心肌梗死后中性粒細(xì)胞的作用及免疫調(diào)節(jié)治療進展

鄧翰卿，劉燕雨，耿晨雨，王健

1濰坊醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院,山東濰坊261042；2濰坊醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心內(nèi)科

心肌梗死是世界范圍內(nèi)死亡和致殘的主要原因之一。隨著近年來冠脈介入治療及藥物溶栓治療等再灌注治療策略的的廣泛開展，心肌梗死患者的急性病死率降低，這些在急性事件中得以幸存的患者擴大了發(fā)生心力衰竭的人群基數(shù)，從而導(dǎo)致梗死后心力衰竭發(fā)生率的升高[1]。心室重構(gòu)分為生理性和病理性兩大類，病理性心臟重構(gòu)是指左心室受心血管損傷或致病危險因素影響而發(fā)生的心臟結(jié)構(gòu)和功能改變，導(dǎo)致心室擴張、收縮能力下降，是心肌梗死后心功能不全的主要原因[2]，而重構(gòu)的程度與心衰的發(fā)病率和病死率呈正相關(guān)。心肌梗死后釋放的損傷相關(guān)分子模式蛋白(DAMPS)觸發(fā)了炎癥的連鎖反應(yīng)，各種局部因素(如缺血、氧化應(yīng)激)和全身因素(如炎癥細(xì)胞的募集和神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào))相互作用，導(dǎo)致了心肌的不良重構(gòu)[3]。然而心肌梗死后的炎癥反應(yīng)是一把雙刃劍：過度激活的炎癥反應(yīng)會清除過多的正常心肌組織導(dǎo)致梗死區(qū)域的擴大，并引起與缺血相關(guān)的無菌性壞死組織的病理性重塑(如室壁變薄、心室擴張)，而有序適度的炎癥反應(yīng)可清除梗死區(qū)壞死的心肌細(xì)胞及基質(zhì)碎片、促進纖維修復(fù)并防止梗死區(qū)域的擴大[4]。因此，通過免疫調(diào)節(jié)過度激活的炎癥反應(yīng)可能是改善心肌梗死后的不良重構(gòu)一個潛在的治療策略。中性粒細(xì)胞作為急性炎癥反應(yīng)的主要細(xì)胞類型[5]，早期即被募集到梗死區(qū)域[6]，在心肌梗死后心室重構(gòu)的病理生理過程中發(fā)揮著不可忽視的作用，因此成為近年來研究的熱點。現(xiàn)就心肌梗死后中性粒細(xì)胞的作用及其免疫調(diào)節(jié)治療進展綜述如下。

1 中性粒細(xì)胞在心肌梗死后募集到梗死區(qū)域的途徑及作用

中性粒細(xì)胞是首先被招募到炎癥部位以清除病原體的白細(xì)胞，它們通過吞噬、脫顆粒、氧化和釋放中性粒細(xì)胞外陷阱(Nets)等多種機制來清除病原體，在先天免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用[6-8]。中性粒細(xì)胞還參與動脈粥樣硬化斑塊的進展和失穩(wěn)等過程[5]，是臨床中預(yù)測急性冠脈綜合征患者預(yù)后的重要標(biāo)志物[9-10]。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，中性粒細(xì)胞主要在骨髓中產(chǎn)生，在一系列增殖和分化后，成熟的中性粒細(xì)胞儲存于骨髓，并在趨化素軸、黏附分子及生長因子的調(diào)控下釋放至血液中[5]。心肌梗死后受損心肌細(xì)胞釋放高遷移率族蛋白-1、熱休克蛋白、三磷酸腺苷、IL-1α和IL-1β等DAMPS作為危險信號[1,11]。它們與Toll樣受體(TLR)、白細(xì)胞介素受體等中性粒細(xì)胞表面模式識別受體相結(jié)合，通過誘導(dǎo)粒細(xì)胞集落刺激因子等細(xì)胞因子和CXC等趨化因子的產(chǎn)生，啟動補體級聯(lián)反應(yīng)，傳播炎癥信號[7,11]。在炎癥信號的吸引下，大量的中性粒細(xì)胞在缺血后數(shù)小時內(nèi)通過選擇素家族受體與內(nèi)皮細(xì)胞表達的血管細(xì)胞黏附分子相互作用，可逆地被捕獲在內(nèi)皮細(xì)胞上。隨后在趨化因子的誘導(dǎo)下，中性粒細(xì)胞CD18/CD11整合素與內(nèi)皮細(xì)胞上的細(xì)胞間黏附分子(ICAM)-1/ICAM-2相結(jié)合，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮的緊密黏附，從而將中性粒細(xì)胞由血管募集到梗死區(qū)域[11]。募集到梗死區(qū)域的中性粒細(xì)胞通過吞噬、清除死亡的心肌細(xì)胞和基質(zhì)碎片，為隨后心肌的愈合修復(fù)奠定基礎(chǔ)。然而中性粒細(xì)胞的活性延長會加重心肌的損傷、擴大梗死區(qū)域的范圍，導(dǎo)致心室的不利重構(gòu)。

