王晨陽,周福良,劉偉,江明宏
作者單位:1 071000 保定,解放軍第252醫(yī)院醫(yī)務(wù)處;2 071000 保定,71282部隊(duì)衛(wèi)生連;3 071000 保定,解放軍第252醫(yī)院心內(nèi)科
動(dòng)脈粥樣硬化(As)是臨床常見病之一,易導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。⒛X卒中等多種疾病,且發(fā)病率和致死率較高,嚴(yán)重影響了人民身體健康和生存質(zhì)量,并已成為心血管領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn),特別是急性心肌梗死發(fā)病率的年輕化及患病率的增多,以引起人們的高度重視及廣泛預(yù)防,本文就免疫細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用進(jìn)行綜述。
隨著對于動(dòng)脈粥樣硬化研究的深入,對其認(rèn)識(shí)已從代謝性疾病向免疫性疾病轉(zhuǎn)變,認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性血管炎癥性疾病[1],且在治療上已從單純降脂、調(diào)脂、穩(wěn)定斑塊,擴(kuò)展到對免疫損傷及炎癥的預(yù)防和控制。
對于動(dòng)脈粥樣硬化的形成表現(xiàn)出免疫損傷的特征,其中一個(gè)關(guān)鍵啟動(dòng)過程是在內(nèi)膜保留了攜帶脂蛋白的載脂蛋白(apo)B,從而擾亂血流和降低剪切力[2]。在脂蛋白、剪切力、感染性微生物、高血壓等各種損傷因素的作用下,引起單獨(dú)或聯(lián)合誘導(dǎo)內(nèi)皮功能紊亂,進(jìn)而導(dǎo)致一系列的免疫反應(yīng)和內(nèi)皮功能紊亂,促使T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向血管壁浸潤,且巨噬細(xì)胞不斷攝取氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)形成泡沫細(xì)胞,最終形成動(dòng)脈粥樣硬化。
巨噬細(xì)胞組成的胞外脂質(zhì)庫具有類似粥樣斑的特征,特別是在新生兒中,約有40%富含脂質(zhì)的巨噬細(xì)胞出現(xiàn)在內(nèi)膜,但在2歲以前會(huì)逐漸退化,到40歲左右,有95%會(huì)出現(xiàn)一定程度的血管內(nèi)皮損傷[3],纖維增厚、裂隙、血腫和血栓形成,表明合并損傷越來越多,一旦損傷的大小降低了血液流動(dòng),或損傷破裂導(dǎo)致血管封閉,心肌梗死和中風(fēng)就是其導(dǎo)致的突發(fā)事件[4]。在動(dòng)脈粥樣硬化及并發(fā)癥中,幾乎涉及各種免疫細(xì)胞,它們的行為既不均勻,也不分級。一些免疫細(xì)胞可導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化,而另一些則可防止動(dòng)脈硬化[5],因此,對于疾病治療來說,這種功能的異常既是挑戰(zhàn)又是機(jī)會(huì)。
單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均來源于骨髓,其中骨髓祖細(xì)胞(HSPCs)分化成單核細(xì)胞進(jìn)入外周血,成熟的單核細(xì)胞短暫停留于外周血,進(jìn)入組織分化成巨噬細(xì)胞。生理狀態(tài)下,動(dòng)脈組織中巨噬細(xì)胞比例很低;而在動(dòng)脈粥樣硬化形成過程中,血液中單核細(xì)胞和動(dòng)脈組織中巨噬細(xì)胞明顯增多,且單核-巨噬細(xì)胞通過促進(jìn)炎癥、脂質(zhì)沉積和斑塊破裂,最終在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生與發(fā)展中起到重要作用。
