巨噬細(xì)胞極化對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的影響

王立，陳玉輝，徐鴻軒，孟令丙，劉德平,3，龔濤,3

1.北京醫(yī)院,a 神經(jīng)內(nèi)科,b 心血管內(nèi)科 國(guó)家老年醫(yī)學(xué)中心 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院老年醫(yī)學(xué)研究院，北京 100730；2.國(guó)家老年醫(yī)學(xué)中心 國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)北京老年醫(yī)學(xué)研究所;3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究生院

動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性、多因素性疾病，該過(guò)程主要由血管壁脂質(zhì)積聚和隨后的動(dòng)脈壁炎癥反應(yīng)構(gòu)成，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成和破裂[1-2]。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂導(dǎo)致的腦梗死、心肌梗死等心腦血管疾病及其并發(fā)癥已經(jīng)逐漸成為威脅人類(lèi)生命健康的主要原因[3]。因此，探究動(dòng)脈粥樣硬化性病變發(fā)生發(fā)展的機(jī)制及預(yù)防、治療措施已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

循環(huán)中各種細(xì)胞類(lèi)型，如內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等的激活在促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化形成和發(fā)展中占據(jù)重要地位。其中，巨噬細(xì)胞是參與病變過(guò)程的主要炎癥細(xì)胞，其在動(dòng)脈壁內(nèi)的滯留是動(dòng)脈粥樣硬化的必要條件，其參與動(dòng)脈粥樣硬化形成、進(jìn)展、消退全過(guò)程。當(dāng)血液中的低密度脂蛋白(LDL)膽固醇在動(dòng)脈血管內(nèi)膜下累積并被修飾為氧化型低密度脂蛋白，可刺激血管內(nèi)皮活化并表達(dá)黏附分子，從而募集單核細(xì)胞黏附并進(jìn)入動(dòng)脈內(nèi)皮下轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞清除脂蛋白顆粒，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞。隨著巨噬細(xì)胞在內(nèi)膜下積聚和功能活化，分泌各種促炎性分子，持續(xù)的炎性狀態(tài)導(dǎo)致斑塊逐步進(jìn)展為慢性更復(fù)雜性病灶[4]。巨噬細(xì)胞存在于斑塊的不同位置，斑塊內(nèi)復(fù)雜的微環(huán)境影響巨噬細(xì)胞的表型極化和激活。相較于巨噬細(xì)胞絕對(duì)數(shù)量，巨噬細(xì)胞不同表型間比例和斑塊由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定至破裂過(guò)程更加密切相關(guān)。本綜述就動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)不同表型巨噬細(xì)胞的功能及去甲腎上腺素、糖皮質(zhì)激素對(duì)其表型的影響進(jìn)行綜述。

1 巨噬細(xì)胞極化

巨噬細(xì)胞是一種顯著可塑性的細(xì)胞類(lèi)型，特定的微環(huán)境刺激后可發(fā)生形態(tài)、功能及表型分化，即巨噬細(xì)胞極化。通常利用功能性反應(yīng)的巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物以及分泌物組分進(jìn)行亞型分類(lèi)。目前，除經(jīng)典的M1/M2分類(lèi)外，動(dòng)脈粥樣斑塊不同發(fā)展階段尚存在其他不同表型的巨噬細(xì)胞。

