巨噬细胞对心肌IR损伤的影响及最新研究进展

心血管医学论文优选范文第六篇：巨噬细胞对心肌IR损伤的影响及最新研究进展

　　　　心肌梗死是当今世界范围内心血管事件死亡的主要原因，及时有效的恢复冠状动脉血流是治疗心肌梗死等缺血性心脏病的有效方法，但恢复血运过程中，会引起心肌的组织结构、能量代谢、电生理及心功能的损伤，这种现象称为心肌缺血再灌注（IR）损伤[1].心肌IR通常会导致4种类型心肌功能障碍：心肌顿抑、无复流现象、再灌注心律失常和致死性再灌注损伤。其发病机制有线粒体功能障碍、钙超载、白细胞浸润以及炎症和能量耗竭等。IR过程会导致心脏炎症级联反应，过度炎性反应对存活的心肌细胞造成进一步的损伤，抑制这种炎性反应可以减轻心肌损伤[2].有效的治疗方法不仅要减少炎性反应的损害，还要促进修复途径的激活，为满足这种需求，研究者把目光转向巨噬细胞。巨噬细胞是心脏炎症的中枢介质，不仅参与炎症启动和消退，还参与组织修复，靶向巨噬细胞可能成为IR损伤新的治疗手段[3].本综述就组织巨噬细胞的来源、分型和功能，以及巨噬细胞对心肌IR损伤的影响最新研究进展等方面进行阐述。

　　关键词：巨噬细胞； 心肌缺血； 再灌注损伤； 白细胞介素4; 白细胞介素10;

　　1 心肌组织巨噬细胞的来源和分型及功能

　　1.1 心肌组织巨噬细胞的来源

　　在心肌组织中存在着组织驻留巨噬细胞，这些巨噬细胞在胚胎时期就已建立，大部分源于胚胎卵黄囊，少量来自胎肝祖细胞。在稳态时，巨噬细胞主要以依赖巨噬细胞集落刺激因子和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子的方式进行局部自我繁殖以维持其数量恒定。在心肌损伤后，血液中单核细胞迅速募集至受损的组织，而心肌组织驻留巨噬细胞会在24 h内全部消失。在心肌梗死后4 d巨噬细胞的数量开始恢复，此时多数趋化因子受体2（CCR2）阳性巨噬细胞来自单核细胞，CCR2阴性巨噬细胞来自组织中的巨噬细胞增殖，随后单核细胞来源的巨噬细胞完全替代胚胎时期建立的巨噬细胞[4].利用分子成像技术观察到，在心肌损伤后CCR2阳性单核细胞募集到心脏，且转化为CCR2阳性巨噬细胞而发挥作用[5].综上，稳态时巨噬细胞增殖依赖于自身繁殖，心肌损伤时巨噬细胞主要来源于血液单核细胞的补充。此外，研究表明，在稳态时，房室结内存在大量的巨噬细胞，且巨噬细胞影响心肌传导[6].此现象是否与再灌注心律失常有关，尚不明确。

　　1.2 心肌巨噬细胞的分型及功能

　　在稳态时，根据CCR2的表达，成年哺乳动物心脏中的巨噬细胞可简单分为2个亚型：CCR2阴性，CD11低表达巨噬细胞；CCR2阳性，Ly6c阳性巨噬细胞。CCR2阴性巨噬细胞又可分为3类：（1）CCR2阴性、主要组织相容性复合体Ⅱ（MHCⅡ）高表达巨噬细胞；（2）CCR2阴性、MHCⅡ低表达巨噬细胞；（3）CCR2阴性、Ly6c阳性巨噬细胞。不同的表型具有不同的功能，CCR2阴性巨噬细胞有强大的促血管生成活性，具有协调组织修复的潜力，而CCR2阳性巨噬细胞代表了炎性种群，MCHⅡ高表达的巨噬细胞抗原提呈作用较强，而MCHⅡ低表达的巨噬细胞吞噬能力较强[4].基于巨噬细胞对心肌组织的不同作用，可简单分为2种不同的功能表型：经典激活的巨噬细胞（M1）、交替激活的巨噬细胞（M2）。M2巨噬细胞可进一步细分为3个亚型：（1）M2a: 由白细胞介素（IL）-4或IL-13诱导；（2）M2b: 由免疫复合物与Toll样受体（TLR）共同诱导；（3）M2c: 由IL-10诱导。M1巨噬细胞具有强大的抗微生物感染特性，M2除了抗感染以外，还具有较强的内皮清除能力、促进营养因子合成、减少炎性因子分泌的作用[7].

