陳 帥，丁風華，代 楊，陸 林，沈 迎，沈衛(wèi)峰

1.上海交通大學醫(yī)學院心血管疾病研究所，上海200025；2.上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院心內科，上海 200025

冠狀動脈各分支之間存在豐富的吻合支，當冠狀動脈血供良好時，它們處于關閉狀態(tài)，不參與冠狀動脈的血液循環(huán)。當主要供血血管阻塞后，這些關閉的側支血管就會迅速開放，逐漸形成直徑40～350 μm的旁路以提供遠端組織的血液供應，這一吻合支稱為冠狀動脈側支循環(huán)[1]。冠狀動脈側支循環(huán)的形成是保護心肌的重要機制之一，可增加慢性缺血心肌的局部灌注，減少心肌梗死面積，降低不良心血管事件發(fā)生率，從而改善預后[2]。既往對冠狀動脈側支循環(huán)的研究主要側重于血管內壓及血流等物理因素。近年來，血管內皮細胞、平滑肌細胞和以單核/巨噬細胞為代表的炎癥細胞等生物因素也引起關注。本文即探討不同種類的炎癥細胞對側支形成的影響，并進一步分析糖尿病狀態(tài)下，側支形成不良的影響因素。

1 冠狀動脈側支循環(huán)形成形式

側支循環(huán)的形成主要有2種形式：動脈生成以及血管新生。動脈生成為原先存在的小側支血管的重塑過程，當血管閉塞時促使血流通過小的、之前存在的橋梁動脈繞過閉塞處流動。血液在橋梁動脈流動時產生剪切力，這種剪切力可被血管內皮細胞感受，觸發(fā)一系列動脈生成事件[3]。另外，當剪切力增加時可誘導一系列炎癥因子、細胞因子以及黏附因子在血管旁表達增多，進一步趨化特定的炎癥細胞，從而誘導側支血管平滑肌細胞從收縮表型分化為合成表型以及細胞外基質的重塑，細胞外基質的重塑又可進一步促進平滑肌細胞的增殖和遷移[3]。當血管直徑和血管壁厚度增加到一定程度時，剪切力恢復正常水平，炎癥標志物減少，抗炎標志物增多，血管生長停止。在這過程中，前向的血流剪切力和縱向的管壁垂直壓力是側支開放的始動因素，繼發(fā)內皮細胞活化而激活的炎癥反應在動脈生成中發(fā)揮重要的作用。血管新生是側支循環(huán)形成的另一種形式，為已有的血管中產生新的毛細血管，形成新的毛細血管網絡。當冠狀動脈阻塞時，下游的組織缺血缺氧促使缺氧誘導因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）表達增多。HIF-1可以顯著增加血管內皮生長因子A（vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A） 的 表達，而VEGF-A可促進內皮細胞的增殖，同時轉化生長因子 -β（transforming growth factor-β，TGF-β）、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）以及血小板衍生生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）釋放增多，這些因子共同促進VEGF表達，從而促進毛細管腔的形成[4]。這些管腔構成毛細血管網，但因其缺乏平滑肌細胞及其他細胞構成的穩(wěn)定管壁結構，僅能部分恢復缺血組織的血供。

2 炎癥細胞對側支循環(huán)形成的影響

動脈生成和血管新生是一個高度協(xié)調的過程，涉及多種細胞的招募、增殖以及細胞外基質的重塑，多種炎癥細胞在每一個環(huán)節(jié)中都發(fā)揮著重要的作用。

2.1 單核/巨噬細胞參與側支循環(huán)形成

多種骨髓來源的細胞參與側支循環(huán)的形成，在這些細胞中，單核/巨噬細胞是研究最廣泛的炎癥細胞，在側支循環(huán)形成中起重要的作用[3]。Schaper等[5]在犬的冠狀動脈完全閉塞后，使用掃描透射電子顯微鏡觀察早期、中期及晚期側支循環(huán)形成的過程，發(fā)現在冠狀動脈閉塞后早期，血管表面內皮細胞數量明顯增加，同時內皮細胞表面招募大量的單核細胞。隨后研究[6]亦證實：在兔或鼠股動脈結扎后，新生的側支動脈附近有大量的單核/巨噬細胞聚集；巨噬細胞在12 h內聚集在側支動脈旁并在3 d時達到高峰，當側支血管開始成熟后巨噬細胞逐漸減少。

