歐　東　賀仁忠

遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸二科 (貴州 563000)

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細(xì)胞因子在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病中作用的研究進(jìn)展

歐東賀仁忠

遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸二科 (貴州 563000)

【摘要】肺動(dòng)脈高壓是一類發(fā)病率低，但常引起右心衰竭等最終導(dǎo)致患者死亡的嚴(yán)重肺血管疾病，其形成的主要病理改變是肺血管重構(gòu)和肺血管收縮，多種細(xì)胞因子異常作用參與發(fā)病，對(duì)該作用機(jī)制的研究成為了治療疾病，改善疾病預(yù)后的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】肺動(dòng)脈高壓細(xì)胞因子肺血管重塑肺血管收縮

肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)是一類發(fā)病率低,但致殘和致死率均較高的嚴(yán)重肺血管疾病。低氧性肺血管收縮和肺血管重塑是其主要的兩個(gè)病理生理改變，多種細(xì)胞因子異常相互作用可以使肺血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，導(dǎo)致不可逆性肺血管的重構(gòu)和肺血管阻力增高，成為肺動(dòng)脈高壓形成的關(guān)鍵因素[1]?，F(xiàn)就近幾年在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子及其作用綜述如下。

1低氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor 1，HIF-1)

低氧誘導(dǎo)因子-1屬于bHLH-PAS(basic Helix-Loop-Helix-Per/ARNT/AhR/Sim)轉(zhuǎn)錄因子家族成員，具有誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和增殖、調(diào)節(jié)血管生成等功能，由HIF-1α和 HIF-1β兩個(gè)亞基組成，其中HIF-1α是一種氧依賴的核轉(zhuǎn)錄因子，也是缺氧誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄和信息傳遞的共同途徑中的關(guān)鍵因子，其蛋白的穩(wěn)定性決定了 HIF -1 的生物活性。低氧狀態(tài)下HIF-1α蛋白自身穩(wěn)定性增強(qiáng)，HIF-1活性隨之增強(qiáng)，由此引起肺血管內(nèi)肌球蛋白輕鏈磷酸化血管收縮功能增強(qiáng)；同時(shí)胞質(zhì)內(nèi)積聚的HIF-1α發(fā)生核移位與核內(nèi)HIF-1β結(jié)合，HIF-1α磷酸化，大量激活下游包括內(nèi)皮素-1( ET-1) 、誘導(dǎo)型NO合酶( inducible NOS，iNOS)等在內(nèi)的目的基因，此外還轉(zhuǎn)錄上調(diào)mir-322缺氧的表達(dá)，而mir-322不但可以促進(jìn)HIF-1α細(xì)胞核內(nèi)的積累，還通過靶基因BMPR1A和Smad5信號(hào)通路介導(dǎo)誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移[2]。Pisarcik等[3]發(fā)現(xiàn)ET-1作為HIF-1α的靶基因，低氧早期首先出現(xiàn)HIF-1αmRNA水平升高，ET-1隨之分泌增多，調(diào)節(jié)肺血管平滑肌細(xì)胞收縮，繼之ET-1反饋性抑制HIF-α水平。而HIF-1又能與骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(BMP4)一起上調(diào)經(jīng)典的瞬時(shí)受體電位TRPC1和TRPC6，從而增加肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中基底細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，驅(qū)動(dòng)慢性缺氧的發(fā)展并誘導(dǎo)肺動(dòng)脈高壓形成[4]。總之缺氧誘導(dǎo)的HIF-1活性增強(qiáng)將打破其調(diào)控因子之間的平衡，產(chǎn)生血管舒縮、細(xì)胞增殖、血管活性物質(zhì)分泌與滅活等功能紊亂，誘發(fā)肺血管痙攣、重塑等變化，是肺動(dòng)脈高壓產(chǎn)生的病理基礎(chǔ)。

2血管內(nèi)皮素-1(Vascular endothelin-1，ET-1)

ET-1是內(nèi)皮細(xì)胞過度激活或損傷時(shí)產(chǎn)生的肽類激素，具有很強(qiáng)的收縮血管及促血管重塑作用，肺組織分布有ET-A和ET-B兩種受體，其中ET-A受體主要分布于近端大肺動(dòng)脈的中層平滑肌細(xì)胞,對(duì)血管收縮和細(xì)胞肥大產(chǎn)生作用；而ET-B受體主要分布在遠(yuǎn)端肺小動(dòng)脈的內(nèi)皮細(xì)胞,肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞也有少數(shù)表達(dá)，主要產(chǎn)生NO和前列環(huán)素等物質(zhì),對(duì)血管舒張、組織細(xì)胞增殖、凋亡和血小板聚集等產(chǎn)生影響[5]。研究發(fā)現(xiàn)在PAH常見病理學(xué)改變的叢樣病變部位ET-1分布增加，ET-1與不同種受體結(jié)合后將產(chǎn)生如下效應(yīng)：通過與靶細(xì)胞膜上的ET-A受體結(jié)合，激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，抑制電壓門控鉀離子(Kv)通道，Ca2+通道開放內(nèi)流增加，血管收縮增強(qiáng)，與G蛋白途徑相偶聯(lián)，開放MAPK通路并激活下游c-fos、c-jun目的基因,促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的異常增殖；與ET-B受體結(jié)合后，生成大量氧自由基，超氧化物陰離子造成對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化損害，形成惡性循環(huán)；此外，ET-1還能激活磷脂酶A，生成前列腺素E和血栓烷素A等縮血管物質(zhì)，血管收縮進(jìn)一步增強(qiáng)，更進(jìn)一步加重肺動(dòng)脈高壓的程度[6]。臨床研究者[7]在使用羅格列酮改善肺動(dòng)脈灌注的研究中也證實(shí)了PPARγ配體對(duì)ET-1水平的影響，是通過抑制ET-1RNA的表達(dá)進(jìn)而阻斷ET-1引起的血管異常收縮、血管壁的增殖，促進(jìn)平滑肌細(xì)胞凋亡的。

