低氧性肺動脈高壓與免疫炎癥*

任瑞鋒 劉俊峰

肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是一種以肺血管阻力進行性增加和右心衰竭為特征的惡性肺血管性疾病。該病的死亡率極高，據美國國立衛生研究所的登記資料顯示，相當一部分PH患者會在確診后的2~3年內死亡，其中PH確診后第1年的死亡率是32%，第2年和第5年則分別升至52%和66%[1-2]。即便進行了成功的肺移植或心肺聯合移植，3年和5年的生存率也僅為55%和45%[3]。由此可見，PH是一類嚴重危害人類健康及生命的疾病。PH可分為原發和繼發型兩種，低氧性PH是最為常見的繼發型PH，其發生與低氧對肺血管內皮的損傷密切相關，病理改變主要表現為肺動脈血管重構，而免疫炎癥反應和平滑肌細胞的過度增殖是這一進程中的關鍵環節。本文就低氧性肺動脈高壓的發生機理作一綜述。

1 血管內皮損傷與PH

機體正常血管結構和功能的維持是一種血管損傷與修復過程的平衡[4]，而血管內皮祖細胞（Endothelial progenitor cell，EPC）在該過程中起到重要的調節作用。近年來大量研究顯示，與造血干細胞具有共同前體的EPC在血管新生、血管內皮正常功能的維持以及細胞損傷后的修復方面都起著至關重要的作用，同時在體外培養的條件下也能夠分化為具有正常表型和功能的成熟內皮細胞，在局部缺血的實驗動物體內能夠整合到受損部位，生成毛細血管，從而改善缺血區域的血流灌注。有研究顯示PH急性期外周血EPC的數量明顯增加，這表明肺動脈內皮損傷發生的同時，體內存在著自主性的EPC動員和歸巢，以實現血管損傷的修復并最大限度地恢復其正常的形態和功能，然而由于PH自身的EPC存在功能上的異常，因此這種代償機制并不能有效地修復受損的血管內皮[5]。隨著病情的進展，EPC的大量消耗將導致其數量和功能的進一步下調[6]。同時，一旦發生不可逆的血管重構，其外周血中EPC的數量以及活性均存在明顯的下調。并且，通過早期外源性EPC的植入野百合堿所誘導的PH模型的病變發生可以得到有效的阻止[7]。那么，究竟是由于PH在發生過程中，其自身骨髓EPC亦或其前體細胞存在一定數量以及功能上的缺陷，以致在血管損傷的修復上無法發揮其應有的作用，還是由于血液中缺乏持續性的刺激因子以動員骨髓EPC的增殖和歸巢，都有待于進一步的研究。由于在PH發生的早期通過外源性EPC移植，可以使野百合堿（MCT）誘導的PH模型大鼠肺動脈病變顯著減輕[7]。這至少可以表明血管內皮的損傷及修復機制受損在PH發生過程中起到了重要的作用。肺動脈血管內皮的損傷在引起血管內皮舒張功能障礙的同時，將誘導生成具有抗凋亡表型內皮細胞的出現和大量增殖，而抗凋亡表型內皮細胞活化后會分泌各種炎癥性趨化因子，并進一步導致受損部位炎癥反應的發生，啟動并促進血管結構的改變，最終造成血管結構的改變和PH的發生。

2 低氧性PH與免疫炎癥

PH通常可分為原發性和繼發性兩種，臨床中以繼發性PH最為常見。繼發性PH的發病機制上主要是由于長期生活在高原缺氧地區或由于各種原因所導致的肺血管失調而引起。其臨床病理特征的主要特點也是以肺血管的舒縮功能障礙和肺血管結構的重建為主。而在低氧下所誘導的以肺小動脈為主的血管收縮功能的顯著增強更為明顯。低氧環境下所誘導生產的大量內源性血管因子可以作為血管收縮劑而發揮縮血管作用。同時在長期低氧環境下，可以誘導肺小動脈發生結構的重建，導致血管壁的增厚和管腔狹窄，這些反應與長期處于低氧環境下血管內皮生長因子的生成顯著增加，進而導致血管平滑肌細胞的過度增殖密切相關。

2.1 低氧與炎癥反應 大量的研究均已表明，低氧可以作為啟動因子直接參與機體全身性炎癥反應的發生，并造成包括肺動脈主干及各級分支在內的全身多種靶器官的損害。通常情況下，正常人體在缺氧狀態下的數小時后，便會出現彌漫性的肺血管通透性增高，進而造成肺泡內包括巨噬細胞在內的大量炎癥性細胞的浸潤。在局部多種炎癥性介質的大量產生和介導下，進一步引起肺動脈平滑肌細胞、血管外膜成纖維細胞的廣泛性增殖和肥大，最終造成血管結構的重塑。這一系列的病理生理進程均已通過實驗動物模型予以證實[8]。通常認為，作為機體適應低氧環境而產生的一種關鍵調控因子，低氧誘導因子（HIF-1）在低氧性PH的發生過程中發揮著至關重要的作用。當局部肺組織由于低氧引起血管內皮損傷進而發生炎癥反應時，大量的炎癥性介質將對HIF-1的分泌產生強大的促進作用，而HIF-1則通過增強P65的核轉位、激活P65或IkB殘基Ser276的磷酸化進一步增強NF-κB的轉錄活性，從而加劇炎癥性介質的產生和局部的炎癥反應，實現炎癥反應的級聯放大效應。

