巨噬細胞在抗動脈粥樣硬化中的作用

巨噬細胞在抗動脈粥樣硬化中的作用

動脈硬化（as）是一種慢性炎癥疾病，在推動病理進展過程中發(fā)揮著重要作用。先天性和適應性免疫反應。大量免疫細胞如巨噬細胞、樹突狀細胞、T淋巴細胞、B淋巴細胞存在于動脈粥樣硬化斑塊組織中,通過分泌促炎和抗炎細胞因子、趨化因子,影響AS的病理過程,持續(xù)的炎癥狀態(tài)加劇了斑塊的不穩(wěn)定性,并最終可導致斑塊的破裂和臨床癥狀如心肌梗死、中風等的出現(xiàn)。因此抗炎、穩(wěn)定斑塊對預防冠心病急性事件的發(fā)生具有重要意義。巨噬細胞作為斑塊組織中炎癥因子的主要來源和先天性免疫應答中的主要免疫細胞,在動脈粥樣硬化斑塊的進展過程中發(fā)揮了關鍵作用,炎癥性巨噬細胞的聚集和泡沫細胞的形成加速了斑塊的破裂。既往的研究多數(shù)認為巨噬細胞通過分泌炎癥細胞因子發(fā)揮促炎作用,但實際上巨噬細胞是一種多相性細胞,可由不同極化類型來調節(jié)機體炎癥狀態(tài)并促進組織的修復和重塑,維持其內在的平衡。1動脈社會細胞的分化和遷移髓系單核細胞進入組織后主要向兩種類型分化:經典活化型巨噬細胞[促炎型(M1)巨噬細胞和選擇活化型巨噬細胞抗炎型(M2)巨噬細胞]。Th1和Th2細胞因子影響了M1和M2巨噬細胞的平衡,其中M1巨噬細胞可殺滅微生物并且產生促炎型細胞因子,如腫瘤壞死(TNF)-α、白細胞介素(IL)-6、IL-12、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)等,同時分泌細胞外基質,如MMP-2和MMP-9,加劇動脈粥樣硬化損傷;M2巨噬細胞主要產生抗炎型細胞因子,如IL-10、轉化生長因子β(TGF-β)、IL-1Ra、人巨噬細胞替代激活相關化學因子1(AMAC-1,又CCL-18),上調甘露醇受體CD206的表達,產生MMP-12、TIMP-1,同時能夠清除細胞碎片、促進血管新生、組織的重塑和修復。體內研究發(fā)現(xiàn),動脈粥樣硬化斑塊組織中也同樣存在M1和M2巨噬細胞,M2表面標記物的表達與過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)正相關,PPAR-γ的活化可以促使單核細胞向M2巨噬細胞的分化,PPAR-γ可能在動脈粥樣硬化病理過程中起到關鍵的調控巨噬細胞分化的作用。此外,已分化的M1和M2型巨噬細胞之間也可進行相互轉化。斑塊進展期存在M2型巨噬細胞向M1型巨噬細胞轉化的現(xiàn)象;Feig等則采用轉基因方法使小鼠血脂代謝加速,發(fā)現(xiàn)在動脈粥樣硬化斑塊消退過程中存在M1向M2型巨噬細胞轉化的現(xiàn)象。但是巨噬細胞各極化類型的表面標記物并沒有特異性,有學者發(fā)現(xiàn)巨噬細胞在不同的外界刺激情況下也可以分化成調節(jié)型巨噬細胞,并且中間可能存在諸多不同的巨噬細胞極化類型,從而使巨噬細胞的極化形成了一個連續(xù)性變化。2對動脈社會組織中的細胞作用根據(jù)M1和M2巨噬細胞的不同功能,從理論上可以推測巨噬細胞的不同極化類型影響了動脈粥樣硬化的病理進程。增加斑塊組織中抗炎型M2巨噬細胞的比例也許可以減輕斑塊局部的炎性反應,增加斑塊組織的穩(wěn)定性,因此,調節(jié)巨噬細胞的極化可以成為抗動脈粥樣硬化治療的新靶點。巨噬細胞相關炎性因子與AS:在不穩(wěn)定斑塊組織中主要以M1型巨噬細胞為主,而穩(wěn)定斑塊組織中以M2型巨噬細胞為主,可見增加斑塊組織中M2巨噬細胞的含量也許可減輕斑塊組織的損傷并增加斑塊穩(wěn)定性。M1巨噬細胞分泌的細胞因子具有促動脈粥樣硬化的作用,通過基因敲除、轉基因等技術在動物模型中發(fā)現(xiàn)IL-6、MCP-1、TNF等均能發(fā)揮促進動脈粥樣硬化進展、增加局部炎癥反應的作用。相反的,M2巨噬細胞分泌的細胞因子具有抗動脈粥樣硬化(如IL-10),促進斑塊纖維組織形成的作用(如TGF-β),從而抑制斑塊的進展并影響斑塊的穩(wěn)定。但是也有研究顯示M2巨噬細胞可以促進斑塊組織中血管新生,增加斑塊不穩(wěn)定性,但是關于M2巨噬細胞對血管新生作用仍然需要進一步的研究。