巨噬細胞極化對動脈粥樣硬化發生發展的影響

王立，陳玉輝，徐鴻軒，孟令丙，劉德平,3，龔濤,3

1.北京醫院,a 神經內科,b 心血管內科 國家老年醫學中心 中國醫學科學院老年醫學研究院，北京 100730；2.國家老年醫學中心 國家衛生健康委員會北京老年醫學研究所;3.中國醫學科學院北京協和醫學院研究生院

動脈粥樣硬化是一種慢性、多因素性疾病，該過程主要由血管壁脂質積聚和隨后的動脈壁炎癥反應構成，最終導致動脈粥樣硬化斑塊形成和破裂[1-2]。動脈粥樣硬化斑塊破裂導致的腦梗死、心肌梗死等心腦血管疾病及其并發癥已經逐漸成為威脅人類生命健康的主要原因[3]。因此，探究動脈粥樣硬化性病變發生發展的機制及預防、治療措施已成為當前的研究熱點。

循環中各種細胞類型，如內皮細胞、平滑肌細胞、巨噬細胞、單核細胞和淋巴細胞等的激活在促進動脈粥樣硬化形成和發展中占據重要地位。其中，巨噬細胞是參與病變過程的主要炎癥細胞，其在動脈壁內的滯留是動脈粥樣硬化的必要條件，其參與動脈粥樣硬化形成、進展、消退全過程。當血液中的低密度脂蛋白(LDL)膽固醇在動脈血管內膜下累積并被修飾為氧化型低密度脂蛋白，可刺激血管內皮活化并表達黏附分子，從而募集單核細胞黏附并進入動脈內皮下轉化為巨噬細胞，巨噬細胞清除脂蛋白顆粒，進而轉化為泡沫細胞。隨著巨噬細胞在內膜下積聚和功能活化，分泌各種促炎性分子，持續的炎性狀態導致斑塊逐步進展為慢性更復雜性病灶[4]。巨噬細胞存在于斑塊的不同位置，斑塊內復雜的微環境影響巨噬細胞的表型極化和激活。相較于巨噬細胞絕對數量，巨噬細胞不同表型間比例和斑塊由穩定變為不穩定至破裂過程更加密切相關。本綜述就動脈粥樣硬化斑塊內不同表型巨噬細胞的功能及去甲腎上腺素、糖皮質激素對其表型的影響進行綜述。

1 巨噬細胞極化

巨噬細胞是一種顯著可塑性的細胞類型，特定的微環境刺激后可發生形態、功能及表型分化，即巨噬細胞極化。通常利用功能性反應的巨噬細胞表面標志物以及分泌物組分進行亞型分類。目前，除經典的M1/M2分類外，動脈粥樣斑塊不同發展階段尚存在其他不同表型的巨噬細胞。

1.1 M1型巨噬細胞 該型又稱經典激活M1型巨噬細胞，由T輔助細胞1(Th1)細胞因子誘導極化，其表面表達有MHC-II分子、CD80、CD86等特異性標志物。研究顯示Toll樣受體配體、干擾素-γ(IFN-γ)、病原體相關分子復合物(PAMC)、細菌脂多糖(LPS)和脂蛋白等物質可以誘導巨噬細胞向M1型極化。激活的M1型巨噬細胞通過產生和分泌促炎癥因子如白細胞介素(IL)-1α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23和環氧合酶-2(COX-2)等發揮促炎性效應[5-6]。在功能上，感染過程中M1型巨噬細胞通過激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶系統和隨后產生的活性氧(ROS)參與病原體的清除并介導ROS誘導的組織損傷。此外，持續活化的M1型巨噬細胞產生趨化因子受體(C-X-C motif receptor)配體，如CXCL9、CXCL10和CXCL5等進一步招募更多Th1和自然殺傷(NK)細胞進入病灶，加重局部炎癥反應、損害組織再生和傷口愈合[7]。

