单核巨噬细胞特点及其盐敏感高血压靶器官损伤机制

杨国红 综述 李玉明 审校

综述

单核巨噬细胞特点及其盐敏感高血压靶器官损伤机制

杨国红 综述 李玉明 审校

高盐摄入；单核巨噬细胞；淋巴管；高血压；靶器官损伤

高血压是心血管疾病最重要的危险因素之一[1]。新近完成的全基因组关联研究(genome wide association studies，GWAS)，在病因学上进一步证实原发性高血压的发病是多基因交互作用的结果[2]。通过药物治疗虽然可以控制血压，但并不能完全防止靶器官损伤的出现，提示在血压水平之外还应控制其他的危险因素，寻找更多新的治疗靶点。在影响高血压发生发展的众多危险因素中，高盐摄入对血压的影响一直备受关注。高盐摄入不仅可以引起血压水平的显著升高，还能够以独立于血压水平的途径引起心、脑、肾等靶器官的损害[3,4]。因此，研究高盐摄入与靶器官损伤的作用机制，在更深层次上阻断高盐对高血压性靶器官损伤的作用，保护靶器官，显得尤为重要。为此，笔者拟对单核巨噬细胞与盐敏感性高血压关系的研究进展做一综述。

1 单核巨噬细胞的异质性细胞群

单核巨噬细胞系统包括循环中的单核细胞和组织中固有的巨噬细胞，均起源于骨髓髓系祖细胞。大量研究证实，单核巨噬细胞在表型和功能上存在异质性。在小鼠血循环中单核细胞分为Ly6C+单核细胞和Ly6C-单核细胞两个亚型。Ly6C+单核细胞表达C-C趋化因子受体2(C-C chemokine receptor 2，CCR2)、CD2配体(CD2ligand，CD2L)和CX3C趋化因子受体 1(CX3Cchemokine receptor 1，CX3CR1)，在炎性反应和感染等条件下可以分化为M1型巨噬细胞，在体外可被脂多糖和干扰素-γ(interferon-γ，IFN-γ)激活，高表达肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白介素-1(Interleukin-1，IL-1)等炎性因子，主要在炎性反应、吞噬和细菌清除中起作用。Ly6C-单核细胞表达Arginase、Fizz1、盐皮质激素受体(mineralocorticoidreceptor，MR)和 IL-4R，可以分化为M2型巨噬细胞，在体外可以被IL-4和IL-13激活，主要在损伤修复、组织重塑和免疫调节中起作用[5]。大量研究显示，单核细胞不同亚群比例和功能失调是众多心血管疾病发生发展的重要病理生理学基础之一[6,7]。近期研究也发现，短期的高盐摄入能引起人外周血CD14++CD16+亚群单核细胞数量和比例的明显增多[8]，揭示了高盐摄入引起的靶器官炎性反应的细胞学基础，提示食盐摄入、固有免疫及靶器官炎性反应之间存在着密切联系，为我们深入研究外周血单核细胞亚群与高血压及靶器官损伤之间关系拉开了帷幕。

2 盐敏感高血压靶器官损伤机制

2.1 单核巨噬细胞浸润作用 单核巨噬细胞系统作为机体免疫系统的一个重要组成部分，在抗炎、抑制肿瘤生长及免疫调节方面发挥着重要作用。高血压动物模型研究表明，血压水平的升高伴随着单核巨噬细胞在靶器官的浸润。而且，单核巨噬细胞浸润程度的增加与高血压靶器官损伤(target organ damage，TOD)的程度相关[9-11]。在肾脏，随着高血压疾病的进展，肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)被激活会伴有明显的巨噬细胞浸润，而巨噬细胞在局部组织的浸润又通过释放促炎因子和生长因子，进一步激活RAS，两者互为因果，导致高血压靶器官的损伤和功能不全。应用RAS阻断药如血管紧张素转化酶抑制药(angiotensin converting enzyme inhibitor，ACEI)和(或)血管紧张素Ⅱ受体阻断药(angiotensin Ⅱ receptor blocker，ARB)不仅可以抑制RAS在高血压发生发展过程中的作用，还能减少巨噬细胞浸润，抑制局部组织的炎性反应反应，从而延缓高血压及其靶器官损伤的进展[12,13]。