2.2 PH與炎癥 盡管目前關于炎癥在PH發生過程中所起到的作用尚存在一定的爭議：炎癥究竟是PH的啟動因素，還是PH發生過程中的參與者，亦或僅僅是PH發生過程的伴隨癥狀。然而，大量的研究事實表明，炎癥的確參與PH發生、進展的始末。在肺動脈高壓患者重構的肺血管局部，可以見到含有B淋巴細胞、T淋巴細胞以及樹突狀細胞（DC）的三級淋巴濾泡的形成，這些淋巴濾泡通過間質狀的網絡結構與受損的血管相連，并受淋巴管滋養[9]。以上都說明在PH病變血管部位存在炎癥反應。與之相對應的是PH患者肺組織中趨化因子CX3（FKN）蛋白及其mRNA表達的顯著上調和血漿FKN含量的明顯增加[10]。由此可見，在PH的進程中，活化的內皮細胞所分泌的大量FKN能夠對外周血中單核細胞及T淋巴細胞發揮強大的趨化作用，并增強其與血管內皮細胞的黏附[11]，進而引起局部免疫炎癥反應的發生。由于FKN的作用受體CX3CR1主要表達于Th1細胞表面，而在Th2細胞表面僅有少量的表達，因此在FKN介導的局部炎癥反應的同時，存在著Th1/Th2免疫失調。

2.2.1 B淋巴細胞 B淋巴細胞在機體的體液和細胞免疫中起著非常重要的作用，在抗原的刺激作用下，B淋巴細胞被激活并進一步轉化為漿細胞，通過合成、分泌多種抗體來參與和執行機體的體液免疫。PH患兒體內由于B淋巴細胞活化所產生的抗內皮細胞抗體和抗成纖維細胞抗體沉積到肺動脈血管內膜上，進而誘導局部內皮細胞黏附分子的表達和內皮細胞的凋亡[12-13]。同時PH患者體內B淋巴細胞活化對于誘導T淋巴細胞的分化及輔助DC所介導的免疫應答也發揮著重要的作用。

2.2.2 T淋巴細胞 T淋巴細胞主要分為細胞毒性T淋巴細胞、輔助性T淋巴細胞和調節性T淋巴細胞。研究發現，與野生型大鼠比較，用血管內皮生長因子受體阻斷劑處理后，裸鼠肺血管壁增厚和管腔狹窄更嚴重，提示T淋巴細胞在肺血管重塑中起保護作用[14]。但Daley等[15]卻證實Th2細胞免疫反應及Th2調節性細胞因子白介素-13均是肺血管肌化的促發因素。調節性T淋巴細胞協調機體Th1和Th2的反應平衡，涉及維持機體自我耐受及抑制機體自身免疫。Ulrich等[16]發現IPAH患者的血液中調節性T淋巴細胞明顯升高，同時伴CD8+細胞毒性T淋巴細胞降低。

2.2.3 樹突狀細胞（DC） DC是體內功能最為強大的專職抗原遞呈細胞，其數量和功能的異常參與了腫瘤和包括系統性紅斑狼瘡在內的諸多免疫性疾病的發病過程。DC不僅能夠激活初始T細胞產生針對某一抗原的特異性免疫應答，同時在誘導機體產生免疫耐受方面也發揮著重要的作用。研究顯示，無論是PH患者還是實驗動物模型，在其受損的肺動脈外膜處均能發現未成熟DC的數量顯著增加[17]，這表明在PH的發生過程中，機體會通過增加誘導耐受的DC數量來降低局部免疫炎癥反應以達到減輕或抑制血管損傷的目的。然而由于PH患者自身DC功能障礙的存在[18]，無法有效地發揮其免疫調節作用。而伊馬替尼則能夠通過恢復體內DC的功能，從而逆轉PH血管的重構[19-20]。同樣，與肺動脈血管重構嚴重程度呈明顯正相關的血漿Th1類細胞因子和Th2類細胞因子的顯著上調，Th1/Th2的漂移，以及外周血中調節T細胞（Treg）的明顯增加均進一步印證了PH炎癥反應發生過程中存在免疫失調[21-22]。

2.2.4 炎癥因子 隨著PH的進程及局部免疫炎癥反應的加劇，浸潤的炎癥性細胞可以分泌包括腫瘤壞死因子TNF-α、白細胞介素IL-1、IL-6等在內的多種細胞因子和炎癥性介質，從而進一步加重局部組織的損傷。在諸多的細胞因子中，TNF-α所發揮的作用尤其重要，TNF-α能夠明顯增強血管平滑肌細胞的增殖和遷移能力[23]，對PH血管重構尤為關鍵。研究表明，TNF-α能夠顯著增加細胞內鈣離子（Ca2+）的濃度[24]，進而通過鈣神經素/激活性T細胞的細胞核因子（CaN/NFAT）信號途徑促進血管平滑肌細胞的增殖。NFAT通常以未激活狀態存在于細胞漿中，當細胞內Ca2+濃度顯著增高時可以首先使鈣神經素活化，在活化的鈣神經素的介導下使NFAT去磷酸化激活并向細胞核內轉移，隨后活化的NFAT可以通過與相關轉錄因子的共同作用促進平滑肌細胞的增殖。在PH患者和實驗動物的病變肺血管處均可以觀察到NFAT的活化，而通過抑制CaN/NFAT信號途徑則可以有效地逆轉PH的進程[15，25]。這些都說明NFAT激活在PH血管重構中的重要作用。

綜上所述，低氧性PH血管重構的發生機制可能是：低氧造成血管內皮修復機制受損；誘發抗凋亡表型內皮細胞的活化及FKN表達的上調；促使局部免疫炎癥反應的發生和TNF-α的大量分泌；通過增加血管平滑肌細胞內Ca2+濃度激活CaN/NFAT信號途徑，引起平滑肌細胞的過度增殖；最終造成血管重構的發生。

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