1.2 M2型巨噬細胞 該型又稱替代激活M2型巨噬細胞，其表面特征表達CD163、甘露糖受體1(MR1)、抵抗素樣分子-β和精氨酸酶-1(Arg-1)[8]。機體為了防止M1巨噬細胞引發的持續炎癥反應和組織損傷，通過激活Th2細胞分泌IL-4和IL-13并結合IL-4Rα激活下游STAT6信號通路進而促進向M2型巨噬細胞極化。此外細胞因子IL-10可以通過激活下游STAT3信號通路調控M2型巨噬細胞活化[9]。IL-21、IL-33也是可驅動M2型巨噬細胞極化的Th2相關細胞因子。功能上，M2型巨噬細胞分泌抗炎癥因子如IL-1受體激動劑、IL-10、TGF-β和膠原蛋白等，從而啟動抗炎功能驅動的調節機制拮抗M1型巨噬細胞導致的慢性炎癥反應。在功能上，M2型巨噬細胞具有強大的吞噬能力，可清除碎片和凋亡細胞，抑制炎癥，協調促進組織重塑，并具有促血管生成和纖維化的特性[10]。

1.3 M2型巨噬細胞亞群 依據體外實驗M2巨噬細胞接受不同的刺激因素活化后的特征進一步將其分為四種不同亞群：M2a、M2b、M2c和M2d。M2a亞群可被IL-4和IL-13誘導產生并高表達甘露糖受體(如CD206)，分泌促纖維化因子(如纖維連接蛋白)，胰島素樣生長因子(IGF)和轉化生長因子-β(TGF-β)等，從而促進組織修復，故依據功能特征通常又將M2a巨噬細胞稱為傷口愈合型巨噬細胞[11]。M2b亞群可通過免疫復合物(ICs)、TLR激動劑或IL-1受體配體等誘導產生。該亞型巨噬細胞既可以產生抗炎癥因子，如IL-10和IL-1β，亦可分泌促炎癥因子，如IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α[11-12]。M2c型巨噬細胞由糖皮質激素和IL-10誘導產生，通過釋放大量IL-10和TGF-β對凋亡細胞具有很強的抗炎活性。由于M2b型和M2c型巨噬細胞均出現高表達的Mer受體酪氨酸激酶(MerTK)，呈現高效的胞葬能力，故又將該2種亞型巨噬細胞稱為調節性巨噬細胞。第四種亞型為M2d型巨噬細胞，TLR激動劑通過腺苷A2A受體刺激下可誘導產生。該型巨噬細胞活動抑制促炎癥細胞因子產生，誘導抗炎細胞因子如IL-10、IL-12分泌[11-12]。

2 巨噬細胞M1及M2型與動脈粥樣硬化斑塊

M1型巨噬細胞在進展性或易損性斑塊中占主導地位，其膽固醇轉運相關蛋白ATP結合盒轉運體A1表達下降，導致膽固醇流出受阻和積聚，進一步促進巨噬細胞活化和M1型極化，形成惡性循環。此外其可分泌金屬蛋白酶(MMPs)，如MMP2和MMP9，導致斑塊中細胞外基質降解，引發斑塊不穩定和破裂。而M2型巨噬細胞在穩定性斑塊相對富集，研究顯示M2型巨噬細胞可通過分泌膠原蛋白和增強凋亡細胞的清除能力促進斑塊穩定。更重要的是，巨噬細胞M1型和M2型間表型轉變是可逆的，從M1型轉分化為M2型可促進動脈粥樣硬化斑塊的穩定和消退[13-14]。

