李佳玉 辛延國 李衛(wèi)萍 陳暉 李虹偉

100050 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院心血管內(nèi)科

目前,急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)仍然是心血管疾病死亡的主要原因[1],給全球公共衛(wèi)生帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。斑塊破裂是引起AMI最常見的病因,但斑塊侵蝕、冠狀動脈微血管功能障礙、自發(fā)冠狀動脈夾層和冠狀動脈痙攣等也作為部分發(fā)病原因?qū)е翧MI,尤其是在早發(fā)心肌梗死中[2]。ST段抬高型心肌梗死(ST elevation myocardial infarction,STEMI)定義為由心外膜血管閉塞引起的心電圖ST段抬高的心肌梗死,由于冠狀動脈重度或完全阻塞,心肌供血短期內(nèi)嚴(yán)重受創(chuàng),導(dǎo)致心臟驟停、惡性心律失常、急性心力衰竭等風(fēng)險(xiǎn)增加,因此,STEMI是AMI中較為危重的一種[3]。近年來再灌注治療越來越普及,如藥物溶栓、經(jīng)皮冠狀動脈介入治療和冠狀動脈旁路移植術(shù),使心肌梗死的死亡率有所降低[1]。然而,血流的恢復(fù)可能會導(dǎo)致進(jìn)一步的心肌損傷,甚至在近期或遠(yuǎn)期對心臟功能產(chǎn)生影響,這種現(xiàn)象被Jennings等[4]稱為心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia/reperfusion injury,MIRI),探究發(fā)生MIRI的病理機(jī)制、尋找預(yù)防及治療MIRI的有效方法越來越受到重視,迫切需要能夠限制心肌梗死面積、防止不良心室重構(gòu)和減少AMI后結(jié)構(gòu)性心臟病導(dǎo)致最終心力衰竭的新療法。

免疫反應(yīng)在AMI中發(fā)揮著重要作用,涉及多個(gè)免疫相關(guān)基因調(diào)控和多種免疫細(xì)胞的協(xié)同作用[5]。心肌損傷修復(fù)的過程依賴于炎癥免疫系統(tǒng)的激活,而炎癥反應(yīng)是一把雙刃劍,過度的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致心肌梗死面積增加并加劇逆向心臟重構(gòu),而炎癥反應(yīng)不足會影響免疫細(xì)胞對壞死碎片的吞噬作用,進(jìn)而影響心肌組織的修復(fù)[6]。調(diào)節(jié)性T(regulatory T,Treg)細(xì)胞作為具有炎癥抑制作用的重要淋巴細(xì)胞,在心肌梗死和心肌梗死后的心臟重構(gòu)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7]。

1 Treg細(xì)胞的特性和功能

Treg是一種特殊的T細(xì)胞亞群,可以調(diào)節(jié)各種免疫細(xì)胞的功能。Treg可分為胚胎期間在胸腺中發(fā)育的天然Treg(natural Treg,nTreg)和外周效應(yīng)T細(xì)胞產(chǎn)生的誘導(dǎo)型Treg(inducible Treg,iTreg)。Treg可調(diào)節(jié)不同的免疫反應(yīng),其中天然的CD4+CD25+Foxp3+Treg是最重要的Treg細(xì)胞亞群。

Treg主要作用是參與調(diào)節(jié)機(jī)體免疫耐受,終止激活的免疫反應(yīng),控制炎癥和維持免疫穩(wěn)態(tài),主要通過以下幾種機(jī)制實(shí)現(xiàn):(1)分泌抗炎因子,如白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-10、IL-35和轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-beta,TGF-β);(2)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、CD39和CD73破壞代謝;(3)抑制抗原呈遞細(xì)胞成熟;(4)IL-2的消耗,顆粒酶和穿孔素致細(xì)胞溶解,誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞死亡;(5)Treg表達(dá)共抑制受體,包括細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)和程序性細(xì)胞死亡蛋白1配體(programmed death protein ligand-1,PD-L1),進(jìn)一步支持Treg免疫調(diào)節(jié)特性[8]。由于它能減少炎癥和調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),目前正在探索使用Treg細(xì)胞作為治療自身免疫性疾病的新型療法[9]。

2 Treg細(xì)胞在AMI中的分布和調(diào)節(jié)

2.1 外周血Treg細(xì)胞分布特點(diǎn)