因此,目前的研究結果顯示鈍化M1巨噬細胞或者促進M2巨噬細胞的表達,也許可以減輕斑塊炎癥狀態(tài),增加斑塊穩(wěn)定性。巨噬細胞的吞噬功能與AS:巨噬細胞不僅能夠分泌炎癥相關細胞因子,還具備吞噬脂質形成泡沫細胞的功能。相關學者也對M1和M2巨噬細胞對氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的攝取以及對泡沫細胞形成的影響做了探索性研究。Chinetti-Gbaguidi等研究發(fā)現(xiàn),在人動脈粥樣硬化斑塊組織中,M2巨噬細胞通過鈍化PPARγ-LXRα通路和激活PPARγ信號通路來發(fā)揮更強的吞噬作用,但卻減少了泡沫細胞的形成,由此推測M2巨噬細胞在動脈粥樣硬化形成過程中發(fā)揮有益的作用。但是M2巨噬細胞可以增加細胞表面清道夫受體(如SR-A)和CD36的表達,這些受體可以促進泡沫細胞的形成和動脈粥樣硬化的進展。由此可見,M2巨噬細胞對AS病理進展的影響尤其是對泡沫細胞形成方面仍存在爭議,需進一步的深入研究,并且巨噬細胞的功能不能簡單的歸結為巨噬細胞不同極化類型功能的累加,也應該關注M1/M2比例的變化對疾病進展的影響。M2對M1的直接抗炎作用與AS:M2巨噬細胞不僅可以阻斷M1巨噬細胞的炎癥反應,其分泌的IL-10還能促進M1向M2的轉化。IL-4在誘導M2巨噬細胞極化的同時可以激活轉錄因子PPARγ,從而抑制巨噬細胞的炎癥反應。此外,PPARγ的脂類配體可以消退脂質,達到抑制炎性因子產生和增加胞葬作用。胞葬作用可以促進TGF-β的合成,刺激膠原蛋白和纖維細胞的產生,在動脈粥樣硬化斑塊中發(fā)揮保護纖維帽的作用,從而增加斑塊的穩(wěn)定性。藥物干預巨噬細胞極化與AS:硫氧還原蛋白-1(TrX-1)能促進巨噬細胞向選擇活化型巨噬細胞(M2)分化,進而減輕動脈粥樣硬化損傷的面積和炎癥因子水平,發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用;此外,TrX-1還可以抑制M1巨噬細胞的分化同時促進M2巨噬細胞的分化。他汀類藥物作為經典的抗炎穩(wěn)定斑塊作用的藥物,其對巨噬細胞極化的影響也有學者作了相應研究,日本學者發(fā)現(xiàn)阿托伐他汀可抑制受脂多糖刺激后的大鼠腹膜巨噬細胞向M1型巨噬細胞轉化,并同時促進巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉化。國內學者通過體外細胞培養(yǎng)證實辛伐他汀還可通過誘導炎癥型M1巨噬細胞向抗炎型M2巨噬細胞的轉化而發(fā)揮抗炎作用。PPARδ可以調控脂質代謝和炎癥反應,體內研究顯示PPARδ受體激動劑GW1516也可以通過降低M1/M2巨噬細胞的比例發(fā)揮抗炎和抗動脈粥樣硬化的作用。體內外干預通過改變斑塊組織內的巨噬細胞的極化類型而增加了斑塊的穩(wěn)定性。體內巨噬細胞的極化與AS:在動物模型中促進巨噬細胞向抗炎表型的分化可以減輕動脈粥樣硬化損傷,但是,雖然在人體動脈粥樣硬化斑塊組織中同樣存在巨噬細胞的極化分型,其不同表型與人體動脈粥樣硬化性疾病尤其是冠心病之間的關系仍然不明確,一項研究顯示冠心病患者較非冠心病患者心外膜脂肪組織中巨噬細胞的含量和炎癥細胞因子的分泌明顯增加,M1/M2巨噬細胞的比例與冠心病患者的嚴重程度呈正相關,并且促炎細胞因子的表達也明顯增加。體內的研究傾向于M2巨噬細胞通過分泌抗炎的細胞因子發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用,因此,通過體內研究可推測增加M2巨噬細胞的含量,尤其是M2/M1巨噬細胞的比例,也許可以明顯改善斑塊局部組織中抗炎因子的含量和纖維組織的增生,從而增加斑塊的穩(wěn)定性,降低急性心腦血管事件的發(fā)生。巨噬細胞相關炎癥因子與心血管事件:光學相干斷層顯像術(OCT)具有高分辨率的特性,可以觀測到體內動脈粥樣硬化斑塊組織,但是仍然無法檢測斑塊組織中巨噬細胞的極化類型。巨噬細胞主要通過分泌炎癥因子影響斑塊組織的穩(wěn)定性,同時也對循環(huán)中炎癥因子水平的變化產生了影響。冠心病患者血液中有多種炎癥因子水平發(fā)生變化,也許通過炎癥因子水平的變化可以粗略推測巨噬細胞對心血管事件的影響。