2.1 單核細(xì)胞的作用人類和小鼠血液中都含有至少兩種不同的單核細(xì)胞亞群,它們具有不同的遷移特征[6],一種是炎癥型單核細(xì)胞(inflammatory monocytes,包括小鼠Ly-6Chigh單核細(xì)胞和人的CD16-CD14+單核細(xì)胞),對高膽固醇血癥起反應(yīng),骨髓和脾臟會(huì)過度生產(chǎn)Ly-6Chigh單核細(xì)胞,它進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)后,會(huì)導(dǎo)致單核細(xì)胞大量增加,先積累到損傷部位,并且分化成巨噬細(xì)胞[7]。另一種是定居型單核細(xì)胞(resident monocytes,包括小鼠的Ly-6Clow單核細(xì)胞和人的CD16+單核細(xì)胞),被認(rèn)為是對損傷的修補(bǔ)機(jī)制,它巡視血管系統(tǒng),減少動(dòng)脈粥樣硬化的幾率,若免疫系統(tǒng)被過度激活,產(chǎn)生過多的免疫細(xì)胞,相當(dāng)一部分免疫機(jī)制會(huì)防止動(dòng)脈硬化的發(fā)生。
載脂蛋白E缺陷(ApoE-/-)和LDL受體缺陷(LDLR)小鼠的膽固醇代謝被阻斷,它們和人類動(dòng)脈粥樣硬化病變非常相似,ApoE-/-小鼠可產(chǎn)生嚴(yán)重的白細(xì)胞和單核細(xì)胞增多。最近研究表明,ApoE-/-或磷脂蛋白缺陷(如三磷酸腺苷ABCA1和ABCG1)的小鼠中,造血干細(xì)胞(HSC)及其前體由于缺少重要的膽固醇流出機(jī)制,它積累的膽固醇導(dǎo)致了質(zhì)膜上表達(dá)粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)和IL-3 β鏈?zhǔn)荏w,且對HSC的過度增殖起抑制作用[8,9]。同時(shí),脂類富集的脾巨噬細(xì)胞釋放IL-23,誘導(dǎo)HSPCs從骨髓生態(tài)位大量釋放[10],當(dāng)HSPCs定位在髓外部位,它們就能遇到GM-CSF和IL-3[7],凈效應(yīng)導(dǎo)致HSPCs增殖,髓外白細(xì)胞生成,并不斷增多,最終加速動(dòng)脈粥樣硬化形成[11]。然而,大多數(shù)人類沒有ApoE,LDLR,ABCA1或ABCG1缺陷,他們可正常處理膽固醇,但心血管疾病患者,通常會(huì)產(chǎn)生粒細(xì)胞增多[12]。膽固醇清除缺陷的小鼠會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重炎癥,但人類的粒細(xì)胞增多比較溫和,說明膽固醇清除能力的缺乏可能是多種因素的綜合作用。
2.2 巨噬細(xì)胞的作用巨噬細(xì)胞是血管損傷過程中數(shù)量最多的免疫細(xì)胞。內(nèi)膜脂類積累可擾亂血流、降低剪切力,作為應(yīng)答,內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)允許單核細(xì)胞(主要是巨噬細(xì)胞前體)通過內(nèi)皮,新浸潤的單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞能夠識(shí)別和吸收高膽固醇的脂類進(jìn)入內(nèi)膜[13]。巨噬細(xì)胞是一種特殊的吞噬細(xì)胞,可以通過感知、內(nèi)吞,處理不同的脂類成分。模式識(shí)別受體表達(dá)在質(zhì)膜上,它可識(shí)別各種天然的和氧化的脂蛋白類,促進(jìn)它們吸收溶酶體的降解產(chǎn)物[14]。同樣,細(xì)胞質(zhì)傳感器,如NLRP3(NLR family,pyrin domain containing3)對膽固醇結(jié)晶起作用,釋放白介素1β(IL-1β),它是一種主要的炎癥細(xì)胞因子[15,16]。
巨噬細(xì)胞可以攝取脂類,參與危險(xiǎn)物質(zhì)的清除。它攝入氧化的脂蛋白后,會(huì)形成泡沫細(xì)胞,最后死亡,變成一個(gè)大的脂類核,這種特征的損傷易導(dǎo)致破裂[17]??傊?,巨噬細(xì)胞都是積累脂類、分泌可吸引其他免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子、產(chǎn)生可消化胞外基質(zhì)的蛋白酶、擾亂平滑肌細(xì)胞功能、能夠影響內(nèi)皮依賴性血管擴(kuò)張[17],巨噬細(xì)胞可使炎癥反應(yīng)消退、加速肉芽組織形成[18],此外還可控制低密度脂蛋白(LDL)水平,LDL作為動(dòng)脈硬化的一個(gè)治療目標(biāo),會(huì)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞遠(yuǎn)離炎癥反應(yīng),膽固醇從細(xì)胞內(nèi)流出增加[19]。