與穩(wěn)定型心絞痛患者相比,急性冠狀動脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS)患者的外周血中Treg水平較低[10],這可能是由于整體Treg缺陷或由血液向炎癥部位的趨化所致。然而,另有研究表明STEMI患者的外周血Treg增加,而除STEMI以外的其他ACS患者的外周血Treg水平減少,推測這樣的差異可能取決于部分人群CD28發(fā)生無效突變,而CD28無效突變T細(xì)胞水平的增加可能影響Treg細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和存活[11]。

最近一項(xiàng)研究對GEO數(shù)據(jù)庫中的6個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)和分析發(fā)現(xiàn),AMI組血液樣本中巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和Treg細(xì)胞的比例顯著高于正常組[12],然而考慮到其樣本是在AMI后7 d內(nèi)獲得的,并非所有樣本都是在24～72 h內(nèi)獲得的,因此推測全身炎癥反應(yīng)的峰值可能已克服了代償機(jī)制。我們分析,這些結(jié)果的差異與血液樣本采集時(shí)間、實(shí)驗(yàn)方法和基于流式細(xì)胞術(shù)的Treg細(xì)胞鑒定的質(zhì)量有關(guān)。

2.2 心肌組織Treg細(xì)胞募集特點(diǎn)

Treg在多種疾病的器官炎癥反應(yīng)部位浸潤。MI在病理學(xué)上被定義為心肌細(xì)胞因長時(shí)間缺血而死亡,這可能是由動脈粥樣硬化斑塊破裂、供氧中斷或心肌需氧量增加引起的[13]。MI可根據(jù)臨床特征和病理表現(xiàn)在時(shí)間上分為急性期(6 h至6 d)、愈合期(7～28 d)和愈合后期(>29 d)三個(gè)階段。從免疫學(xué)角度來看,MI可被視為缺血背景下的無菌性組織損傷,導(dǎo)致?lián)p傷相關(guān)分子模式的啟動和自身抗原的迅速釋放。

在MI急性期,CD4+T細(xì)胞被募集到梗死區(qū)和引流心臟的縱隔淋巴結(jié)。與自身免疫性心肌炎不同,在MI急性期出現(xiàn)的CD4+T細(xì)胞反應(yīng)大多是有益的,似乎有助于組織修復(fù)。大鼠MI模型證實(shí)了心臟組織中Treg數(shù)量的增加,并且通過CD28超激動性抗體擴(kuò)增體內(nèi)Treg,可使心臟功能得到改善[14]。

3 Treg細(xì)胞對AMI心肌細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制

3.1 炎癥反應(yīng)

在AMI過程中,來源于脾臟的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的激活及其表型對于心肌愈合至關(guān)重要,促炎和抗炎之間的微妙平衡決定了其病理上的恢復(fù)與否。AMI后,中性粒細(xì)胞群會在數(shù)小時(shí)內(nèi)募集到心肌損傷部位,然后單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞根據(jù)損傷程度跟隨中性粒細(xì)胞的募集。AMI后第3～7天中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞富集易引起過度的炎癥反應(yīng)并導(dǎo)致不良并發(fā)癥。AMI后Treg浸潤心肌組織,主要分泌抑制性炎癥因子,如IL-10和TGF-β,抑制巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的炎癥反應(yīng),從而有效減少促炎細(xì)胞因子如IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的分泌,減少了AMI的心肌損傷。

AMI的血運(yùn)重建涉及另一重要病理生理過程,即再灌注損傷,其誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)涉及中性粒細(xì)胞浸潤和巨噬細(xì)胞M1極化。Treg通過抑制免疫激活和建立免疫耐受機(jī)制來調(diào)節(jié)成熟T細(xì)胞反應(yīng),從而抑制炎癥反應(yīng)[15]。在心肌缺血再灌注模型中發(fā)現(xiàn),Treg耗竭與炎癥反應(yīng)升高、基序趨化因子配體2(CCL2)產(chǎn)生和成纖維細(xì)胞功能降低有關(guān)。在MIRI模型中選擇性消耗Treg會導(dǎo)致?lián)p傷加重,而通過注射體外預(yù)激活的Treg可以彌補(bǔ)上述損傷,緩解心室重構(gòu)[16],研究中證實(shí)其心肌保護(hù)作用需要完整的CD39(三磷酸外核苷二磷酸水解酶1)信號傳導(dǎo),這提示嘌呤代謝可能是心血管疾病中重要的調(diào)控Treg功能的機(jī)制。在血管緊張素Ⅱ/去氧腎上腺素誘導(dǎo)的心肌損傷模型中,由CCR2陽性單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的基序趨化因子配體17可抑制Treg向心臟組織的遷移[17]。在MIRI中,Treg已被證實(shí)可通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)的激活來抑制心肌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu),進(jìn)而改善MIRI后的心臟功能[18]。MIRI臨床前研究的結(jié)果表明了IL-10和TGF-β1在Treg和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞改善心肌損傷中的重要性,而最新一項(xiàng)研究表明,接受體外回輸骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的MIRI小鼠表現(xiàn)出了炎癥的減輕和細(xì)胞凋亡的下調(diào)[19]。總之,以上證據(jù)表明,Treg細(xì)胞通過多種機(jī)制抑制心肌局部炎癥反應(yīng)。