2.2 RAS对心血管重塑作用 RAS系统在高血压疾病及其心脏重塑的过程中扮演着重要的病理生理角色。研究证实，局部炎性反应和巨噬细胞浸润是血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)导致的高血压性心脏病模型中心肌纤维化的主要特点[14]。巨噬细胞的浸润会产生一系列的炎性因子和生长因子，从而进一步促进炎性反应和心肌组织纤维化过程的进展[15]。单核细胞趋化蛋白-1(monocytechemotactic protein-1，MCP-1)介导巨噬细胞的聚集，通过转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)在压力负荷导致的心肌纤维化过程中起着重要作用[16]。大量研究证实，TGF-β/Smad 3途径在炎性反应的诱导和消退过程中起着重要作用。Huang 等[17]发现，Smad 3是血管紧张素诱导的心肌炎性反应和纤维化过程中的重要介质。他们研究证实Smad 3基因敲除可以抑制血管紧张素诱导的心肌炎性反应，特别是血管周炎性反应，抑制心肌质量的增加以及心脏的纤维化过程。

2.3 靶向清除单核巨噬细胞对血压及靶器官的影响 但是，靶向清除巨噬细胞，减少巨噬细胞浸润，以及靶向阻断巨噬细胞释放的相关炎性因子及生长因子的信号传导通路，能否延缓高血压疾病及靶器官损伤的进展还不是完全清楚。新近研究对单核巨噬细胞系统与淋巴管功能、间质Na+浓度及机体血压平衡的关系提出了新的见解[18]。Machnik等[18]利用氯磷酸脂质体清除高盐干预的SD大鼠体内的巨噬细胞，结果血压明显高于单纯的高盐干预组；利用血管内皮生长因子-C(vascular endothelial growth factor-C，VEGF-C)的“Trap”靶向阻断VEGF-C的作用，血压亦高于单纯的高盐干预组。他们认为，长期的高盐负荷可以使皮肤间质Na+、K+浓度之和与水的比值增加，并伴随着皮肤间质糖胺聚糖(glycosaminoglycan，GAG)及其硫酸化程度的增加，这不仅为渗透性的非活性Na+(osmotic inactive Na+)的储存提供了条件，而且使皮肤间质处于高张性渗透应激状态。作为对皮肤间质的高渗状态的反应，巨噬细胞激活张力应答增强子结合蛋白(tonicity responsive enhancer binding protein，TonEBP)诱发局部的级联反应以维持间质内环境的稳定。TonEBP结合到VEGF-C的启动子上，促使VEGF-C的表达增加，引起淋巴毛细管网的密度增加和过度增生[19]。这种淋巴管的过度增生在高盐诱导的血压升高过程早期，可对血容量产生“分流”，故可在一定程度上对血压过度升高起到缓冲作用。而阻断巨噬细胞介导的调节反应，不仅使盐敏感性高血压恶化，而且还可以改变机体的盐敏感状态[20]。亦有研究证实，清除巨噬细胞的方法能明显改善肾脏疾病的炎性反应和纤维化[12]。靶向清除巨噬细胞对高血压及靶器官损伤的作用，目前还不是完全清楚，也许在特定的疾病发展阶段特异性的清除特定表型的巨噬细胞，能有好的收益，还需要进一步的证实。

