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單核細(xì)胞異質(zhì)性在心肌梗死中的研究進(jìn)展

范致星楊簡(jiǎn)

(三峽大學(xué)心血管病研究所 三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北宜昌443003)

關(guān)鍵詞〔〕單核細(xì)胞；異質(zhì)性；心肌梗死；心室重構(gòu)

第一作者：范致星(1989-)，男，在讀碩士，主要從事心血管免疫學(xué)研究。

心肌梗死(MI)的發(fā)生逐漸年輕化，40歲以上人群中MI發(fā)病率約為40%，已成為影響人類(lèi)生命健康的主要危險(xiǎn)因素〔1,2〕。MI后的左心室重構(gòu)嚴(yán)重影響了心臟的泵血功能，并最終由于心力衰竭導(dǎo)致病人死亡。因而，MI致心室重構(gòu)的發(fā)病機(jī)制一直是心血管研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著大量臨床實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，研究發(fā)現(xiàn)人體固有免疫及特異性免疫均參與了這一病理過(guò)程，尤其是固有免疫中的單核細(xì)胞更是發(fā)揮了極其重要的作用〔3〕。

1單核細(xì)胞的分類(lèi)

根據(jù)細(xì)胞表面標(biāo)志不同，單核細(xì)胞可分為炎癥型和靜息型(定居型)。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，根據(jù)Gr1/Ly6C、CX3CR1 和CCR2表達(dá)的表型不同，可將單核細(xì)胞表型的異質(zhì)性分為兩種表型，即Gr1+/Ly6ChighCCR2+CX3CR1low和Gr1-/Ly6ClowCCR2-CX3CR1high〔4〕。其中Gr1+/Ly6Chigh單核細(xì)胞是炎癥型單核細(xì)胞，可遷移至病變血管進(jìn)而分化為主動(dòng)脈巨噬細(xì)胞，參與炎癥反應(yīng)；而Gr1-/Ly6Clow單核細(xì)胞是靜息型單核細(xì)胞，不同于炎癥型單核細(xì)胞，具有促進(jìn)組織修復(fù)的作用，并且抑制炎癥的發(fā)生〔5〕。同樣，臨床上為了探討單核細(xì)胞在MI病人中的作用，研究人員根據(jù)細(xì)胞表面分子CD14、CD16的表達(dá)情況，將人類(lèi)的單核細(xì)胞分成了三型〔6～9〕：CD14highCD16-、CD14dimCD16+、CD14+CD16+。人類(lèi)CD14highCD16-型單核細(xì)胞由于高表達(dá)CCR2、CD62L、CD64而低表達(dá)CX3CR1，因此其在人體內(nèi)的生理作用非常類(lèi)似于小鼠體內(nèi)的Gr1+/Ly6ChighCCR2+CX3CR1low型單核細(xì)胞；CD14dimCD16+型單核細(xì)胞由于低表達(dá)CCR2而高表達(dá)CX3CR1，其生理作用類(lèi)似于小鼠體內(nèi)的Gr1-/Ly6ClowCCR2-CX3CR1high型單核細(xì)胞；人體內(nèi)CD14+CD16+型單核細(xì)胞能在LPS的刺激下分泌腫瘤壞死因子(TNF)α，目前認(rèn)為這類(lèi)單核細(xì)胞的生理功能更類(lèi)似于小鼠體內(nèi)的Ly-6Chigh型單核細(xì)胞。