1.1 M1型巨噬細(xì)胞 該型又稱(chēng)經(jīng)典激活M1型巨噬細(xì)胞，由T輔助細(xì)胞1(Th1)細(xì)胞因子誘導(dǎo)極化，其表面表達(dá)有MHC-II分子、CD80、CD86等特異性標(biāo)志物。研究顯示Toll樣受體配體、干擾素-γ(IFN-γ)、病原體相關(guān)分子復(fù)合物(PAMC)、細(xì)菌脂多糖(LPS)和脂蛋白等物質(zhì)可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M1型極化。激活的M1型巨噬細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生和分泌促炎癥因子如白細(xì)胞介素(IL)-1α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23和環(huán)氧合酶-2(COX-2)等發(fā)揮促炎性效應(yīng)[5-6]。在功能上，感染過(guò)程中M1型巨噬細(xì)胞通過(guò)激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶系統(tǒng)和隨后產(chǎn)生的活性氧(ROS)參與病原體的清除并介導(dǎo)ROS誘導(dǎo)的組織損傷。此外，持續(xù)活化的M1型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子受體(C-X-C motif receptor)配體，如CXCL9、CXCL10和CXCL5等進(jìn)一步招募更多Th1和自然殺傷(NK)細(xì)胞進(jìn)入病灶，加重局部炎癥反應(yīng)、損害組織再生和傷口愈合[7]。

1.2 M2型巨噬細(xì)胞 該型又稱(chēng)替代激活M2型巨噬細(xì)胞，其表面特征表達(dá)CD163、甘露糖受體1(MR1)、抵抗素樣分子-β和精氨酸酶-1(Arg-1)[8]。機(jī)體為了防止M1巨噬細(xì)胞引發(fā)的持續(xù)炎癥反應(yīng)和組織損傷，通過(guò)激活Th2細(xì)胞分泌IL-4和IL-13并結(jié)合IL-4Rα激活下游STAT6信號(hào)通路進(jìn)而促進(jìn)向M2型巨噬細(xì)胞極化。此外細(xì)胞因子IL-10可以通過(guò)激活下游STAT3信號(hào)通路調(diào)控M2型巨噬細(xì)胞活化[9]。IL-21、IL-33也是可驅(qū)動(dòng)M2型巨噬細(xì)胞極化的Th2相關(guān)細(xì)胞因子。功能上，M2型巨噬細(xì)胞分泌抗炎癥因子如IL-1受體激動(dòng)劑、IL-10、TGF-β和膠原蛋白等，從而啟動(dòng)抗炎功能驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制拮抗M1型巨噬細(xì)胞導(dǎo)致的慢性炎癥反應(yīng)。在功能上，M2型巨噬細(xì)胞具有強(qiáng)大的吞噬能力，可清除碎片和凋亡細(xì)胞，抑制炎癥，協(xié)調(diào)促進(jìn)組織重塑，并具有促血管生成和纖維化的特性[10]。

1.3 M2型巨噬細(xì)胞亞群 依據(jù)體外實(shí)驗(yàn)M2巨噬細(xì)胞接受不同的刺激因素活化后的特征進(jìn)一步將其分為四種不同亞群：M2a、M2b、M2c和M2d。M2a亞群可被IL-4和IL-13誘導(dǎo)產(chǎn)生并高表達(dá)甘露糖受體(如CD206)，分泌促纖維化因子(如纖維連接蛋白)，胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)等，從而促進(jìn)組織修復(fù)，故依據(jù)功能特征通常又將M2a巨噬細(xì)胞稱(chēng)為傷口愈合型巨噬細(xì)胞[11]。M2b亞群可通過(guò)免疫復(fù)合物(ICs)、TLR激動(dòng)劑或IL-1受體配體等誘導(dǎo)產(chǎn)生。該亞型巨噬細(xì)胞既可以產(chǎn)生抗炎癥因子，如IL-10和IL-1β，亦可分泌促炎癥因子，如IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α[11-12]。M2c型巨噬細(xì)胞由糖皮質(zhì)激素和IL-10誘導(dǎo)產(chǎn)生，通過(guò)釋放大量IL-10和TGF-β對(duì)凋亡細(xì)胞具有很強(qiáng)的抗炎活性。由于M2b型和M2c型巨噬細(xì)胞均出現(xiàn)高表達(dá)的Mer受體酪氨酸激酶(MerTK)，呈現(xiàn)高效的胞葬能力，故又將該2種亞型巨噬細(xì)胞稱(chēng)為調(diào)節(jié)性巨噬細(xì)胞。第四種亞型為M2d型巨噬細(xì)胞，TLR激動(dòng)劑通過(guò)腺苷A2A受體刺激下可誘導(dǎo)產(chǎn)生。該型巨噬細(xì)胞活動(dòng)抑制促炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生，誘導(dǎo)抗炎細(xì)胞因子如IL-10、IL-12分泌[11-12]。

