細胞因子在暴發性心肌炎中的作用

賈曉怡 張晨美

暴發性心肌炎（fulminant myocarditis，FM）是以急性血流動力學障礙為突出表現的急性心肌炎，其臨床表現多樣，大部分患兒不是以心血管系統癥狀為主訴就診，而是以呼吸道、消化道，甚至是神經系統癥狀為首發就診[1]，臨床上易漏診、誤診，發展迅速、病死率高。FM的提出最早是基于臨床定義，其多為病毒感染引起的心肌炎癥疾病，在新生兒及幼兒中，急性心力衰竭為病毒感染心肌后最主要的臨床表現。既往研究認為，腸道病毒尤其是柯薩奇病毒為病毒性心肌炎（viral myocarditis，VMC）最常見的病因[2]，但近年來，越來越多的研究提示細小病毒 B19（parvovirus B19，PVB19）在兒童 VMC 中檢出率越來越高，且其引起FM的概率極高[3]。

根據不同遺傳背景的動物模型研究，認為FM的發病是一個多機制過程，涉及了宿主遺傳學、病毒遺傳學及它們相互作用的環境。非特異性免疫中的細胞因子作為一類重要的免疫活性介質，在FM發病過程中起著雙重效應。筆者就病毒感染后IL為主的細胞因子對FM起到的作用作一綜述如下。

1 細胞因子

細胞因子是免疫原或其他刺激劑誘導多種細胞產生的低分子量可溶性蛋白質，在VMC及FM疾病發展中對細胞免疫、體液免疫的調節有重要作用。根據細胞因子的結構同源性可將其分為幾個蛋白質家族，如IL-1家族、IL-6家族、IL-10家族、TNF家族和趨化因子等，在傳遞信息，激活與調節免疫細胞，介導T、B細胞活化、增殖與分化及在炎癥反應中起重要作用。通常認為病毒由胃腸道、呼吸道等途徑進入人體心外池，再由受體介導進入心臟，一方面感染內皮細胞、間質細胞、心肌細胞產生局部細胞因子（干擾素-γ、IL、TNF等）及局部效應T細胞導致上皮細胞功能障礙引起心肌缺血，導致基質金屬蛋白酶激活引起膠原障礙，心肌損害引起心肌纖維化/瘢痕，病毒蛋白酶的作用產生肌營養不良蛋白的心室擴張；另一方面持續誘發機體免疫應答，產生交叉反應性自生抗體，導致左室功能受損[4]。可見，在FM的發展中細胞因子對細胞免疫、體液免疫的調節起著重要的調節作用。

2 與FM相關的IL

IL是由多種細胞產生并作用于多種細胞的一類細胞因子，其在傳遞信息，激活與調節免疫細胞，介導T、B細胞活化、增殖與分化及在炎癥反應中起重要作用，其中以 IL-1、IL-2、IL-6、IL-12 與 FM 關系密切。

2.1 IL-1家族（IL-1F） IL-1F的配體和受體是參與急慢性炎癥主要的細胞因子家族，包括11個配體和另一套受體，共同受體和抑制受體，其中大多數配體是促進炎癥的，而其他則充當拮抗劑，其中Mann等[5]認為IL-1可通過生產一氧化氮（NO）延遲通路，同時活化和（或）釋放IL-18間接產生負性肌力作用；Noji等[6]認為IL-1β可降低cAMP依賴的Ⅰ型鈣通道β腎上腺素反應能力，可增加NO活性，通過對線粒體的直接攻擊或抑制線粒體功能，降低能量產生，可減少對調節鈣穩態蛋白（磷、肌漿網鈣ATP酶）的基因表達，從而使心肌收縮功能受損，促進心肌炎的進展。有動物模型試驗證實，給健康小鼠一次或多次注射IL-1β后，小鼠會產生可逆的收縮功能障礙及減少左心室收縮能力儲備，而予IL-1β抗體或人IL-1受體拮抗劑預處理的小鼠可以避免心功能失代償[7]；Cavalli等[8]報道了臨床在體外膜肺氧合（ECMO）無效的情況下使用IL-1受體拮抗劑治療的FM患者，在24h內可迅速改善心肌收縮力，提示IL-1β促進炎癥反應對心肌收縮及儲備功能的損傷，拮抗劑可改善心功能治療FM。

