血清C反应蛋白及白细胞介素6与高原肺动脉高压的相关性

贺连芳　华　毛



·综述·

血清C反应蛋白及白细胞介素6与高原肺动脉高压的相关性

贺连芳1,2华毛2

高原肺动脉高压；C反应蛋白；白细胞介素6

高原肺动脉高压为高原地区特有疾病，其发病率、致死率在高原本地人群及长期移居高原人群中均较高，严重威胁着人们的身体健康及生活质量，大多数的患者为年轻人，预后性很差，如果不予以有效治疗控制病情发展，将使肺动脉高压进行性升高，进而会导致右心衰竭最终导致死亡。肺动脉高压的发病机制较复杂，目前认为的主要病理生理机制是由于肺血管收缩与重构和慢性血栓导致的。研究发现，C反应蛋白及白细胞介素-6参与了高原肺动脉高压的发病过程，现就C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)、白细胞介素-6(interleukin-6, IL-6)如何参与高原肺动脉高压发病过程以及对两者之间相关性的研究进展作一综述。

一、高原肺动脉高压的概述

1. 高原特殊地理环境及肺动脉高压的发病机制: 高原地区以低压、低氧、干燥、寒冷、日夜温差大、紫外线强、风沙大等因素从生理、心理各方面影响着人体各项的机能。当进入高原环境后，为适应高原缺氧环境，机体各系统出现氧解离曲线移动、加快心率等一系列代偿性变化，用以增加机体组织利用、供应氧能力。不过机体在急性缺氧和慢性缺氧时的代偿反应有区别，随着在高原低氧环境下暴露时间的延长，机体对低氧代偿不全时，将发展成为高原肺动脉高压(high-altitude pulmonary hypertension, HAPH)等慢性高原病(chronic mountain sickness, CMS)。HAPH是指生活在海拔2 500米以上的人群，由于大气压低、氧含量低等引起的肺小动脉的功能及器质性改变，常以肺动脉压力升高和低氧血症为主要特征。HAPH发病机制目前还不完全明确，低氧性血管收缩、低氧性血管重塑被认为是其主要病理生理过程,且氧疗不能纠正[1]。研究发现在同一海拔地区，移居人群的CMS发病率，如HAPH显著高于世居人群[2]。Jiang等[3]研究发现藏族世居者CMS患病率为1.21%，然而移居汉族约为5. 57%(P<0.01) ，表明在海拔3 500 m 以上高原地区持续居住多年的汉族移居者患病率是世居藏族的5倍。这意味着高原肺动脉高压存在易感人群和非易感人群，即高原肺动脉高压的发生可能是遗传因素和环境因素共同作用的结果[4]。

高原地区氧含量较低，低氧可以通过多种途径导致肺血管舒张收缩平衡失调、内膜层增厚、中层的平滑肌增生肥大并向远端的小血管延伸，中层和外膜层的间质细胞与细胞外基质增多，且引起肺小血管肌化程度增强、非肌型动脉向肌型化转变以及细胞外基质沉淀增多等，最终将导致血管重构形成肺动脉高压[5]。Marrone等[6]认为肺血管的重构又同时会引起肺小气道功能异常，最终引起节段性肺缺氧，从而使相应区域肺血管收缩，这两种因素相互作用，将进一步加重肺血管重构，从而导致持续性肺动脉高压。

2. 高原低氧引起HAPH的病理生理机制: 高原缺氧引起肺血管病变的主要途径有：①内皮素1(ET-1)是最强大的缩血管因子。缺氧状态下，ET-1降解量减少。ET-l主要通过激活的内皮素lA亚型受体阻断电压门控钾离子通道实现血管收缩；②缺氧阻碍内源性一氧化氮的产生，使肺动脉平滑肌舒张功能减弱，促进5-羟色胺的产生。5-羟色胺是肺血管收缩因子，与此同时5-羟色胺还是一种促有丝分裂原，能引发肺动脉平滑肌细胞的增生、肥大，进而参与肺血管结构重建；③低氧还可激活磷脂酶A，使前列腺素、血小板活化因子、白三烯等炎性介质含量增加，参与血管舒张和收缩、产生细胞毒作用；④高原低氧还能使肺动脉平滑肌细胞去极化、激活蛋白激酶C参与肺动脉收缩与血管重构过程，从而诱发HAPH;⑤长期暴露于高原低氧环境会刺激血管内皮细胞，引起血管内皮功能紊乱。肺动脉血管内皮是一个代谢很活跃的组织，能合成和释放多种血管活性物，如ET-1、一氧化氮等，共同调节血管壁的舒缩功能与平滑肌细胞的增殖和迁移等[7]；⑥慢性缺氧会直接刺激机体系统性炎症的发生，使CRP及IL-6含量升高。CRP与IL-6的升高通过一系列途径参与HAPH的发生。

