劉嘉玲,武曉靜,周騏
既往認為心臟淋巴系統(tǒng)的主要功能是維持組織間隙液體平衡,近年來發(fā)現(xiàn)淋巴系統(tǒng)在心肌梗死后的修復中發(fā)揮新的功能,調(diào)節(jié)淋巴管內(nèi)皮細胞的分化可能是促進梗死后心肌組織愈合的治療靶點。本文概述心臟淋巴管系統(tǒng)的起源及淋巴內(nèi)皮細胞的分化調(diào)控機制,綜述近年來干預淋巴系統(tǒng)對心肌缺血后恢復的影響,為心肌梗死后的臨床治療提供新的研究方向。
1.1 淋巴系統(tǒng)的分布17世紀魯?shù)仑惪耸紫让枋鲂呐K淋巴管系統(tǒng)[1];20世紀初,通過對狗心外膜下、心肌間和心內(nèi)膜淋巴流動的分析,發(fā)現(xiàn)心臟淋巴系統(tǒng)主要包括兩個淋巴管叢:①沿左錐靜脈,走行于肺動脈干左側(cè),向上到縱隔,引流左、右心室淋巴液;②走行于心房表面,沿左心靜脈(邊緣支靜脈)、左心房向上至縱隔,引流左、右心房淋巴液[1,2]。心室淋巴管的分布比心房多[1];只在二尖瓣部位存在淋巴管,其它瓣膜區(qū)域未見淋巴管分布[2]。
1.2 起源既往認為淋巴系統(tǒng)有兩種起源方式:Sabin[3]認為淋巴囊自主靜脈出芽,并逐漸以自中心向外周的方式生長而遍布整個機體;Huntington和McClure等[4]認為淋巴管內(nèi)皮是由非靜脈來源的成血管細胞形成淋巴囊,再由相互不連續(xù)的淋巴囊相互連接形成的。近年通過斑馬魚體內(nèi)成像和譜系追蹤技術(shù),Sabin的假設已得到證實;同時,間充質(zhì)淋巴管母細胞源性淋巴管也在非洲爪蟾和雞胚胎中得到證實[5]。最近研究發(fā)現(xiàn)胚胎心臟淋巴網(wǎng)是多種細胞來源的,包括靜脈內(nèi)皮細胞和卵黃囊淋巴先體細胞[6]。隨著技術(shù)的進步,淋巴管內(nèi)皮的胚胎起源仍在不斷探索之中。
2.1 心肌梗死后基本免疫反應心肌缺血導致心肌細胞快速死亡,心肌間微血管滲透性增加,當滲出速率超過淋巴回流速率,產(chǎn)生心臟間質(zhì)水腫,并誘發(fā)纖維化[7]。心肌梗死后即刻至第1 d,梗死灶中出現(xiàn)大量中性粒細胞(單核細胞/巨噬細胞);心肌梗死后第3 d,單核細胞清除壞死碎片,隨后發(fā)揮促進愈合的M2作用[8]。此過程中,細胞因子被大量活化,如:成纖維細胞因子、抗炎細胞因子IL-10和IL-13[9]。纖維組織能夠為心肌細胞提供結(jié)構(gòu)支持,但是同時也阻礙間質(zhì)液的引流,對心室重塑不利。最近研究證實,通過調(diào)節(jié)炎癥反應、趨化因子和招募中性粒細胞來增加心肌淋巴引流,重塑側(cè)支循環(huán)[10]。
2.2 血管內(nèi)皮生長因子與淋巴循環(huán)盡管心肌梗死后出現(xiàn)了內(nèi)源性淋巴管生成反應,但淋巴集合管的重塑和功能障礙仍能夠?qū)е侣孕募∷[和炎癥發(fā)展,加重心肌纖維化,引起心功能障礙[11]。在此過程中,血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)重新得到關(guān)注[11]。
2.2.1 前集合淋巴管及集合淋巴管心肌梗死后3周,僅發(fā)現(xiàn)毛細淋巴管密度增加,而總淋巴管開放面積并沒有增加,心臟間質(zhì)水腫已經(jīng)有所改善,提示淋巴趨化因子增加淋巴管的主動攝取及清除巨噬細胞的功能早于前集合淋巴管及集合淋巴管的形成。VEGF治療后,與對照組相比,梗死區(qū)域毛細淋巴管密度沒有增加,提示在梗死區(qū)域,炎癥滲出液中的促淋巴新生因子發(fā)揮了重要的淋巴新生作用;心肌間質(zhì)水腫是由于梗死區(qū)域心外膜下前集合淋巴管和集合淋巴管的結(jié)構(gòu)破壞,嚴重影響了淋巴引流,導致心肌間質(zhì)持續(xù)炎癥滲出。VEGF治療后,在梗死邊緣區(qū)域的心外膜下前集合淋巴管和集合淋巴管的結(jié)構(gòu)得到部分改善,心肌間質(zhì)水腫明顯減輕[11]。
2.2.2 VEGF相關(guān)信號轉(zhuǎn)導目前關(guān)于淋巴管新生的研究主要集中于刺激毛細淋巴管出芽生長和淋巴管腔增加(增生)方面,多種細胞因子都參與了這一過程,雖然VEGF治療能夠改善集合淋巴管重塑,但是血小板衍生生長因子(PDGF)、胰島素樣生長因子(ILGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)可能會產(chǎn)生類似的作用。
