免疫炎症反应在肺动脉高压中作用的研究进展

张惠芳，方莲花，杜冠华

（中国医学科学院北京协和医学院药物研究所，北京市药物靶点研究与新药筛选重点实验室，北京 100050）

免疫炎症反应在肺动脉高压中作用的研究进展

张惠芳，方莲花，杜冠华

（中国医学科学院北京协和医学院药物研究所，北京市药物靶点研究与新药筛选重点实验室，北京 100050）

中国图书分类号：R-05；R364．5；R345．57；R392．11；R392.12；R544．05

摘要：肺动脉高压（pulmonary artery hypertension，PAH）是一种伴有中、小肺动脉阻塞的心肺疾病。该文查阅国内外最近的研究文献，介绍PAH中免疫炎症反应的改变，阐述炎症因子、免疫细胞、Rho激酶和基因在PAH疾病的发生和发展的重要作用。大量临床前和临床研究已经证明PAH动物模型中免疫反应的异常，该文将以免疫炎症反应机制为基础，提出治疗或缓解PAH疾病的新的治疗策略和途径，为寻找和发现PAH潜在的药物靶点提供理论依据。

关键词：肺动脉高压；免疫炎症反应；Rho激酶；骨形成蛋白2型受体；药物；药物靶点

网络出版时间：2015－10－16 9：52 网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／34．1086．R．20151016．0952．002．html

肺动脉高压（pulmonary artery hypertension，PAH）是一种以肺血管阻力进行性增加为特征的心肺疾病。血管壁是由内皮细胞、内弹性膜、平滑肌层和外弹性膜组成，在生理状态下血管的收缩和舒张维持平衡状态，当免疫炎症反应时，产生各种炎症因子和氧自由基损害内皮，导致其功能紊乱，NO等舒张血管的物质和内皮素等收缩血管的物质之间的平衡被打破，肺血管的收缩能力异常增加。血管早期的病理变化包括平滑肌细胞异常增殖，中膜平滑肌层增厚，肺血管周围肌化，平滑肌细胞进一步增殖、迁移，导致内膜纤维化，进而形成丛状坏死区，导致血栓形成阻塞血管，产生血流抵抗，增加了右心负荷，使肺动脉压和右心室血压代偿性增加，右心室壁肥厚、纤维化，最终导致右心衰竭，严重者可致死亡［1－3］。

PAH的发病机制并不明确，基因和环境因素在其病理变化中都扮演了重要角色。目前，PAH治疗主要针对血管阻塞这一发病机制，至今未能找到非常有效的治疗药物。因此，寻找和确证治疗PAH的新的药物靶点成为了全球的研究热点。越来越多的研究证明，炎症反应与血管和炎症细胞的代谢密切相关，由于炎症反应所产生的炎症因子可以损害内皮细胞，导致NO、环前列腺素减少，内皮素增加，血管收缩能力增强，同时平滑肌异常增殖，血管结构重构，加剧了PAH患者的病理变化。本文将在系统阐述免疫炎症反应在PAH中发挥作用的基础上，着重介绍炎症反应和骨形成蛋白2型受体（bone morphogenetic protein receptor type 2，BMPR2）在PAH病理变化中扮演的角色及其与炎症因素的交互作用，并总结近年来抗炎相关药物在治疗PAH中的进展。

1　免疫炎症反应与PAH关系

1．1炎症因子 炎症因子是由免疫细胞产生和分泌的一系列信号蛋白，可以调节炎症、免疫、造血系统的一系列生理活动，是PAH病理变化的一个重要的调节因子，也是诊断和治疗PAH疾病的重要标记物［4］。