3轉(zhuǎn)化生長因子-β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)

轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4及 TGF-β5幾種類型，其中活化的TGF-β1的過度表達(dá)在致纖維化、促血管平滑肌細(xì)胞增殖和重構(gòu)方面作用顯著，是調(diào)控細(xì)胞增殖分化的重要因子，也是成肌纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞分化引起血管重構(gòu)作用的關(guān)鍵因素[8]。研究發(fā)現(xiàn)[9]合并PAH患者血漿TGF-β1濃度水平高于無PAH組 ，并且隨著病情的加重、mPAP的增高其濃度水平逐漸上升，提示肺組織表達(dá)TGF-β1增加可能參與肺動(dòng)脈結(jié)構(gòu)改變。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)TGF-β1具有刺激大鼠 末梢肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞遷移的作用，而使用 IN-1233抑制TGF-β1后該作用消失，說明抑制TGF-β1信號(hào)途徑能夠抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞遷移，從而阻止PAH發(fā)展。朱詩平[10]等發(fā)現(xiàn)AngⅡ通過刺激AT-I型受體可以直接誘導(dǎo)TGF-β1的產(chǎn)生，同時(shí)TGF-β1可使AT-I受體的表達(dá)增加，間接使Ang-II的表達(dá)增加，并能提高TGF-β1活性，由此造成惡性循環(huán)，共同參與肺小動(dòng)脈壁增厚及重構(gòu)，氯沙坦可通過拮抗肺組織Ang-II蛋白水平而抑制TGF-β1蛋白表達(dá)，進(jìn)一步改善香煙誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈重構(gòu)病變 。

4血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)

VEGF廣泛存在于肺組織細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞等部位，缺氧時(shí)VEGF可以通過激活血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)的活性氧信號(hào)誘導(dǎo)NF-κB基因轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)血管平滑肌增殖和遷移，對(duì)肺血管重構(gòu)產(chǎn)生重要作用。缺氧局部產(chǎn)生的細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)化生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子，血小板源性生長因子等都能夠上調(diào)VEGF mRNA的表達(dá)，VEGF高表達(dá)后表現(xiàn)出以下功能效應(yīng)：血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖分化增強(qiáng)；血管通透性增加；誘導(dǎo)和激發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)多種組織因子、基質(zhì)膠原酶、纖溶酶原激活物及血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1等改變細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)血管生成；激活樹突狀細(xì)胞，誘導(dǎo)嗜酸粒細(xì)胞炎癥反應(yīng)，引起氣道高反應(yīng)性，加劇氣道阻塞等，以上效應(yīng)相互促進(jìn)加劇PAH的形成發(fā)展[11]。PAH動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)研究表明，血管損傷后，VEGF對(duì)誘導(dǎo)血管壁重塑和血管平滑肌細(xì)胞增殖起著關(guān)鍵作用；蛋白激酶C信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)了低氧誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)，從而引起肺血管的重塑和肺動(dòng)脈高壓[12]。最近的研究發(fā)現(xiàn)VEGF可以通過HMVEC-LBL或者HUVEC，以劑量依賴性方式減少ET-1生成，但血管內(nèi)皮生長因子在調(diào)節(jié)ET-1水平在肺動(dòng)脈高壓的作用及其機(jī)制，還值得進(jìn)一步研究[13]。

5炎性細(xì)胞因子

肺動(dòng)脈高壓形成過程中炎癥和免疫失衡在PAH的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。肺血管平滑肌細(xì)胞和肺上皮細(xì)胞等組織細(xì)胞中表達(dá)Toll樣受體G4(TLRG4),內(nèi)毒素/脂多糖 (LPS)等受體通過與之結(jié)合后激活NF-κB促進(jìn)一系列的促炎細(xì)胞因子的合成和釋放，參與了血管炎癥的發(fā)生,免疫炎癥反應(yīng)的發(fā)生又進(jìn)一步引起了血管重塑。PAH患者及野百合堿誘導(dǎo)的PAH大鼠模型的肺組織病理標(biāo)本顯示，在叢狀病變及新內(nèi)膜可見巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞的浸潤；病變肺組織內(nèi)眾多細(xì)胞因子比如IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子的表達(dá)也發(fā)生變化，而治療潛在的炎癥反應(yīng)則可減輕PAH的臨床癥狀，證實(shí)多種炎癥細(xì)胞因子參與肺動(dòng)脈高壓形成中血管內(nèi)皮及平滑肌等遷徙、增殖，導(dǎo)致肺血管重構(gòu)，是高肺血流肺動(dòng)脈高壓的重要因素[14]。