3.2 心室重構(gòu)與纖維化

MI后心臟修復(fù)的特點(diǎn)是由先天免疫系統(tǒng)協(xié)調(diào)的一系列時(shí)間依賴性事件。在MI的急性炎癥之后,進(jìn)入修復(fù)和增殖階段,肌成纖維細(xì)胞增殖,膠原沉積導(dǎo)致瘢痕形成是該階段的重要特征。修復(fù)的炎癥、增殖和成熟階段的適當(dāng)平衡和及時(shí)、適當(dāng)?shù)膿p傷愈合反應(yīng)至關(guān)重要。研究表明,炎癥持續(xù)時(shí)間過長會加劇組織損傷,損害瘢痕形成,并加劇心肌細(xì)胞進(jìn)一步丟失,從而導(dǎo)致梗死面積擴(kuò)大及不良心室重構(gòu)[20-21]。

Treg在纖維化中的作用仍然存在爭議,這可能與特定類型的疾病模型有關(guān)。在缺血性心肌病小鼠模型中,Treg耗竭可緩解心臟肥大和纖維化[20]。為了探索Treg在MI后心肌修復(fù)過程中的具體作用及機(jī)制,Weirather等[22]在MI模型中使用了增益(CD28-超激動性抗體JJ316)和耗竭(FOXP3 DTR)的方法,證實(shí)了Treg是心肌修復(fù)過程中不可或缺的因素,該T淋巴細(xì)胞群調(diào)節(jié)單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞極化、肌成纖維細(xì)胞活化和梗死瘢痕內(nèi)的膠原蛋白表達(dá),以促進(jìn)MI后的傷口愈合[22]。從機(jī)制上講,典型的Treg衍生細(xì)胞因子,如TGF-β和IL-10可能是Treg激活過程中巨噬細(xì)胞極化和纖維化增強(qiáng)的原因[23]。這表明Treg細(xì)胞的治療性活化可能是增強(qiáng)心臟功能修復(fù)和限制不良心室重構(gòu)的有效方法。

3.3 增殖與再生

已有研究證實(shí),Treg促進(jìn)骨骼肌、皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及外周血管系統(tǒng)損傷后的修復(fù)。Treg能夠募集到受損組織以響應(yīng)新抗原,以抑制炎癥和調(diào)節(jié)先天免疫反應(yīng)。此外,Treg還能通過一種心血管活性多肽——apelin直接促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管再生[24]。

哺乳動物的心肌壞死后無法再生,通常被疤痕組織所取代。已有研究表明,小鼠心臟可在出生后7 d內(nèi)在一系列損傷模型中短暫再生,包括通過心尖切除、MI和心肌細(xì)胞特異性細(xì)胞死亡。而在人類中也觀察到新生兒心臟功能恢復(fù)[25],然而其機(jī)制目前并不明確,了解免疫細(xì)胞如何參與新生兒心臟功能恢復(fù)將有助于開發(fā)促進(jìn)心臟修復(fù)和再生的潛在療法。研究表明,妊娠開始時(shí),母體免疫反應(yīng)深度調(diào)節(jié),這需要Treg細(xì)胞激活多種分子(TGF-β、IL-10、IL-8和IL-2受體),將削弱母親的免疫反應(yīng)并允許半同種異體胎兒的發(fā)育[26]。Zacchigna等[27]在妊娠母體的心臟中檢測到增殖的心肌細(xì)胞,妊娠期間Treg耗竭會降低母體和胎兒心肌細(xì)胞的增殖。AMI后,Treg耗竭導(dǎo)致心臟功能下降、炎癥細(xì)胞大量浸潤和瘢痕中膠原沉積減少。而注射Treg可減少梗死面積,保持收縮性并增加增殖心肌細(xì)胞的數(shù)量。因此,Treg以旁分泌方式促進(jìn)胎兒和母體心肌細(xì)胞增殖并改善心肌梗死[28]。