　　不同亚型的巨噬细胞在心肌组织中的作用不同，巨噬细胞可以加剧心肌IR损伤，也能改善心肌IR损伤，不同亚型巨噬细胞如何发挥作用，其具体作用机制尚未明确阐述，故关于巨噬细胞的研究不再仅仅局限于分型，而是深入其内部机制，揭示巨噬细胞如何影响心肌IR损伤过程。

　　2 巨噬细胞加剧心肌IR损伤的机制

　　2.1 加剧心肌损伤后细胞活性氧产生

　　活性氧过度积累参与了心肌IR的发病过程，IR损伤中活性氧主要来源于巨噬细胞，还原型辅酶Ⅱ氧化酶（NOX）家族蛋白在活性氧的产生中起着关键作用。Yu等[8]证明，在心肌IR损伤时巨核细胞性白血病因子1（MKL1）通过与组蛋白乙酰基转移酶MYST家族成员之一的MYST1（males absent on the first, MOF）相互作用，导致巨噬细胞中NOX基因的反式激活，即巨噬细胞中可能存在MKL1-MOF-NOX轴，促进了心肌IR损伤。敲除巨噬细胞MOF可阻断低氧/复氧诱导的NOX反式激活和活性氧积聚，减轻心肌氧化应激反应，起到保护心肌、改善心功能的作用。后续可据MKL1-MOF-NOX轴进行研究，以期阻断其中任何一个或多个环节，减少活性氧的产生，发挥心肌保护作用。

　　2.2 促进局部炎性反应

　　以往研究证实，嗜中性粒细胞在心肌IR中起重要作用，在心肌缺血后中性粒细胞迅速募集到缺血区域，释放各种炎症和趋化性介质，从而引起细胞损伤[9,10].Li等[11]报道，心肌缺血后濒死的心肌细胞释放核、线粒体DNA和组蛋白分子，这些分子通过TLR9/髓样分化因子88（MyD88）信号轴激活组织驻留CCR2阳性单核细胞衍生的巨噬细胞，产生嗜中性粒细胞趋化因子配体（CXCL）2和CXCL5,促进嗜中性粒细胞向坏死区募集，造成局部炎性反应，加剧心肌IR损伤。心肌梗死后减少单核细胞的流入，可减轻CCR2阳性巨噬细胞所致的炎性反应，但同时阻断CCR2阴性巨噬细胞的心肌修复作用[12].最近Fan等[13]证实，巨噬细胞中C型凝集素样受体Dectin-1的表达，可诱导巨噬细胞向M1转化、促进中性粒细胞浸润导致心肌IR损伤，而抑制Dectin-1的激活，可减少IR引起的心肌损伤。提示巨噬细胞中Dectin-1表达增加可加重局部炎性反应。然而关于Dectin-1在巨噬细胞中具体作用机制，并不清楚。未来可在此研究的基础上，探究抑制Dectin-1是否能降低MKL1和组织驻留的CCR2阳性巨噬细胞的表达，并通过抑制巨噬细胞还原型辅酶Ⅱ氧化酶的转录，来减少活性氧的积累；Dectin-1是否可以通过抑制巨噬细胞影响心肌传导[14].

　　3 巨噬细胞减轻心肌IR的机制

　　3.1 减轻局部炎性反应

　　就能量来源而言，M1巨噬细胞主要从糖的有氧酵解中获取能量，M2巨噬细胞主要由脂肪酸氧化提供动力[15].在心肌IR后利用其能量代谢不同的特点，使用丹酚酸B可以抑制哺乳类雷帕霉素靶蛋白复合体1依赖的糖酵解途径，将巨噬细胞由M1转变为M2,减轻心肌IR后炎性反应，并改善心功能[16].Chang等[17]报道，脂肪因子Chemerin15可通过G蛋白偶联受体ChemR23诱导M2巨噬细胞极化，抑制炎性反应，对小鼠心肌IR损伤具有保护作用。Mao等[18]研究表明，心肌缺血后给予Netrin-1蛋白可以激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ通路，促进巨噬细胞向M2型转换，减轻炎性反应。另外有研究发现，脂肪因子脂质运载蛋白2促进小鼠心肌IR损伤模型中M1巨噬细胞极化，而给予抗脂质运载蛋白2抗体处理可抑制M1,而增加M2标志物的表达，减少中性粒细胞和巨噬细胞的募集，减轻炎性反应和心肌IR损伤[19].综上，无论是哪种机制都可以通过促进巨噬细胞向抗炎M2型转换，减轻心肌炎性反应，改善心肌IR.