2單核細(xì)胞在MI后的轉(zhuǎn)移

早在上個(gè)世紀(jì)30年代，人類(lèi)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)MI不久后就會(huì)有大量的白細(xì)胞聚集到梗死處，參與纖維、新生血管的形成。隨著研究的深入，Nahrendorf等〔4〕研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冠狀動(dòng)脈閉塞發(fā)生MI后，不同亞型的單核細(xì)胞會(huì)從骨髓和脾臟發(fā)生轉(zhuǎn)移并相互轉(zhuǎn)換，參與到MI的發(fā)生、發(fā)展。單核細(xì)胞能在MI后短時(shí)間內(nèi)聚集到梗死部位，表明骨髓或者外周血液儲(chǔ)存器官可能參與了MI后單核細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。Swirski等〔10〕研究小鼠時(shí)發(fā)現(xiàn)，脾臟作為第二大的淋巴器官，能在MI后短時(shí)間內(nèi)把儲(chǔ)存的單核細(xì)胞釋放入血，轉(zhuǎn)移到MI處。目前，有關(guān)單核細(xì)胞這種轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究主要集中在血管緊張素Ⅱ〔11〕。MI之后，大量的血管緊張素Ⅱ隨之釋放入血，后者通過(guò)與其受體A1結(jié)合而動(dòng)員脾臟中儲(chǔ)存的單核細(xì)胞向梗死部位轉(zhuǎn)移〔10〕。除此之外，Scheiermann等〔12〕研究還發(fā)現(xiàn)，腎上腺素β-3受體也參與了單核細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過(guò)程。以上發(fā)現(xiàn)為臨床上MI病人使用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)提供了更加堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。大規(guī)模的臨床實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)證實(shí)ACEI能夠明顯改善MI后的心室重構(gòu)。研究還發(fā)現(xiàn)，單核細(xì)胞的轉(zhuǎn)移還依賴于細(xì)胞表面分子(MCP)-1和(CCR)2〔4〕。Leuschner等〔13〕通過(guò)siRNA技術(shù)沉默CCR2 基因，能夠明顯減弱缺血再灌注損傷后單核細(xì)胞的聚集。以上單核細(xì)胞都是來(lái)源于脾臟，那么脾臟中的這些單核細(xì)胞又是怎樣得到補(bǔ)充的呢？研究發(fā)現(xiàn)，在未發(fā)生MI時(shí)，骨髓中大量原始單核細(xì)胞就會(huì)不斷地轉(zhuǎn)移到脾臟中去。這類(lèi)原始單核細(xì)胞的表型為CD11b+CD115+F4/80low，進(jìn)入血液后就會(huì)變成真正意義上的單核細(xì)胞，其生理作用類(lèi)似于Ly-6Chigh型單核細(xì)胞，后者不斷被輸送到脾臟，最終使脾臟中的單核細(xì)胞得到補(bǔ)充和更新〔10〕。除此之外，骨髓中的造血干細(xì)胞也參與了整個(gè)過(guò)程，MI后，骨髓中的造血干細(xì)胞就會(huì)轉(zhuǎn)移出來(lái)并且定植在脾臟，在白細(xì)胞介素(IL)-1β等細(xì)胞因子的作用下分化為單核細(xì)胞〔14〕。

3單核細(xì)胞在MI中的作用

研究人員在MI的小鼠心肌內(nèi)發(fā)現(xiàn)，MI后短時(shí)間內(nèi)只有Ly6Chigh型單核細(xì)胞浸潤(rùn)，以后才逐漸有Ly6Clow型單核細(xì)胞的聚集。Ly6Chigh亞型的聚集不僅能夠通過(guò)高表達(dá)各種促炎因子〔如組織生長(zhǎng)因子(TGF)-α〕，減少抗感染因子(如TGF-β)而放大MI后的炎癥反應(yīng)，產(chǎn)生心肌損害；還能活化各種蛋白激酶〔如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)〕，影響心肌組織纖維的合成，最終導(dǎo)致心腔擴(kuò)大、心室重構(gòu)，甚至發(fā)生心衰而死亡〔4〕。除此之外，Ly6Chigh型還能轉(zhuǎn)換成M1型巨噬細(xì)胞，后者通過(guò)分泌促炎性細(xì)胞因子(如TNF-α、IL-6 和IL-12)和趨化因子，并專職提呈抗原，參與正向免疫應(yīng)答，發(fā)揮免疫監(jiān)視的功能〔4,15〕。Ly6Chigh型在MI發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程中也起到了重要的作用，Ly6Chigh型單核細(xì)胞作為一種靜息型細(xì)胞，能夠起到抗炎并促進(jìn)組織修復(fù)的作用，這類(lèi)單核細(xì)胞能夠促進(jìn)抗炎因子TGF-β的表達(dá)，后者能夠通過(guò)作用于成纖維細(xì)胞而促進(jìn)纖維的合成，參與心室重構(gòu)。除此之外，TGF-β還能促進(jìn)血管生成因子(VEGF)的表達(dá)，這對(duì)MI后新生血管的形成起到了至關(guān)重要的作用。與Ly6Chigh型單核細(xì)胞類(lèi)似，Ly6Clow型可以轉(zhuǎn)換成為M2型巨噬細(xì)胞，而M2正好與M1相反，M2型巨噬細(xì)胞分泌抑炎因子，如IL-10、TGF-β、IL-1R，并且能促進(jìn)血管發(fā)生以及組織的重塑和修復(fù)〔4,16〕。