除了上述較早發現的M1/M2型巨噬細胞亞型外，近年來巨噬細胞分類系統中又擴展了幾種重要的亞型與人或小鼠動脈粥樣硬化密切相關。

3 其他巨噬細胞亞型

3.1 Mox型巨噬細胞 動脈粥樣硬化病灶中積聚的氧化型磷脂可誘導巨噬細胞表型轉化為Mox型，該亞型與經典的M1或M2表型相比，表現出顯著不同的基因表達模式和生物學特征[15]。Mox型巨噬細胞特異性標志物為核因子E2相關因子2(Nrf2)依賴性氧化還原調節靶基因，如血紅素加氧酶1(HMOX-1)、硫氧還蛋白1(Srx1)、硫氧還蛋白還原酶1(Txnrd1)、血栓反應蛋白(Thsp)、谷氨酸半胱氨酸連接酶修飾亞基和谷胱甘肽還原酶1(GSR1)[16]。在小鼠動脈粥樣硬化模型斑塊中，該亞型約占CD11b+F4/80+巨噬細胞總數的30%。與M1或M2型巨噬細胞相比，Mox型巨噬細胞的吞噬和趨化性下降，但是其仍保留了分泌促炎癥因子(如COX-2及IL-1β)的能力，隨著斑塊中Mox型巨噬細胞的積聚可促使動脈粥樣硬化病變進展和不穩定性增加[17]。

3.2 M4型巨噬細胞 M4型巨噬細胞由血小板趨化因子CXCL4誘導產生。CXCL4又稱血小板因子4(PF4)，是血小板激活后釋放到血漿中最豐富的血小板趨化因子之一，CXCL4可抑制單核細胞凋亡，促進巨噬細胞轉化為M4型。極化的M4型特征性的喪失CD163，并組成性表達CD68、S100A8和MMP7從而區別于M1、M2及其他類型巨噬細胞[18]。該型巨噬細胞主要分布在外膜和內膜，研究顯示M4型巨噬細胞在晚期不穩定性斑塊中數量顯著增加。斑塊內M4型巨噬細胞上調表達MMP7、MMP9，導致斑塊內基質降解，促進斑塊破裂、易損性增加[19]。

3.3 M(Hb)和Mhem型巨噬細胞 晚期動脈粥樣硬化斑塊可發生斑塊內出血，M(Hb)或Mhem型巨噬細胞則主要出現在斑塊出血的區域，M(Hb)型巨噬細胞由血紅蛋白刺激產生，特征性高水平表達MR和CD163，其作為清道夫受體參與斑塊內出血后血紅蛋白/觸珠蛋白(Hb/Hp)復合物的清除[20]。M(Hb)通過增加細胞內肝X受體-α(LXR-α)的活性來增強膽固醇流出能力，從而阻止泡沫細胞形成。增強的LXR-α活性也會誘導鐵轉運蛋白的表達，從而降低細胞鐵含量，減少斑塊內M(Hb)型巨噬細胞ROS產生，有助于斑塊穩定[20]。巨噬細胞吞噬Hb/Hp復合物和紅細胞后代謝釋放亞鐵血紅素可以誘導巨噬細胞向Mhem型轉化。Mhem型巨噬細胞協調激活腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)通路和Nrf2通路促使LXR-α和ABCA1表達的上調，進而增強膽固醇外排能力，防止泡沫細胞形成和氧化應激，對動脈粥樣斑塊起到保護作用[21]。

如上所述，巨噬細胞可以顯示連續的表型轉變。在外部因素刺激時，巨噬細胞可以從一種表型轉化到另一種表型。

4 交感腎上腺髓質系統和下丘腦-垂體-腎上腺軸與巨噬細胞表型

在過去的十年里，人們已經清楚地認識到，神經內分泌系統和免疫系統以雙向方式協調有序地調控機體的功能，以維持穩態[22]。社會心理因素作用下神經內分泌系統與組織內的巨噬細胞間相互作用機制，如慢性心理應激可導致交感腎上腺髓質系統(SAM)和下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)持續活化引發去甲腎上腺素和糖皮質激素分泌顯著增加，造成免疫紊亂，促使代謝性疾病的發生和進展。目前，關于慢性心理應激反應時神經內分泌系統對巨噬細胞功能和極化過程的影響愈來愈多受到關注。

4.1 兒茶酚胺類激素與巨噬細胞表型 去甲腎上腺素(NE)和腎上腺素(E)屬于兒茶酚胺類激素或神經遞質。慢性應激反應可通過提高交感神經系統的活動，并刺激腎上腺髓質的嗜鉻細胞，從而導致NE和E的釋放增加。體外實驗證明激活巨噬細胞表面腎上腺素受體可減少炎癥細胞因子的產生，此外，腎上腺素受體參與調節體內炎癥狀態[23-25]。