2.3 單核-巨噬細(xì)胞的流動(dòng)和功能對于巨噬細(xì)胞的流動(dòng),包括單核細(xì)胞通過內(nèi)皮遷移,后分化成巨噬細(xì)胞,最終巨噬細(xì)胞截留在粥樣硬化形成或消減中。在粥樣硬化形成過程中優(yōu)先積累Ly-6Chigh的單核細(xì)胞,它依賴于趨化因子信號CCR2-CCL2,CX3CR1-CX3CL1,CCR5-CCL5等,在小鼠體內(nèi)中和這些趨化因子信號就能夠去除動(dòng)脈粥樣硬化[20]。在脂類攝取和積累過程中,巨噬細(xì)胞釋放神經(jīng)生長因子netrin-1,這是質(zhì)膜UNC5b上的一個(gè)引導(dǎo)分子,能夠直接阻斷損傷引起的巨噬細(xì)胞遷移[21],如果缺少這個(gè)分子,損傷是比較小的。由此可見,巨噬細(xì)胞流動(dòng)或死亡對于疾病的進(jìn)展是關(guān)鍵的[3]。
適應(yīng)性免疫是利用抗原的特異性,產(chǎn)生有效防御,最終對這種抗原維持記憶。最初,樹突狀細(xì)胞捕獲抗原,進(jìn)而遞呈到位于主動(dòng)脈的naive T細(xì)胞,與淋巴結(jié)或第三級淋巴器官中活化的T細(xì)胞[25]相互作用,最終影響到動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程[22-24]。研究表明,特異性的干擾和大多數(shù)伴隨T細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子揭示Th-1和Th-17是導(dǎo)致動(dòng)脈硬化的,Th2和Treg是起保護(hù)作用的[26]。Th1產(chǎn)生IFN-γ,活化巨噬細(xì)胞和擴(kuò)大炎癥反應(yīng),反之,Treg產(chǎn)生IL-10和TGF-β可以緩沖炎癥反應(yīng)。
在ApoE-/-小鼠的研究中發(fā)現(xiàn),對于阻斷功能性的T細(xì)胞和B細(xì)胞可使動(dòng)脈粥樣硬化減輕70%,結(jié)果表明獲得性免疫對動(dòng)脈粥樣硬化過程有促進(jìn)作用[27],再給該小鼠補(bǔ)充功能性CD4+T細(xì)胞,加速了動(dòng)脈粥樣硬化達(dá)到ApoE-/-小鼠的正常水平,并且提出了CD4+T細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程中的起到了重要作用。
種系編碼的受體信號能夠活化T細(xì)胞,啟動(dòng)T細(xì)胞的克隆性增殖。天然淋巴細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞(NKT細(xì)胞)、組織固有的γδT細(xì)胞對受體信號分子模式的反應(yīng)不同,作用也不同。因此,種系編碼和遺傳重組受體在識(shí)別相關(guān)的動(dòng)脈粥樣硬化抗原和影響疾病進(jìn)展方面有著重要相關(guān)性。
B細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的血管損傷中比較少見,而是更多的出現(xiàn)在血管外膜,能夠防止動(dòng)脈硬化或者導(dǎo)致動(dòng)脈硬化[28]。B1型B細(xì)胞是防止動(dòng)脈硬化的,可能因?yàn)樗麄儺a(chǎn)生天然免疫球蛋白IgM抗體,可標(biāo)記Fc受體介導(dǎo)移除的脂類;適應(yīng)性的B2型B細(xì)胞,通過與其他的免疫細(xì)胞相互作用或者分泌炎性細(xì)胞因子[26],促使疾病發(fā)生。因?yàn)樵谶m應(yīng)性免疫中牽涉到的細(xì)胞和分子組分可以調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化,如果他們被控制,將會(huì)改變疾病進(jìn)程。
對于漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC),是樹突狀細(xì)胞的亞群之一,并且能夠介導(dǎo)免疫應(yīng)答和免疫耐受,參與多種感染性、免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。