4單核細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化(AS)中的作用

冠狀動(dòng)脈AS是MI最常見(jiàn)的原因，越來(lái)越多的研究證實(shí)，AS的本質(zhì)是一種慢性炎癥，各種免疫細(xì)胞參與了粥樣斑塊的形成。巨噬細(xì)胞是第一個(gè)被認(rèn)為與AS相關(guān)的炎癥細(xì)胞，隨著研究的不斷深入，單核-巨噬細(xì)胞的可塑性和異質(zhì)性成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。Combadiere等〔17〕證實(shí)Ly-6Chigh型單核細(xì)胞同樣可以通過(guò)細(xì)胞表面分子(如MCP-1、CCR2)轉(zhuǎn)移到粥樣斑塊。正如上文介紹，在炎癥早期，轉(zhuǎn)移到粥樣斑塊處的Ly-6Chigh型單核細(xì)胞一方面可以通過(guò)本身釋放炎癥因子，參與粥樣斑塊的形成；另一方面還能轉(zhuǎn)換成M1型巨噬細(xì)胞，促進(jìn)促炎因子的釋放，參與炎癥反應(yīng)及病菌清除，吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞，促進(jìn)AS的發(fā)展。但隨著炎癥進(jìn)一步發(fā)展，M2型巨噬細(xì)胞增多，一旦占主導(dǎo)地位便可以延緩或抑制炎癥反應(yīng)，修復(fù)損傷部位〔18〕?？傊瑔魏?巨噬細(xì)胞在導(dǎo)致AS中也扮演著重要的角色。

5小結(jié)和展望

MI后，由于心肌缺血缺氧，多種機(jī)制激活免疫系統(tǒng)，引起炎癥反應(yīng)。不同亞型的單核細(xì)胞在MI中起到了不同作用，Ly6Chigh型單核細(xì)胞以及由其轉(zhuǎn)換成的M1型巨噬細(xì)胞促進(jìn)了炎癥反應(yīng)，參與了AS的發(fā)展及MI后的心室重構(gòu)。與之相反，Ly6Clow型單核細(xì)胞以及由其轉(zhuǎn)換成的M2型巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌抗炎因子而抑制炎癥反應(yīng)，具有促進(jìn)組織修復(fù)的作用。因此，調(diào)節(jié)單核細(xì)胞亞型的平衡可能成為MI治療的新靶點(diǎn)。但同時(shí)還需認(rèn)識(shí)到，MI是一個(gè)復(fù)雜的病理生理過(guò)程，免疫激活只是其發(fā)生、發(fā)展的一部分，單核細(xì)胞更只是免疫系統(tǒng)中的一部分，這種復(fù)雜性決定了這一領(lǐng)域還需要更加深入的研究。

參考文獻(xiàn)6

1Go AS,Mozaffarian D,Roger VL,etal.Executive summary:heart disease and stroke statistics-2013 update:a report from the American Heart Association〔J〕.Circulation,2013;127(1):143-52.