6肝細(xì)胞生長因子(Hepatocyte GrowthFactor,HGF)

近來發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞生長因子(HGF)能顯著抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)凋亡，對(duì)肺血管重構(gòu)產(chǎn)生重要影響，同時(shí)抑制肺間質(zhì)重構(gòu)也能較明顯改善肺動(dòng)脈高壓形成后缺氧等臨床癥狀。Hiramine[15]等研究發(fā)現(xiàn)HGF在肺組織中的作用是不但可以直接通過與平滑肌細(xì)胞c-Met結(jié)合磷酸化細(xì)胞質(zhì)中的GSK3β、NF-κBp65減少炎癥因子產(chǎn)生，也可以間接降低血小板源性生長因子的表達(dá)，從而抑制肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞增生，改善肺動(dòng)脈狹窄，對(duì)肺動(dòng)脈高壓的防治發(fā)揮了重要的作用，而HGF的缺失則表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞增殖及血管重構(gòu)效應(yīng)。

7其他相關(guān)的細(xì)胞因子

成纖維細(xì)胞生長因子 ( fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)過度表達(dá)將改變內(nèi)皮細(xì)胞的表型，并通過激活一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，抑制凋亡，進(jìn)而促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌管壁肥厚，肺動(dòng)脈狹窄，引起肺動(dòng)脈高壓。馮·維勒布蘭德因子(von Willebrand factor，vWF)vWF參與凝血和血小板粘附過程，是血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的標(biāo)志物之一。缺氧使肺血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，合成分泌vWF 增加，血小板貼壁粘附，釋放5-羥色胺(5-HT)等縮血管物質(zhì)產(chǎn)生，5-HT 又與靶細(xì)胞膜上的5-HTIB/1D 及 5-HT2A 受體結(jié)合，引起肺血管收縮。近年來發(fā)現(xiàn)5-HT還可以通過誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生,促使MAPKs和ROCK的激活,誘導(dǎo)基因促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長,對(duì)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞生長和血管重構(gòu)產(chǎn)生影響,在低氧性肺動(dòng)脈高壓的形成和發(fā)展中起重要作用[16]。此外缺氧會(huì)使肺血管內(nèi)氧自由基產(chǎn)生增加，氧化應(yīng)激反應(yīng)使細(xì)胞膜的完整性遭受破壞，血管通透性增強(qiáng)，含有多種細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)的血清滲入血管內(nèi)皮下，刺激平滑肌細(xì)胞合成內(nèi)源性血管彈性蛋白酶，在該酶的激活下血管平滑肌細(xì)胞可以向內(nèi)皮下遷移，并且可以促使類似細(xì)胞外基質(zhì)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)等多種介質(zhì)合成異常，超氧化物陰離子增多，血管破壞進(jìn)一步加重，缺氧程度惡化。另外結(jié)締組織生長因子(Connective tissue growth factor，CTGF)也可以通過自分泌或旁分泌作用于如血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等多種細(xì)胞，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞有絲分裂的進(jìn)程、促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增生和平滑肌細(xì)胞合成等參與血管重塑[17]。

8總結(jié)及展望

肺動(dòng)脈高壓形成過程中各細(xì)胞因子間相互作用，形成了一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。目前臨床上針對(duì)以上作用機(jī)制點(diǎn)研發(fā)出相關(guān)因子的拮抗劑，對(duì)治療及改善肺動(dòng)脈高壓的臨床癥狀有突出貢獻(xiàn)，但至今尚未能明確哪種或哪些細(xì)胞因子或炎癥介質(zhì)在其發(fā)病過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，相信隨著對(duì)PAH 的發(fā)生機(jī)制的進(jìn)一步深入研究和認(rèn)識(shí)，且將會(huì)有更加突破性的進(jìn)展。

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通信作者：賀仁忠，E-mail ：renzhonghe914@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1000-8535.2016.02.035

(收稿日期：2015-11-12)

Research progress of cytokines in the pathogenesis of pulmonary hypertension

OuDong,HeRonzhong.

TwoDepartmentofRespilatoryofAffiliatedHospitalofZhuyiMedicalColleye,Guizhou563000,China

【Abstract】Pulmonary hypertension is a kind of low incidence, but it is often caused by right heart failure and other serious pulmonary vascular disease. The main pathological changes of pulmonary vascular include remodeling and pulmonary vascular contraction, and many kinds of cytokines are involved in the pathogenesis of disease, which is the key to improve the prognosis of the disease.

【Key words】Pulmonary arteria l hypertension; Cell factor; Pulmonary vascular remodeling,;Pulmonary blood vessel contraction