2.4 对左心重塑的反思 上述研究以机体免疫防御的第一道防线—固有免疫反应的主体——单核巨噬细胞为立足点，阐释了高盐摄入干预下，单核巨噬细胞在血压及水盐代谢平衡方面发挥着重要作用。笔者实验室在上述研究的基础上，开展了高盐摄入、单核巨噬细胞激活及高血压性靶器官损伤方面的研究。结果发现，8%的高盐饮食干预12周在引起自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats, SHR)血压水平显著升高的同时，心肌间质巨噬细胞浸润程度及淋巴管的密度明显增加，并伴随着心肌细胞的肥大及心肌间质纤维化程度的加重，提示发生了显著的左心室重塑[21,22]。对这一现象的反思，引导笔者对单核巨噬细胞激活引起的淋巴管增生在高血压性左心室重塑中的作用进行了深入研究。笔者利用逆转录病毒载体对单核巨噬细胞内TonEBP/VEGF-C信号通路进行双向调节，进而干预高盐摄入引起的淋巴管增生，发现上调VEGF-C信号通路的激活在引起心肌间质淋巴管明显增生的同时，单核巨噬细胞浸润程度显著减轻，左心室重塑也明显改善(表现为心肌间质及血管周胶原沉积量的减低，心肌细胞肥大程度的减轻及左心室收缩功能的改善)；而下调VEGF-C通路的激活则引起单核巨噬细胞浸润程度的加重及左心室重塑的恶化[22]。提示单核巨噬细胞通过淋巴管系统为机体血压调节及靶器官重塑提供了一种缓冲机制。在短期的高盐摄入条件下，机体作为对短时高渗状态的一种代偿，激活固有免疫系统进行调节，引起淋巴管的显著增生，在一定程度上可对血压的升高起到缓冲作用。而长期的高渗刺激引起机体防御反应的失代偿，则导致血压程度的显著升高及心室重塑的加重。

2.5 预防措施思考 上述研究证据阐释了在高血压及其靶器官损伤的发生发展过程中，伴有巨噬细胞在局部组织的浸润，在疾病的不同发展阶段，巨噬细胞的表型及不同表型的细胞数量不断也发生着动态的变化。调节不同阶段巨噬细胞表型的比例，抑制其过度发生的炎性反应，减少靶器官的纤维化和功能的减退，以防止并发症的发生，是以单核巨噬细胞为靶点的高血压及靶器官损伤治疗的最终目的。

3 淋巴管系统、单核巨噬细胞的转分化作用与心血管疾病

3.1 淋巴管系统的作用 淋巴管系统作为淋巴液回流、蛋白转运及免疫细胞归巢的重要途径，在机体的液体稳态及免疫调节方面发挥着重要作用[23,24]。淋巴管解剖和功能的异常都会引起淋巴液回流的障碍，导致心肌水肿，进而引起心脏结构和/或功能的改变[25]。心脏的淋巴循环起自心内膜下的毛细淋巴管，经过心肌间淋巴管汇集到心外膜下的集合淋巴管，最终经淋巴干汇入静脉系统。很多研究显示，心脏淋巴管的机械性或者反应性阻塞可以引起心肌、心内膜、心脏瓣膜和传导系统的病变[25]。心肌纤维化是高血压一个明显的改变。心肌的纤维化表现为胶原纤维在心肌间质和血管周的沉积，引起心脏结构和功能的改变，最终引起心力衰竭[26,27]。

高血压导致心肌纤维化的具体机制还不是特别清楚。大量证据显示，淋巴水肿可能是导致心肌纤维化一个最重要的因素。为了研究高血压性心脏纤维化与淋巴管的关系，Li等[28]以Dahl 盐敏感性大鼠(dahl salt sensitive rat，Dahl S)为研究对象，利用透射电子显微镜观察了高血压大鼠心肌纤维化及淋巴管的超微结构改变。结果发现，高血压大鼠淋巴管的淋巴内皮细胞细胞器明显受损，淋巴内皮细胞内出现许多不同大小的囊泡，淋巴管周围有许多胶原纤维的沉积及成纤维细胞的聚集，有些胶原纤维与淋巴内皮细胞直接连接。他们还发现，Dahl S 的淋巴管内皮胞吐作用更活跃，可以观察到许多突向淋巴管腔的胞质突起，而且淋巴管上有许多细丝连接着淋巴内皮细胞和胶原纤维。这些结果提示在高血压患者心脏存在着淋巴回流的阻塞，淋巴液回流到静脉及组织液进入淋巴管的过程均被抑制，这会导致心肌组织的淋巴水肿及心肌间质压力的增高；另外，淋巴管阻塞后的胶原合成和沉积也明显增多，最终引起心肌纤维化的加重。