pDC通過上調(diào)MHC-Ⅱ類分子和共刺激分子的表達(dá)來促進(jìn)T細(xì)胞效應(yīng),還產(chǎn)生大量的炎性趨化因子,如CXCL10、CCL3、CCL4、CCL5,通過聚集活化的淋巴細(xì)胞來增強(qiáng)炎癥反應(yīng)[29]。pDCs能夠產(chǎn)生外周血中絕大部分的I型IFN(包括IFN-α和IFN-β)。IFN(尤其是IFN-α)能改變內(nèi)皮祖細(xì)胞的表型和功能,從而阻礙血管修復(fù)和重建,增加心臟血管的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)IFN-α誘導(dǎo)外周血單核細(xì)胞中scavenger receptors class A(SR-A)表達(dá)增加,SR-A主要介導(dǎo)脂質(zhì)的吸收,斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)后泡沫細(xì)胞數(shù)量增加,加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展[30]。在ApoE-/-小鼠中,IFN-β通過刺激巨噬細(xì)胞聚集促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。IFN-β可顯著增加CCL5的分泌,CCL5能夠趨化炎癥因子遷移到病變位點(diǎn)[31]。
另一方面,pDC可誘導(dǎo)免疫耐受,抑制T細(xì)胞的活化和增殖,動(dòng)脈粥樣硬化的LDLR-/-小鼠的CD3+T細(xì)胞表達(dá)高水平的GATA-3(Th2標(biāo)記物)和t-bet(Th1標(biāo)志物)。pDC減少后GATA-3效應(yīng)增強(qiáng),pDC可減少LDLR-/-小鼠中高脂飲食誘導(dǎo)的Th1轉(zhuǎn)變。應(yīng)用pDC抗體120G8封閉功能性pDC,使斑塊數(shù)量增加2~3倍,表明pDC可能會(huì)阻礙斑塊的形成[32]。
在動(dòng)脈粥樣硬化損傷到血管內(nèi)壁中,能夠檢測到中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、血小板,說明它們均參與了動(dòng)脈粥樣硬化,導(dǎo)致其并發(fā)癥的發(fā)生。中性粒細(xì)胞,炎癥性的粒細(xì)胞,在損傷和感染的早期,通過不斷的循環(huán)和積累,在實(shí)驗(yàn)性的動(dòng)脈粥樣硬化中,中性粒細(xì)胞數(shù)量在血液中明顯上升,最終通過釋放警報(bào)和形成顆粒性蛋白,使單核細(xì)胞粘附和遷移[33],同時(shí)中性粒細(xì)胞,也含有大量的髓過氧化物酶,NADPH氧化酶和脂氧和酶,其中脂氧和酶可促成氧化應(yīng)激,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、損傷增加和不穩(wěn)定性的主要決定因素。肥大細(xì)胞,在變態(tài)反應(yīng)和過敏反應(yīng)中對它們的作用了解的比較清楚,通過釋放內(nèi)容物蛋白酶-細(xì)胞因子-內(nèi)分泌物富集的顆粒[34],促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生。對于血小板,其實(shí)扮演一個(gè)重要的雙重角色,即在動(dòng)脈粥樣硬化過程中,血小板粘附在內(nèi)皮,幫助單核細(xì)胞浸潤到損傷部位[35],而在斑塊破裂過程中,血小板形成血栓,引起下游組織缺血,結(jié)果,中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和血小板全部通過增強(qiáng)炎癥反應(yīng),促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化形成。
目前還未實(shí)現(xiàn)以免疫細(xì)胞為靶向來治療心血管疾病,可能是因?yàn)橄嚓P(guān)的基礎(chǔ)生物學(xué)研究不透徹。在今后的工作中,需整體把握免疫細(xì)胞的功能,避免自我破壞,保持生理穩(wěn)定,以期達(dá)到長久預(yù)防和抑制心血管疾病破壞性的后果。