巨噬细胞在抗动脉粥样硬化中的作用

巨噬细胞在抗动脉粥样硬化中的作用

动脉硬化（as）是一种慢性炎症疾病，在推动病理进展过程中发挥着重要作用。先天性和适应性免疫反应。大量免疫细胞如巨噬细胞、树突状细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞存在于动脉粥样硬化斑块组织中,通过分泌促炎和抗炎细胞因子、趋化因子,影响AS的病理过程,持续的炎症状态加剧了斑块的不稳定性,并最终可导致斑块的破裂和临床症状如心肌梗死、中风等的出现。因此抗炎、稳定斑块对预防冠心病急性事件的发生具有重要意义。巨噬细胞作为斑块组织中炎症因子的主要来源和先天性免疫应答中的主要免疫细胞,在动脉粥样硬化斑块的进展过程中发挥了关键作用,炎症性巨噬细胞的聚集和泡沫细胞的形成加速了斑块的破裂。既往的研究多数认为巨噬细胞通过分泌炎症细胞因子发挥促炎作用,但实际上巨噬细胞是一种多相性细胞,可由不同极化类型来调节机体炎症状态并促进组织的修复和重塑,维持其内在的平衡。1动脉社会细胞的分化和迁移髓系单核细胞进入组织后主要向两种类型分化:经典活化型巨噬细胞[促炎型(M1)巨噬细胞和选择活化型巨噬细胞抗炎型(M2)巨噬细胞]。Th1和Th2细胞因子影响了M1和M2巨噬细胞的平衡,其中M1巨噬细胞可杀灭微生物并且产生促炎型细胞因子,如肿瘤坏死(TNF)-α、白细胞介素(IL)-6、IL-12、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等,同时分泌细胞外基质,如MMP-2和MMP-9,加剧动脉粥样硬化损伤;M2巨噬细胞主要产生抗炎型细胞因子,如IL-10、转化生长因子β(TGF-β)、IL-1Ra、人巨噬细胞替代激活相关化学因子1(AMAC-1,又CCL-18),上调甘露醇受体CD206的表达,产生MMP-12、TIMP-1,同时能够清除细胞碎片、促进血管新生、组织的重塑和修复。体内研究发现,动脉粥样硬化斑块组织中也同样存在M1和M2巨噬细胞,M2表面标记物的表达与过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)正相关,PPAR-γ的活化可以促使单核细胞向M2巨噬细胞的分化,PPAR-γ可能在动脉粥样硬化病理过程中起到关键的调控巨噬细胞分化的作用。此外,已分化的M1和M2型巨噬细胞之间也可进行相互转化。斑块进展期存在M2型巨噬细胞向M1型巨噬细胞转化的现象;Feig等则采用转基因方法使小鼠血脂代谢加速,发现在动脉粥样硬化斑块消退过程中存在M1向M2型巨噬细胞转化的现象。但是巨噬细胞各极化类型的表面标记物并没有特异性,有学者发现巨噬细胞在不同的外界刺激情况下也可以分化成调节型巨噬细胞,并且中间可能存在诸多不同的巨噬细胞极化类型,从而使巨噬细胞的极化形成了一个连续性变化。2对动脉社会组织中的细胞作用根据M1和M2巨噬细胞的不同功能,从理论上可以推测巨噬细胞的不同极化类型影响了动脉粥样硬化的病理进程。增加斑块组织中抗炎型M2巨噬细胞的比例也许可以减轻斑块局部的炎性反应,增加斑块组织的稳定性,因此,调节巨噬细胞的极化可以成为抗动脉粥样硬化治疗的新靶点。巨噬细胞相关炎性因子与AS:在不稳定斑块组织中主要以M1型巨噬细胞为主,而稳定斑块组织中以M2型巨噬细胞为主,可见增加斑块组织中M2巨噬细胞的含量也许可减轻斑块组织的损伤并增加斑块稳定性。M1巨噬细胞分泌的细胞因子具有促动脉粥样硬化的作用,通过基因敲除、转基因等技术在动物模型中发现IL-6、MCP-1、TNF等均能发挥促进动脉粥样硬化进展、增加局部炎症反应的作用。相反的,M2巨噬细胞分泌的细胞因子具有抗动脉粥样硬化(如IL-10),促进斑块纤维组织形成的作用(如TGF-β),从而抑制斑块的进展并影响斑块的稳定。但是也有研究显示M2巨噬细胞可以促进斑块组织中血管新生,增加斑块不稳定性,但是关于M2巨噬细胞对血管新生作用仍然需要进一步的研究。