單核巨噬細胞特點及其鹽敏感高血壓靶器官損傷機制

楊國紅 綜述 李玉明 審校

綜述

單核巨噬細胞特點及其鹽敏感高血壓靶器官損傷機制

楊國紅 綜述 李玉明 審校

高鹽攝入；單核巨噬細胞；淋巴管；高血壓；靶器官損傷

高血壓是心血管疾病最重要的危險因素之一[1]。新近完成的全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome wide association studies，GWAS)，在病因?qū)W上進一步證實原發(fā)性高血壓的發(fā)病是多基因交互作用的結(jié)果[2]。通過藥物治療雖然可以控制血壓，但并不能完全防止靶器官損傷的出現(xiàn)，提示在血壓水平之外還應(yīng)控制其他的危險因素，尋找更多新的治療靶點。在影響高血壓發(fā)生發(fā)展的眾多危險因素中，高鹽攝入對血壓的影響一直備受關(guān)注。高鹽攝入不僅可以引起血壓水平的顯著升高，還能夠以獨立于血壓水平的途徑引起心、腦、腎等靶器官的損害[3,4]。因此，研究高鹽攝入與靶器官損傷的作用機制，在更深層次上阻斷高鹽對高血壓性靶器官損傷的作用，保護靶器官，顯得尤為重要。為此，筆者擬對單核巨噬細胞與鹽敏感性高血壓關(guān)系的研究進展做一綜述。

1 單核巨噬細胞的異質(zhì)性細胞群

單核巨噬細胞系統(tǒng)包括循環(huán)中的單核細胞和組織中固有的巨噬細胞，均起源于骨髓髓系祖細胞。大量研究證實，單核巨噬細胞在表型和功能上存在異質(zhì)性。在小鼠血循環(huán)中單核細胞分為Ly6C+單核細胞和Ly6C-單核細胞兩個亞型。Ly6C+單核細胞表達C-C趨化因子受體2(C-C chemokine receptor 2，CCR2)、CD2配體(CD2ligand，CD2L)和CX3C趨化因子受體 1(CX3Cchemokine receptor 1，CX3CR1)，在炎性反應(yīng)和感染等條件下可以分化為M1型巨噬細胞，在體外可被脂多糖和干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)激活，高表達腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白介素-1(Interleukin-1，IL-1)等炎性因子，主要在炎性反應(yīng)、吞噬和細菌清除中起作用。Ly6C-單核細胞表達Arginase、Fizz1、鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoidreceptor，MR)和 IL-4R，可以分化為M2型巨噬細胞，在體外可以被IL-4和IL-13激活，主要在損傷修復(fù)、組織重塑和免疫調(diào)節(jié)中起作用[5]。大量研究顯示，單核細胞不同亞群比例和功能失調(diào)是眾多心血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要病理生理學(xué)基礎(chǔ)之一[6,7]。近期研究也發(fā)現(xiàn)，短期的高鹽攝入能引起人外周血CD14++CD16+亞群單核細胞數(shù)量和比例的明顯增多[8]，揭示了高鹽攝入引起的靶器官炎性反應(yīng)的細胞學(xué)基礎(chǔ)，提示食鹽攝入、固有免疫及靶器官炎性反應(yīng)之間存在著密切聯(lián)系，為我們深入研究外周血單核細胞亞群與高血壓及靶器官損傷之間關(guān)系拉開了帷幕。

2 鹽敏感高血壓靶器官損傷機制

2.1 單核巨噬細胞浸潤作用 單核巨噬細胞系統(tǒng)作為機體免疫系統(tǒng)的一個重要組成部分，在抗炎、抑制腫瘤生長及免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用。高血壓動物模型研究表明，血壓水平的升高伴隨著單核巨噬細胞在靶器官的浸潤。而且，單核巨噬細胞浸潤程度的增加與高血壓靶器官損傷(target organ damage，TOD)的程度相關(guān)[9-11]。在腎臟，隨著高血壓疾病的進展，腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)被激活會伴有明顯的巨噬細胞浸潤，而巨噬細胞在局部組織的浸潤又通過釋放促炎因子和生長因子，進一步激活RAS，兩者互為因果，導(dǎo)致高血壓靶器官的損傷和功能不全。應(yīng)用RAS阻斷藥如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制藥(angiotensin converting enzyme inhibitor，ACEI)和(或)血管緊張素Ⅱ受體阻斷藥(angiotensin Ⅱ receptor blocker，ARB)不僅可以抑制RAS在高血壓發(fā)生發(fā)展過程中的作用，還能減少巨噬細胞浸潤，抑制局部組織的炎性反應(yīng)反應(yīng)，從而延緩高血壓及其靶器官損傷的進展[12,13]。