1.1 釋放基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs) MMPs是由25種蛋白水解酶組成的家族，通過降解細(xì)胞外基質(zhì)和招募炎性細(xì)胞等途徑調(diào)節(jié)心臟的重塑過程[12]。心肌梗死后中性粒細(xì)胞主要釋放包括MMP-1、MMP-8、MMP-9、MMP-12、MMP-28等在內(nèi)的基質(zhì)金屬蛋白酶。其中MMP-8在炎癥反應(yīng)中起主要作用，是心肌梗死后心室重構(gòu)和心力衰竭的重要預(yù)測因子。MMP-9通過直接降解細(xì)胞外基質(zhì)、激活細(xì)胞因子和趨化因子等方式調(diào)節(jié)心肌重塑，并通過介導(dǎo)CD36降解降低巨噬細(xì)胞的吞噬功能，延長中性粒細(xì)胞的促炎過程，加重心肌梗死后的心肌損傷。

1.2 產(chǎn)生活性氧(ROS) 中性粒細(xì)胞在多種刺激物下通過激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(也稱之為中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā))誘導(dǎo)大量的ROS產(chǎn)生。ROS可直接與脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞損傷，且ROS可通過活化B淋巴細(xì)胞的關(guān)鍵氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子核因子κ輕鏈增強子(NF-κB)參與細(xì)胞信號通路的氧化還原激活，該通路上調(diào)了TNF-α、IL-1β和IL-6等數(shù)個關(guān)鍵炎癥基因的表達，從而加重了組織損傷[13]。

1.3 產(chǎn)生髓過氧化物酶(MPO) MPO是中性粒細(xì)胞浸潤脫顆粒時產(chǎn)生的一種氧化還原酶，通過催化形成次氯酸誘導(dǎo)下游細(xì)胞靶點的修飾，從而增加心肌中的氧化應(yīng)激反應(yīng)，有助于清除梗死區(qū)域的死亡細(xì)胞和組織[14-15]。次氯酸主要通過以下途徑加重心肌損傷：①通過破壞一氧化氮合成酶的電子解偶聯(lián)來削弱NO的生物活性；②通過修飾和氧化還原敏感氨基酸來誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的損傷；③通過氧化MMPs及其抑制劑，引起MMPs的過度激活和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑的失活，從而介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)的過度分解，導(dǎo)致梗死區(qū)域的過度纖維化和不良心肌重塑；④氧化抗氧化劑谷胱甘肽和過氧化物還原蛋白，降低心肌的內(nèi)源性抗氧化防御機制，加重心肌的氧化應(yīng)激損傷[15]。MPO通過破壞冠狀動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性、限制內(nèi)皮細(xì)胞來源一氧化氮的生物利用度表現(xiàn)出與冠狀動脈粥樣硬化性疾病的相關(guān)性，是急性冠脈綜合征患者臨床結(jié)局的有效預(yù)測指標(biāo)，高MPO血清水平患者的全因死亡率、主要心血管不良事件(MACE)和心肌梗死的再次發(fā)生率均高于低MPO血清水平患者[10,14]。

1.4 釋放Nets Nets是中性粒細(xì)胞在受到刺激激活后將DNA、組蛋白、顆粒蛋白等物質(zhì)釋放到細(xì)胞外的一種效應(yīng)機制，具有很強的促血栓形成和促炎作用[16]。在體外，Nets可誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化為成纖維細(xì)胞，并激活成纖維細(xì)胞；在體內(nèi)，被Nets活化的成纖維細(xì)胞聚集在梗死區(qū)域和心肌移行區(qū)，被認(rèn)為有助于心肌組織重塑并影響心臟功能。在ST段抬高型心肌梗死中，Nets可作為血小板和紅細(xì)胞附著的支架，特別是在淺表斑塊受侵蝕的情況下可能引發(fā)冠狀動脈血栓，導(dǎo)致梗死區(qū)域的進一步擴大。然而，巨噬細(xì)胞也可在Nets的刺激下由促炎表型極化為修復(fù)性的抗炎表型，從而抑制心肌梗死后的過度炎癥并促進梗死區(qū)域的愈合修復(fù)。EGHBALZADEH等[17]研究發(fā)現(xiàn)，肽基精氨酸脫亞胺酶-4通過解縮染色質(zhì)參與中性粒細(xì)胞釋放Nets的過程，肽基精氨酸脫亞胺酶-4缺乏的小鼠會加重心肌梗死后的急性炎癥及心肌損傷。可見，Nets在心肌梗死后的心室重構(gòu)中發(fā)揮雙重作用。