1．1．1白介素-1β 临床研究发现，在PAH患者体内白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）水平明显提高。IL-1β的水平和前列腺素G（prostaglandins G，PGI2）存在一定的联系［5］，PGI2是花生四烯酸的代谢产物，可以通过下游第二信使cAMP来发挥抑制血管内皮细胞增殖和扩张血管的作用。在PAH患者中内源性PGI2降低，有趣的是在人的肺动脉平滑肌中增加的IL-1β却反馈性诱导PGI2的表达。当组织受损时，IL-1β可以诱导PGI2合成酶（COX-2）的表达，增加PGI2的合成，发挥代偿性的保护作用［6］。但是IL-1β可以下调腺苷环化酶，cAMP产生减少，使得PGI2的作用强度减弱。

1．1．2白细胞介素-6 肺血管内皮细胞增殖是PAH病理变化的一个重要标记。白细胞介素-6（IL-6）是淋巴细胞分泌的细胞因子，可以促进动脉内皮的异常增殖，使得新生内皮发生阻塞性的坏死，肺动脉壁纤维化，右心室收缩压增加，诱发PAH，因此IL-6的水平具有指示患者发病程度的作用［7］。IL-6介导的免疫反应在调节平滑肌细胞功能紊乱诱发的PAH的环节中同样发挥着重要作用。它可以通过上调血管内皮生长因子受体2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）、基质金属蛋白-2（MMP-2）和下游信号分子的磷酸化来诱导血管平滑肌细胞的增殖。此外，在BM-

PR2信号转导通路中，IL-6可以抑制Smad的核移位，减弱该信号通路抑制细胞增殖的作用；在MAPK信号转导通路中，可以下调p38、JNK等抑制细胞增殖的信号转导通路，激活原癌基因c-myc、MAX，上调与细胞增殖和抑制凋亡相关的信号转导通路，如ERK、Bcl-2信号通路［8］。

另外，IL-6水平与合并有慢性阻塞性肺病的PAH （COPD-related pulmonary hypertension）也密切相关，它可以介导和调控肺血管结构的重塑，改变内皮细胞的通透性。研究发现该病症与基因有关，合并有慢性阻塞性肺病的PAH患者编码IL-6基因是－174G／C，而正常人的基因是－174C／C，说明基因异常在PAH的发病过程中同样发挥重要作用［9］。

1．1．3白细胞介素-18 在PAH患者的血液中，白细胞介素-18（IL-18）的浓度会增加［10］。在半胱氨酸天冬酶（caspase-1）的作用下，无活性的前白介素-18因子产生具有生物活性的IL-18［11］。IL-18主要分布于血管中膜的平滑肌细胞，其受体分布于中膜平滑肌细胞、内皮细胞以及浸润的淋巴细胞中，通过自分泌或旁分泌的方式作用于平滑肌细胞，上调组成血管骨架的金属蛋白以及细胞的趋化性，使平滑肌细胞向血管壁移动，导致平滑肌层增厚［4］。

另外，IL-18还作用于单核细胞和巨噬细胞，刺激细胞产生IL-12，IL-12刺激血管壁的淋巴细胞表达干扰素-γ（IFN-γ），IFN-γ与单核巨噬细胞相互作用诱导趋化因子CXCL10 （CXC chemokine10）的表达，CXCL10会进一步促进更多淋巴细胞到达血管壁，加剧PAH的病理变化［11］。

1．1．4CX3CL1 不规则趋化蛋白CX3CL1（Fractalkine）是由373个氨基酸组成的大分子蛋白质，在PAH模型大鼠的血管平滑肌细胞中发现了CX3CL1的表达，TNF-α、白介素等炎症因子可以促进CX3CL1的表达。CX3CL1从细胞分泌后，以游离型或膜结合型存在于体内，它通过与7次跨膜的趋化因子受体-1（CX3CR1）结合来发挥作用，CX3CR1主要在细胞毒性效应淋巴细胞中表达。CX3CL1具有趋化作用，参与白细胞、吞噬细胞和淋巴细胞的游走和活化，还可以增强细胞黏附，促进平滑肌细胞的增殖［12］。

