血清C反應蛋白及白細胞介素6與高原肺動脈高壓的相關性

賀連芳　華　毛

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·綜述·

血清C反應蛋白及白細胞介素6與高原肺動脈高壓的相關性

賀連芳1,2華毛2

高原肺動脈高壓；C反應蛋白；白細胞介素6

高原肺動脈高壓為高原地區(qū)特有疾病，其發(fā)病率、致死率在高原本地人群及長期移居高原人群中均較高，嚴重威脅著人們的身體健康及生活質量，大多數的患者為年輕人，預后性很差，如果不予以有效治療控制病情發(fā)展，將使肺動脈高壓進行性升高，進而會導致右心衰竭最終導致死亡。肺動脈高壓的發(fā)病機制較復雜，目前認為的主要病理生理機制是由于肺血管收縮與重構和慢性血栓導致的。研究發(fā)現(xiàn)，C反應蛋白及白細胞介素-6參與了高原肺動脈高壓的發(fā)病過程，現(xiàn)就C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)、白細胞介素-6(interleukin-6, IL-6)如何參與高原肺動脈高壓發(fā)病過程以及對兩者之間相關性的研究進展作一綜述。

一、高原肺動脈高壓的概述

1. 高原特殊地理環(huán)境及肺動脈高壓的發(fā)病機制: 高原地區(qū)以低壓、低氧、干燥、寒冷、日夜溫差大、紫外線強、風沙大等因素從生理、心理各方面影響著人體各項的機能。當進入高原環(huán)境后，為適應高原缺氧環(huán)境，機體各系統(tǒng)出現(xiàn)氧解離曲線移動、加快心率等一系列代償性變化，用以增加機體組織利用、供應氧能力。不過機體在急性缺氧和慢性缺氧時的代償反應有區(qū)別，隨著在高原低氧環(huán)境下暴露時間的延長，機體對低氧代償不全時，將發(fā)展成為高原肺動脈高壓(high-altitude pulmonary hypertension, HAPH)等慢性高原病(chronic mountain sickness, CMS)。HAPH是指生活在海拔2 500米以上的人群，由于大氣壓低、氧含量低等引起的肺小動脈的功能及器質性改變，常以肺動脈壓力升高和低氧血癥為主要特征。HAPH發(fā)病機制目前還不完全明確，低氧性血管收縮、低氧性血管重塑被認為是其主要病理生理過程,且氧療不能糾正[1]。研究發(fā)現(xiàn)在同一海拔地區(qū)，移居人群的CMS發(fā)病率，如HAPH顯著高于世居人群[2]。Jiang等[3]研究發(fā)現(xiàn)藏族世居者CMS患病率為1.21%，然而移居漢族約為5. 57%(P<0.01) ，表明在海拔3 500 m 以上高原地區(qū)持續(xù)居住多年的漢族移居者患病率是世居藏族的5倍。這意味著高原肺動脈高壓存在易感人群和非易感人群，即高原肺動脈高壓的發(fā)生可能是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結果[4]。

高原地區(qū)氧含量較低，低氧可以通過多種途徑導致肺血管舒張收縮平衡失調、內膜層增厚、中層的平滑肌增生肥大并向遠端的小血管延伸，中層和外膜層的間質細胞與細胞外基質增多，且引起肺小血管肌化程度增強、非肌型動脈向肌型化轉變以及細胞外基質沉淀增多等，最終將導致血管重構形成肺動脈高壓[5]。Marrone等[6]認為肺血管的重構又同時會引起肺小氣道功能異常，最終引起節(jié)段性肺缺氧，從而使相應區(qū)域肺血管收縮，這兩種因素相互作用，將進一步加重肺血管重構，從而導致持續(xù)性肺動脈高壓。

