巨噬细胞极化在动脉粥样硬化进程中的研究进展

王铭 孙瑞红

动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是一种慢性炎症性血管疾病，是缺血性心脑血管疾病的主要病理学基础。AS斑块形成主要是由巨噬细胞的迁移、活化、浸润和增殖引发的炎症反应来介导的。此外，巨噬细胞分泌大量的蛋白酶和组织因子，以促进炎症反应、脂质沉积和斑块破裂。因此，巨噬细胞被视为用于控制AS的新的突破点。巨噬细胞具有异质性，其表型和功能受周围微环境的调节，并且在体内外多种情况下表现出一系列的炎症特征和功能特性。M1(炎性)/M2(抗炎)巨噬细胞平衡极化决定着炎症或损伤中器官的命运。当感染或炎症严重到影响器官时，巨噬细胞首先表现出M1表型，以释放针对其损伤刺激的TNF-α、IL-1β、IL-12和IL-23。但是，如果M1表型继续发展，则可能导致组织损伤；此时M2巨噬细胞会分泌大量的IL-10和转化生长因子-β(TGF-β)以抑制炎症，帮助组织修复、重塑，血管生成并保持体内稳态。本综述讨论了有关M1及M2巨噬细胞极化在AS进程中作用的最新研究，以期为AS的治疗提供新的思路。

1 巨噬细胞极化

M1巨噬细胞通常由辅助型T细胞(Th1)细胞因子(如IFN-γ和TNF-α)或细菌脂多糖(LPS)来识别诱导，在产生M1巨噬细胞的同时还会分泌较高水平的促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-12、IL-23和环氧合酶-2(COX-2)，以及低水平的IL-10[1]。在功能上,M1巨噬细胞通过激活烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶系统来产生活性氧(ROS)，从而参与感染过程中病原体的清除。因此，M1巨噬细胞具有强大的抗微生物和抗肿瘤活性，能介导ROS引起的组织损伤，破坏组织再生和伤口愈合。

M2巨噬细胞由IL-4、IL-13等细胞因子诱导，通过IL-4受体α(IL-4Rα)激活信号传导及转录激活蛋白(STAT)6进行极化。此外，IL-10也可以通过IL-10受体(IL-10R)激活STAT3来控制M2巨噬细胞极化；IL-33既可以诱导M2巨噬细胞极化，也可以通过增强IL-13诱导M2巨噬细胞表型极化[2]。M2巨噬细胞在功能上具有强大的吞噬能力，可以清除碎片和凋亡细胞，促进组织修复和伤口愈合，并具有促血管生成和促纤维化的特性[3]。因此一般而言，M2巨噬细胞参与辅助型T细胞(Th2)应答和寄生虫清除，减轻炎症反应，协调促进组织重塑、血管生成、免疫调节以及肿瘤的形成和发展。

2 AS

AS斑块由脂质、坏死核、钙化区域、炎性改变的平滑肌细胞、内皮细胞、免疫细胞和泡沫细胞组成。AS斑块是巨噬细胞群的主要前体，在他们到达动脉壁之前，这些单核细胞就已经受到全身环境中的各种病理刺激。来自AS病人和AS小鼠模型的单核细胞研究结果表明，这种暴露可以调节细胞的代谢和功能，因此，巨噬细胞在斑块微环境中分化之前，就已将单核细胞引向炎性表型。

有研究表明，巨噬细胞在心血管疾病中可发生功能和表型的变化。在AS病人中，典型M1巨噬细胞类似于中间单核细胞，这种变化的特征是病人体内M1巨噬细胞相关趋化因子水平升高，表明在AS中有一个更适合M1巨噬细胞的环境，并且AS的风险增加可能导致M1巨噬细胞的增加。M1/M2比值与IL-1β释放之间的相关性说明表型标记物的功能发生改变[4]，更多的M1巨噬细胞将产生更多的炎性细胞因子。

巨噬细胞凋亡是AS斑块形成各个阶段的重要特征。在AS早期阶段，巨噬细胞凋亡通过减少位于病变内的细胞数量而具有积极作用，可减少病变面积。在AS进展中，细胞凋亡及其有害作用通过内膜吞噬细胞(主要是通过M2巨噬细胞)得以解决[5]。此外，当斑块变得更加复杂并且发生继发性坏死时，在AS中可见到巨噬细胞凋亡(通常约占细胞的2%～4%)增加。并且M1和M2巨噬细胞的炎症表型不是恒定的，这可能反映了单核细胞衍生细胞响应微环境变化的可塑性[6]。

3 M1巨噬细胞极化与AS的进展

M1巨噬细胞分泌多种细胞因子和趋化因子，如IL-1、TNF-α和单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)，用于进一步激活巨噬细胞以及AS中的其他细胞类型如内皮细胞和平滑肌细胞，并对细胞脂质代谢也有影响。在一项针对小鼠巨噬细胞的研究中，当巨噬细胞被极化为M1状态时，ATP结合盒转运体A1的表达下调并降低了胆固醇的流出。如果机体内发生这种情况，将形成一个恶性循环，即胆固醇积聚促进巨噬细胞活化和M1极化，继而进一步诱发胆固醇积聚。此外，M1巨噬细胞还分泌几种基质金属蛋白酶(MMPs)，如MMP2和MMP9，他们可以降解AS斑块中的细胞外基质，导致AS斑块的不稳定和破裂[7]。