二、CRP与HAPH的关系

1. CRP的概述: CRP是重要的炎症介质。机体在发生感染的急性期、血清中CRP含量可短期内快速增加至正常水平约1 000倍[8]。由于CRP反应快、灵敏度高，临床上常用CRP判断疾病状况及预后，并且指导用药。CRP通常在IL-6调节下由肝细胞分泌。除此之外，IL-1、补体活化产物、糖皮质激素等其他细胞因子也能诱导其表达。一般认为，CRP通过介导吞噬作用实现对人体的防御功能。

2. CRP在HAPH患者血清中含量升高: HAPH患者血清中CRP水平高于正常值，且其值与肺动脉高压患者收缩压呈正相关[9]。最初人们仅将CRP视作伴随炎症而存在的炎性标志物，能反映炎症及组织损伤程度，并不认为CRP为肺血管疾病中血管重构病理生理过程的直接参与者。然而越来越多的研究表明[10]，CRP为诱导肺血管疾病发生、发展的直接参与者，是肺血管疾病的独立危险因子。免疫组化、免疫荧光定位显示CRP主要结合于细胞膜，细胞在高原低氧环境中暴露时间越长，CRP浓度越高，与细胞膜结合的CRP数量越多，且细胞凋亡率随着缺氧时间的延长以及CRP浓度的升高而增加。免疫组化及免疫荧光定位等结果表明细胞损伤的越严重，细胞膜结合的CRP量就越多[11]，即缺氧会引起细胞膜结合的CRP含量升高，加快了细胞的凋亡，促使细胞缺氧进一步加重，形成恶性循环。

3. CRP引起HAPH的发病机制: 人类CRP能与多种配体，如磷脂酰胆碱( phosphorylcholine, PC)、脂蛋白、半乳糖、染色质、胆固醇、脂多糖等结合，当机体长期处在高原低氧环境中使细胞受损，上述物质会从损伤的细胞中释放出来暴露于巨噬细胞及中性粒细胞表面，巨噬细胞及中性粒细胞均具有吞噬作用，CRP即可通过介导吞噬作用予以清除。另外CRP还可以通过本身的阳离子的结合部位或Ca2+结合配体，经过补体经典途径激活补体并促使其与CRP结合，最终形成膜复合物C5～C9清除缺氧损伤细胞、外来致病因子等。因此当缺氧在内的各种因素损伤细胞时， PC等CRP配体暴露于细胞表面，CRP可通过激活补体或介导吞噬作用造成血管内膜细胞损伤。研究发现CRP可导致肾小球膜细胞内钙离子浓度增加，并激活 NF-κB[12]，而通过应用钙离子鳌合剂减低钙离子浓度的预处理可减弱CRP介导的NF-κB的激活。因此CRP激活NF-κB是通过升高细胞内钙离子浓度介导的，而激活的NF-κB 会促进ET-1 mRNA 的转录,进而使ET-1浓度增加，使血管收缩。同时CRP可引起细胞直接损伤，主要通过降低线粒体膜电位及加重损伤细胞的钙超载介导。动物实验发现CRP可以促进颈动脉血管成形术后小鼠的平滑肌细胞增生[13]。CRP还可直接调控血管内皮细胞的功能，内源性一氧化氮生成减少是其一个表现，主要原因是CRP降低了一氧化氮合酶的表达及其生物活性[14]。