2 中性粒細(xì)胞促進心肌梗死后愈合修復(fù)的途徑

研究發(fā)現(xiàn)，雖然耗竭中性粒細(xì)胞的小鼠相比于普通小鼠在心肌梗死后24 h的梗死面積無統(tǒng)計學(xué)差異，但在心肌梗死后7～14 d表現(xiàn)出心功能惡化和心肌纖維化增加[18]。因此，中性粒細(xì)胞不僅能發(fā)起炎癥清除壞死組織，同時亦在梗死后的愈合修復(fù)和心室重構(gòu)的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。

2.1 促進巨噬細(xì)胞極化 巨噬細(xì)胞可分為經(jīng)典激活(M1)和交替激活(M2)兩種亞群。其中M2型巨噬細(xì)胞又可細(xì)分為M2a、M2b、M2c三種類型，M2a和M2c對促進獲得性免疫反應(yīng)至關(guān)重要，炎癥和免疫的抑制調(diào)節(jié)主要由M2b細(xì)胞完成[19]。M1型巨噬細(xì)胞具有很強的殺菌活性，并能分泌TNF-α、活性氧、包括MMPs在內(nèi)的蛋白水解酶等大量促炎介質(zhì)，從而發(fā)揮維持炎癥、促進細(xì)胞外基質(zhì)的降解和細(xì)胞凋亡等促炎作用；M2型巨噬細(xì)胞則表現(xiàn)為高吞噬活性，負(fù)責(zé)激活獲得性免疫、清除死亡細(xì)胞碎片、促進新生血管生成、梗死區(qū)修復(fù)及心室重塑[9, 19]。凋亡的中性粒細(xì)胞可促進巨噬細(xì)胞極化為M2型，通過抑制促炎因子、誘導(dǎo)IL-10和TGF-β等抗炎因子的分泌、促脂質(zhì)分解介質(zhì)的產(chǎn)生來激活抗炎反應(yīng)，并通過促進肌成纖維細(xì)胞堆積、膠原沉積和血管生成來修復(fù)梗死區(qū)域[8-9,18]。HORCKMANS等[18]研究表明，中性粒細(xì)胞耗竭的小鼠相比正常小鼠，由于缺乏中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂鈣蛋白(NGAL)，衰竭心臟中Mertk(一種主要由M2c巨噬細(xì)胞表達的吞噬受體)表達降低，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞對死亡細(xì)胞的清除效率低下，從而引起梗死區(qū)域的愈合反應(yīng)失調(diào)、過度纖維化和心室功能進行性喪失，而系統(tǒng)給予NGAL后可恢復(fù)Mertk表達。可見，中性粒細(xì)胞可通過促進巨噬細(xì)胞極化來改善心肌梗死后的心室重構(gòu)。

2.2 激活心肌纖維細(xì)胞 CURAJ等[20]研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞可誘導(dǎo)心臟成纖維細(xì)胞激活，并產(chǎn)生富含纖維蛋白/纖維連接蛋白的臨時細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，促進成熟瘢痕的生成。同時中性粒細(xì)胞直接誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β1，有助于促炎過程向抗炎過程轉(zhuǎn)變，這是終止心肌梗死后的促炎過程和允許修復(fù)階段形成成熟瘢痕的關(guān)鍵條件。在中性粒細(xì)胞耗竭的小鼠模型中，心肌梗死后的過度纖維化或許與成纖維細(xì)胞不產(chǎn)生TGF-β1相關(guān)，從而延遲了向抗炎過程的轉(zhuǎn)換[18]。

2.3 中性粒細(xì)胞極化 MA等[21]發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞在心肌梗死后存在作用不同N1(Ly6G+CD206--)、N2(Ly6G+CD206+)兩種表型。梗死心肌細(xì)胞釋放的DAMPs通過激活TLR4介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的N1極化，N1型中性粒細(xì)胞通過釋放Ccl-3、IL-1β、IL-12a、TNF-α等促炎因子加重心肌損傷，并通過分泌具有蛋白水解活性的MMP-12和MMP-25以分解細(xì)胞外基質(zhì)，促使心室壁變薄。隨后在不明因素的作用下(在體外可被IL-4誘導(dǎo))，中性粒細(xì)胞在局部極化為N2表型，由于CD206可直接參與細(xì)胞的吞噬功能，N2型中性粒細(xì)胞有助于凋亡細(xì)胞的吞噬、炎癥的消退和心臟修復(fù)等過程，從而減少了左心室壁的變薄及梗死后不利的心室重構(gòu)[6,21]。

