張東亮，王靜，曹玉，魯大勝，賀常萍

(1.皖南醫(yī)學院，安徽 蕪湖 241002； 2.合肥京東方醫(yī)院健康管理中心，合肥 230000；3.皖南醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院心血管內科，安徽 蕪湖 241000)

巨噬細胞是人體先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，通過吞噬、分泌細胞因子以及信號轉導等途徑參與免疫應答并維持機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)。炎癥是心臟損傷發(fā)生以及持續(xù)過程中重要的病理生理特征，適度的炎癥反應可幫助心臟組織抵抗病原侵襲、清除壞死的組織、促進損傷修復，但過度的炎癥則會加重心臟的病理損傷。巨噬細胞來源于由骨髓造血細胞前體發(fā)育而來的單核細胞，單核細胞經(jīng)血液循環(huán)遷移至各組織并分化為不同類型的巨噬細胞，發(fā)揮免疫屏障作用。近年來，遺傳工具的應用使研究人員能夠精確追蹤組織中的巨噬細胞亞群，深入了解不同亞群巨噬細胞在炎癥過程中的差異性調控作用。目前的研究表明，心臟駐留的巨噬細胞在胚胎發(fā)育過程中已經(jīng)產(chǎn)生，并獨立于血液單核細胞的輸入而持續(xù)至成年[1]，具有獨特的免疫調節(jié)作用。不同的巨噬細胞亞群在心臟自我更新、炎癥反應、損傷修復以及重塑等過程中具有不同的作用，因此，通過調節(jié)巨噬細胞亞群的功能及其產(chǎn)物干預疾病的病理過程，可以為臨床治療心臟疾病提供新思路?，F(xiàn)就巨噬細胞亞群在心臟損傷和修復中的作用予以綜述。

1 巨噬細胞的起源及分類

成年小鼠心臟巨噬細胞的數(shù)量占心臟非心肌細胞的7%～8%[2]。根據(jù)巨噬細胞分泌的炎癥因子的特點可以將其分為促炎性巨噬細胞(即M1型巨噬細胞)和抗炎性巨噬細胞(即M2型巨噬細胞)[3]。根據(jù)巨噬細胞表面表達的主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅱ類分子和CC趨化因子受體2[chemokine(C-C motif)receptor 2，CCR2]的不同，可以將成年小鼠心臟巨噬細胞分為CCR2-MHC-Ⅱlow、CCR2-MHC-Ⅱhigh和CCR2+MHC-Ⅱhigh3個亞群[4]。其中，血液單核細胞主要為CCR2+MHC-Ⅱlow亞群單核細胞[1]。CCR2-MHC-Ⅱlow和CCR2-MHC-Ⅱhigh起源于胚胎卵黃囊和胎兒單核祖細胞，在胚胎發(fā)育過程中定植于心臟后通過原位細胞增殖維持細胞群體的穩(wěn)定，并持續(xù)至成年[4]，獨立于血液單核細胞分化而來的巨噬細胞，也稱為駐留巨噬細胞。CCR2+MHC-Ⅱhigh巨噬細胞來源于循環(huán)血液的Ly6ChighCCR2+單核細胞，依賴于血液單核細胞的持續(xù)輸入維持細胞數(shù)量[5]。研究發(fā)現(xiàn)，幼年小鼠心臟中以胚胎來源的CCR2-巨噬細胞為主，但隨著年齡的增長，CCR2-巨噬細胞的自我增殖能力逐漸減弱，導致CCR2-巨噬細胞數(shù)量逐漸減少，進而導致心臟巨噬細胞由以胚胎來源的CCR2-巨噬細胞為主的亞群向以單核細胞來源的CCR2+巨噬細胞為主的亞群轉變[6]。根據(jù)細胞表面受體的不同，也可將人類心肌巨噬細胞分為CCR2-巨噬細胞亞群和CCR2+巨噬細胞亞群，其功能特征與小鼠CCR2-和CCR2+巨噬細胞相似[7]。