2 巨噬細(xì)胞M1及M2型與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

M1型巨噬細(xì)胞在進(jìn)展性或易損性斑塊中占主導(dǎo)地位，其膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1表達(dá)下降，導(dǎo)致膽固醇流出受阻和積聚，進(jìn)一步促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化和M1型極化，形成惡性循環(huán)。此外其可分泌金屬蛋白酶(MMPs)，如MMP2和MMP9，導(dǎo)致斑塊中細(xì)胞外基質(zhì)降解，引發(fā)斑塊不穩(wěn)定和破裂。而M2型巨噬細(xì)胞在穩(wěn)定性斑塊相對(duì)富集，研究顯示M2型巨噬細(xì)胞可通過(guò)分泌膠原蛋白和增強(qiáng)凋亡細(xì)胞的清除能力促進(jìn)斑塊穩(wěn)定。更重要的是，巨噬細(xì)胞M1型和M2型間表型轉(zhuǎn)變是可逆的，從M1型轉(zhuǎn)分化為M2型可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定和消退[13-14]。

除了上述較早發(fā)現(xiàn)的M1/M2型巨噬細(xì)胞亞型外，近年來(lái)巨噬細(xì)胞分類(lèi)系統(tǒng)中又?jǐn)U展了幾種重要的亞型與人或小鼠動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)。

3 其他巨噬細(xì)胞亞型

3.1 Mox型巨噬細(xì)胞 動(dòng)脈粥樣硬化病灶中積聚的氧化型磷脂可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為Mox型，該亞型與經(jīng)典的M1或M2表型相比，表現(xiàn)出顯著不同的基因表達(dá)模式和生物學(xué)特征[15]。Mox型巨噬細(xì)胞特異性標(biāo)志物為核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)依賴(lài)性氧化還原調(diào)節(jié)靶基因，如血紅素加氧酶1(HMOX-1)、硫氧還蛋白1(Srx1)、硫氧還蛋白還原酶1(Txnrd1)、血栓反應(yīng)蛋白(Thsp)、谷氨酸半胱氨酸連接酶修飾亞基和谷胱甘肽還原酶1(GSR1)[16]。在小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型斑塊中，該亞型約占CD11b+F4/80+巨噬細(xì)胞總數(shù)的30%。與M1或M2型巨噬細(xì)胞相比，Mox型巨噬細(xì)胞的吞噬和趨化性下降，但是其仍保留了分泌促炎癥因子(如COX-2及IL-1β)的能力，隨著斑塊中Mox型巨噬細(xì)胞的積聚可促使動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)展和不穩(wěn)定性增加[17]。

3.2 M4型巨噬細(xì)胞 M4型巨噬細(xì)胞由血小板趨化因子CXCL4誘導(dǎo)產(chǎn)生。CXCL4又稱(chēng)血小板因子4(PF4)，是血小板激活后釋放到血漿中最豐富的血小板趨化因子之一，CXCL4可抑制單核細(xì)胞凋亡，促進(jìn)巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M4型。極化的M4型特征性的喪失CD163，并組成性表達(dá)CD68、S100A8和MMP7從而區(qū)別于M1、M2及其他類(lèi)型巨噬細(xì)胞[18]。該型巨噬細(xì)胞主要分布在外膜和內(nèi)膜，研究顯示M4型巨噬細(xì)胞在晚期不穩(wěn)定性斑塊中數(shù)量顯著增加。斑塊內(nèi)M4型巨噬細(xì)胞上調(diào)表達(dá)MMP7、MMP9，導(dǎo)致斑塊內(nèi)基質(zhì)降解，促進(jìn)斑塊破裂、易損性增加[19]。

