E-巨噬细胞极化在心肌梗死后炎症反应中的研究进展

方乐玉，张璐莎，杨文杰，马璐璐，王倩怡，王虹，陈璐

作者单位：1 301617 天津,天津中医药大学中西医结合学院; 2 301617 天津,天津中医药大学中医药研究院 方剂学教育部重点实验室 天津市中药药理学重点实验室

急性心肌梗死（AMI）是全球主要的死亡和残疾原因之一。心肌梗死（心梗）引起的过度促炎反应是加剧心肌损伤和功能障碍的主要原因，因此抗炎治疗可能作为一种新的方法以缩小心梗范围，防止进一步的心脏重构和进展为心力衰竭[1]。然而，许多抗炎干预措施在临床试验中效果不佳[2]。因此，了解控制心脏炎症的新机制对于确定治疗缺血性心脏病的新的靶点至关重要。免疫系统的激活与心梗后的炎症反应密切相关。其中机体固有免疫细胞巨噬细胞在心梗后炎症反应过程中发挥着重要作用。不同微环境下，巨噬细胞由于自身很强的功能可塑性，可极化成两种具有不同免疫功能的活化模式：经典型（M1型）和修复型（M2型）。它们分别通过分泌促炎和抗炎因子，参与心室重构的全过程。二者功能相反却又互相转化[3]。因此在MI后由M1向M2表型转化是减少MI后不良左室重构从而改善心功能的关键。本文将巨噬细胞极化在心梗后炎症反应中的作用特点及其分子机制作一综述。

1 巨噬细胞的极化及其类型

巨噬细胞是一种由骨髓单核系干细胞发育分化而成的单核细胞。在炎症期间（如AMI后），受损心肌会吸引循环的单核细胞，这些单核细胞进入心肌后分化为巨噬细胞，具有分泌细胞因子，吞噬病原体和抗原呈递等功能[4]。单核/巨噬细胞关键特征之一是它们的功能可塑性。不同微环境下，单核细胞/巨噬细胞被“激活”后会产生两种具有不同和确定作用的细胞表型，这一过程称为“巨噬细胞极化”。根据其功能的不同，巨噬细胞被分为两种表型：经典型（M1型）和修复型（M2型）。它们分别通过分泌促炎和抗炎因子，在不同免疫应答和疾病中发挥着不同作用。M1型巨噬细胞主要促进炎症的发展，有利于病原体的清除；M2型巨噬细胞主要发挥抗炎特性，有助于组织重塑，血管生成和肿瘤进展。现代分类系统更是将M2巨噬细胞细分为M2a，M2b，M2c细胞。M2a和M2c巨噬细胞对于促进适应性免疫反应至关重要，而炎症和免疫的抑制和调节主要由M2b细胞调节[4]。而常提及的M2型巨噬细胞指M2a型巨噬细胞。干扰素-γ（IFN-γ）、脂多糖（LPS）、细胞因子如肿瘤坏死因子（TNF-α）和粒-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）是M1型巨噬细胞经典激活的介质。M1型巨噬细胞主要分泌促炎细胞因子IL-6，TNF-α和多种趋化因子如CXCL9，CXCL10等[5]，发挥促炎作用。M2型巨噬细胞主要是由辅助性T细胞-2（Th-2）分泌的细胞因子IL-4和IL-13诱导分化，活化后的M2型巨噬细胞主要分泌TGF-β和IL-10等细胞因子。M2型巨噬细胞会促进精氨酸代谢途径相关酶（Arg1）的释放，发挥抗炎作用[2]。