因此,目前的研究结果显示钝化M1巨噬细胞或者促进M2巨噬细胞的表达,也许可以减轻斑块炎症状态,增加斑块稳定性。巨噬细胞的吞噬功能与AS:巨噬细胞不仅能够分泌炎症相关细胞因子,还具备吞噬脂质形成泡沫细胞的功能。相关学者也对M1和M2巨噬细胞对氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的摄取以及对泡沫细胞形成的影响做了探索性研究。Chinetti-Gbaguidi等研究发现,在人动脉粥样硬化斑块组织中,M2巨噬细胞通过钝化PPARγ-LXRα通路和激活PPARγ信号通路来发挥更强的吞噬作用,但却减少了泡沫细胞的形成,由此推测M2巨噬细胞在动脉粥样硬化形成过程中发挥有益的作用。但是M2巨噬细胞可以增加细胞表面清道夫受体(如SR-A)和CD36的表达,这些受体可以促进泡沫细胞的形成和动脉粥样硬化的进展。由此可见,M2巨噬细胞对AS病理进展的影响尤其是对泡沫细胞形成方面仍存在争议,需进一步的深入研究,并且巨噬细胞的功能不能简单的归结为巨噬细胞不同极化类型功能的累加,也应该关注M1/M2比例的变化对疾病进展的影响。M2对M1的直接抗炎作用与AS:M2巨噬细胞不仅可以阻断M1巨噬细胞的炎症反应,其分泌的IL-10还能促进M1向M2的转化。IL-4在诱导M2巨噬细胞极化的同时可以激活转录因子PPARγ,从而抑制巨噬细胞的炎症反应。此外,PPARγ的脂类配体可以消退脂质,达到抑制炎性因子产生和增加胞葬作用。胞葬作用可以促进TGF-β的合成,刺激胶原蛋白和纤维细胞的产生,在动脉粥样硬化斑块中发挥保护纤维帽的作用,从而增加斑块的稳定性。药物干预巨噬细胞极化与AS:硫氧还原蛋白-1(TrX-1)能促进巨噬细胞向选择活化型巨噬细胞(M2)分化,进而减轻动脉粥样硬化损伤的面积和炎症因子水平,发挥抗动脉粥样硬化的作用;此外,TrX-1还可以抑制M1巨噬细胞的分化同时促进M2巨噬细胞的分化。他汀类药物作为经典的抗炎稳定斑块作用的药物,其对巨噬细胞极化的影响也有学者作了相应研究,日本学者发现阿托伐他汀可抑制受脂多糖刺激后的大鼠腹膜巨噬细胞向M1型巨噬细胞转化,并同时促进巨噬细胞向M2型巨噬细胞转化。国内学者通过体外细胞培养证实辛伐他汀还可通过诱导炎症型M1巨噬细胞向抗炎型M2巨噬细胞的转化而发挥抗炎作用。PPARδ可以调控脂质代谢和炎症反应,体内研究显示PPARδ受体激动剂GW1516也可以通过降低M1/M2巨噬细胞的比例发挥抗炎和抗动脉粥样硬化的作用。体内外干预通过改变斑块组织内的巨噬细胞的极化类型而增加了斑块的稳定性。体内巨噬细胞的极化与AS:在动物模型中促进巨噬细胞向抗炎表型的分化可以减轻动脉粥样硬化损伤,但是,虽然在人体动脉粥样硬化斑块组织中同样存在巨噬细胞的极化分型,其不同表型与人体动脉粥样硬化性疾病尤其是冠心病之间的关系仍然不明确,一项研究显示冠心病患者较非冠心病患者心外膜脂肪组织中巨噬细胞的含量和炎症细胞因子的分泌明显增加,M1/M2巨噬细胞的比例与冠心病患者的严重程度呈正相关,并且促炎细胞因子的表达也明显增加。体内的研究倾向于M2巨噬细胞通过分泌抗炎的细胞因子发挥抗动脉粥样硬化作用,因此,通过体内研究可推测增加M2巨噬细胞的含量,尤其是M2/M1巨噬细胞的比例,也许可以明显改善斑块局部组织中抗炎因子的含量和纤维组织的增生,从而增加斑块的稳定性,降低急性心脑血管事件的发生。巨噬细胞相关炎症因子与心血管事件:光学相干断层显像术(OCT)具有高分辨率的特性,可以观测到体内动脉粥样硬化斑块组织,但是仍然无法检测斑块组织中巨噬细胞的极化类型。巨噬细胞主要通过分泌炎症因子影响斑块组织的稳定性,同时也对循环中炎症因子水平的变化产生了影响。冠心病患者血液中有多种炎症因子水平发生变化,也许通过炎症因子水平的变化可以粗略推测巨噬细胞对心血管事件的影响。IL-6、TNF-α作为M1巨噬细胞分泌的主要促炎因子,一项Meta分析显示其含量的增高可以增加非致死性心肌梗死或者冠心病患者的死亡率,同时,IL-6和踝臂指数可独立于传统危险因素而与冠心病心血管事件相关。