心肌梗死后中性粒細(xì)胞被募集到梗死區(qū)域，通過清除梗死區(qū)域的壞死細(xì)胞和基質(zhì)碎片來發(fā)揮促炎作用，隨后在多種因素的作用下表現(xiàn)出抗炎作用，從而促進梗死區(qū)域的愈合修復(fù)。然而，過度激活的中性粒細(xì)胞會增加正常心肌組織的清除，導(dǎo)致梗死區(qū)域的擴大，誘發(fā)心梗后心室的不良重構(gòu)。因此，適時調(diào)控中性粒細(xì)胞對減少心肌梗死后的不良重構(gòu)和心力衰竭顯得尤為重要。

3 靶向心肌梗死后中性粒細(xì)胞及其產(chǎn)物的免疫調(diào)節(jié)治療

3.1 抑制中性粒細(xì)胞的促炎介質(zhì)

3.1.1 抑制MPO MPO通過氧化產(chǎn)生次氯酸加重心肌梗死后的心肌損傷，從而導(dǎo)致不利的心室重構(gòu)。抑制MPO可能有助于減輕心肌梗死后的炎癥反應(yīng)、氧化損傷和心室重構(gòu)。中性粒細(xì)胞PF-1355是一種口服的選擇性MPO抑制劑，在小鼠血管炎模型中可降低血漿MPO活性，減輕血管水腫、中性粒細(xì)胞募集和炎癥。ALI等[3]發(fā)現(xiàn)通過給予小鼠心肌梗死模型口服PF-1355可降低心肌梗死后中性粒細(xì)胞的募集及MPO的產(chǎn)生，相比于服用賦形劑的小鼠模型表現(xiàn)出顯著改善的心臟射血分?jǐn)?shù)、收縮末期容積及左室重量。同時，越早的給藥時間(心肌梗死后立即給藥與24 h后給藥)或延長的給藥時間(從7 d延長至21 d)均與獲益呈正相關(guān)。因此，靶向MPO是治療心肌梗死后心功能不全的一個潛在治療策略。

3.1.2 調(diào)控MMPs MMPs通過促進細(xì)胞外基質(zhì)的降解和招募炎性細(xì)胞來清除壞死的心肌細(xì)胞及基質(zhì)碎片，然而過度的MMPS激活會導(dǎo)致不良的心肌重構(gòu)，誘發(fā)心肌梗死后的心力衰竭[12]。因此，適時的調(diào)控MMPs似乎是改善心肌梗死后不良重構(gòu)的重要靶點。多西環(huán)素是一種廣譜的基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑，主要抑制MMP-9及MMP-2兩種在心肌梗死后心室重構(gòu)中大量表達的基質(zhì)金屬蛋白酶[22]。多西環(huán)素可通過抑制MMP-9、MMP-2來改善實驗小鼠心肌纖維化，表現(xiàn)出對缺血心臟的保護作用。在此基礎(chǔ)上，CERISANO等[22]進行了TIPTOP研究，通過短期應(yīng)用多西環(huán)素可改善ST段抬高型心肌梗死及心功能不全患者的心室重構(gòu)，并降低MACE的發(fā)生率。然而，多數(shù)被開發(fā)的基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑均失敗，如PG-116800[12]。部分原因可能是過多、過度的抑制MMPs活性，導(dǎo)致梗死心肌及細(xì)胞外基質(zhì)的清除不徹底，從而影響了心肌梗死后的修復(fù)過程。

3.2 調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞極化 中性粒細(xì)胞在心肌梗死后發(fā)揮抗炎和抑炎的雙重作用，通過調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞由N1表型向N2表型極化，有望成為改善心肌梗死后不利心室重構(gòu)的有效靶點。CUARTERO等[23]發(fā)現(xiàn)羅格列酮(一種PPARγ激動劑)可通過誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞向N2表型極化，從而改善了腦損傷小鼠的梗死面積。在此基礎(chǔ)上，GARCIA-CULEBRAS等[24]發(fā)現(xiàn)TLR4缺陷可增加小鼠腦梗死區(qū)域的中性粒細(xì)胞的浸潤，并誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞向N2表型極化，表現(xiàn)出比野生型小鼠更少的腦梗死面積。雖然目前尚未有確切的證據(jù)表明促進中性粒細(xì)胞極化能夠改善心肌梗死后的不利重構(gòu)，但N2型中性粒細(xì)胞對腦組織的保護作用卻向我們展示出一種可能：調(diào)控中性粒細(xì)胞向N2表型極化可改善心肌梗死后心室重構(gòu)和心力衰竭。