上述研究证据说明，不仅是单核巨噬细胞的激活在特定条件下可以促进淋巴管的生成，淋巴管系统也为免疫细胞的转运和归巢提供通路，两者相互作用，共同维持着机体血压调节水盐代谢方面的平衡。

3.2 单核巨噬细胞的转分化作用 调节成年个体淋巴管生成的机制还不是特别清楚。新生淋巴管的淋巴内皮细胞可能来源于循环中的淋巴内皮祖细胞，来自于单核巨噬细胞，还可能由已存在的淋巴管分裂和出芽而来[19]。有研究表明，人类循环中一大部分的CD14+幼稚单核细胞表达VEGFR-3，而单核巨噬细胞是肿瘤间质组织巨噬细胞中主要的表达VEGF-C的细胞，也是炎性反应状态下浸润到移植肾和角膜的巨噬细胞中主要表达VEGF-C的细胞[29-31]。而近来有研究发现，巨噬细胞在某些条件下也可以转化为淋巴内皮细胞[32,33]。Maruyama等[32]在小鼠角膜炎性反应模型研究中发现，小鼠角膜基质中骨髓来源的CD11b+巨噬细胞表达淋巴管内皮细胞标志物淋巴管透明质酸受体-1(lymphatic vessel hyaluronan receptor-1，Lyve-1)和同源转录因子(prospero-related homeobox-1，Prox-1)，说明CD11b+巨噬细胞可能是炎性反应过程中淋巴管生成的一个重要的机制。此外，外周血中有一部分幼稚单核细胞组成性的表达VEGFR-3。这部分单核细胞在炎性反应状态下离开血管分为两部分，其中一部分单核细胞在TNF-α和/或其他炎性因子的刺激下转化为能分泌VEGF-C的巨噬细胞，可以诱导淋巴内皮细胞的增殖；另一部分巨噬细胞可以通过形成细胞聚集体，再形成细胞囊泡，最后整合到临近的淋巴管成为新的淋巴内皮细胞，称为单核巨噬细胞的转分化作用[33]。

上述研究阐述了单核巨噬细胞与淋巴管生成的关系，提出部分单核巨噬细胞可以通过转分化作用参与淋巴管的生成，而高盐摄入诱导的高血压性左心室重塑过程中也伴有淋巴管的增生及心肌间质单核巨噬细胞的浸润，在这一病理机制的淋巴管生成过程中，与淋巴管生成相关的单核巨噬细胞亚群有哪些特性和功能，调节这一特定亚群的单核巨噬细胞对高血压性左心室重塑有何影响？是我们下一步亟待解决的问题。

总之，单核巨噬细胞作为机体免疫反应的第一道防线，在血压逐步增高的过程中，一方面释放促炎因子和生长因子，激活RAS，并引起淋巴管的增生，以代偿性地满足机体功能的需要；另一方面，高渗及高血压刺激因素持续存在，逐步引起机体的失代偿，引起靶器官纤维化和结构重塑，最终导致靶器官功能的不全；因此，单核巨噬细胞在高盐诱导的高血压发展进程中既有“天使”的一面，也有“魔鬼”的一面。随着实验技术的不断进步及动物实验模型的不断建立成熟，高血压及其靶器官损伤机制的研究成果不断涌现，单核巨噬细胞在高血压及靶器官损伤的发病及病程进展过程中所起的作用也不断为人们所认识，但是，单核巨噬细胞在这一病理过程中所扮角色的具体机制还不是完全清楚。单核巨噬细胞在高血压及靶器官损伤的过程中是一把双刃剑，如何趋其利而避其害，延缓高血压及靶器官损伤的进程，将成为未来研究的一个焦点。

[1] Benjamin E J, Blaha M J,Chiuve S E,etal. Heart disease and stroke statistics-2017 update: a report from the American Heart Association[J]. Circulation,2017,135(10):e146-e603.