随M1/M2表面标记物改变的是AS病人循环中M1相关趋化因子水平的升高。Caidahl等[8]观察到AS病人及心绞痛病人血清中的CCL19水平升高，且与M2相比，M1表达上调130倍。巨噬细胞中极化的M1单核细胞，可能是导致CCL19水平升高的因素之一。

4 M2巨噬细胞极化与AS的消退

M2巨噬细胞在AS消退中的机制是一个尚未被完全研究的领域。由于M2巨噬细胞的特性包括组织重塑和炎症消退，因此研究者们试图将AS斑块的变化归因于M2巨噬细胞。Cardilo-Reis等[9]给予LDL受体基因敲除小鼠IL-13，结果发现小鼠体内原有AS斑块中的胶原蛋白含量增加，血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)依赖性单核细胞的浸润减少，从而导致斑块中巨噬细胞的含量降低，并且这一过程是由M2巨噬细胞激活诱导的。Parathas等[10]研究发现，糖尿病小鼠通过减少体内CD68+细胞向M2巨噬细胞状态极化来阻碍AS斑块的消退。这些小鼠AS消退模型的共同点是巨噬细胞数量减少，并且随着M2巨噬细胞的增加，其表型特征发生了一些变化，这表明在AS消退过程中存在巨噬细胞的迁移和M2巨噬细胞的组织重塑。

M2巨噬细胞在斑块消退中促进炎症消退可能是其分泌IL-10的结果。斑块重塑可以代表M2巨噬细胞的其他2个特征，即增加胶原蛋白的分泌[11]和增强巨噬细胞清除凋亡细胞的能力[12]。在AS进展过程中，胆固醇以胆固醇脂滴的形式储存在斑块巨噬细胞中的能力减弱，游离胆固醇积聚，导致内质网应激和细胞凋亡[13]。如果濒死细胞的胞吞作用远不及他们形成的速度，那么未清除的细胞碎片将积聚并成为坏死的核心。实际上，在小鼠和人类的AS斑块中，随着斑块的进展，其巨噬细胞的胞吞活性降低[14]。因此，在M2巨噬细胞中增强胞吞作用将有望清除凋亡细胞，从而停止甚至逆转坏死核心的扩展。

M2巨噬细胞表型分为M2a、M2b、M2c和M2d 4个亚群。M2a巨噬细胞被称为“伤口愈合巨噬细胞”，其表达高水平的甘露糖受体(CD206)并分泌促纤维化因子有助于组织修复，如纤连蛋白、胰岛素样生长因子(IGF)和TGF-β[15]。分泌高水平的IL-10和血管内皮生长因子(VEGF)，以及低水平的肿瘤坏死因子和IL-12的M2d巨噬细胞也被认为在组织修复中具有潜在作用。与M2巨噬细胞的其他表型不同，M2d巨噬细胞不表达CD206。根据组织修复潜力和抗炎产物的表达，M2a和M2d在AS消退过程中可能至关重要。M2b和M2c具有调节功能，被称为“调节性巨噬细胞”[16]，其表达高水平的IL-10和Mer受体酪氨酸激酶(MerTK)，并为他们提供高细胞吞噬能力，这在抗AS形成中起重要作用。

5 结论与展望

有研究表明，NF-κBp50[17]、MAPK信号[18]及PI3K/Akt途径[17]可能是M2巨噬细胞极化的关键调节剂。这些研究说明各种各样的刺激可以诱导M2巨噬细胞活化，并且多种因素协调复杂的网络以驱动巨噬细胞M2极化。然而目前仍不清楚M2巨噬细胞的公认特征分子以及M2在AS病理生理过程中的作用。因此，在未来的研究中，研究巨噬细胞不同亚型的区别特征将非常重要，这将有助于我们发现和比较不同巨噬细胞的能力，并扩大我们对巨噬细胞特别是M2巨噬细胞在多种生理和病理过程中独特贡献的理解。另一个需要明确的问题涉及M2极化和去极化的精确机制，以便我们可以选择一些小分子来诱导或抑制M2巨噬细胞极化，以进一步治疗由M2巨噬细胞引起的某些疾病。

总之，极化不是固定的，因为巨噬细胞具有足够的可塑性，可以整合多种信号，例如来自微生物、受损和死亡细胞以及正常组织微环境的信号。相关证据表明，巨噬细胞分化、极化、再极化和局部环境中激活的变化可在多种自身免疫和炎性疾病的发病中起决定性作用[9]。了解影响AS斑块中巨噬细胞的变化，将有可能促进更多的相关研究，以减轻心脑血管疾病高发病率和死亡率造成的负担。