3.3 拮抗CD18/CD11整合素受體 中性粒細(xì)胞上的CD18/CD11整合素受體可使中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合，并穿過內(nèi)皮細(xì)胞被募集到梗死區(qū)域。因此人們設(shè)想能否通過抑制CD18/CD11整合素受體抑制中性粒細(xì)胞募集以減輕炎癥反應(yīng)，而動物實驗也證實了這似乎是一種有效的策略。然而，CD18/CD11整合素受體單克隆抗體治療卻在臨床試驗中遭遇到了失敗[4]。究其原因，中性粒細(xì)胞在心肌梗死后發(fā)揮促炎和抗炎的雙重作用，拮抗雖然阻斷了中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的促炎過程，同時也抑制了中性粒細(xì)胞的心臟保護作用，這可能是抗CD18/CD11整合素受體治療失敗的原因之一。

3.4 靶向中性粒細(xì)胞微管蛋白 秋水仙堿是一種古老的系統(tǒng)性抗炎藥物，既往多被用于痛風(fēng)、心包炎等疾病的治療當(dāng)中[25]。秋水仙堿與中性粒細(xì)胞微管蛋白結(jié)合可抑制中性粒細(xì)胞的趨化、黏附、溶酶體脫顆粒及激活等過程。因此，應(yīng)用秋水仙堿抑制梗死后中性粒細(xì)胞的募集從而減輕心室的不良重構(gòu)似乎是一個可行的途徑。評估秋水仙堿能否降低冠心病患者心血管事件風(fēng)險的小劑量秋水仙堿研究發(fā)現(xiàn)，在二級預(yù)防療法的基礎(chǔ)上秋水仙堿似乎對預(yù)防穩(wěn)定性冠心病患者的MACE有效。在此基礎(chǔ)上，TARDIF等[26]進行了心血管結(jié)局實驗(Colcot)，發(fā)現(xiàn)小劑量秋水仙堿顯著降低心肌梗死患者的心血管死亡等主要終點的發(fā)生率，同時未表現(xiàn)出感染等不良事件發(fā)生率的升高。然而，由于Colcot的兩個分支實驗的早期藥物停用率均接近20%，導(dǎo)致了結(jié)果的不確定性[27]，這或許是未來Colcot轉(zhuǎn)向臨床應(yīng)用的一個障礙。盡管如此，小劑量秋水仙堿因其廉價易得以及對心肌梗死后不良結(jié)局的改善，成為未來免疫調(diào)節(jié)治療中一個不可忽視的存在。

綜上所述，中性粒細(xì)胞作為心肌梗死后首先被募集到梗死區(qū)域的先天免疫細(xì)胞，在隨后的愈合中發(fā)揮促炎和抗炎的雙重作用，而促炎及抗炎過程的失衡可能會導(dǎo)致心肌梗死后心室的不利重構(gòu)。因此通過適時、適量的調(diào)控心肌梗死后中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可能是改善心肌梗死后心室重構(gòu)的有效途徑。雖然，PF-1355、多西環(huán)素、秋水仙堿等部分免疫調(diào)節(jié)策略在基礎(chǔ)實驗或臨床實驗中取得了部分成功，顯示出了免疫治療的強大潛力，但尚無有效的免疫治療策略被應(yīng)用于臨床實踐中，原因可能與以下幾個方面有關(guān)：①心肌梗死后的免疫炎癥反應(yīng)及心室重構(gòu)是一個多細(xì)胞、多因素共同參與的復(fù)雜的病理生理過程，單獨調(diào)控中性粒細(xì)胞可能無法有效改善心肌梗死后心室的不良重塑；②心肌梗死后早期炎癥反應(yīng)通過清除壞死心肌及基質(zhì)碎片為隨后的愈合修復(fù)奠定基礎(chǔ)，過早、過度的抑制會導(dǎo)致梗死區(qū)域的清除不徹底，影響之后的愈合修復(fù)；③目前多數(shù)研究均以動物心肌梗死模型為基礎(chǔ)進行研究，但實驗動物與人類因跨物種的不同而存在較多差異，這可能是基礎(chǔ)試驗轉(zhuǎn)向臨床試驗時失敗的部分原因。