2. 高原低氧引起HAPH的病理生理機制: 高原缺氧引起肺血管病變的主要途徑有：①內皮素1(ET-1)是最強大的縮血管因子。缺氧狀態(tài)下，ET-1降解量減少。ET-l主要通過激活的內皮素lA亞型受體阻斷電壓門控鉀離子通道實現(xiàn)血管收縮；②缺氧阻礙內源性一氧化氮的產生，使肺動脈平滑肌舒張功能減弱，促進5-羥色胺的產生。5-羥色胺是肺血管收縮因子，與此同時5-羥色胺還是一種促有絲分裂原，能引發(fā)肺動脈平滑肌細胞的增生、肥大，進而參與肺血管結構重建；③低氧還可激活磷脂酶A，使前列腺素、血小板活化因子、白三烯等炎性介質含量增加，參與血管舒張和收縮、產生細胞毒作用；④高原低氧還能使肺動脈平滑肌細胞去極化、激活蛋白激酶C參與肺動脈收縮與血管重構過程，從而誘發(fā)HAPH;⑤長期暴露于高原低氧環(huán)境會刺激血管內皮細胞，引起血管內皮功能紊亂。肺動脈血管內皮是一個代謝很活躍的組織，能合成和釋放多種血管活性物，如ET-1、一氧化氮等，共同調節(jié)血管壁的舒縮功能與平滑肌細胞的增殖和遷移等[7]；⑥慢性缺氧會直接刺激機體系統(tǒng)性炎癥的發(fā)生，使CRP及IL-6含量升高。CRP與IL-6的升高通過一系列途徑參與HAPH的發(fā)生。

二、CRP與HAPH的關系

1. CRP的概述: CRP是重要的炎癥介質。機體在發(fā)生感染的急性期、血清中CRP含量可短期內快速增加至正常水平約1 000倍[8]。由于CRP反應快、靈敏度高，臨床上常用CRP判斷疾病狀況及預后，并且指導用藥。CRP通常在IL-6調節(jié)下由肝細胞分泌。除此之外，IL-1、補體活化產物、糖皮質激素等其他細胞因子也能誘導其表達。一般認為，CRP通過介導吞噬作用實現(xiàn)對人體的防御功能。

2. CRP在HAPH患者血清中含量升高: HAPH患者血清中CRP水平高于正常值，且其值與肺動脈高壓患者收縮壓呈正相關[9]。最初人們僅將CRP視作伴隨炎癥而存在的炎性標志物，能反映炎癥及組織損傷程度，并不認為CRP為肺血管疾病中血管重構病理生理過程的直接參與者。然而越來越多的研究表明[10]，CRP為誘導肺血管疾病發(fā)生、發(fā)展的直接參與者，是肺血管疾病的獨立危險因子。免疫組化、免疫熒光定位顯示CRP主要結合于細胞膜，細胞在高原低氧環(huán)境中暴露時間越長，CRP濃度越高，與細胞膜結合的CRP數量越多，且細胞凋亡率隨著缺氧時間的延長以及CRP濃度的升高而增加。免疫組化及免疫熒光定位等結果表明細胞損傷的越嚴重，細胞膜結合的CRP量就越多[11]，即缺氧會引起細胞膜結合的CRP含量升高，加快了細胞的凋亡，促使細胞缺氧進一步加重，形成惡性循環(huán)。

3. CRP引起HAPH的發(fā)病機制: 人類CRP能與多種配體，如磷脂酰膽堿( phosphorylcholine, PC)、脂蛋白、半乳糖、染色質、膽固醇、脂多糖等結合，當機體長期處在高原低氧環(huán)境中使細胞受損，上述物質會從損傷的細胞中釋放出來暴露于巨噬細胞及中性粒細胞表面，巨噬細胞及中性粒細胞均具有吞噬作用，CRP即可通過介導吞噬作用予以清除。另外CRP還可以通過本身的陽離子的結合部位或Ca2+結合配體，經過補體經典途徑激活補體并促使其與CRP結合，最終形成膜復合物C5～C9清除缺氧損傷細胞、外來致病因子等。因此當缺氧在內的各種因素損傷細胞時， PC等CRP配體暴露于細胞表面，CRP可通過激活補體或介導吞噬作用造成血管內膜細胞損傷。研究發(fā)現(xiàn)CRP可導致腎小球膜細胞內鈣離子濃度增加，并激活 NF-κB[12]，而通過應用鈣離子鰲合劑減低鈣離子濃度的預處理可減弱CRP介導的NF-κB的激活。因此CRP激活NF-κB是通過升高細胞內鈣離子濃度介導的，而激活的NF-κB 會促進ET-1 mRNA 的轉錄,進而使ET-1濃度增加，使血管收縮。同時CRP可引起細胞直接損傷，主要通過降低線粒體膜電位及加重損傷細胞的鈣超載介導。動物實驗發(fā)現(xiàn)CRP可以促進頸動脈血管成形術后小鼠的平滑肌細胞增生[13]。CRP還可直接調控血管內皮細胞的功能，內源性一氧化氮生成減少是其一個表現(xiàn)，主要原因是CRP降低了一氧化氮合酶的表達及其生物活性[14]。