当人体长期暴露于高原低氧环境中，血清中CRP含量升高，与细胞膜结合的CRP增加,CRP可通过直接损伤血管内皮细胞、促进ET-1的分泌，降低一氧化氮合酶的表达，促进血管平滑肌细胞的移行及新生内膜的形成等机制收缩血管、使血管重构，最终导致HAPH的形成。CRP含量的升高同时加重了内皮细胞功能紊乱，加之高原缺氧本身会损伤血管内皮细胞产生内皮功能紊乱。而内皮细胞功能紊乱也是HAPH的一个主要触发因素，因此CRP也可通过介导内皮细胞功能紊乱使肺血管收缩从而参与HAPH的形成。另外CRP还可通过炎症反应参与HAPH的形成过程。

三、 IL-6与HAPH的关系

1. IL-6的概述: IL-6是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一种细胞因子。机体多种组织细胞可产生IL-6，如单核巨噬细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等，尤其在肿瘤坏死因子(tumor necrosis fact, TNF)、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)等的刺激下含量增加，同时在创伤、感染和应激等因素所致的炎症反应中IL-6mRNA表达明显升高。它和血细胞生长因子相互作用，相互协调，共同完成造血及免疫调节等功能，除此之外还参与了机体细胞分化、炎症等的病理生理过程。IL-6与IL-6受体结合，引发炎症性疾病，刺激淋巴细胞如T淋巴细胞与B淋巴细胞等，分泌炎症性介质，并且促进B淋巴细胞的成熟与分化[15]。

2. IL-6在 HAPH患者血清中含量升高: 缺氧环境中4 h即可导致人肺动脉平滑肌细胞中IL-6mRNA 的表达翻一倍[16]。常压下，人体血清IL-6水平在运动前后无明显差异，而在4000 m低氧环境下，安静和体力负荷后，人体血清IL-6平均较同状态下不同海平面对照值显著增高，说明高原低氧环境对人体血清IL-6有明显影响[17]。提示肺动脉高压患者血清中IL-6的升高并非由单纯的炎症刺激所致，应复合考虑是由缺氧引起的IL-6的升高，印证了近年提出的“Inflammatory Hypoxia”(炎症性低氧)的概念，所谓“炎症性低氧”是指低氧能诱发炎症，炎症又可进一步加重低氧，形成恶性循环。低氧与炎症之间的恶性循环是防治HAPH的难点之一，而抗炎是打破这种恶性循环的关键策略[18-19]。

不仅在HAPH患者体内，动物实验中有同样的发现。慢性低氧诱导肺动脉高压小鼠肺组织中发现，IL-6 mRNA表达提高，IL-6蛋白表达增强并且IL-6的浓度增加。并受基因水平调控[20]，注射IL-6能诱导肺动脉高压(pulmonary hypertension, PH)，IL-6加重低氧诱导PH的血管重构，在过度表达IL-6的转基因小鼠中,血管表现出了PH式重构[21-22]。在低氧诱导的PH模型中,IL-6基因敲除可血管起到保护作用，表现为抑制肌型动脉中膜厚增生、减轻右室肥厚程度、降低右室收缩压及减少炎症细胞聚集[23]。徐雷等[24]发现在野百合碱诱导肺动脉高压模型实验组肺组织中IL-6浓度增加，且pearson相关分析表明大鼠肺动脉收缩压与IL-6呈正相关，也表明了IL-6参与了肺动脉高压的发展过程，以上的研究发现高原低氧环境可使机体中IL-6水平增加，且IL-6含量的增加会诱导机体产生肺动脉高压、加重肺血管重构。

3. IL-6基多态性与高原肺动脉高压发生的关系: Chaouat等[25]发现循环IL-6与平均肺动脉压相关。IL-6基因-174位点C/G多态性分为GG、Gc和cC三种基因，其中GG基因患者肺动脉压较Gc和cC基因的高，具有统计学差异。研究者认为IL-6基因-174位点C/G基因多态性与缺氧性肺动脉高压有关，且IL-6 G(-174)G基因型平均肺动脉压力水平远高于CG及cc基因型。