單核/巨噬細胞招募到側支循環(huán)形成區(qū)域是一個多種趨化因子和黏附分子參與的系統(tǒng)過程。內皮細胞在剪切力的作用下激活，上調趨化因子、細胞因子或黏附分子表達。單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）是C-C趨化因子受體（CCR2）的特異性配體，招募特定的白細胞到炎癥部位。Shireman等[7]在下肢缺血的動物模型中發(fā)現第3日骨骼肌組織中MCP-1水平最高，說明MCP-1參與動脈生成的早期修復事件。有研究[8]在MCP-1缺陷小鼠中發(fā)現，側支動脈發(fā)育減慢或灌注恢復延遲，且巨噬細胞招募減少，進一步說明巨噬細胞和MCP-1在組織修復過程中發(fā)揮重要作用。CCR2作為MCP-1的受體，存在于單核/巨噬細胞、內皮細胞和平滑肌細胞的表面，在嗜堿性粒細胞、樹突狀細胞和自然殺傷細胞（NK細胞）以及活化的T淋巴細胞中也可表達[9]。在CCR2-/-小鼠中發(fā)現股動脈閉塞后，側支動脈外膜和血管周圍的單核/巨噬細胞急劇減少，導致足部運動減少、小腿肌肉萎縮、下肢遠端血流量和血紅蛋白氧飽和度恢復較慢。對CCR2-/-小鼠（BALB/c背景）行下肢股動脈結扎術，其血流恢復和側支小動脈生長速度明顯下降，說明巨噬細胞中的CCL2-CCR2信號通路可能是側支動脈生長所必需的[10]。

CX3CL1-CX3CR1是另一對影響側支形成的趨化因子和受體。Ryu等[11]在小鼠模型中行股動脈結扎術，術后將鼠特異性CX3CL1注射到側支循環(huán)生長區(qū)域，發(fā)現CX3CL1呈劑量依賴性地增加股動脈閉塞后肢體灌注恢復。在炎癥反應相關的動脈生成模型中，髓系細胞特定敲除CCR2后完全消除動脈重構但沒有消除靜脈重構；而髓系細胞特定敲除CX3CR1后靜脈和動脈重構程度同時降低，但動脈重構程度降低不及CCR2敲除的髓系細胞。因此，通常將CCR2+和CX3CR1+的髓系細胞視作2個不同亞群，認為其通過分泌不同的生長因子對微血管重構發(fā)揮不同的調節(jié)作用[12]。

單核細胞招募至側支循環(huán)形成區(qū)域后分化為巨噬細胞，會產生多種生長因子、金屬蛋白酶、趨化因子、一氧化氮等血管活性物質，通過旁分泌作用促進動脈生成和組織修復。其分泌的生長因子VEGF，通過內皮細胞的增殖促進血管新生[13]；TGF-β和MCP-1，則通過平滑肌細胞增殖促進動脈生成；FGF-2和PDGF可以同時促進血管新生和動脈生成[14]。單核/巨噬細胞表達基質金屬蛋白酶等蛋白酶，進而降解細胞外結構，有利于平滑肌細胞的增殖和遷移，同時也促進單核/巨噬細胞的招募。單核/巨噬細胞在側支循環(huán)生長區(qū)域聚集時還會上調誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthesis，iNOS）表達，釋放大量的一氧化氮，有利于維持正常氧化還原狀態(tài)，促進動脈生成[15]。