　　心肌梗死后，给予间充质干细胞（MSC）治疗，可减少炎性因子产生，触发巨噬细胞向M2转化发挥心脏修复功能[20,21].心肌源性外泌体可通过微小RNA（miR）-182抑制TLR4的活性，使巨噬细胞由M1向M2表型转换，增强巨噬细胞的修复活性，限制心肌梗死范围[22].证实miR-182通过靶向TLR4、NF-κβ、磷脂酰肌醇-3-激酶、蛋白激酶B信号通路参与心肌源性外泌体介导的巨噬细胞极化。miR-182是巨噬细胞极化的一个潜在的介质，TLR4是其的下游靶点，抑制TLR4及其下游的MyD88/NF-κβ信号通路已被证明可以通过负极化M1巨噬细胞而减轻炎症[23].Liao等[24]对于MSC研究发现，心肌梗死后，给予心肌巢蛋白阳性间充质基质细胞（Nestin+ cMSC）治疗，可显著减少巨噬细胞浸润，诱导巨噬细胞向M2表型转变。具体机制为，Nestin+ cMSC中高分泌的成骨细胞特异性因子2促进M2极化，促进心脏组织创伤愈合。成骨细胞特异性因子是一种分子质量为90 000的细胞外基质蛋白，最初称为OSF-2,是成束蛋白家族的成员，是一种二硫键连接的细胞黏附蛋白[25].此外研究发现，心肌球来源的细胞（CDC）诱导了一种独特的保护性巨噬细胞表型，该表型可以减弱氧化应激诱导的心肌细胞凋亡。进一步研究发现，CDC分泌的外泌体富含多种miR（包括miR-146a、miR-181b和miR-126），miR-181b是CDC诱导巨噬细胞极化重要的介质。输注CDC可以使miR-181b转移到巨噬细胞中，降低蛋白激酶C δ的转录水平，使巨噬细胞向心脏保护表型转变，减轻心肌细胞死亡和促炎细胞因子的表达，发挥心脏保护作用[26,27].巨噬细胞表型并非我们传统认为的M2型，而是存在于M1、M2之外的另一种亚型。其具体分型尚不完全清楚，待进一步研究。

　　3.2 抑制心肌细胞凋亡和心肌重构

　　急性心肌梗死后，M2b巨噬细胞通过减少心肌细胞坏死和凋亡而显著减轻心肌IR损伤，其机制为锌指蛋白A20在心肌细胞中过度表达抑制NF-κβ的活性，来抑制炎性反应和细胞凋亡。而A20在心肌组织中表达与M2b巨噬细胞移植到再灌注心脏有关。因此，在心肌缺血时，通过移植或其他方式激活M2b巨噬细胞，可能是减轻心肌IR损伤的一种新方法[28].有研究表明，M2b是抗纤维化巨噬细胞，心肌IR损伤后，移植M2b巨噬细胞显示出M2b巨噬细胞对丝裂原活化蛋白激酶信号通路有明显的抑制作用，可减轻心室重构[29].表明巨噬细胞不仅可以改善急性心肌缺血后细胞的凋亡，还有可能在急性心肌梗死后改善心肌重构方面发挥重要作用。

　　4 结语

　　巨噬细胞在心肌组织中占据重要位置，在过去几年中，我们对巨噬细胞个体发育、极化和细胞生理学的理解更加深入。多项研究表明，靶向巨噬细胞在防止心肌IR损伤、心肌梗死后左心室重构方面具有很好的潜力。随着对巨噬细胞功能新的认识，未来的研究可以针对其特定的功能，建立巨噬细胞极化和信号模式，洞察巨噬细胞如何协调心脏修复，以帮助我们确定新的干预靶点，为临床治疗提供新的策略。

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