當人體長期暴露于高原低氧環(huán)境中，血清中CRP含量升高，與細胞膜結合的CRP增加,CRP可通過直接損傷血管內皮細胞、促進ET-1的分泌，降低一氧化氮合酶的表達，促進血管平滑肌細胞的移行及新生內膜的形成等機制收縮血管、使血管重構，最終導致HAPH的形成。CRP含量的升高同時加重了內皮細胞功能紊亂，加之高原缺氧本身會損傷血管內皮細胞產生內皮功能紊亂。而內皮細胞功能紊亂也是HAPH的一個主要觸發(fā)因素，因此CRP也可通過介導內皮細胞功能紊亂使肺血管收縮從而參與HAPH的形成。另外CRP還可通過炎癥反應參與HAPH的形成過程。

三、 IL-6與HAPH的關系

1. IL-6的概述: IL-6是由多種細胞產生并作用于多種細胞的一種細胞因子。機體多種組織細胞可產生IL-6，如單核巨噬細胞、血管內皮細胞、成纖維細胞等，尤其在腫瘤壞死因子(tumor necrosis fact, TNF)、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)等的刺激下含量增加，同時在創(chuàng)傷、感染和應激等因素所致的炎癥反應中IL-6mRNA表達明顯升高。它和血細胞生長因子相互作用，相互協(xié)調，共同完成造血及免疫調節(jié)等功能，除此之外還參與了機體細胞分化、炎癥等的病理生理過程。IL-6與IL-6受體結合，引發(fā)炎癥性疾病，刺激淋巴細胞如T淋巴細胞與B淋巴細胞等，分泌炎癥性介質，并且促進B淋巴細胞的成熟與分化[15]。

2. IL-6在 HAPH患者血清中含量升高: 缺氧環(huán)境中4 h即可導致人肺動脈平滑肌細胞中IL-6mRNA 的表達翻一倍[16]。常壓下，人體血清IL-6水平在運動前后無明顯差異，而在4000 m低氧環(huán)境下，安靜和體力負荷后，人體血清IL-6平均較同狀態(tài)下不同海平面對照值顯著增高，說明高原低氧環(huán)境對人體血清IL-6有明顯影響[17]。提示肺動脈高壓患者血清中IL-6的升高并非由單純的炎癥刺激所致，應復合考慮是由缺氧引起的IL-6的升高，印證了近年提出的“Inflammatory Hypoxia”(炎癥性低氧)的概念，所謂“炎癥性低氧”是指低氧能誘發(fā)炎癥，炎癥又可進一步加重低氧，形成惡性循環(huán)。低氧與炎癥之間的惡性循環(huán)是防治HAPH的難點之一，而抗炎是打破這種惡性循環(huán)的關鍵策略[18-19]。

不僅在HAPH患者體內，動物實驗中有同樣的發(fā)現(xiàn)。慢性低氧誘導肺動脈高壓小鼠肺組織中發(fā)現(xiàn)，IL-6 mRNA表達提高，IL-6蛋白表達增強并且IL-6的濃度增加。并受基因水平調控[20]，注射IL-6能誘導肺動脈高壓(pulmonary hypertension, PH)，IL-6加重低氧誘導PH的血管重構，在過度表達IL-6的轉基因小鼠中,血管表現(xiàn)出了PH式重構[21-22]。在低氧誘導的PH模型中,IL-6基因敲除可血管起到保護作用，表現(xiàn)為抑制肌型動脈中膜厚增生、減輕右室肥厚程度、降低右室收縮壓及減少炎癥細胞聚集[23]。徐雷等[24]發(fā)現(xiàn)在野百合堿誘導肺動脈高壓模型實驗組肺組織中IL-6濃度增加，且pearson相關分析表明大鼠肺動脈收縮壓與IL-6呈正相關，也表明了IL-6參與了肺動脈高壓的發(fā)展過程，以上的研究發(fā)現(xiàn)高原低氧環(huán)境可使機體中IL-6水平增加，且IL-6含量的增加會誘導機體產生肺動脈高壓、加重肺血管重構。