2.2 中性粒細胞參與側支循環(huán)形成

除了單核/巨噬細胞，其他炎癥細胞也參與側支循環(huán)形成的每個過程。中性粒細胞是在各種炎癥情況下首先作出反應的白細胞，通常會在數小時內從血管中招募至炎癥區(qū)域。當血管阻塞后，中性粒細胞沿著側支血管積聚，在血管新生起始階段廣泛浸潤血管周圍的組織，隨后迅速消失，說明中性粒細胞在側支生成起始階段起著重要作用。早期中性粒細胞浸潤6 h后，單核細胞、肥大細胞、淋巴細胞也招募至側支循環(huán)生成區(qū)域[16]。研究發(fā)現，在缺血區(qū)域注射粒細胞集落刺激因子（G-CSF）可以增加毛細血管密度，發(fā)現G-CSF通過中性粒細胞介導VEGF釋放而促進血管新生[17]。當中性粒細胞招募至側支血管旁分泌一些趨化因子、黏附因子以及基質蛋白酶，調節(jié)單核細胞和祖細胞亞群招募至側支循環(huán)血管旁從而促進側支血管的生長。此外，中性粒細胞在血管重構過程中也發(fā)揮重要作用，特別是通過釋放和產生基質蛋白酶來改變血管周圍的微環(huán)境。細胞外基質的變化可以進一步改變生長因子梯度，促進血管細胞增殖。

2.3 淋巴細胞與側支循環(huán)形成

淋巴細胞是機體免疫應答功能的重要細胞成分。按其表面分子和功能的不同，可分為T淋巴細胞、B淋巴細胞和NK細胞。T淋巴細胞是免疫反應和炎癥反應的組成成分，參與傷口愈合和宿主防御感染等正常過程，以及腫瘤生長和動脈粥樣硬化斑塊形成等病理過程。類似中性粒細胞，淋巴細胞也參與到動脈生成的過程中。在CD4敲除小鼠中行股動脈結扎術，術后側支形成程度、巨噬細胞及血管內皮生長因子較野生型小鼠低，將脾源性純化CD4+T細胞注射至CD4敲除小鼠后，側支血流、巨噬細胞及血管內皮生長因子明顯增加；而缺少CD4+T細胞導致炎癥反應降低，單核/巨噬細胞在新生的側支血管旁聚集減少[18]。CD8+T細胞對于側支循環(huán)早期形成過程也具有重要的作用；在股動脈結扎后，CD8+T細胞招募至側支血管生成區(qū)域并通過表達IL-16招募CD4+淋巴細胞及單核細胞[19]。這說明淋巴細胞主要促進單核/巨噬細胞招募至側支循環(huán)形成區(qū)域，進而通過巨噬細胞分泌促血管生成因子參與側支循環(huán)形成。

NK細胞是固有免疫的組成成分，介導細胞毒性反應并分泌細胞因子和炎癥因子，如干擾素-γ和腫瘤壞死因子，在炎癥反應的早期階段發(fā)揮著重要的作用。van Weel等[20]在NK細胞活性降低的C57BL/6小鼠中以及NK細胞缺陷的轉基因小鼠中發(fā)現動脈生成受損，說明NK細胞參與動脈生成的反應。NK細胞主要在動脈生成的早期階段發(fā)揮作用；當NK細胞激活后可以分泌炎癥因子，促進炎癥細胞招募至側支循環(huán)形成區(qū)域，進而促進動脈生成。B細胞來源于骨髓多能干細胞，在抗原刺激后可分化為漿細胞分泌抗體。B細胞也是抗原提呈細胞，可將抗原提呈給T細胞；此外，B細胞可以通過分泌促炎和抑炎因子來調節(jié)局部炎癥反應[21]。B細胞在包括自身免疫性疾病在內的多種疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮著多種作用，已成為這些疾病的主要治療靶點，然而B細胞對側支循環(huán)形成的影響少有報道。Goodchild等[22]發(fā)現將骨髓中分離出的B細胞注射入心肌缺血部位可改善心功能，可能由于注射到心肌的細胞可分化為心肌細胞樣細胞以及內皮細胞和平滑肌細胞，有利于血管新生和受損室壁再生。