以往關(guān)于心肌梗死后VEGF的作用多集中于通過VEGFC-VEGFR2通路對于血管內(nèi)皮細胞的影響,然而該通路可能會增加淋巴管滲透性,導致暫時的淋巴回流功能喪失;與之相反,VEGFC-VEGFR3通路具有強大的淋巴新生作用[12]。
2.3 LYVE-1對免疫反應的影響最近研究發(fā)現(xiàn),VEGF-C刺激心臟淋巴管生成的機制是上調(diào)淋巴管內(nèi)皮透明質(zhì)酸受體1(LYVE-1),使炎癥細胞充分引流至縱隔淋巴結(jié),從而提高炎癥細胞的清除率,減輕心肌梗死后的急性炎癥反應,進一步對心肌梗死后心肌組織修復及心功能改善有利。小鼠LYVE-1缺失,抑制了中性粒細胞通過淋巴管內(nèi)皮的吸收和轉(zhuǎn)運,導致慢性炎癥加重和心功能長期惡化[13]。雖然目前僅發(fā)現(xiàn)上調(diào)LYVE-1對先天免疫細胞清除的直接影響,但改善的結(jié)果也可能與適應性免疫反應和負調(diào)節(jié)炎癥因子的淋巴細胞亞群有關(guān),研究證實淋巴細胞亞群是心肌梗死后炎癥負調(diào)控的關(guān)鍵效應細胞,而且抑制性淋巴細胞通過調(diào)節(jié)巨噬細胞和成纖維細胞表型在心肌梗死后炎癥反應的負調(diào)控中起關(guān)鍵作用[14]。
當組織受到損傷時,會重啟胚胎時期的調(diào)節(jié)機制以修復組織;因此,研究胚胎時期淋巴內(nèi)皮的轉(zhuǎn)錄調(diào)控可能為心肌梗死后缺血損傷的治療提供新思路。目前發(fā)現(xiàn),多個細胞因子參與了淋巴內(nèi)皮的分化調(diào)節(jié)。
3.1 Prox1Prox1缺失后,靜脈內(nèi)皮細胞不再向淋巴表型轉(zhuǎn)化,導致小鼠胚胎淋巴管發(fā)育完全失敗。在出生后發(fā)育中或在成年小鼠中條件性敲除Prox1,則淋巴內(nèi)皮細胞重新分化為血管內(nèi)皮細胞,說明Prox1活性是維持成熟淋巴管特征所必需的[15]。新近研究表明,Prox1和NF-κB 的p50亞基直接結(jié)合并協(xié)同激活血管內(nèi)皮生長因子受體3(VEGFR3)的啟動子,而后者是淋巴管生成的重要調(diào)節(jié)因子[16]。
3.2 SOx18在小鼠胚胎發(fā)育過程中,內(nèi)皮細胞SOx18在E9時(早于Prox1)于主靜脈背外側(cè)部分表達,在E14.5時急劇下降,表明SOx18在淋巴發(fā)育早期具有特殊作用[17]。又有研究發(fā)現(xiàn),SOx18能與Prox1啟動子直接結(jié)合,引起Prox1、VEGFR3表達[18]。
3.3 COUP-TFⅡCOUP-TFⅡ能夠直接結(jié)合到Prox1啟動子;敲除內(nèi)皮細胞中COUP-TFⅡ明顯降低了Prox1表達和淋巴祖細胞的出現(xiàn)[19]。COUP-TFⅡ還與Prox1一起控制包括VEGFR3和LYVE-1在內(nèi)的淋巴特異性基因表達[20]。阻斷COUP-TFⅡ和Prox1間的作用能夠抑制小鼠的淋巴管生成[21]。
3.4 ERK目前認為Ras-Raf1-MEK/ERK信號級聯(lián)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和淋巴分化相關(guān)。Raf1是這一途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)激酶,通過ser259的磷酸化后產(chǎn)生Raf1的自身抑制作用來調(diào)節(jié)Raf1活性;小鼠血管內(nèi)皮細胞特異性表達raf1s259a可顯著增強向淋巴內(nèi)皮的分化,同時Prox1也被大量誘導表達[22]。
3.5 NotchProx1、COUP-TFⅡ和Notch間的反饋回路對于維持早期動脈、靜脈和淋巴細胞之間的分化平衡發(fā)揮重要功能[23]。Notch1缺失小鼠出現(xiàn)過量的Prox1陽性淋巴內(nèi)皮祖細胞、淋巴過度生長及淋巴管與主靜脈分離失敗[24]。在淋巴管發(fā)育的后期,Notch信號的缺失導致了淋巴細胞遷移停滯及淋巴母細胞出芽異常[25]。這種Notch信號在淋巴發(fā)育中作用的差異可能歸因于發(fā)育階段和模型生物體的差異,但也可能是因為Notch信號下游存在不同的轉(zhuǎn)導途徑。
淋巴系統(tǒng)的免疫細胞和免疫因子在多個層面參與并調(diào)控了心肌梗死后的心肌損傷、血管新生與心室重塑。而淋巴管新生、集合淋巴管重塑是確保淋巴回流、防止過度炎癥反應的關(guān)鍵;因此,以淋巴系統(tǒng)/免疫細胞軸為靶點,可能為心肌梗死后的綜合治療提供新的研究方向。