn)出很強(qiáng)的促炎及抗原提呈能力,對病原體發(fā)揮免疫清除功能。M2型巨噬細(xì)胞可以在沒有感染的愈合型環(huán)境中觀察到,產(chǎn)生如IL-10、精氨酸酶1、幾丁質(zhì)酶3樣蛋白3、轉(zhuǎn)化生長因子β、血小板衍生生長因子等,具有抗炎、促進(jìn)傷口愈合和纖維化、修復(fù)組織、調(diào)節(jié)免疫等作用。

2 巨噬細(xì)胞與PAH

2.1巨噬細(xì)胞在PAH中分布 在PAH患者以及嚴(yán)重PAH動(dòng)物模型閉塞性叢狀病變血管周圍均存在巨噬細(xì)胞的募集；肺血管周圍的炎癥反應(yīng)可使外周血單核細(xì)胞以及組織中存留的巨噬細(xì)胞加速募集于病變血管周圍[1]。

2.2巨噬細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子與PAH 炎性細(xì)胞因子和肺血管之間的相互作用在PAH的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。IL-1β、IL-6、TNF-α等是主要促炎細(xì)胞因子,在炎癥反應(yīng)中可由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞合成及釋放,這些炎癥因子增加往往提示預(yù)后不良[5]。白三烯B4是包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的白細(xì)胞產(chǎn)生的重要炎癥介質(zhì),可通過與其功能受體白三烯B4受體結(jié)合誘導(dǎo)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖[6],也可引起人肺動(dòng)脈外膜成纖維細(xì)胞增殖、遷移和分化[7],與肺血管重塑有關(guān)。

2.3巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)與PAH MIF是一種具有促炎功能的多效性細(xì)胞因子,可通過自分泌作用抑制巨噬細(xì)胞的游走功能,從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞在炎癥部位的聚集。其次,MIF能上調(diào)如IL-6和TNF-α等其他炎性細(xì)胞因子的釋放,促進(jìn)炎癥級聯(lián)反應(yīng)發(fā)生。此外,MIF還可以上調(diào)血管生成素和血管生長因子,從而促血管生成[8]。

2.4巨噬細(xì)胞極化與PAH 目前從巨噬細(xì)胞角度研究的PAH治療策略主要集中于減少巨噬細(xì)胞募集和炎癥因子釋放,需要進(jìn)一步研究巨噬細(xì)胞極化在PAH疾病控制中的作用及探討新的治療策略。巨噬細(xì)胞M1/M2極化被認(rèn)為與多種疾病(如腫瘤[9]、動(dòng)脈粥樣硬化[10]等)有關(guān)。鑒于巨噬細(xì)胞表型的復(fù)雜性及不同表型的轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)在炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用,推測其表型調(diào)節(jié)與PAH發(fā)展有關(guān)[11]。研究表明缺氧誘導(dǎo)的小鼠PAH病變早期,與M1型相關(guān)的炎性細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào),而后在支氣管肺泡灌洗液中M2型標(biāo)志物如精氨酸酶1、幾丁質(zhì)酶3樣蛋白3被檢測到。體外實(shí)驗(yàn)表明M2型巨噬細(xì)胞可促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖[12]。早期炎性巨噬細(xì)胞的積累和后期M2型巨噬細(xì)胞的激活和PAH發(fā)展有聯(lián)系,在PAH發(fā)生不同時(shí)期靶向清除或滅活巨噬細(xì)胞亞型可能改變PAH疾病的結(jié)局,且M2型巨噬細(xì)胞的激活可能作為一個(gè)生物標(biāo)志物來確定抗炎治療的時(shí)機(jī)。

3 影響巨噬細(xì)胞功能的因素

3.1相關(guān)免疫細(xì)胞 在PAH發(fā)展過程中巨噬細(xì)胞可向T細(xì)胞提供活化信號啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答,Th1免疫反應(yīng)特征是分泌干擾素-γ和TNF-α。體外極化的M1型巨噬細(xì)胞可作為Th1免疫反應(yīng)的效應(yīng)細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子。Th2免疫反應(yīng)特征是產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13,與M2型巨噬細(xì)胞激活有關(guān)。調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞可抑制巨噬細(xì)胞的活化和遷移及炎性細(xì)胞因子的釋放,其功能降低可促進(jìn)PAH的發(fā)生[13]。B淋巴細(xì)胞是體液免疫反應(yīng)的基礎(chǔ),通過遞呈抗原、產(chǎn)生各種細(xì)胞因子,對巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等參與的細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用。樹突狀細(xì)胞以及單核細(xì)胞由髓樣干細(xì)胞分化而來,是重要的抗原遞呈細(xì)胞,成熟的樹突狀細(xì)胞能激活初始T細(xì)胞,啟動(dòng)、調(diào)控并維持巨噬細(xì)胞參與的免疫應(yīng)答。肥大細(xì)胞是參與肺血管重構(gòu)的主要炎癥細(xì)胞[14],是激活先天免疫和適應(yīng)性免疫的關(guān)鍵?；罨姆蚀蠹?xì)胞可以產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子如IL-6直接參與肺血管周圍的炎癥反應(yīng)及肺血管重塑[15]。中性粒細(xì)胞可以釋放炎性細(xì)胞因子如IL-1、IL-6,可與巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞發(fā)揮協(xié)同作用進(jìn)一步加重肺血管的損傷。