[2] 杨国红,周 欣,姜铁民,等. 高血压发病机制的基因学研究进展[J]. 武警医学,2013,24(11):685-688.

[3] Mimran A, du Cailar G. Dietary sodium: the dark horse amongst cardiovascular and renal risk factors[J]. Nephrol Dial Transplant,2008,23(7):2138-2141.

[4] Varagic J,Frohlich E D,Susic D,etal. AT1 receptor antagonism attenuates target organ effects of salt excess in SHRs without affecting pressure[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2008,294(2):H853-858.

[5] Zhang X,Li H,Li Y,etal. Increased circulating Ly6Chigh monocyte subsets are correlated with cerebral infarct size in cerebral ischemia/reperfusion mouse models[J]. Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi,2016,32(3):294-298.

[6] Zeng S,Zhou X,Ge L,etal. Monocyte subsets and monocyte-platelet aggregates in patients with unstable angina[J]. Journal of thrombosis and thrombolysis, 2014, 38 (4): 439-446.

[7] Zhou X,Liu XL,Ji WJ,etal. The Kinetics of circulating monocyte subsets and monocyte-platelet aggregates in the acute phase of ST-Elevation myocardial infarction: associations with 2-Year cardiovascular events[J]. Medicine, 2016, 95 (18): e3466-e3475.

[8] Zhou X,Zhang L,Ji W J,etal. Variation in dietary salt intake induces coordinated dynamics of monocyte subsets and monocyte-platelet aggregates in humans: implications in end organ inflammation[J]. PLoS One,2013,8(4):e60332-e60344.

[9] Barbosa R M,Speretta G F,Dias D P,etal. Increased expression of macrophage migration inhibitory factor in the nucleus of the solitary tract attenuates renovascular hypertension in rats[J]. Am J Hypertens,2017, 30 (4): 435-443.

[10] DuBrock H M,Rodriguez-Lopez J M,LeVarge B L,etal. Macrophage migration inhibitory factor as a novel biomarker of portopulmonary hypertension[J]. Pulm Circ,2016,6(4):498-507.

[11] Harwani S C,Ratcliff J,Sutterwala F S,etal. Nicotine mediates CD161a+renal macrophage infiltration and premature hypertension in the spontaneously hypertensive rat[J]. Circ Res,2016,119(10):1101-1115.

[12] Meng X M,Tang P M,Li J,etal. Macrophage phenotype in kidney injury and repair[J]. Kidney Dis (Basel),2015,1(2):138-146.

[13] Bruchfeld A,Wendt M, Miller E J. Macrophage migration inhibitory factor in clinical kidney disease[J]. Front Immunol,2016,7(1): 1-7.

[14] Tokuda K, Kai H, Kuwahara F,etal. Pressure-independent effects of angiotensin II on hypertensive myocardial fibrosis[J]. Hypertension, 2004, 43 (2): 499-503.

[15] Ogata T, Miyauchi T, Sakai S,etal. Myocardial fibrosis and diastolic dysfunction in deoxycorticosterone acetate-salt hypertensive rats is ameliorated by the peroxisome proliferator-activated receptor-alpha activator fenofibrate, partly by suppressing inflammatory responses associated with the nuclear factor-kappa-B pathway[J]. J Am Coll Cardiol, 2004, 43 (8): 1481-1488.

[16] Damilano F, Franco I, Perrino C,etal. Distinct effects of leukocyte and cardiac phosphoinositide 3-kinase gamma activity in pressure overload-induced cardiac failure[J]. Circulation, 2011, 123 (4): 391-399.