2.2 RAS對心血管重塑作用 RAS系統(tǒng)在高血壓疾病及其心臟重塑的過程中扮演著重要的病理生理角色。研究證實，局部炎性反應(yīng)和巨噬細胞浸潤是血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)導(dǎo)致的高血壓性心臟病模型中心肌纖維化的主要特點[14]。巨噬細胞的浸潤會產(chǎn)生一系列的炎性因子和生長因子，從而進一步促進炎性反應(yīng)和心肌組織纖維化過程的進展[15]。單核細胞趨化蛋白-1(monocytechemotactic protein-1，MCP-1)介導(dǎo)巨噬細胞的聚集，通過轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)在壓力負荷導(dǎo)致的心肌纖維化過程中起著重要作用[16]。大量研究證實，TGF-β/Smad 3途徑在炎性反應(yīng)的誘導(dǎo)和消退過程中起著重要作用。Huang 等[17]發(fā)現(xiàn)，Smad 3是血管緊張素誘導(dǎo)的心肌炎性反應(yīng)和纖維化過程中的重要介質(zhì)。他們研究證實Smad 3基因敲除可以抑制血管緊張素誘導(dǎo)的心肌炎性反應(yīng)，特別是血管周炎性反應(yīng)，抑制心肌質(zhì)量的增加以及心臟的纖維化過程。

2.3 靶向清除單核巨噬細胞對血壓及靶器官的影響 但是，靶向清除巨噬細胞，減少巨噬細胞浸潤，以及靶向阻斷巨噬細胞釋放的相關(guān)炎性因子及生長因子的信號傳導(dǎo)通路，能否延緩高血壓疾病及靶器官損傷的進展還不是完全清楚。新近研究對單核巨噬細胞系統(tǒng)與淋巴管功能、間質(zhì)Na+濃度及機體血壓平衡的關(guān)系提出了新的見解[18]。Machnik等[18]利用氯磷酸脂質(zhì)體清除高鹽干預(yù)的SD大鼠體內(nèi)的巨噬細胞，結(jié)果血壓明顯高于單純的高鹽干預(yù)組；利用血管內(nèi)皮生長因子-C(vascular endothelial growth factor-C，VEGF-C)的“Trap”靶向阻斷VEGF-C的作用，血壓亦高于單純的高鹽干預(yù)組。他們認為，長期的高鹽負荷可以使皮膚間質(zhì)Na+、K+濃度之和與水的比值增加，并伴隨著皮膚間質(zhì)糖胺聚糖(glycosaminoglycan，GAG)及其硫酸化程度的增加，這不僅為滲透性的非活性Na+(osmotic inactive Na+)的儲存提供了條件，而且使皮膚間質(zhì)處于高張性滲透應(yīng)激狀態(tài)。作為對皮膚間質(zhì)的高滲狀態(tài)的反應(yīng)，巨噬細胞激活張力應(yīng)答增強子結(jié)合蛋白(tonicity responsive enhancer binding protein，TonEBP)誘發(fā)局部的級聯(lián)反應(yīng)以維持間質(zhì)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。TonEBP結(jié)合到VEGF-C的啟動子上，促使VEGF-C的表達增加，引起淋巴毛細管網(wǎng)的密度增加和過度增生[19]。這種淋巴管的過度增生在高鹽誘導(dǎo)的血壓升高過程早期，可對血容量產(chǎn)生“分流”，故可在一定程度上對血壓過度升高起到緩沖作用。而阻斷巨噬細胞介導(dǎo)的調(diào)節(jié)反應(yīng)，不僅使鹽敏感性高血壓惡化，而且還可以改變機體的鹽敏感狀態(tài)[20]。亦有研究證實，清除巨噬細胞的方法能明顯改善腎臟疾病的炎性反應(yīng)和纖維化[12]。靶向清除巨噬細胞對高血壓及靶器官損傷的作用，目前還不是完全清楚，也許在特定的疾病發(fā)展階段特異性的清除特定表型的巨噬細胞，能有好的收益，還需要進一步的證實。

