巨噬細(xì)胞極化在動(dòng)脈粥樣硬化病理過程中分子機(jī)制的研究進(jìn)展

彭超杰 吳林柯 吳 鴻

河南中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，河南鄭州 450000

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是多種心血管疾病發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)[1]。巨噬細(xì)胞在AS 病變過程中極化為不同表型參與全部病理階段[2]。經(jīng)典激活型（M1 型）巨噬細(xì)胞和交替激活型（M2 型）巨噬細(xì)胞分別在促進(jìn)AS 發(fā)展和消退中發(fā)揮重要作用[3]。調(diào)控巨噬細(xì)胞極化，改變其表型和生物學(xué)功能，是抑制AS進(jìn)展的潛在措施。

1 巨噬細(xì)胞極化與AS

經(jīng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)調(diào)控或其他刺激，巨噬細(xì)胞生理功能和表面蛋白發(fā)生巨大變化的過程稱為巨噬細(xì)胞極化，M1/M2 型巨噬細(xì)胞是極化全譜的兩個(gè)極端，與AS密切相關(guān)[4]。正常情況下，M1/M2 型巨噬細(xì)胞表型比例維持相對(duì)平衡狀態(tài)，但AS 病理狀態(tài)下，M1/M2 型巨噬細(xì)胞表型可相互轉(zhuǎn)化或再極化，導(dǎo)致其表型比例失衡[5]。研究顯示，冠狀動(dòng)脈疾病患者病變組織中M1/M2型巨噬細(xì)胞比例明顯升高，且與病變嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[6]。因此，探索巨噬細(xì)胞極化對(duì)AS 病理發(fā)展的作用及其分子機(jī)制，對(duì)于了解AS 疾病發(fā)展的病理基礎(chǔ)和開發(fā)新療法具有重要意義。

2 巨噬細(xì)胞極化調(diào)控AS 的病理過程和分子機(jī)制

2.1 能量代謝

巨噬細(xì)胞受各種刺激，使線粒體能量代謝發(fā)生改變，促使巨噬細(xì)胞發(fā)生極化并改變其功能[7]。M1 型巨噬細(xì)胞以糖酵解為主要代謝方式，降低耗氧率、減少三磷酸腺苷生成，并伴隨三羧酸循環(huán)障礙，導(dǎo)致線粒體呼吸功能減弱，促進(jìn)活性氧和乳酸堆積，維持炎癥反應(yīng)[8]。而M2 型巨噬細(xì)胞主要通過線粒體氧化磷酸化和脂肪酸氧化維持完整的三羧酸循環(huán)，刺激抗炎細(xì)胞因子釋放，修復(fù)受損組織[9]。

脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 是維持M2 型巨噬細(xì)胞的重要因子，抑制其表達(dá)導(dǎo)致巨噬細(xì)胞代謝轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒猓U(kuò)大AS 小鼠斑塊面積[10]。丙酮酸脫氫酶激酶4是細(xì)胞能量調(diào)節(jié)中重要的線粒體基質(zhì)酶，通過增強(qiáng)M1型巨噬細(xì)胞極化，促進(jìn)AS 患者的血管鈣化[11]。分選連接蛋白10 缺陷導(dǎo)致Lyn-Akt 活化減少，并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子EB 的核轉(zhuǎn)位，從而促進(jìn)線粒體脂肪酸氧化，促進(jìn)了巨噬細(xì)胞向M2 表型轉(zhuǎn)變，對(duì)AS 小鼠發(fā)揮關(guān)鍵治療作用[12]。調(diào)控巨噬細(xì)胞向M2 型極化，維持巨噬細(xì)胞線粒體呼吸功能正常是改善巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝，抑制炎癥反應(yīng)的途徑，具有AS 治療意義。

2.2 脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

巨噬細(xì)胞膽固醇攝取和流出之間的動(dòng)態(tài)平衡被破壞形成泡沫細(xì)胞是AS 早期病變的標(biāo)志[13]。CD36 和清道夫受體A 在M1 型巨噬細(xì)胞中高表達(dá)，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞攝取并內(nèi)化脂質(zhì)，加速巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇代謝失衡，形成泡沫細(xì)胞，促進(jìn)AS 發(fā)展[14]；而M2 型巨噬細(xì)胞膜上高表達(dá)三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1 和ABCG1，促進(jìn)高密度脂蛋白生成，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膽固醇流出，維持正常脂質(zhì)代謝，抑制AS 發(fā)展[15]。