1．1．5CCL5 在反转录链反应中发现，PAH患者肺的病理组织中编码趋化因子CCL5（RANTES）的mRNA含量明显提高。CCL5可能是由内皮细胞、上皮细胞以及淋巴细胞分泌产生的，由脂多糖等前炎症因子激活，进而激活白细胞。CCL5可以促进内皮细胞增殖，而内皮细胞又是CCL5的来源之一［13］，由此产生正性循环。CCL5在血管球性肾炎、大动脉炎等血管性疾病的病理变化中扮演重要角色，通过内皮转换酶1和内皮素来发挥促进有丝分裂和血管收缩的作用，加速PAH的病理进程。

1．1．6MCP-1 单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1，CCL2）是由血管的内皮细胞和平滑肌细胞分泌的，它的活性由趋化因子受体2（CC chemokine receptors 2，CCR2）调节。MCP-1是单核细胞和巨噬细胞活性的潜在调节剂，可以刺激单核细胞和巨噬细胞分泌细胞因子和黏附因子，诱导PAH患者肺动脉内皮细胞和平滑肌细胞增殖迁移，使血管结构重塑，血压升高［14］。在临床实验中发现，PAH患者体内单核细胞的迁移率会被MCP-1抑制剂所抑制，与健康人相比，MCP-1对PAH患者平滑肌细胞增殖、迁移的促进作用更加明显。

1．2免疫细胞 免疫反应和自身耐受性之间存在一种微妙平衡，平衡打破会导致慢性炎症或自身免疫反应。在PAH患者血管的病理组织切片中，血管新生内膜坏死，中膜平滑肌增厚，血管内伴有各种炎症细胞和炎症因子的浸润，损伤周围伴有T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、树突细胞和肥大细胞的浸润［3］。

1．2．1T淋巴细胞、B淋巴细胞 T淋巴细胞在人的细胞免疫中发挥着重要的作用，同样，在PAH发病过程中也扮演着重要角色。CD4＋、CD25＋都是调节性T细胞（regulatory cell，Treg细胞）。Treg细胞可以调节T细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突细胞和自然杀伤细胞来改善自身耐受性，Treg功能衰减会增加患PAH的可能性［15］。例如，PAH的并发症中常常伴有CD4＋细胞的异常，当先天性胸腺发育不良大鼠的血管受损时会产生类似PAH的病理变化，肺部伴有巨噬细胞、肥大细胞、B细胞浸润，这种症状将会随着Treg的功能恢复而逐渐好转。B细胞是由CD4＋细胞刺激分化形成的，B细胞受到激活可以释放自身抗体。研究发现，自身抗体具有增殖抑制的作用，可以抑制内皮细胞增殖和纤维化，促进炎症细胞因子的表达，激活凋亡因子，上调组织相容复合物分子表达，导致结缔组织病变，诱发炎症反应，促进肺血管平滑肌细胞增殖，导致肺血管结构重构、病变，最终诱发PAH［13，16］。

1．2．2巨噬细胞 巨噬细胞在PAH的病理过程中发挥着非常重要作用，可以使肺血管纤维化。在动物实验中发现，减少巨噬细胞数量或抑制其功能可以改善PAH的病理症状。在临床研究中发现，PAH患者体内巨噬细胞聚集，未折叠蛋白和表观基因表达，血管内成纤维细胞的异常聚集，改善糖脂等基本代谢可以相应缓解这些病理变化。除此之外，巨噬细胞还与HIV-PAH等感染所诱导的PAH有关。当胸腺功能缺陷大鼠的血管受损时，巨噬细胞聚集并分泌LTB4，导致血管内皮损伤、凋亡和平滑肌细胞增殖，诱发PAH［17］。

粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和LTB4在PAH的病理变化中也发挥着重要的作用。当Treg细胞活性丧失时，机体反馈性促进巨噬细胞释放LTB4，导致肺血管内皮细胞损伤和凋亡，并促进平滑肌细胞增殖［18］。巨噬细胞在坏死组织中明显升高，促进IL-1β、IL-6、TNF-α表达，进一步激活T细胞，加速PAH发病进程。除此之外，产生血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF），这些生长因子与细胞表面相应受体结合后，激活与细胞有丝分裂相关的信号转导通路，使平滑肌细胞、纤维母细胞及内皮细胞增殖、迁移［18］。