2 巨噬细胞极化与心梗

2.1 在心梗后的炎症反应中具有重要作用一般来说，M1型巨噬细胞与炎症过程的起始和维持有关。由单核细胞分化而来的巨噬细胞具有极高的可塑性和异质性，在机体组织的不同病理环境刺激下可分化成两个亚型：促炎M1表型和抗炎M2表型。在心梗前期（1～3 d）主要以M1表型为主，M1型分泌iNOS、TNF-α和IL-6等炎症因子，主要吞噬凋亡及坏死的细胞碎片，但长时间的炎症反应会导致不良的心室重塑；后期（3～7 d）主要以M2表型为主，M2型主要分泌Arg-1和TGF-β等，主要促进血管新生、降解细胞外基质及刺激成纤维细胞向肌成纤维细胞分化等功能，主要发挥抗炎与组织修复作用[7,8]。在MI后由M1向M2表型转化是减少MI后LV不良左室重构从而改善心功能的关键。巨噬细胞在心梗后抑制炎症反应的调节机制研究

巨噬细胞极化的分子机制目前尚未完全阐明，已知是一个多因子相互作用的复杂过程，受到胞内外多种信号分子及其通路的调控。Shirakawa等[9]强调了在不同的微环境或者当环境中某些因子发生变化时，巨噬细胞能通过不同的信号途径极化。这对于减轻心肌损伤方面有着巨大的治疗潜力[10]。据研究统计，JAK1-STAT1[11]、JNK/p38[12]、TLR4/NF-κB[13]、Notch[14]等信号通路主要参与了巨噬细胞M1型极化，IL-4-STAT6[15]、mTOR/HIF-1α[16]、EGFR[17]等信号通路主要参与巨噬细胞M2型极化。

2.2 TLR信号调控巨噬细胞 Toll样受体4（TLR4）是在TLR家族成员中鉴定出的第一个模式识别受体（PRR），在炎症和免疫系统中起关键作用[18]。根据接头蛋白的不同，可将TLRs通路分为MyD88（髓系分化因子88）依赖途径和MyD88非依赖途径。其中与巨噬细胞极化相关的TLRs通路主要为MyD88依赖途径。MyD88是TLR4的下游蛋白，可通过TLR4二聚作用募集，并磷酸化TAK1以激活NF-κB和MAPK途径，从而通过调控致炎因子（IL-1β、IL-6、TNF等）产生致炎作用。Wu等[18]在构建大鼠心梗模型后，发现丹参酮通过介导TLR4/MyD88信号通路抑制炎症细胞因子和趋化因子的分泌，从而减少巨噬细胞向M1型极化，而且还减少了心肌细胞凋亡。Yuan等[19]发现DHT可显著抑制LPS诱导巨噬细胞中的TLR4和MyD88的复合物形成从而发挥抗炎特性。综上，抑制TLR4信号转导通路可能是调节M1型巨噬细胞极化，治疗炎症性疾病的另一种策略。

2.3 巨噬细胞与NLRP3炎症小体炎症小体是一类多蛋白复合物，主要由识别炎症的胞浆型模式识别受体、衍接蛋白和效应蛋白三部分组成。在不同类型的NLR炎症体中，NLRP3炎症体的激活是髓系免疫细胞（如单核细胞）响应各种微生物病原体（包括真菌）研究最多的。在一些实验性心肌梗死模型中证实，AMI后巨噬细胞发生炎症刺激激活心肌内的NLRP3，抑制NLRP3可以显著缩小梗死范围和保护心功能不全[21]。体外研究发现，LPS诱导后的BMDMs（骨髓来源巨噬细胞）激活心肌内NLRP3/NF-κB信号通路，促进IL-1β分泌，且IL-1β的分泌主要在M1型巨噬细胞内。此外，RORγ反向激动剂可以通过降低BMDM分泌IL-1β的能力，抑制NLRP3炎症小体活性从而调节炎症反应[22]。综上，NF-κB/IL-1β可以促进NLRP3炎性小体的形成并调节巨噬细胞向促炎型分化，从而加剧不利的左心室重塑。