4. IL-6参与HAPH发生的机制: HAPH发生主要部位是远端的肺动脉，肺血管壁由肺血管平滑肌细胞(pulmonary vascular smooth muscle cell, PVSMC)、肺成纤维细胞、肺血管内皮细胞(pulmonary vascular endothelial cell, PVEC)组成，这些细胞结构和功能的异常变化是导致肺动脉压力升高的主要原因。而PVSMC是肺血管重塑的主要效应细胞[26]。当受到IL-6刺激时，PASMC表型发生转化，细胞增殖活性、合成和分泌基质蛋白及炎症因子(IL-6、Y-干扰素)的活性增加，促使炎症细胞聚集产生炎症级联放大效应，并通过促进PASMC的增殖和迁移促成肺血管重塑。IL-6的过度表达能加快肺动脉肌型化，破坏肺血管内膜正常结构及功能，最终导致血管内膜增殖性闭塞性病变，使管腔狭窄加重缺氧[27]。IL-6的高表达能促进肺动脉的肌化程度其机制可能为IL-6可由PVEC分泌，而PVSMC对IL-6的分泌有抑制作用，IL-6含量升高间接刺激PVSMC数量增加，其机制与受体酪氨酸激酶(RTK) 及酪氨酸激酶(JAK)牵涉的信号转导通路有关。IL-6引起血管内皮生长因子的表达可能是通过血管内皮生长因子使PVEC向PASMC转分化了从而间接增加了PASMC的数量，进而使肺血管管腔变狭窄[28]，使血管阻力进行性升高，发展为HAPH。

在高原缺氧环境下会使机体IL-6水平升高，而IL-6本身为一种炎症细胞因子，在HAPH中，炎症反应使肺组织细胞代谢需氧量增加，而肺微循环血栓等原因阻断氧的供给导致肺组织的氧供需失衡，在炎症部位形成低氧环境，加重了低氧的程度。肺动脉高压患者中全身炎症反应与气道、肺血管结构的病理变化基本一致，提示随着气道、肺血管重构的发展，炎症因子的表达也呈现逐渐增加的趋势。高原缺氧可导致IL-6表达升高，从而激活炎症细胞及下游的信号转导通路，启动增殖过程,同时白细胞介素受体相关激酶(interleukin receptor associated kinases，IRAK)家族也被激活，IRAK-4诱导IRAK-1发生磷酸化，并引发自动磷酸化过程，与肿瘤坏死因子受体相关因子结合形成复合物，最终激活NF-κB等核转录因子，引起IL-6等一系列炎症细胞因子的转录表达增加，并形成类似“瀑布效应”，使机体组织产生炎症病理损伤，损伤血管内皮等细胞，更有甚者可引起致死性疾病[29]。同时持续IL-6高表达则可以促进氧自由基的大量产生，如组胺和花生四烯酸等，加重了气道炎症反应提示预后不佳，预后较差也可引起病理性损伤[30]。

IL-6能诱导血管内皮素、血管内皮生长因子等，还可以促进血细胞的发育，有促进造血的功能，加之其破坏了血管内膜的正常生理功能，参与凝血的瀑布反应，促血小板聚集，诱导血栓的形成。IL-6可用于慢性血栓形成性肺动脉高压的造模，并获得了成功[31]。肺血管血栓的形成通过增加肺血管阻力参与PH病理生理过程。另外，CRP是由肝细胞产生的，当急性损伤或炎症，肝细胞在IL-6等细胞因子的诱导下产生大量CRP，两者呈正相关。即CRP升高时IL-6水平也同时升高，间接反映出了IL-6的浓度[32]。

综上所述,高原地区天然低氧环境可引起机体细胞缺氧，使得肺组织中CRP、IL-6升高并通过多种途径导致肺血管痉挛、收缩、重塑，加之基因的易感性最终演变为HAPH，HAPH严重影响高原人群的生活质量，因此积极寻找其发病机制对保障高原人民的身心健康有着非常重要的意义。

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(本文编辑：王亚南)

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10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.02.027

810000 西宁，青海大学医学院临床医学系1

810000 西宁，青海大学附属医院呼吸内科2

华毛，13997239041@163.com

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2015-10-23)