2 巨噬細胞亞群的功能特點

巨噬細胞是先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在免疫防御、維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮關鍵作用。其中CCR2-巨噬細胞亞群和CCR2+巨噬細胞亞群的功能截然相反。一方面，生理狀態(tài)下，心臟巨噬細胞以駐留的CCR2-亞群為主，且CCR2-巨噬細胞和CCR2+巨噬細胞數(shù)量相對穩(wěn)定[4]；在發(fā)育過程中，駐留的CCR2-巨噬細胞對心臟冠狀動脈、心臟傳導系統(tǒng)(尤其是房室結)正常功能的形成具有重要作用[8-9]。另一方面，血液中的CCR2+單核細胞是心臟CCR2+巨噬細胞的前體，單核細胞通過淋巴細胞功能相關抗原和細胞間黏附分子黏附于血管內皮表面，其主要功能是掃描毛細血管并清除病原體及內皮細胞壞死的細胞碎片[10]。如在心肌梗死的急性損傷后，心臟巨噬細胞亞群的比例和數(shù)量均發(fā)生顯著變化，浸潤的CCR2+單核細胞和CCR2+巨噬細胞取代駐留的CCR2-巨噬細胞，CCR2+單核/巨噬細胞通過調控核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3基因的表達，促進腫瘤壞死因子-α、白細胞介素(interleukin，IL)-1和IL-6等促炎細胞因子的產(chǎn)生[4]，參與早期的炎癥反應，誘導免疫應答。

3 巨噬細胞亞群在心臟損傷中的作用

3.1巨噬細胞亞群在心肌梗死中的變化 心肌梗死早期(1～3 d)，血液、脾臟以及骨髓中的單核細胞相繼被募集至梗死部位[11]。其中，多種細胞因子參與了單核細胞的募集，如單核細胞趨化蛋白1和CC趨化因子配體7[chemokine(C-C motif)ligand 7，CCL7]。單核細胞趨化蛋白1是CCR2的配體，也是調節(jié)血液單核細胞遷移和浸潤的關鍵趨化因子之一。在單核細胞趨化蛋白1的趨化誘導下，血液循環(huán)中的Ly6ChighCCR2+單核細胞被募集至梗死區(qū)域并活化為Ly6ChighCCR2+巨噬細胞[12]。CCL7由損傷區(qū)域浸潤的B淋巴細胞產(chǎn)生，缺乏成熟B2型淋巴細胞的Tnfrsf13c-/-小鼠不能產(chǎn)生CCL7，故導致Ly6ChighCCR2+單核細胞在骨髓中蓄積，表明B淋巴細胞產(chǎn)生的CCL7對單核細胞由骨髓向血液的遷移至關重要[13]。此外，Sager等[14]發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后損傷組織釋放的IL-1β可通過調節(jié)骨髓的造血微環(huán)境促進骨髓造血干細胞增殖，從而導致巨噬細胞產(chǎn)生增加，間接促進巨噬細胞向心臟募集。

心臟損傷釋放的物質對巨噬細胞的募集具有重要作用。巨噬細胞表達模式識別受體，如Toll樣受體、甘露糖受體、嘌呤能受體等，因此可識別損傷相關分子模式。損傷相關分子模式是損傷組織釋放的特殊內源性分子，包括ATP、高遷移率族蛋白B1、DNA以及細胞外基質等，損傷相關分子模式激活模式識別受體后啟動下游的信號級聯(lián)反應，調節(jié)與促炎細胞因子和趨化因子相關基因的表達[15-16]。其中，壞死細胞釋放的DNA可激活巨噬細胞環(huán)鳥苷酸-腺苷酸合成酶/干擾素基因刺激因子/干擾素調節(jié)因子3信號通路，并產(chǎn)生1型干擾素，1型干擾素在抗原呈遞、誘導細胞因子產(chǎn)生以及增強T淋巴細胞功能中發(fā)揮重要作用，具有炎癥放大效應[17-19]。而由T淋巴細胞產(chǎn)生的γ干擾素則可促進促炎性Ly6ChighCCR2+單核細胞的募集，抑制修復性Ly6ClowCCR2-單核細胞的募集[20]。