4 Treg細(xì)胞靶向治療在AMI中的優(yōu)勢和劣勢

探究MI環(huán)境中的局部免疫反應(yīng)可能會明確不良預(yù)后進(jìn)展的免疫學(xué)標(biāo)志物,并進(jìn)一步促進(jìn)患者康復(fù)。如CANTOS(Canakinumab抗炎血栓形成結(jié)果研究)試驗(yàn)表明,在既往MI患者中皮下注射靶向促炎細(xì)胞因子可降低心血管事件的復(fù)發(fā)率[29]。而最近在小鼠和豬中進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明,通過快速阻斷CXCR4可促進(jìn)Treg從脾臟動員進(jìn)而募集到心臟,并增強(qiáng)這些Treg的免疫調(diào)節(jié)特性,從而減少梗死面積并改善心臟功能[30]。這也為CXCR4阻斷療法應(yīng)用于MI患者提供了研究思路和前期基礎(chǔ)。臨床應(yīng)用可能需要大劑量的Treg細(xì)胞,而研究表明,人體總Treg細(xì)胞數(shù)量約為1.3×1010,而循環(huán)Treg細(xì)胞數(shù)量約為0.2×109,因此人類可獲得的Treg存在局限性[31]。

Treg的激活治療是改善MI后不良預(yù)后的主要目標(biāo)。有研究曾使用T細(xì)胞激動劑,即抗CD-28單克隆抗體(TGN1412)在6名健康志愿者中進(jìn)行首次安全性試驗(yàn)[32]。接受靜脈注射此藥物90 min后,引起了快速的全身炎癥反應(yīng),伴有嚴(yán)重的頭痛、肌痛、惡心、腹瀉、紅斑、血管舒張、低血壓,最終所有受試者均在重癥監(jiān)護(hù)室接受了器官支持治療、大劑量激素沖擊和抗IL-2受體拮抗劑抗體治療,其中兩名受試者出現(xiàn)長期心原性休克和急性呼吸窘迫綜合征,需要8～16 d的強(qiáng)化器官支持,雖然最終所有受試者都存活了下來,但使用治療性激活Treg免疫抑制療法是具有挑戰(zhàn)性的。

Treg靶向治療有可能促進(jìn)MI后的心臟修復(fù),并延緩動脈粥樣硬化的進(jìn)展。LILACS試驗(yàn)(穩(wěn)定性缺血性心臟病和ACS患者中的低劑量IL-2)探索了Treg在ACS患者中擴(kuò)增的潛力,以尋求針對人類Treg的治療。在LILACS試驗(yàn)中,使用低劑量IL-2(Aldesleukin)足以選擇性地?cái)U(kuò)增Treg,但不能選擇性擴(kuò)增常規(guī)T細(xì)胞[33]。此外,1b/2a期報(bào)告確定了Treg擴(kuò)增的最佳IL-2劑量,且截止目前沒有報(bào)告重大不良事件,這為進(jìn)一步研究和評估Treg靶向治療效果打開了大門[33]。

此外,徹底改變癌癥治療的CAR-T細(xì)胞技術(shù)可用于治療具有已知抗原的心血管疾病。Epstein實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的工作表明,攜帶mRNA以重編程淋巴細(xì)胞的CD5靶向脂質(zhì)納米顆?？梢运矔r(shí)產(chǎn)生針對成纖維細(xì)胞活化蛋白α(FAP)的CAR-T細(xì)胞,從而減少小鼠高血壓模型中的纖維化[34]。這項(xiàng)研究為CAR-T細(xì)胞和CAR-Treg細(xì)胞治療MI及改善不良預(yù)后開辟了研究思路。

5 展望

Treg細(xì)胞在AMI病程進(jìn)展的不同階段具有多方面心臟保護(hù)作用,涉及主要機(jī)制為抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)新生血管形成、促進(jìn)瘢痕組織愈合及心肌纖維化,進(jìn)而改善心室重構(gòu),減少不良預(yù)后。Treg細(xì)胞在心臟組織增殖及再生方面也有著重要的意義和作用,為未來開發(fā)促進(jìn)心臟修復(fù)的治療手段提供研究基礎(chǔ)和背景。近年來,越來越多的研究從基礎(chǔ)到臨床應(yīng)用,致力于發(fā)現(xiàn)和開發(fā)Treg細(xì)胞用于AMI后心肌損傷的治療,我們期待新的研究不斷開展,以持續(xù)探索AMI治療的臨床靶點(diǎn)。

利益沖突:無