[17] Huang X R, Chung A C, Yang F,etal. Smad3 mediates cardiac inflammation and fibrosis in angiotensin II-induced hypertensive cardiac remodeling[J]. Hypertension, 2010, 55 (5): 1165-1171.

[18] Machnik A,Neuhofer W,Jantsch J,etal. Macrophages regulate salt-dependent volume and blood pressure by a vascular endothelial growth factor-C-dependent buffering mechanism[J]. Nat Med,2009,15(5):545-552.

[19] Titze J, Machnik A. Sodium sensing in the interstitium and relationship to hypertension[J]. Curr Opin Nephrol Hypertens,2010,19(4):385-392.

[20] Machnik A,Dahlmann A,Kopp C,etal. Mononuclear phagocyte system depletion blocks interstitial tonicity-responsive enhancer binding protein/vascular endothelial growth factor C expression and induces salt-sensitive hypertension in rats[J].Hypertension,2010,55(3):755-761.

[21] Gao F,Han ZQ,Zhou X,etal. High salt intake accelerated cardiac remodeling in spontaneously hypertensive rats: time window of left ventricular functional transition and its relation to salt-loading doses[J]. Clin Exp Hypertens,2011,33(7):492-499.

[22] Yang G H,Zhou X,Ji WJ,etal. Overexpression of VEGF-C attenuates chronic high salt intake-induced left ventricular maladaptive remodeling in spontaneously hypertensive rats[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2014,306(4):H598-609.

[23] Hogan B M, Black B L. Developmental biology: diversity in the lymphatic vasculature[J]. Nature,2015,522(7554):37-38.

[24] Kim K W, Song J H. Emerging roles of lymphatic vasculature in immunity[J]. Immune Netw,2017,17(1):68-76.

[25] Cui Y. Impact of lymphatic vessels on the heart[J]. Thorac Cardiovasc Surg,2010,58(1):1-7.

[26] Sun Q N,Wang Y F, Guo Z K. Reconstitution of myocardial lymphatic vessels after acute infarction of rat heart[J]. Lymphology,2012,45(2):80-86.

[27] Rockson S G. Lymphatics and the heart: the importance of visceral lymphatic function in health and disease[J]. Lymphat Res Biol,2007,5(1):1-2.

[28] Li X,Shimada T,Zhang Y,etal. Ultrastructure changes of cardiac lymphatics during cardiac fibrosis in hypertensive rats[J]. Anat Rec (Hoboken),2009,292(10):1612-1618.

[29] Cursiefen C,Chen L,Borges L P,etal. VEGF-A stimulates lymphangiogenesis and hemangiogenesis in inflammatory neovascularization via macrophage recruitment[J]. J Clin Invest,2004,113(7):1040-1050.

[30] Kerjaschki D,Regele H M,Moosberger I,etal. Lymphatic neoangiogenesis in human kidney transplants is associated with immunologically active lymphocytic infiltrates[J]. J Am Soc Nephrol,2004,15(3):603-612.

[31] Schoppmann S F,Horvat R, Birner P. Lymphatic vessels and lymphangiogenesis in female cancer: mechanisms, clinical impact and possible implications for anti-lymphangiogenic therapies (Review)[J]. Oncol Rep,2002,9(3):455-460.

[32] Maruyama K,Ii M,Cursiefen C,etal. Inflammation-induced lymphangiogenesis in the cornea arises from CD11b-positive macrophages[J]. J Clin Invest,2005,115(9):2363-2372.

[33] Kerjaschki D. The crucial role of macrophages in lymphangiogenesis[J]. J Clin Invest,2005,115(9):2316-2319.

杨国红，博士，副主任医师。

300162 天津，武警后勤学院附属医院心脏中心

李玉明，E-mail:cardiolab@live.com

R544.1

(2017-06-14收稿 2017-09-10修回)

(责任编辑 岳建华)