IL-6、TNF-α作為M1巨噬細胞分泌的主要促炎因子,一項Meta分析顯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,同時,IL-6和踝臂指數(shù)可獨立于傳統(tǒng)危險因素而與冠心病心血管事件相關。新近的一項研究也顯示IL-6與全因死亡率和心血管事件死亡率密切相關[HR2.93,95%CI(2.11-4.08)]。IL-10作為體內的主要抗炎細胞因子,可由M2巨噬細胞分泌,在冠心病患者血漿中IL-10水平明顯低于正?；颊?經過普伐他汀治療后患者IL-10水平具有明顯的升高,也許IL-10與心血管預后也密切相關。盡管體內難以觀測到M1和M2巨噬細胞的極化狀態(tài),但是也許在基礎實驗的基礎上進行臨床觀察,從相關炎癥因子的變化來佐證巨噬細胞極化對冠心病產生的可能影響。3基因表達和誘導M1和M2巨噬細胞通過不同信號通路影響下游炎癥相關細胞因子的水平進而發(fā)揮促炎和抗炎的作用,影響動脈粥樣硬化的病理進程,STAT蛋白家族、核受體PPARγ等均與巨噬細胞的分化密切相關。STAT家族與巨噬細胞極化:M1巨噬細胞分化途徑:由IFN-γ刺激誘導的M1巨噬細胞,主要與巨噬細胞表面的IFNγ受體結合,通過JAK1/2-STAT1/2信號通路誘導分化;LPS主要與TLR4結合,經過NF-kB、AP1、IRF3誘導目標基因的表達;GM-CSF通過與受體CSF2Rα結合,激活JAK2-STAT5-IRF5誘導M1巨噬細胞分化。M2巨噬細胞分化途徑:IL-4和IL-13介導的M2巨噬細胞極化在體外和體內實驗中均被證實。STAT6在IL-4和/或IL-13介導的巨噬細胞的極化過程中發(fā)揮核心作用,其磷酸化后形成二聚體進入細胞核調控基因的轉錄,促進M2型巨噬細胞的分化。IL-4同樣可以激活其他的蛋白信號,如PI3K激活后的產物--磷脂酰肌醇-3,4,5-三羥甲基甲烷磷酸鹽,可通過磷酸酶SHIP去磷酸化,而SHIP基因敲除小鼠的巨噬細胞更傾向于向M2巨噬細胞的極化。因此,推測PI3K在M2巨噬細胞的極化過程中起到了重要的調節(jié)作用。核受體PPARγ與巨噬細胞極化:近年的一些研究表明PPARγ缺陷的巨噬細胞不能向M2巨噬細胞極化并且可以增加胰島素抵抗,肥胖和/或炎癥可以導致脂肪組織中M2巨噬細胞向M1巨噬細胞的轉化,從而加劇炎癥狀態(tài)和胰島素抵抗。PPARγ可由IL-4和IL-13誘導表達,在M2巨噬細胞的極化過程中同樣涉及到了PPARγ的激活。近期在體外的一項研究,將STAT6作為PPARγ介導的調節(jié)過程中的關鍵性輔因子,認為PPARγ和STAT6在M2巨噬細胞的分化過程中同等重要。其他:在M2巨噬細胞的極化過程中還包括CREB-C/EBP軸、IRF4等信號通路。此外,腫瘤抑制基因p16INK4a,與心血管疾病及2型糖尿病的發(fā)生風險也密切相關,p16INK4a敲除(p16-/-)的骨髓源性巨噬細胞傾向于極化成為M2巨噬細胞,并通過JAK2-STAT1信號通路來抑制促炎因子的表達。新近研究表明miRNAlet-7c也可以調控巨噬細胞的極化,M2巨噬細胞中miRNAlet-7c表達高于M1巨噬細胞,miRNAlet-7c的過表達可以減少M1表型表達,同時促進M2表型的極化。4mt、2m外周血光胞體細胞的分化和功能的研究巨噬細胞在動脈粥樣硬化病理進展和并發(fā)癥的發(fā)生過程中發(fā)揮關鍵作用,在斑塊組織中主要分化成為促炎型M1巨噬細胞和抗炎型M2巨噬細胞,二者在斑塊組織中呈現(xiàn)動態(tài)變化,巨噬細胞的數(shù)量和炎癥分型影響了斑塊的進展。有學者指出,炎癥性疾病(如動脈粥樣硬化)是由于促炎和抗炎狀態(tài)的失衡引起的,調控二者狀態(tài)的平衡也許是治療和診斷的靶點。因此,改變組織中巨噬細胞不同表型的構成比例,將會影響到許多疾病的病理進展和并發(fā)癥。同時,近年來的研究也均提示抑制M1型巨噬細胞炎性因子的分泌、促進M2巨噬細胞的分化可能是治療動脈粥樣硬化的一個有效措施。盡管多項研究均提示增加M2巨噬細胞對炎癥性疾病具有重要的治療意義,但是多集中在細胞和動物體內巨噬細胞功能及分化類型的研究。由于在人體內的研究存在局限性,多是對病理組織中巨噬細胞極化類型等做出的觀察性研究,干擾巨噬細胞分化對疾病整體的影響仍不明確。藥理學