3.3 M(Hb)和Mhem型巨噬細(xì)胞 晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可發(fā)生斑塊內(nèi)出血，M(Hb)或Mhem型巨噬細(xì)胞則主要出現(xiàn)在斑塊出血的區(qū)域，M(Hb)型巨噬細(xì)胞由血紅蛋白刺激產(chǎn)生，特征性高水平表達(dá)MR和CD163，其作為清道夫受體參與斑塊內(nèi)出血后血紅蛋白/觸珠蛋白(Hb/Hp)復(fù)合物的清除[20]。M(Hb)通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)肝X受體-α(LXR-α)的活性來(lái)增強(qiáng)膽固醇流出能力，從而阻止泡沫細(xì)胞形成。增強(qiáng)的LXR-α活性也會(huì)誘導(dǎo)鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，從而降低細(xì)胞鐵含量，減少斑塊內(nèi)M(Hb)型巨噬細(xì)胞ROS產(chǎn)生，有助于斑塊穩(wěn)定[20]。巨噬細(xì)胞吞噬Hb/Hp復(fù)合物和紅細(xì)胞后代謝釋放亞鐵血紅素可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向Mhem型轉(zhuǎn)化。Mhem型巨噬細(xì)胞協(xié)調(diào)激活腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)通路和Nrf2通路促使LXR-α和ABCA1表達(dá)的上調(diào)，進(jìn)而增強(qiáng)膽固醇外排能力，防止泡沫細(xì)胞形成和氧化應(yīng)激，對(duì)動(dòng)脈粥樣斑塊起到保護(hù)作用[21]。

如上所述，巨噬細(xì)胞可以顯示連續(xù)的表型轉(zhuǎn)變。在外部因素刺激時(shí)，巨噬細(xì)胞可以從一種表型轉(zhuǎn)化到另一種表型。

4 交感腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)和下丘腦-垂體-腎上腺軸與巨噬細(xì)胞表型

在過(guò)去的十年里，人們已經(jīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)以雙向方式協(xié)調(diào)有序地調(diào)控機(jī)體的功能，以維持穩(wěn)態(tài)[22]。社會(huì)心理因素作用下神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)與組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞間相互作用機(jī)制，如慢性心理應(yīng)激可導(dǎo)致交感腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)(SAM)和下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)持續(xù)活化引發(fā)去甲腎上腺素和糖皮質(zhì)激素分泌顯著增加，造成免疫紊亂，促使代謝性疾病的發(fā)生和進(jìn)展。目前，關(guān)于慢性心理應(yīng)激反應(yīng)時(shí)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)對(duì)巨噬細(xì)胞功能和極化過(guò)程的影響愈來(lái)愈多受到關(guān)注。

4.1 兒茶酚胺類(lèi)激素與巨噬細(xì)胞表型 去甲腎上腺素(NE)和腎上腺素(E)屬于兒茶酚胺類(lèi)激素或神經(jīng)遞質(zhì)。慢性應(yīng)激反應(yīng)可通過(guò)提高交感神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)，并刺激腎上腺髓質(zhì)的嗜鉻細(xì)胞，從而導(dǎo)致NE和E的釋放增加。體外實(shí)驗(yàn)證明激活巨噬細(xì)胞表面腎上腺素受體可減少炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，此外，腎上腺素受體參與調(diào)節(jié)體內(nèi)炎癥狀態(tài)[23-25]。

有研究[26-27]證實(shí)NE誘導(dǎo)的β-2腎上腺素受體的激活，不僅改變一些炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，如TNF、IL-12和CXCL趨化因子下調(diào)，而且可改變巨噬細(xì)胞的表型，促使巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)變。