2.4 對左心重塑的反思 上述研究以機體免疫防御的第一道防線—固有免疫反應(yīng)的主體——單核巨噬細胞為立足點，闡釋了高鹽攝入干預(yù)下，單核巨噬細胞在血壓及水鹽代謝平衡方面發(fā)揮著重要作用。筆者實驗室在上述研究的基礎(chǔ)上，開展了高鹽攝入、單核巨噬細胞激活及高血壓性靶器官損傷方面的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8%的高鹽飲食干預(yù)12周在引起自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats, SHR)血壓水平顯著升高的同時，心肌間質(zhì)巨噬細胞浸潤程度及淋巴管的密度明顯增加，并伴隨著心肌細胞的肥大及心肌間質(zhì)纖維化程度的加重，提示發(fā)生了顯著的左心室重塑[21,22]。對這一現(xiàn)象的反思，引導(dǎo)筆者對單核巨噬細胞激活引起的淋巴管增生在高血壓性左心室重塑中的作用進行了深入研究。筆者利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體對單核巨噬細胞內(nèi)TonEBP/VEGF-C信號通路進行雙向調(diào)節(jié)，進而干預(yù)高鹽攝入引起的淋巴管增生，發(fā)現(xiàn)上調(diào)VEGF-C信號通路的激活在引起心肌間質(zhì)淋巴管明顯增生的同時，單核巨噬細胞浸潤程度顯著減輕，左心室重塑也明顯改善(表現(xiàn)為心肌間質(zhì)及血管周膠原沉積量的減低，心肌細胞肥大程度的減輕及左心室收縮功能的改善)；而下調(diào)VEGF-C通路的激活則引起單核巨噬細胞浸潤程度的加重及左心室重塑的惡化[22]。提示單核巨噬細胞通過淋巴管系統(tǒng)為機體血壓調(diào)節(jié)及靶器官重塑提供了一種緩沖機制。在短期的高鹽攝入條件下，機體作為對短時高滲狀態(tài)的一種代償，激活固有免疫系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，引起淋巴管的顯著增生，在一定程度上可對血壓的升高起到緩沖作用。而長期的高滲刺激引起機體防御反應(yīng)的失代償，則導(dǎo)致血壓程度的顯著升高及心室重塑的加重。

2.5 預(yù)防措施思考 上述研究證據(jù)闡釋了在高血壓及其靶器官損傷的發(fā)生發(fā)展過程中，伴有巨噬細胞在局部組織的浸潤，在疾病的不同發(fā)展階段，巨噬細胞的表型及不同表型的細胞數(shù)量不斷也發(fā)生著動態(tài)的變化。調(diào)節(jié)不同階段巨噬細胞表型的比例，抑制其過度發(fā)生的炎性反應(yīng)，減少靶器官的纖維化和功能的減退，以防止并發(fā)癥的發(fā)生，是以單核巨噬細胞為靶點的高血壓及靶器官損傷治療的最終目的。

3 淋巴管系統(tǒng)、單核巨噬細胞的轉(zhuǎn)分化作用與心血管疾病

3.1 淋巴管系統(tǒng)的作用 淋巴管系統(tǒng)作為淋巴液回流、蛋白轉(zhuǎn)運及免疫細胞歸巢的重要途徑，在機體的液體穩(wěn)態(tài)及免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用[23,24]。淋巴管解剖和功能的異常都會引起淋巴液回流的障礙，導(dǎo)致心肌水腫，進而引起心臟結(jié)構(gòu)和/或功能的改變[25]。心臟的淋巴循環(huán)起自心內(nèi)膜下的毛細淋巴管，經(jīng)過心肌間淋巴管匯集到心外膜下的集合淋巴管，最終經(jīng)淋巴干匯入靜脈系統(tǒng)。很多研究顯示，心臟淋巴管的機械性或者反應(yīng)性阻塞可以引起心肌、心內(nèi)膜、心臟瓣膜和傳導(dǎo)系統(tǒng)的病變[25]。心肌纖維化是高血壓一個明顯的改變。心肌的纖維化表現(xiàn)為膠原纖維在心肌間質(zhì)和血管周的沉積，引起心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終引起心力衰竭[26,27]。

高血壓導(dǎo)致心肌纖維化的具體機制還不是特別清楚。大量證據(jù)顯示，淋巴水腫可能是導(dǎo)致心肌纖維化一個最重要的因素。為了研究高血壓性心臟纖維化與淋巴管的關(guān)系，Li等[28]以Dahl 鹽敏感性大鼠(dahl salt sensitive rat，Dahl S)為研究對象，利用透射電子顯微鏡觀察了高血壓大鼠心肌纖維化及淋巴管的超微結(jié)構(gòu)改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高血壓大鼠淋巴管的淋巴內(nèi)皮細胞細胞器明顯受損，淋巴內(nèi)皮細胞內(nèi)出現(xiàn)許多不同大小的囊泡，淋巴管周圍有許多膠原纖維的沉積及成纖維細胞的聚集，有些膠原纖維與淋巴內(nèi)皮細胞直接連接。他們還發(fā)現(xiàn)，Dahl S 的淋巴管內(nèi)皮胞吐作用更活躍，可以觀察到許多突向淋巴管腔的胞質(zhì)突起，而且淋巴管上有許多細絲連接著淋巴內(nèi)皮細胞和膠原纖維。這些結(jié)果提示在高血壓患者心臟存在著淋巴回流的阻塞，淋巴液回流到靜脈及組織液進入淋巴管的過程均被抑制，這會導(dǎo)致心肌組織的淋巴水腫及心肌間質(zhì)壓力的增高；另外，淋巴管阻塞后的膠原合成和沉積也明顯增多，最終引起心肌纖維化的加重。