3.2遺傳 骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體2突變或表達(dá)降低可使粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子水平增加,從而增加巨噬細(xì)胞募集及肺血管遠(yuǎn)端動(dòng)脈肌化程度[16]。microRNA作為生物過程中的重要調(diào)節(jié)者,在巨噬細(xì)胞參與PAH過程中發(fā)揮重要作用。研究表明microRNA-155[17]通過C/EBPβ通路抑制小鼠模型和骨髓來源的原代巨噬細(xì)胞的M2極化。長鏈非編碼RNA MM2P在巨噬細(xì)胞M2極化時(shí)上調(diào),而在M1型巨噬細(xì)胞中下調(diào),敲除長鏈非編碼RNA MM2P可阻斷巨噬細(xì)胞向M2型極化[18]。

3.3感染 人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染患者對PAH的易感性和患病嚴(yán)重程度增加。HIV感染的單核細(xì)胞源性巨噬細(xì)胞的條件培養(yǎng)基可促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖,并且HIV-1蛋白可加重肺血管阻力,加劇缺氧誘導(dǎo)的PAH[19]。淋病奈瑟菌可通過調(diào)節(jié)人巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化從而調(diào)節(jié)免疫[20]。

3.4代謝 代謝改變涉及到糖酵解、脂肪酸氧化和活性氧的產(chǎn)生。缺氧時(shí)肺動(dòng)脈外膜成纖維細(xì)胞活化,通過旁分泌作用分泌IL-6誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型極化,表現(xiàn)為M2型巨噬細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物轉(zhuǎn)錄水平增加[21],改變代謝表型如減少氧化應(yīng)激可以減輕PAH巨噬細(xì)胞募集和活化[22]。

3.5其他 慢性吸煙導(dǎo)致耐受性破壞和免疫功能的改變,香煙煙霧提取物引起巨噬細(xì)胞向M2型極化[23]。一氧化碳具有調(diào)節(jié)炎癥、細(xì)胞凋亡和增殖的作用,羰基釕一氧化碳釋放分子3是一種以可控的方式釋放一氧化碳的水溶性化合物,可調(diào)節(jié)體外培養(yǎng)的肺巨噬細(xì)胞M1和M2極化表型,具體表現(xiàn)為持續(xù)抑制M1型極化巨噬細(xì)胞iNOS分泌,并在早期短時(shí)間內(nèi)上調(diào)M2型巨噬細(xì)胞CD206和Ym-1蛋白表達(dá)等[24]。

4 靶向巨噬細(xì)胞的治療對PAH的作用

抑制巨噬細(xì)胞在肺血管周圍的募集可能是治療PAH的策略之一,如生物活性肽Salusin-β阻滯劑[25]、MIF拮抗劑[26]等可抑制巨噬細(xì)胞在病變肺血管周圍的募集,從而改善PAH患者的臨床癥狀或減輕MCT誘導(dǎo)的PAH動(dòng)物模型肺血管重構(gòu)。IL-6受體阻斷劑治療可阻止缺氧誘導(dǎo)的PAH大鼠肺部M2型巨噬細(xì)胞募集,同樣IL-6信號的下游IL-21在接受肺移植的特發(fā)性PAH患者肺部顯著表達(dá),IL-21受體缺陷小鼠肺部沒有明顯的M2型巨噬細(xì)胞募集,IL-6/IL-21信號軸調(diào)控巨噬細(xì)胞的M2型極化[27],可能是治療PAH的潛在靶點(diǎn)。

白三烯B4可誘導(dǎo)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,降低巨噬細(xì)胞源性白三烯B4水平可抑制肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,延緩PAH進(jìn)程[6]。慢性間歇性缺氧可使循環(huán)單核細(xì)胞向肺部遷移增加,從而使肺血管周圍巨噬細(xì)胞數(shù)量增加,慢性間歇性缺氧也可使交感神經(jīng)興奮。研究表明,缺氧可使大鼠巨噬細(xì)胞β3-腎上腺素能受體和iNOS信號上調(diào),體外刺激巨噬細(xì)胞β3-腎上腺素能受體/iNOS信號通路可促進(jìn)一氧化氮分泌,減弱缺氧誘導(dǎo)的肺血管收縮[28]。間充質(zhì)干細(xì)胞輸注治療可減少M(fèi)CT誘導(dǎo)的PAH大鼠肺血管重構(gòu),改善血流動(dòng)力學(xué),產(chǎn)生治療效果的機(jī)制可能與減少肺血管結(jié)構(gòu)細(xì)胞過度增殖及減少M(fèi)1型巨噬細(xì)胞數(shù)量從而減輕炎癥反應(yīng)有關(guān)[29]。肺動(dòng)脈外膜成纖維細(xì)胞在低氧條件下可被活化,通過旁分泌作用激活巨噬細(xì)胞,使之趨向于促進(jìn)炎癥/促重塑表型分化,從而形成肺血管的慢性炎癥過程,促進(jìn)肺血管的重構(gòu)[24]。HIV感染的人單核細(xì)胞源性巨噬細(xì)胞釋放出很多細(xì)胞外囊泡,這些細(xì)胞外囊泡可導(dǎo)致人肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖[30],如果能夠減少巨噬細(xì)胞細(xì)胞外囊泡的釋放,或許對PAH產(chǎn)生治療效果。

5 總結(jié)與展望

綜上所述,免疫炎癥反應(yīng)在PAH發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用,巨噬細(xì)胞是參與免疫炎癥反應(yīng)的重要一員。巨噬細(xì)胞相關(guān)炎癥介質(zhì)參與肺血管重塑,在不同條件下巨噬細(xì)胞可極化為M1或M2型發(fā)揮不同作用。巨噬細(xì)胞功能受相關(guān)免疫細(xì)胞、遺傳、感染、代謝等多種因素影響。因其具有高度的異質(zhì)性和可塑性,未來或許可以從巨噬細(xì)胞募集、極化、功能調(diào)節(jié)等角度研究治療PAH的新策略。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突