心肌梗死中后期(3～7 d)，梗死區(qū)與炎癥相關的細胞因子表達下調，CCR2-巨噬細胞數(shù)量逐漸增多，細胞的抗炎和促進纖維化功能增強[21]。CCR2-巨噬細胞釋放的轉化生長因子-β可通過促進成肌纖維細胞分化、刺激細胞外基質蛋白(如Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白和纖維連接蛋白)的合成和分泌，抑制膠原酶和基質金屬蛋白酶的表達，促進組織修復[22]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，CCR2-巨噬細胞可分泌骨髓源性生長因子，而骨髓源性生長因子可抑制心肌細胞凋亡、促進血管內皮細胞增殖，對損傷的心臟功能具有保護作用[23]。

總之，以CCR2+巨噬細胞亞群為主的促炎、吞噬過程與以CCR2-巨噬細胞亞群為主的抗炎、修復過程是一個受損傷微環(huán)境調節(jié)、緊密聯(lián)系的連續(xù)反應。損傷心臟的局部環(huán)境(包括缺氧、壞死物質、炎癥因子的水平)會影響巨噬細胞亞群由促炎性CCR2+亞群向促修復性CCR2-亞群轉變。有研究表明，Nr4A1(nuclear receptor subfamily 4，group A，member 1)是巨噬細胞在微環(huán)境作用下向促修復性CCR-巨噬細胞功能分化的重要調節(jié)途徑[24]，但具體機制仍有待進一步闡明。

3.2巨噬細胞亞群參與心力衰竭的發(fā)生發(fā)展 研究發(fā)現(xiàn)，與正常個體相比，晚期心力衰竭患者的炎癥標志物水平顯著升高，表明慢性低水平炎癥是心力衰竭的標志之一[25]。Tromp等[26]通過檢測心力衰竭患者的生物標志物發(fā)現(xiàn)，射血分數(shù)降低的心力衰竭患者的生物標志物類型與細胞增殖和代謝有關，而射血分數(shù)保留的心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)患者的生物標志物類型與炎癥和細胞外基質重組有關，表明持續(xù)的慢性炎癥與HFpEF的發(fā)展密切相關。除衰老本身外，HFpEF患者常合并高血壓、肥胖、糖尿病以及慢性阻塞性肺疾病等基礎疾病，而這些基礎疾病均存在慢性炎癥[27-29]。表明持續(xù)的慢性炎癥和升高的氧化應激水平均可促進HFpEF患者心臟纖維化和心臟舒張功能不全的發(fā)生發(fā)展。

目前，與心力衰竭相關的炎癥反應機制仍不明確，可能與血管緊張素介導的促炎作用、活性氧類的產(chǎn)生、細胞因子水平升高等有關。研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ或醛固酮誘導的HFpEF模型小鼠脾臟造血干細胞的增殖水平以及單核細胞向心臟的募集均增加，同時CCR2+巨噬細胞分泌的轉化生長因子-β、半乳凝素3也高于正常水平，從而促進小鼠心臟纖維化和舒張功能障礙[30-32]。另外，HFpEF常合并血管內皮功能障礙，導致一氧化氮產(chǎn)生減少，進而導致經(jīng)典的一氧化氮-環(huán)鳥苷酸-蛋白激酶G信號通路異常[33]。肌聯(lián)蛋白是心肌細胞舒/縮的結構基礎，具有分子彈簧的作用，既可通過對粗、細肌絲進行精確的調控，產(chǎn)生心肌的被動張力和回復力，又參與心肌主動張力的調節(jié)和心肌緊張度的維持，在偶聯(lián)與協(xié)調心肌的舒縮運動中發(fā)揮重要作用[34]。正常情況下，一氧化氮-環(huán)鳥苷酸-蛋白激酶G通路可磷酸化修飾肌聯(lián)蛋白，降低心肌細胞的被動張力；一氧化氮-環(huán)鳥苷酸-蛋白激酶G通路異常則導致肌聯(lián)蛋白磷酸化不足、心肌細胞肥大及被動張力升高，進而導致心肌舒張功能障礙[35-36]。總之，CCR2+巨噬細胞與心力衰竭患者不良的心室重構和功能障礙有關。Patel等[37]應用CCR2抑制劑阻斷心臟壓力超負荷早期小鼠Ly6ChighCCR2+單核細胞浸潤發(fā)現(xiàn)，小鼠心臟病理性左心室肥大、重構、收縮功能障礙以及纖維化均減輕，表明抑制CCR2+單核/巨噬細胞是調節(jié)心臟不良重構的重要手段。