IL-1F小部分成員有心肌正向效應，IL-33和ST2是配體和受體，結合后進入心肌細胞防止心肌的肥大與纖維化，ST2包括兩種亞型：跨膜受體ST2L和可溶性受體sST2，在不利條件如纖維化、炎癥的影響下脫落，IL-33的心肌正向作用就被阻斷，sST2含量增加，被認為是急性失代償期1年病死率的獨立預測指標[9]。

2.2 IL-2家族（IL-2F） IL-2F有5個成員，是信號傳導都依賴于γc鏈的一組細胞因子，包括IL-2、IL-4、IL-13、IL-15 和 IL-21。

IL-2又稱T細胞生長因子（TCGF），能增強各免疫細胞活性，在轉移性腎細胞癌及轉移性惡性黑色素瘤等疾病中，大劑量的IL-2治療有良好的治療效果及長期緩解作用，但有臨床病例報道證實其可引起FM[10-11]，這可能是由于大劑量的IL-2誘導淋巴細胞活化及其他炎癥細胞遷移至心肌細胞，與活化的內皮細胞相互作用導致毛細血管滲漏，微循環紊亂，細胞毒性損傷和心肌細胞壞死[12]，在殺滅感染的病原體及腫瘤細胞的同時，過度的炎癥反應對心肌細胞的傷害導致心功能降低，從而導致FM的發生。

2.3 IL-12/IL-6家族（IL-12/IL-6F） IL-12/IL-6F是一類由異源二聚體分子組成的細胞因子，包含5個成員：IL-6、IL-12、IL-23、IL-27（即 IL-30）、IL-35。

2.3.1 IL-6 IL-6是一種多肽，由α鏈和β鏈兩條糖蛋白鏈組成，是一種多效性細胞因子。FM患者體循環中IL-6水平較高，與左心室功能障礙的嚴重程度有關，同時也有判斷預后的作用。IL-6通過分解細胞因子網絡和病毒清除，促進心肌損害，何爽等[13]通過建立心肌炎小鼠模型，腹腔注射IL-6單克隆抗體（IL-6mAb）干預，測定Th17和Treg細胞數目，測定細胞因子血清濃度，發現IL-6mAb可中和IL-6，改善心肌炎，減少心臟自身免疫反應進展，減少FM的發生，IL-6mAb可通過抑制Th14和Treg細胞對心肌產生保護作用，同時也證明，高水平IL-6在FM的疾病進展中起著促進炎癥反應導致心肌損害作用，若不適當控制，會觸發Th17系統的自動攻擊性反應[14]。在急性期IL-6的產生可以保護心肌細胞不受氧化應激損傷，其可誘導T細胞抗凋亡程序，但同時IL-6家族信號傳導也抑制了心肌細胞的基礎收縮性以及細胞的β-腎上腺素能反應性，導致心室射血功能功能下降，Tanaka等[15]研究中也認為IL-6的心臟過度表達導致心肌損害加速，以及病毒清除率下降，在這些情況下，持續的IL-6信號傳導不再具有保護作用，但會導致心室射血功能明顯下降從而導致FM的發生。

2.3.2 IL-12 IL-12是由兩個亞基p40和p35組成、約75kDa共價連接的異二聚體，IL-12和IFN-γ相互正反饋調節并調節Th1淋巴細胞炎癥反應，引起在自身免疫疾病中引起組織損傷，IL-12可以通過誘導/擴增Th1型細胞促進疾病發展，但來自這些細胞同時可以產生IFN-γ限制疾病進展[16]。

Yu等[17]建立小鼠模型實驗發現，通過口服mIL-12轉化的雙歧桿菌可減輕病毒感染后心肌的炎癥反應。而既往有實驗證明IL-12是CD4+T細胞介導的心肌炎癥性疾病所必需的，Fairweather等[18]通過CVB3感染IL-12p35缺陷小鼠引起心肌炎模型，認為IL-12有募集和（或）維持適當的巨噬細胞和嗜中性粒細胞，從而減少心肌細胞中病毒的復制作用，但心肌細胞中病毒滴度與心肌炎癥無相關性。