2.4 JAK/STAT信号调节巨噬细胞JAK/STAT信号通路是MI后调节炎症反应的重要途径之一。在LPS和IL-4刺激后，JAK激酶、信号转导和转录激活因子（STAT）被激活，促进STAT转位到细胞核内，进而调节基因表达和巨噬细胞的激活和极化。Ning等[23]发现o-HA促进了小鼠MI模型中的血管生成，而且还发现o-HA通过刺激MAPK和JAK/STAT信号通路，从而促进心肌功能重建。Li等[24]发现在LPS刺激的RAW264.7细胞中PSORI-CM02显著降低磷酸化STAT1的表达并且升高STAT6的表达，从而抑制巨噬细胞向M1型极化。综上，JAK/STAT/M2巨噬细胞通路在心肌梗死诱导的心室重构中起中心作用,调节JAK/STAT/M2巨噬细胞通路可能是治疗缺血性心脏病的一种新策略。

2.5 Dectin-1调节巨噬细胞Dectin1属于C型凝集素样家族，作为跨膜模式识别受体，在胞浆区域含有胞外C型样结构域和免疫受体酪氨酸激活（ITAM）样模体[25]。Dectin-1表达于髓系树突状细胞、单核细胞和巨噬细胞表面，且在天然免疫系统中发挥重要作用，包括对真菌细胞壁的抗真菌免疫，以及对其他病原体的免疫反应。最近的研究表明，Dectin-1在非病原体介导的不孕症炎症中也起着调节作用。在慢性炎症刺激下，Dectin-1在肝组织中表达上调，Dectin-1过表达通过抑制TLR4信号转导而减轻肝纤维化[26]。这表明Dectin-1在其他无菌炎症性疾病，特别是缺血性心脏病中值得进一步研究。

心梗后炎症反应的启动受到损伤相关分子模式（PAMP）的调节，当Dectin-1与其配体β-葡聚糖结合后激活Dectin-1，导致脾脏酪氨酸激酶（syk）的募集和磷酸化，从而激活NF-κB，导致炎性细胞因子和趋化因子的产生和分泌，加重炎症反应[27]。Qin等[28]证明Dectin-1敲除后可以显著改善心肌缺血再灌注（I/R）的损伤，而且Dectin-1似乎通过Syk依赖的方式激活NF-κB，诱导IL-1β的产生，从而调节M1型巨噬细胞极化并且还通过介导CXCL1和G-CSF的表达从而促进了中性粒细胞浸润，诱导心肌损伤。综上，该研究阐明了Dectin-1在小鼠心肌IR损伤过程中的关键作用，观察到了下调Dectin-1的有益效果，提供了一种新的具有临床意义的治疗靶点。

另外，考虑到NF-κB和NLRP3在抑制Dectin-1后的表达模式相似，以及前人报道的NF-κB对上皮和癌细胞中NLRP3炎性小体的调节作用[29]。Xin等[30]猜想在心肌细胞中是否存在这样的调控机制，该研究揭示了心肌细胞中Dectin-1与心脏重构之间的新联系。为了解Dectin-1在心肌细胞中调节心肌损伤和心功能的功能和作用提供了新的视角。然而Dectin-1的内源性配体或与缺血有关的损伤相关的分子模式尚未阐明，部分研究人员提出波形蛋白可能作为Dectin-1在动脉粥样硬化中的内源性激活配体[31]，但仍需进一步的研究以确定参与的配体的性质以及它们在缺血性心脏病中如何与Dectin-1相互作用从而探索这一潜在机制。结果提示Dectin-1在心肌缺血再灌注损害的发病机制中具有潜在作用，可能成为纠正这种损害的新的治疗靶点。

3 展望

综上所述，巨噬细胞极化在心梗后所导致的心室重构的发生发展过程中，都起到重要的作用。上述证据表明，针对巨噬细胞亚群表型转化的抗炎策略可以减少过度炎症并改善心血管结果。然而巨噬细胞与药理调节因子的相互作用仍未研究清楚。而关于调节M1和M2巨噬细胞之间平衡的分子和机制是该领域的下一个前沿，为临床治疗提供新的方向与见解。