氧化物酶體增殖物激活受體-γ 在AS 患者病變組織中表達(dá)水平明顯降低，通過抑制其泛素化降低了M1/M2 比率，減少巨噬細(xì)胞攝取脂質(zhì)[16]。長鏈非編碼RNA MIAT 在M1 型巨噬細(xì)胞中高表達(dá)，是晚期AS患者頸動(dòng)脈斑塊中上調(diào)最多的非編碼RNA，敲除MIAT 后抑制CD36 的表達(dá)，減少巨噬細(xì)胞對(duì)氧化型LDL 的攝取[17]。Janus 激酶2 是炎癥和代謝信號(hào)傳導(dǎo)中的關(guān)鍵分子，抑制其表達(dá)導(dǎo)致M1 型巨噬細(xì)胞增多，膽固醇流出被抑制，AS 病變加重[18]。Epsins 是內(nèi)吞適配蛋白，可促進(jìn)AS 的進(jìn)展，靶向抑制病變巨噬細(xì)胞中的Epsins，能減少CD36 介導(dǎo)的脂質(zhì)攝取并增加ABCG1 介導(dǎo)的膽固醇流出，有效治療晚期AS[19]。調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向M2 表型極化是改善脂質(zhì)代謝紊亂、抑制AS 進(jìn)展的關(guān)鍵。

2.3 炎癥反應(yīng)

巨噬細(xì)胞M1/M2 表型比例失調(diào)是調(diào)節(jié)AS 慢性炎癥反應(yīng)的重要病理環(huán)節(jié)。在AS 炎癥進(jìn)展期，巨噬細(xì)胞主要極化為M1 型，表達(dá)高水平的甘露糖受體CD86，釋放白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、單核細(xì)胞趨化蛋白1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等促炎因子，促進(jìn)AS 發(fā)展[20]。而炎癥消退期，M2 型巨噬細(xì)胞占據(jù)優(yōu)勢(shì)，表達(dá)高水平的甘露糖受體CD206 和CD163，并釋放精氨酸酶-1（arginase-1，Arg-1）、幾丁質(zhì)酶樣蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、IL-10 等細(xì)胞因子，減緩炎癥反應(yīng)，維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)發(fā)揮抗AS 的作用[21]。

γ 干擾素或脂多糖等細(xì)胞因子激活干擾素調(diào)節(jié)因子（interferonregulatoryfactor，IRF）-1、IRF-5 和IRF-8，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子1，核因子-κB，并啟動(dòng)復(fù)雜的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，釋放大量IL-6、IL-12、TNF-α、iNOS、MCP-1 等促炎介質(zhì)，放大炎癥反應(yīng)，加重受損組織病變，加快AS 進(jìn)展[22]。而IL-4 和IL-10 通過激活I(lǐng)RF-3 和IRF-4，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子6 等促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞極化，釋放抗炎修復(fù)性細(xì)胞因子IL-10、TGF-β、Arg-1、血管內(nèi)皮生長因子等，加速炎癥消退、參與修復(fù)和重塑受損組織，發(fā)揮保護(hù)血管和抗AS 作用[23-24]。Krüppel 樣因子4 是重要的抗AS 因子，同時(shí)是M2 型巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，過表達(dá)Krüppel 樣因子4 誘導(dǎo)M2 型巨噬細(xì)胞從而抑制炎癥因子表達(dá)[25]。調(diào)控巨噬細(xì)胞從促炎性M1 型轉(zhuǎn)換為抗炎性M2 型是干預(yù)AS慢性炎癥發(fā)展的重要策略。

2.4 細(xì)胞胞葬

AS 斑塊中的凋亡細(xì)胞積聚是導(dǎo)致壞死核心形成和斑塊破裂的重要因素。胞葬作用是巨噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬清除壞死細(xì)胞和凋亡細(xì)胞的過程[26]。AS 病理環(huán)境中，巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)和炎癥因子引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并促進(jìn)細(xì)胞壞死或凋亡。M1 型巨噬細(xì)胞線粒體功能下降使其胞葬障礙，促進(jìn)AS 形成壞死核心和不穩(wěn)定斑塊發(fā)展[27]。M2 型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的Arg-1 將凋亡細(xì)胞釋放的精氨酸和鳥氨酸代謝為腐胺，增強(qiáng)胞葬作用，從而清除壞死細(xì)胞，釋放抗炎因子，抑制慢性炎癥反應(yīng)[28]。

磷酸酶和肌動(dòng)蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞因子-1 缺乏會(huì)促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1 型極化，使人和小鼠巨噬細(xì)胞對(duì)凋亡細(xì)胞吞噬內(nèi)化的障礙，導(dǎo)致大量死亡細(xì)胞及其炎性碎片和脂質(zhì)堆積在血管內(nèi)，從而擴(kuò)大斑塊面積[29]。抑制丙酮酸激酶M2 核易位可降低AS 小鼠的糖酵解速率、增強(qiáng)胞葬作用并減輕AS 病變[30]。Rac 家族成員Rac2 刺激細(xì)胞胞葬，研究表明醛脫氫酶2 通過減弱Rac2 泛素化來穩(wěn)定Rac2，促進(jìn)巨噬細(xì)胞胞葬并預(yù)防AS，而醛脫氫酶2 基因突變是AS 預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素[31]。親環(huán)素A 通過抑制CD47 和鈣網(wǎng)蛋白表達(dá)，損害巨噬細(xì)胞對(duì)凋亡細(xì)胞的胞葬作用，加速AS 進(jìn)展[32]。調(diào)控巨噬細(xì)胞向M2 型極化是促進(jìn)巨噬細(xì)胞胞葬功能，抑制AS 發(fā)展的重要途徑。