2Lozano R,Naghavi M,Foreman K,etal.Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010:a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010〔J〕.Lancet,2012;380(9859):2095-128.

3Courties G,Moskowitz MA,Nahrendorf M.The innate immune system after ischemic injury:lessons to be learned from the heart and brain〔J〕.JAMA Neurol,2014;71(2):233-6.

4Nahrendorf M,Swirski FK,Aikawa E,etal.The healing myocardium sequentially mobilizes two monocyte subsets with divergent and complementary functions〔J〕.J Exp Med,2007;204(12):3037-47.

5周冰冰,李玉潔.巨噬細(xì)胞極化及其在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中的作用〔J〕.世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2014;16(5):1168-73.

6Cros J,Cagnard N,Woollard K,etal.Human CD14dim monocytes patrol and sense nucleic acids and viruses via TLR7 and TLR8 receptors〔J〕.Immunity,2010;33(3):375-86.

7Ingersoll MA,Spanbroek R,Lottaz C,etal.Comparison of gene expression profiles between human and mouse monocyte subsets〔J〕.Blood,2010;115(3):e10.

8Skrzeczynska J,Bzowska M,Loseke S,etal.Peripheral blood CD14high CD16+monocytes are main producers of IL-10〔J〕.Scand J Immunol,2008;67(2):152-9.

9Wong KL,Tai JJ,Wong WC,etal.Gene expression profiling reveals the defining features of the classical,intermediate,and nonclassical human monocyte subsets〔J〕.Blood,2011;118(5):e16-31.

10Swirski FK,Nahrendorf M,Etzrodt M,etal.Identification of splenic reservoir monocytes and their deployment to inflammatory sites〔J〕.Science,2009;325(5940):612-6.

11Leuschner F,Panizzi P,Chico-Calero I,etal.Angiotensin-converting enzyme inhibition prevents the release of monocytes from their splenic reservoir in mice with myocardial infarction〔J〕.Circ Res,2010;107(11):1364-73.

12Scheiermann C,Kunisaki Y,Lucas D,etal.Adrenergic nerves govern circadian leukocyte recruitment to tissues〔J〕.Immunity,2012;37(2):290-301.

13Leuschner F,Courties G,Dutta P,etal.Silencing of CCR2 in myocarditis〔J〕.Eur Heart J,2015;36(23):1478-88.

14Leuschner F,Rauch PJ,Ueno T,etal.Rapid monocyte kinetics in acute myocardial infarction are sustained by extramedullary monocytopoiesis〔J〕.J Exp Med,2012;209(1):123-37.

15Yona S,Kim KW,Wolf Y,etal.Fate mapping reveals origins and dynamics of monocytes and tissue macrophages under homeostasis〔J〕.Immunity,2013;38(1):79-91.

16Ma Y,Halade GV,Zhang J,etal.Matrix metalloproteinase-28 deletion exacerbates cardiac dysfunction and rupture following myocardial infarction in mice by inhibiting M2 macrophage activation〔J〕.Circ Res,2013;112(4):675-88.

17Combadiere C,Potteaux S,Rodero M,etal.Combined inhibition of CCL2,CX3CR1,and CCR5 abrogates Ly6C(hi) and Ly6C(lo) monocytosis and almost abolishes atherosclerosis in hypercholesterolemic mice〔J〕.Circulation,2008;117(13):1649-57.

18Peter L,Nahrendorf M,Swirski K.Monocyte heterogeneity in cardiovascular disease〔J〕.Semin Immunopathol,2013;35(5):553-62.

〔2015-01-04修回〕

(編輯李相軍)

通訊作者：楊簡(jiǎn)(1982-)，男，碩士生導(dǎo)師，主要從事心血管疾病的臨床及基礎(chǔ)研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81170133，81200088，81470387)；湖北省醫(yī)學(xué)領(lǐng)軍人才；三峽大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕R541.4〔

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

文章編號(hào)〕1005-9202(2015)24-7268-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.24.144