1．2．3肥大细胞 肥大细胞是由骨髓所产生，广泛存在于各种组织中。肥大细胞中含有许多具有肝素钠和组胺的囊泡小体，在PAH患者中，肥大细胞的数目明显提高。研究发现，在重塑的血管和骨髓中肥大细胞及其分泌的蛋白酶都会

明显增加，并伴有c-kit受体激活的细胞的数量提高［19］，c-kit受体与配体的结合可以促进干细胞的生长。虽然并不确定肥大细胞与PAH具有直接的关系，但是它与血流动力学息息相关［20］，可以直接调节血管活性，增加金属蛋白酶的表达，促进血管发生形变。也有研究发现，肥大细胞具有抗炎和免疫抑制作用，它的机制需要进一步的研究证明，可能同时具有促进炎症反应和抑制免疫应答的双重作用。

1．2．4其他相关细胞 研究发现，在PAH患者的血管中树突细胞数量增加，这可以加重PAH的组织病理变化。中性粒细胞弹性蛋白酶与PAH的病理现象相关，在动物实验的PAH模型中和长期处于低氧环境的小鼠的肺动脉平滑肌细胞中均发现中性粒细胞和弹性蛋白酶的增加，抑制弹性蛋白酶的表达可以抑制细胞增殖［21］，并且缓解野百合碱所诱导的PAH的病理变化。肺部淋巴结中淋巴细胞增殖形变，为PAH的自主免疫反应提供了形态学上的支持。自然杀伤细胞同样也与PAH密切相关，PAH体内自身抗体非常多，一些自身免疫疾病和感染疾病可以诱发PAH，但是PAH疾病状况却不会因为这些疾病的治疗而缓解［22］。

1．3Rho激酶 Rho激酶是小G蛋白RhoA下游的底物，在调节细胞增殖、迁移、血管收缩以及免疫炎症反应方面具有重要的生理功能。实验研究发现，Rho激酶抑制剂可以明显缓解野百合碱诱发的PAH大鼠的血管重构和免疫反应［23］。临床实验观察到，他汀类降脂药具有化解PAH病理变化的作用，其机制是他汀类药物可以对Rho激酶进行修饰，降低活性，缓解内皮细胞的功能紊乱及平滑肌的收缩力［24］。在PAH患者中发现，血液的中性粒细胞内Rho激活率明显提高，进一步说明Rho激酶与PAH有直接关系［24］。核转录因子NF-κB可以诱导黏附因子、炎症因子以及趋化因子的表达，调节PAH患者的免疫炎症反应，Rho激酶抑制剂可以减少NF-κB表达，相应缓解免疫病理变化［23］。

1．4BMPR2信号转导通路 BMPR2是转化生长因子β （transforming growth factor-β，TGF-β）受体超家族成员，具有丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶活性，TGF-β／BMPR／BMP信号转导系统对肺动脉内皮细胞及肺动脉平滑肌细胞的增殖、分化、凋亡具有重要的调节作用。

在PAH患者中发现BMPR2基因突变或信号转导通路的异常，导致生长因子的异常表达以及血管细胞的炎症反应。BMPR2表达减少可以促进内源性配体的表达，抑制mi-croRNA转录，而microRNA可以调节促纤维生长因子-2的正常表达［25］。其次，BMPR2激活p-p38信号通路［26］，控制IL-6等炎症因子的表达，当BMPR2表达减少时，IL-6过量表达，加剧了PAH患者的病理变化；还可以刺激GM-CSF［27］，促进TNF-α释放。另外，BMPR2还可以刺激non-Smad、ERK、JNK等信号通路，促进Treg细胞从淋巴组织中分化，从而达到调节免疫反应的作用。