2.5 斑塊穩(wěn)定性

M1/M2 型巨噬細(xì)胞比例在斑塊進(jìn)展和斑塊穩(wěn)定性中起關(guān)鍵作用。研究表明，大鈣化維持斑塊穩(wěn)定，而微鈣化與斑塊破裂有關(guān)，M1 型巨噬細(xì)胞加速細(xì)胞凋亡并促進(jìn)病變壞死核心內(nèi)的微鈣化，相反M2 型巨噬細(xì)胞可通過誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和平滑肌細(xì)胞成熟來促進(jìn)大鈣化[33]。同時(shí)，斑塊內(nèi)M1 型巨噬細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶、破壞細(xì)胞外基質(zhì)、加速不穩(wěn)定斑塊形成和破裂，M2 型巨噬細(xì)胞通過TGF-β 抑制這些基質(zhì)金屬蛋白酶、修復(fù)細(xì)胞外基質(zhì)、維持斑塊穩(wěn)定性[34]。

ATP 檸檬酸裂解酶在人類AS 不穩(wěn)定斑塊中高表達(dá)，并促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞極化，加速AS 斑塊破裂，而骨髓敲除ATP 檸檬酸裂解酶后，M2 型巨噬細(xì)胞增多、膠原沉積增加、病變區(qū)域縮小[35]。抑制巨噬細(xì)胞中的miR-494-3p 通過激活Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)，增強(qiáng)M2 型巨噬細(xì)胞極化，增加了斑塊穩(wěn)定性[36]。在不穩(wěn)定斑塊小鼠模型中，阻斷鈣激活鉀通道KCa3.1 顯著降低了頸動(dòng)脈斑塊破裂和腔內(nèi)血栓的發(fā)生率，并降低了與M1 巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的標(biāo)志物的表達(dá)，增強(qiáng)了AS 病變中M2 巨噬細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)[37]。綜上所述，靶向抑制M1 型巨噬細(xì)胞是維持斑塊穩(wěn)定性，減少AS 臨床急性危險(xiǎn)事件發(fā)生的重要途徑。

3 藥物調(diào)控巨噬細(xì)胞極化防治AS 的研究

目前降脂和抗炎藥治療對(duì)于防治AS 尤為重要，而調(diào)控巨噬細(xì)胞極化是靶向AS 脂質(zhì)代謝和炎癥反應(yīng)的重要途徑。研究表明，一些具有抗AS 作用的臨床常用藥物部分依賴于改變巨噬細(xì)胞表型。如他汀類藥物通過調(diào)控巨噬細(xì)胞極化，促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞從病變組織遷移、改善脂質(zhì)代謝、減少AS 小鼠斑塊面積[38]。利拉魯肽等治療糖尿病的常用藥物，也能通過增加M2 型巨噬細(xì)胞抑制小鼠早期AS 病變[39]。一些中藥在調(diào)控巨噬細(xì)胞極化防治AS 的相關(guān)研究中的突出作用逐漸顯露。腦心通增加p-STAT3 和p-STAT6 的表達(dá)水平，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2 表型極化[40]。參連復(fù)脈顆粒含藥血清降低M1 型巨噬細(xì)胞極化的比例，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 型極化，從而抑制脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)[41]。冠心平含藥血清調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞表型比例，抑制脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞M1 型極化、減少CD36 表達(dá)水平，從而調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝，減輕體外巨噬細(xì)胞泡沫化程度，發(fā)揮抗AS 作用[42]。

4 討論

巨噬細(xì)胞通過極化為M1 和M2 表型，在AS 各病理階段，發(fā)揮不可忽視的重要作用。M1 型巨噬細(xì)胞與AS 發(fā)展密切相關(guān)，而M2 型巨噬細(xì)胞則對(duì)AS 消退至關(guān)重要。因此進(jìn)一步探索并總結(jié)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化在AS 病理過程中的分子機(jī)制及有效靶點(diǎn)是深入研究防治AS 有效措施的潛在方向。但巨噬細(xì)胞極化是一整個(gè)連貫且復(fù)雜的過程，AS 病理狀態(tài)下巨噬細(xì)胞可能處于M1 型和M2 型之間的任何階段，目前尚難以對(duì)其表型進(jìn)行明確標(biāo)識(shí)和統(tǒng)一定義。此外，我們對(duì)AS 病變過程中巨噬細(xì)胞極化的認(rèn)識(shí)大多源于動(dòng)物模型，但人與動(dòng)物體內(nèi)巨噬細(xì)胞表型及其基因表達(dá)存在的差異性不容忽視，加大了臨床開發(fā)靶向巨噬細(xì)胞極化治療疾病的難度。所以對(duì)巨噬細(xì)胞極化的認(rèn)識(shí)及其在疾病中的作用仍然有待進(jìn)一步探索明確。獲取人體臨床標(biāo)本，進(jìn)一步確定巨噬細(xì)胞表型在人類AS 病變發(fā)生發(fā)展中的作用和發(fā)病機(jī)制的關(guān)系，是目前靶向巨噬細(xì)胞極化，加快開展臨床防治AS 研究亟待解決的問題。