新近的一项研究也显示IL-6与全因死亡率和心血管事件死亡率密切相关[HR2.93,95%CI(2.11-4.08)]。IL-10作为体内的主要抗炎细胞因子,可由M2巨噬细胞分泌,在冠心病患者血浆中IL-10水平明显低于正常患者,经过普伐他汀治疗后患者IL-10水平具有明显的升高,也许IL-10与心血管预后也密切相关。尽管体内难以观测到M1和M2巨噬细胞的极化状态,但是也许在基础实验的基础上进行临床观察,从相关炎症因子的变化来佐证巨噬细胞极化对冠心病产生的可能影响。3基因表达和诱导M1和M2巨噬细胞通过不同信号通路影响下游炎症相关细胞因子的水平进而发挥促炎和抗炎的作用,影响动脉粥样硬化的病理进程,STAT蛋白家族、核受体PPARγ等均与巨噬细胞的分化密切相关。STAT家族与巨噬细胞极化:M1巨噬细胞分化途径:由IFN-γ刺激诱导的M1巨噬细胞,主要与巨噬细胞表面的IFNγ受体结合,通过JAK1/2-STAT1/2信号通路诱导分化;LPS主要与TLR4结合,经过NF-kB、AP1、IRF3诱导目标基因的表达;GM-CSF通过与受体CSF2Rα结合,激活JAK2-STAT5-IRF5诱导M1巨噬细胞分化。M2巨噬细胞分化途径:IL-4和IL-13介导的M2巨噬细胞极化在体外和体内实验中均被证实。STAT6在IL-4和/或IL-13介导的巨噬细胞的极化过程中发挥核心作用,其磷酸化后形成二聚体进入细胞核调控基因的转录,促进M2型巨噬细胞的分化。IL-4同样可以激活其他的蛋白信号,如PI3K激活后的产物--磷脂酰肌醇-3,4,5-三羟甲基甲烷磷酸盐,可通过磷酸酶SHIP去磷酸化,而SHIP基因敲除小鼠的巨噬细胞更倾向于向M2巨噬细胞的极化。因此,推测PI3K在M2巨噬细胞的极化过程中起到了重要的调节作用。核受体PPARγ与巨噬细胞极化:近年的一些研究表明PPARγ缺陷的巨噬细胞不能向M2巨噬细胞极化并且可以增加胰岛素抵抗,肥胖和/或炎症可以导致脂肪组织中M2巨噬细胞向M1巨噬细胞的转化,从而加剧炎症状态和胰岛素抵抗。PPARγ可由IL-4和IL-13诱导表达,在M2巨噬细胞的极化过程中同样涉及到了PPARγ的激活。近期在体外的一项研究,将STAT6作为PPARγ介导的调节过程中的关键性辅因子,认为PPARγ和STAT6在M2巨噬细胞的分化过程中同等重要。其他:在M2巨噬细胞的极化过程中还包括CREB-C/EBP轴、IRF4等信号通路。此外,肿瘤抑制基因p16INK4a,与心血管疾病及2型糖尿病的发生风险也密切相关,p16INK4a敲除(p16-/-)的骨髓源性巨噬细胞倾向于极化成为M2巨噬细胞,并通过JAK2-STAT1信号通路来抑制促炎因子的表达。新近研究表明miRNAlet-7c也可以调控巨噬细胞的极化,M2巨噬细胞中miRNAlet-7c表达高于M1巨噬细胞,miRNAlet-7c的过表达可以减少M1表型表达,同时促进M2表型的极化。4mt、2m外周血光胞体细胞的分化和功能的研究巨噬细胞在动脉粥样硬化病理进展和并发症的发生过程中发挥关键作用,在斑块组织中主要分化成为促炎型M1巨噬细胞和抗炎型M2巨噬细胞,二者在斑块组织中呈现动态变化,巨噬细胞的数量和炎症分型影响了斑块的进展。有学者指出,炎症性疾病(如动脉粥样硬化)是由于促炎和抗炎状态的失衡引起的,调控二者状态的平衡也许是治疗和诊断的靶点。因此,改变组织中巨噬细胞不同表型的构成比例,将会影响到许多疾病的病理进展和并发症。同时,近年来的研究也均提示抑制M1型巨噬细胞炎性因子的分泌、促进M2巨噬细胞的分化可能是治疗动脉粥样硬化的一个有效措施。尽管多项研究均提示增加M2巨噬细胞对炎症性疾病具有重要的治疗意义,但是多集中在细胞和动物体内巨噬细胞功能及分化类型的研究。由于在人体内的研究存在局限性,多是对病理组织中巨噬细胞极化类型等做出的观察性研究,干扰巨噬细胞分化对疾病整体的影响仍不明确。药理学