4 抗炎治療在心臟損傷和修復中的應用

炎癥細胞及細胞因子均參與了心臟損傷和修復過程，炎癥細胞的大量聚集是損傷后清除壞死物質、促進修復的基礎，但過度的炎癥反應會導致組織損傷進一步加重。因此，未來可通過調節(jié)巨噬細胞亞群以及炎癥因子水平而達到組織炎癥與修復之間的相對平衡，為心臟疾病的治療提供更精準的治療措施。

卡那單抗是一種高選擇性的IL-1β單克隆抗體?？菃慰箍寡装Y性血栓效果研究顯示，與安慰劑對照者相比，對卡那單抗有反應的受試者心力衰竭住院率顯著降低，表明靶向抑制炎癥反應可降低心血管事件的發(fā)生風險[25]。另外，IL-6也與心血管疾病有關，由心肌細胞產(chǎn)生的IL-6可持續(xù)激活信號轉導分子糖蛋白130，并在鈣離子/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ存在的情況下，繼續(xù)激活下游的信號轉導及轉錄激活因子3，進而誘導小鼠心肌肥大[38]。有學者發(fā)現(xiàn)，向大鼠體內注射IL-6可導致大鼠心臟舒張功能障礙，而IL-6受體拮抗劑妥珠單抗或IL-6基因敲除則可阻止壓力超負荷誘導的心臟不良重塑[39]。目前抗IL-6療法已廣泛用于風濕性和炎癥性疾病的治療，但尚無關于IL-6受體拮抗劑對心力衰竭的療效評估，仍需未來更多證據(jù)支持。

近年來，許多基礎研究試圖在促進CCR2-巨噬細胞的活化以及抑制CCR2+巨噬細胞募集方面取得突破。如CD28單克隆抗體可活化調節(jié)性T細胞，進而誘導心肌梗死后單核細胞/巨噬細胞向CCR2-巨噬細胞分化，從而改善臨床結果[40]。DNA甲基化抑制劑5-氮雜胞苷可通過抑制小鼠干擾素調節(jié)因子1的降解，誘導巨噬細胞向CCR2-巨噬細胞轉變，保留小鼠心臟收縮功能[41]。替米沙坦除了可降低心血管風險外，還可通過過氧化物酶體增殖物激活受體途徑促進CCR2-型巨噬細胞活化，導致促炎細胞因子(如腫瘤壞死因子-α、IL-1β和IL-6)水平降低，從而促進炎癥消退和組織重塑[42]。腺苷A2B受體激動劑可通過磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路調節(jié)缺血再灌注后巨噬細胞的極性、增加CCR2-巨噬細胞數(shù)量、減少Ly6ChighCCR2+單核/巨噬細胞和嗜中性粒細胞浸潤，從而縮小小鼠心肌梗死面積[43]。另外，應用CD20特異性單克隆抗體耗竭小鼠B淋巴細胞可導致組織中的CCR2+單核細胞和巨噬細胞數(shù)量減少，阻礙CCR2+巨噬細胞募集，從而縮小小鼠心肌梗死面積[13]。此外，研究人員用攜帶小干擾RNA的納米材料沉默小鼠單核細胞中的CCR2信使RNA，選擇性抑制CCR2+單核細胞的遷移發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注心臟的單核細胞和巨噬細胞數(shù)量減少，同時小鼠心肌梗死面積也縮小[44]，表明應用納米材料較免疫抑制藥物治療更具特異性。以上研究表明，針對巨噬細胞亞群及其功能的調節(jié)方法在未來臨床應用中均具有潛在的可行性。

5 小 結

炎癥細胞因子的釋放、募集以及炎癥細胞間的應答是一個相當復雜的過程，涉及免疫系統(tǒng)多個成分之間的相互作用。目前研究者對巨噬細胞表型及其功能的了解多來自動物實驗模型，未來還需在人體組織樣品中進行試驗驗證。炎癥反應中復雜的機制導致調控炎癥因子和巨噬細胞的治療未能在心力衰竭等炎癥性疾病的治療中取得顯著進展，而炎癥與抗炎反應的交替與平衡是調控的關鍵。未來可通過調控炎癥反應的起始、持續(xù)時間、終止以及反應程度等達到有效治療心肌梗死、改善心功能、減輕心臟重構的目的。