有研究[26-27]證實NE誘導的β-2腎上腺素受體的激活，不僅改變一些炎癥細胞因子的產生，如TNF、IL-12和CXCL趨化因子下調，而且可改變巨噬細胞的表型，促使巨噬細胞向M2型轉變。

4.2 糖皮質激素與巨噬細胞表型 糖皮質激素(GCs)是一類內源性類固醇激素，其通過調節胞質類固醇激素受體(GR)普遍表達于各種組織細胞，包括巨噬細胞。GCs通過結合巨噬細胞的GR可調節促炎和抗炎基因的表達，并誘導了巨噬細胞吞噬凋亡細胞。雖然GCs對巨噬細胞的調節作用在1950年便進行了報道[28]，但關于它們對巨噬細胞表型極化的具體作用相關文獻并不多。

Jeries等[29]研究表明GCs如潑尼松或潑尼松龍可以通過阻止巨噬細胞內脂質積聚和泡沫細胞形成發揮抗動脈粥樣硬化作用。然而關于糖皮質激素是否影響動脈粥樣硬化斑塊不同發展階段中巨噬細胞的累積，以及明確對經典的M1及M2分型轉化的影響是未來值得深入開展的研究內容。

5 巨噬細胞表型與動脈粥樣硬化治療

研究顯示降脂治療并不能夠完全降低動脈粥樣硬化性心腦血管疾病的發病率和病死率，仍存在較多患者即使血脂達標，也會發生不良性心腦血管事件[30-32]。由于降脂不能完全延緩動脈粥樣硬化的進展，炎癥性生物標志物作為心血管疾病事件的獨立危險因素的識別促進了使用抗炎策略治療動脈粥樣硬化的試驗[33]。減輕巨噬細胞介導的炎癥可以促進斑塊消退，同時研究表明巨噬細胞表型轉化在動脈粥樣硬化不同發展階段扮演著重要的角色。因此，通過靶向作用于動脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細胞成為一種潛在的治療措施。

Wan等[34]研究證實，斑塊內血紅素可能通過激活巨噬細胞腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)和轉錄激活因子1(ATF1)通路，促進其轉化為具有保護作用的M2樣表型。邱峰等[35]研究發現中藥成分穗花杉雙黃酮可通激活PPAR-α/γ，抑制巨噬細胞向M1型分化，并可能逆轉M1型巨噬細胞向M2型轉化，從而發揮抗動脈粥樣硬化作用。姚宇迪等研究表明丹參酮ⅡA能抑制組蛋白去乙?；?(HDAc3)有效地阻止ox-LDL誘導巨噬細胞往M1方向極化，進而抵抗動脈粥樣硬化[36]。多個隨機對照試驗結果顯示二甲雙胍在糖尿病大血管疾病治療中可能有其他口服降糖藥所沒有的效果，據此推測其可能通過非降糖機制發揮抗動脈粥樣硬化效應。Seneviratne等證實二甲雙胍可通過激活小鼠和人類巨噬細胞中保守的AMPK-ATF1-M2樣通路，促進巨噬細胞表型轉化從而發揮抗動脈粥樣硬化作用[37]。

6 展望

動脈粥樣硬化進展與巨噬細胞表型多樣性有關，通過促進巨噬細胞表型轉化為抗炎型的治療策略，可能有利于動脈粥樣硬化性心腦血管疾病的預后。調節巨噬細胞的表型作為一種治療方法目前尚未取得突破性進展，但是仍然是一個引人注目的研究領域。此外，社會心理因素作用下神經內分泌系統與組織內的巨噬細胞間相互作用機制的研究可能促進新的治療靶點的發現。靶向治療動脈粥樣硬化斑塊內巨噬細胞作為一種阻止斑塊進展甚至加速斑塊消退，同時又能降低副作用的策略，是未來重要的研究方向。