上述研究證據(jù)說明，不僅是單核巨噬細胞的激活在特定條件下可以促進淋巴管的生成，淋巴管系統(tǒng)也為免疫細胞的轉(zhuǎn)運和歸巢提供通路，兩者相互作用，共同維持著機體血壓調(diào)節(jié)水鹽代謝方面的平衡。

3.2 單核巨噬細胞的轉(zhuǎn)分化作用 調(diào)節(jié)成年個體淋巴管生成的機制還不是特別清楚。新生淋巴管的淋巴內(nèi)皮細胞可能來源于循環(huán)中的淋巴內(nèi)皮祖細胞，來自于單核巨噬細胞，還可能由已存在的淋巴管分裂和出芽而來[19]。有研究表明，人類循環(huán)中一大部分的CD14+幼稚單核細胞表達VEGFR-3，而單核巨噬細胞是腫瘤間質(zhì)組織巨噬細胞中主要的表達VEGF-C的細胞，也是炎性反應(yīng)狀態(tài)下浸潤到移植腎和角膜的巨噬細胞中主要表達VEGF-C的細胞[29-31]。而近來有研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞在某些條件下也可以轉(zhuǎn)化為淋巴內(nèi)皮細胞[32,33]。Maruyama等[32]在小鼠角膜炎性反應(yīng)模型研究中發(fā)現(xiàn)，小鼠角膜基質(zhì)中骨髓來源的CD11b+巨噬細胞表達淋巴管內(nèi)皮細胞標(biāo)志物淋巴管透明質(zhì)酸受體-1(lymphatic vessel hyaluronan receptor-1，Lyve-1)和同源轉(zhuǎn)錄因子(prospero-related homeobox-1，Prox-1)，說明CD11b+巨噬細胞可能是炎性反應(yīng)過程中淋巴管生成的一個重要的機制。此外，外周血中有一部分幼稚單核細胞組成性的表達VEGFR-3。這部分單核細胞在炎性反應(yīng)狀態(tài)下離開血管分為兩部分，其中一部分單核細胞在TNF-α和/或其他炎性因子的刺激下轉(zhuǎn)化為能分泌VEGF-C的巨噬細胞，可以誘導(dǎo)淋巴內(nèi)皮細胞的增殖；另一部分巨噬細胞可以通過形成細胞聚集體，再形成細胞囊泡，最后整合到臨近的淋巴管成為新的淋巴內(nèi)皮細胞，稱為單核巨噬細胞的轉(zhuǎn)分化作用[33]。

上述研究闡述了單核巨噬細胞與淋巴管生成的關(guān)系，提出部分單核巨噬細胞可以通過轉(zhuǎn)分化作用參與淋巴管的生成，而高鹽攝入誘導(dǎo)的高血壓性左心室重塑過程中也伴有淋巴管的增生及心肌間質(zhì)單核巨噬細胞的浸潤，在這一病理機制的淋巴管生成過程中，與淋巴管生成相關(guān)的單核巨噬細胞亞群有哪些特性和功能，調(diào)節(jié)這一特定亞群的單核巨噬細胞對高血壓性左心室重塑有何影響？是我們下一步亟待解決的問題。

總之，單核巨噬細胞作為機體免疫反應(yīng)的第一道防線，在血壓逐步增高的過程中，一方面釋放促炎因子和生長因子，激活RAS，并引起淋巴管的增生，以代償性地滿足機體功能的需要；另一方面，高滲及高血壓刺激因素持續(xù)存在，逐步引起機體的失代償，引起靶器官纖維化和結(jié)構(gòu)重塑，最終導(dǎo)致靶器官功能的不全；因此，單核巨噬細胞在高鹽誘導(dǎo)的高血壓發(fā)展進程中既有“天使”的一面，也有“魔鬼”的一面。隨著實驗技術(shù)的不斷進步及動物實驗?zāi)Ｐ偷牟粩嘟⒊墒欤哐獕杭捌浒衅鞴贀p傷機制的研究成果不斷涌現(xiàn)，單核巨噬細胞在高血壓及靶器官損傷的發(fā)病及病程進展過程中所起的作用也不斷為人們所認識，但是，單核巨噬細胞在這一病理過程中所扮角色的具體機制還不是完全清楚。單核巨噬細胞在高血壓及靶器官損傷的過程中是一把雙刃劍，如何趨其利而避其害，延緩高血壓及靶器官損傷的進程，將成為未來研究的一個焦點。

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楊國紅，博士，副主任醫(yī)師。

300162 天津，武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院心臟中心

李玉明，E-mail:cardiolab@live.com

R544.1

(2017-06-14收稿 2017-09-10修回)

(責(zé)任編輯 岳建華)