2.4 肥大細胞與側支循環(huán)形成

肥大細胞廣泛分布于皮膚及內臟黏膜下的微血管周圍，在腫瘤生長、傷口愈合、組織修復和血管生成過程中具有重要的意義。肥大細胞主要存在側支形成的起始和生長階段，肥大細胞能夠釋放大量的蛋白水解酶、細胞因子和生長因子刺激內皮細胞增殖和遷移，隨著側支血管成熟而消失[23]。肥大細胞表達基質細胞衍生因子-1受體CXCR-4及干細胞因子受體c-kit，促進骨髓中的祖細胞參與側支形成；此外，肥大細胞還可招募其他炎癥細胞（如中性粒細胞、T細胞及巨噬細胞）至側支循環(huán)生長區(qū)域[24]。因此，肥大細胞可能通過旁分泌方式分泌多種物質，招募多個炎癥細胞群體促進血管細胞生長和分化，參與動脈形成[25]。

3 糖尿病情況下炎癥反應對側支循環(huán)形成的影響

糖尿病患者側支循環(huán)形成不良[1,26]。盡管機制尚不清楚，但是單核/巨噬細胞招募受損已被證明是導致糖尿病患者側支形成不良的原因之一[27]。血管內皮生長因子 受 體 -1（vascular endothelial growth factor receptors-1，VEGFR-1）下游的細胞內信號轉導缺陷被認為是單核細胞招募受損的原因。持續(xù)高血糖可誘導活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產生和晚期糖基化終產物（advanced glycation end products，AGEs）的過度生成，AGEs通過與其受體晚期糖基化終產物受體（receptor of advanced glycation end products，RAGE）結合可直接激活p38和ERK1/2信號通路[28]，誘導VEGF抵抗，鈍化單核細胞對VEGF-1的反應，減少單核細胞向側支循環(huán)形成區(qū)域募集[29]。而高ROS亦可通過抑制蛋白質酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases，PTPs），阻止蛋白去磷酸化，進而間接誘導MAPK激酶激活[30]，誘導VEGF抵抗。除了單核細胞招募減少導致糖尿病患者側支循環(huán)形成不良外，其他因素也影響側支循環(huán)的形成：①糖尿病患者內皮細胞功能受損[一氧化氮、前列環(huán)素和內皮超極化因子（endothelial hyperpolarizing factor，EDHF）等舒血管因子合成減少，內皮素-1 （endothelin-1，ET-1）等縮血管因子合成增加以及黏附分子表達增多][31]、血管通透性增加、內皮細胞對剪切應力的感受降低，導致側支循環(huán)形成減少。②內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）在血流恢復和側支向外重構中起重要作用[32]。發(fā)生糖尿病時，eNOS表達下調導致一氧化氮生成減少，從而影響側支循環(huán)的形成。③基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）及其抑制劑金屬蛋白酶組織抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）調節(jié)細胞外基質的重構，MMPs和TIMPs之間的平衡對于血管壁的維護和重構都是至關重要的，高血糖抑制平滑肌細胞中MMP-1、MMP-2和MMP-9的表達而影響血管外基質的重構。④發(fā)生糖尿病時，平滑肌細胞增殖和成纖維細胞的遷移受損[33]。

4 結語

當冠狀動脈阻塞后，側支循環(huán)的形成可減少心肌梗死面積，保護心肌功能，降低未來不良心血管事件發(fā)生率以及改善患者的生存率。炎癥反應參與側支循環(huán)形成的每個過程，多種炎癥細胞分泌生長因子、細胞因子及蛋白酶等，參與側支循環(huán)的形成，其中單核/巨噬細胞被招募至缺血損傷處是不可缺少的關鍵步驟；而在糖尿病患者中，單核/巨噬細胞招募受損使得側支形成不良。更好地理解炎癥細胞及其亞群在側支循環(huán)形成中的作用，可為缺血性疾病新的治療策略提供關鍵信息。