2　靶向免疫炎症反应的治疗进展

免疫炎症反应在PAH的病理变化进程中发挥重要作用，了解PAH的免疫炎症反应机制，可能会寻找到一些新的药物靶点和治疗方案。目前，靶向炎症反应的药品已经应用于临床或处于临床研究阶段，在缓解PAH患者的病理免疫变化和提高生活质量方面初见成效。

弹性蛋白酶抑制剂可以改善野百合碱所诱导的PAH，并且可以抑制后续的炎症反应，高选择性人工合成弹性蛋白酶抑制剂已被FDA批准作为治疗PAH的孤儿药［21］，抑制NF-κB及下游的信号转导通路，调控过氧化物酶受体，抑制氧化磷酸化，改善细胞的代谢；FK506不仅是免疫抑制剂，还可以激活BMP信号通路缓解疾病症状，从BMPR1中移除FKBP12激活BMP通路［28］，调控下游的Smad核转位，FK506也已作为核因子抑制剂应用于临床；利妥昔单抗是以B细胞为靶点的一种免疫抑制药，在临床实验中也取得一定成效；另外，Apelin可以抑制核转录因子NF-κB表达，发挥其抗氧化的作用，抗氧化因子可以使血管细胞代谢恢复正常［29］；GM-CSF抑制剂也可抑制巨噬细胞聚集来缓解PAH症状［27］；免疫抑制剂和皮质激素的合用是目前治疗PAH最有效的方式，免疫抑制剂虽可以用于临床治疗，但是需要严格检测标准，若3～6个月的治疗后，其临床表现和血流动力学并没有改善，需要停药，以免诱发其他的疾病。

3　结语与展望

综上所述，PAH的发病机制很多，免疫炎症反应在PAH的发病过程扮演着重要的角色，可通过综合性地调节与炎症反应相关的因子、免疫细胞、信号转导通路和基因，提高和改善患者的生活质量。针对PAH的抗炎药物研究也有望成为治疗PAH及相关血管重塑疾病的新方向。

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Research progress on role of immuno-inflammatory response in pulmonary artery hypertension

ZHANG Hui-fang，FANG Lian-hua，DU Guan-hua
（Beijing Key Laboratory of Drug Targets Identification and Drug Screening，Institute of Materia Medica，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Beijing 100050，China）

Abstrcat：Pulmonary artery hypertension（PAH）is a cardiopul-monary disease with extensive obliterative changes in the small to midsized pulmonary arterioles．This review summarizes the al-tered inflammation and immune processes underlying the devel-opment of PAH，and discusses inflammatory factors，immune cells，Rho kinase and gene implicated in PAH．Preclinical stud- ies have provided the basis for abnormal immune response in ani-mal models of the PAH，and this paper，based on inflammatory／immune response mechanisms，proposes PAH potential therapeu-tic targets．

Key words：pulmonary arterial hypertension；immuno-inflamma-tory response；Rho-kinase；BMPR2；drug；drug target

作者简介：张惠芳（1991－），女，硕士生，研究方向：心脑血管药理学与新药发现，Tel：010-63131571，E-mail：huifangzhang＠imm．ac．cn；方莲花（1963－），女，博士，研究员，博士生导师，研究方向：心脑血管药理学与新药发现，通讯作者，Tel：010-63165313，E-mail：fanglh＠imm．ac．cn；杜冠华（1956－），男，博士，研究员，博士生导师，研究方向：神经药理学与新药发现，通讯作者，Tel：010-63165184，E-mail：dugh＠imm．ac．cn

基金项目：国家科技部“重大新药创制”科技重大专项（No 2013ZX0910 3001008，2012ZX09103101-078，2013ZX09508104）；国家自然科学基金资助项目（No 81573645）

收稿日期：2015－07－07，修回日期：2015－08－02

文献标志码：A

文章编号：1001－1978（2015）11－1481－04

doi：10．3969／j．issn．1001－1978．2015．11．001