4.2 糖皮質(zhì)激素與巨噬細(xì)胞表型 糖皮質(zhì)激素(GCs)是一類(lèi)內(nèi)源性類(lèi)固醇激素，其通過(guò)調(diào)節(jié)胞質(zhì)類(lèi)固醇激素受體(GR)普遍表達(dá)于各種組織細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞。GCs通過(guò)結(jié)合巨噬細(xì)胞的GR可調(diào)節(jié)促炎和抗炎基因的表達(dá)，并誘導(dǎo)了巨噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞。雖然GCs對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用在1950年便進(jìn)行了報(bào)道[28]，但關(guān)于它們對(duì)巨噬細(xì)胞表型極化的具體作用相關(guān)文獻(xiàn)并不多。

Jeries等[29]研究表明GCs如潑尼松或潑尼松龍可以通過(guò)阻止巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚和泡沫細(xì)胞形成發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。然而關(guān)于糖皮質(zhì)激素是否影響動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不同發(fā)展階段中巨噬細(xì)胞的累積，以及明確對(duì)經(jīng)典的M1及M2分型轉(zhuǎn)化的影響是未來(lái)值得深入開(kāi)展的研究?jī)?nèi)容。

5 巨噬細(xì)胞表型與動(dòng)脈粥樣硬化治療

研究顯示降脂治療并不能夠完全降低動(dòng)脈粥樣硬化性心腦血管疾病的發(fā)病率和病死率，仍存在較多患者即使血脂達(dá)標(biāo)，也會(huì)發(fā)生不良性心腦血管事件[30-32]。由于降脂不能完全延緩動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，炎癥性生物標(biāo)志物作為心血管疾病事件的獨(dú)立危險(xiǎn)因素的識(shí)別促進(jìn)了使用抗炎策略治療動(dòng)脈粥樣硬化的試驗(yàn)[33]。減輕巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥可以促進(jìn)斑塊消退，同時(shí)研究表明巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化在動(dòng)脈粥樣硬化不同發(fā)展階段扮演著重要的角色。因此，通過(guò)靶向作用于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細(xì)胞成為一種潛在的治療措施。

Wan等[34]研究證實(shí)，斑塊內(nèi)血紅素可能通過(guò)激活巨噬細(xì)胞腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)和轉(zhuǎn)錄激活因子1(ATF1)通路，促進(jìn)其轉(zhuǎn)化為具有保護(hù)作用的M2樣表型。邱峰等[35]研究發(fā)現(xiàn)中藥成分穗花杉雙黃酮可通激活PPAR-α/γ，抑制巨噬細(xì)胞向M1型分化，并可能逆轉(zhuǎn)M1型巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化，從而發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。姚宇迪等研究表明丹參酮ⅡA能抑制組蛋白去乙?；?(HDAc3)有效地阻止ox-LDL誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞往M1方向極化，進(jìn)而抵抗動(dòng)脈粥樣硬化[36]。多個(gè)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果顯示二甲雙胍在糖尿病大血管疾病治療中可能有其他口服降糖藥所沒(méi)有的效果，據(jù)此推測(cè)其可能通過(guò)非降糖機(jī)制發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化效應(yīng)。Seneviratne等證實(shí)二甲雙胍可通過(guò)激活小鼠和人類(lèi)巨噬細(xì)胞中保守的AMPK-ATF1-M2樣通路，促進(jìn)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化從而發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[37]。

6 展望

動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展與巨噬細(xì)胞表型多樣性有關(guān)，通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為抗炎型的治療策略，可能有利于動(dòng)脈粥樣硬化性心腦血管疾病的預(yù)后。調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的表型作為一種治療方法目前尚未取得突破性進(jìn)展，但是仍然是一個(gè)引人注目的研究領(lǐng)域。此外，社會(huì)心理因素作用下神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)與組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞間相互作用機(jī)制的研究可能促進(jìn)新的治療靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。靶向治療動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞作為一種阻止斑塊進(jìn)展甚至加速斑塊消退，同時(shí)又能降低副作用的策略，是未來(lái)重要的研究方向。