3 TNF-α

TNF-α被認為是促炎因子，Mann等[5]研究中，TNF通過一條即時通路調節心肌功能，在最初的數分鐘內最明顯，通過激活中性鞘磷脂酶途徑，對左心室功能有抑制作用。另外還存在延遲反應，需要數小時到數天發展，由NO介導的β腎上腺素能信號傳導介導，產生負性肌力作用，導致心肌射血功能的下降，促進FM的疾病發展。同時持續TNF的存在，誘發膠原水解基質金屬蛋白酶（MMPs）的激活，導致膠原蛋白降解和進行性左心室擴張，聯合基質金屬蛋白酶抑制劑（TIMPs）和肥大細胞介導的TGF-β信號傳導[19]，導致了炎癥發作期間細胞外基質降解以及后續的進行性心肌纖維化，促進左心室重塑。

但近年有報道1例患有復發性多軟骨炎的51歲女性應用TNF-α拮抗劑阿達姆單抗治療導致FM最終死亡的病例[20]，可能與其導致體內免疫系統紊亂有關。Huang等[21]也同時證明TNF敲除小鼠的心肌病毒載量增加，病死率增加，對其應用重組人TNF治療可改善病毒感染感染后的存活率，同時其得出結論認為TNF-α是粘附分子表達和將白細胞募集到炎癥部位所必需的，缺乏TNF會導致病毒清除障礙。可見，TNF-α對FM疾病的發生、發展起著雙重作用。

4 趨化因子

趨化因子是指能夠吸引白細胞移行到感染部位的一些低分子量（多為8～10kD）的蛋白質（如IL-8、MCP-1等），在炎癥反應中具有重要作用。在病毒感染后，趨化因子10（CXCL10）有促進心肌炎癥發展的作用，初期水平明顯升高，其通過調節自然殺傷細胞深入心肌及相關的干擾素-γ的表達起到抑制病毒復制[22]，從而在初期起到保護心肌細胞、改善心臟功能的作用。而趨化因子 9、趨化因子 10、趨化因子 11（CXCL9、CXCL10、CXCL11）已被證明是有效的心力衰竭和左心室功能不全的生物標志物[23-24]，其血清分泌水平與FM的不良心肌重塑發展有緊密的病理生理學關系。

5 小結

FM起病急驟，可在短期內出現心室射血功能降低，導致多器官損傷，在柯薩奇病毒B3病毒（CVB3）感染的實驗小鼠心肌炎模型中，遺傳易感性強的小鼠在血液中病毒已被清除后仍可出現T淋巴細胞激活，自身反應性T淋巴細胞破壞未感染的心肌細胞，造成嚴重心肌損害[25]，免疫反應的快速激活可導致心肌受損、心室功能的急速下降，在超聲心動圖上常表現為室壁運動減弱、左心功能減退、左室射血分數下降以及瓣膜反流等，心臟供血不足，影響相關器官功能，導致心外癥狀常為首發表現。而IL在內的細胞因子對免疫系統的激活運行起著重要作用，這為臨床提供了關于FM發展的免疫機制思路，通過檢測其血清細胞因子水平對患者預后評估有指導意義，有報道稱低水平脂聯素與FM患者較差的預后有緊密關聯[26]；Dennert等[27]認為在細小病毒B16感染導致的心肌炎患者中在應用人免疫球蛋白治療有效，IL-1阻滯劑也被證明能有效對抗心肌炎癥反應和改善心室功能[8]。因此，通過調節細胞因子水平等免疫機制的方法治療FM是目前可行的治療思路，通過對非特異性免疫過程的研究可能會給FM治療提供新的選擇方向，比如皮質類固醇、人免疫球蛋白、環孢素等免疫調節治療現已在臨床上應用，而更多針對性的細胞因子調節治療方法仍有待進一步的研究。