3. IL-6基多態(tài)性與高原肺動脈高壓發(fā)生的關系: Chaouat等[25]發(fā)現(xiàn)循環(huán)IL-6與平均肺動脈壓相關。IL-6基因-174位點C/G多態(tài)性分為GG、Gc和cC三種基因，其中GG基因患者肺動脈壓較Gc和cC基因的高，具有統(tǒng)計學差異。研究者認為IL-6基因-174位點C/G基因多態(tài)性與缺氧性肺動脈高壓有關，且IL-6 G(-174)G基因型平均肺動脈壓力水平遠高于CG及cc基因型。

4. IL-6參與HAPH發(fā)生的機制: HAPH發(fā)生主要部位是遠端的肺動脈，肺血管壁由肺血管平滑肌細胞(pulmonary vascular smooth muscle cell, PVSMC)、肺成纖維細胞、肺血管內皮細胞(pulmonary vascular endothelial cell, PVEC)組成，這些細胞結構和功能的異常變化是導致肺動脈壓力升高的主要原因。而PVSMC是肺血管重塑的主要效應細胞[26]。當受到IL-6刺激時，PASMC表型發(fā)生轉化，細胞增殖活性、合成和分泌基質蛋白及炎癥因子(IL-6、Y-干擾素)的活性增加，促使炎癥細胞聚集產生炎癥級聯(lián)放大效應，并通過促進PASMC的增殖和遷移促成肺血管重塑。IL-6的過度表達能加快肺動脈肌型化，破壞肺血管內膜正常結構及功能，最終導致血管內膜增殖性閉塞性病變，使管腔狹窄加重缺氧[27]。IL-6的高表達能促進肺動脈的肌化程度其機制可能為IL-6可由PVEC分泌，而PVSMC對IL-6的分泌有抑制作用，IL-6含量升高間接刺激PVSMC數量增加，其機制與受體酪氨酸激酶(RTK) 及酪氨酸激酶(JAK)牽涉的信號轉導通路有關。IL-6引起血管內皮生長因子的表達可能是通過血管內皮生長因子使PVEC向PASMC轉分化了從而間接增加了PASMC的數量，進而使肺血管管腔變狹窄[28]，使血管阻力進行性升高，發(fā)展為HAPH。

在高原缺氧環(huán)境下會使機體IL-6水平升高，而IL-6本身為一種炎癥細胞因子，在HAPH中，炎癥反應使肺組織細胞代謝需氧量增加，而肺微循環(huán)血栓等原因阻斷氧的供給導致肺組織的氧供需失衡，在炎癥部位形成低氧環(huán)境，加重了低氧的程度。肺動脈高壓患者中全身炎癥反應與氣道、肺血管結構的病理變化基本一致，提示隨著氣道、肺血管重構的發(fā)展，炎癥因子的表達也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。高原缺氧可導致IL-6表達升高，從而激活炎癥細胞及下游的信號轉導通路，啟動增殖過程,同時白細胞介素受體相關激酶(interleukin receptor associated kinases，IRAK)家族也被激活，IRAK-4誘導IRAK-1發(fā)生磷酸化，并引發(fā)自動磷酸化過程，與腫瘤壞死因子受體相關因子結合形成復合物，最終激活NF-κB等核轉錄因子，引起IL-6等一系列炎癥細胞因子的轉錄表達增加，并形成類似“瀑布效應”，使機體組織產生炎癥病理損傷，損傷血管內皮等細胞，更有甚者可引起致死性疾病[29]。同時持續(xù)IL-6高表達則可以促進氧自由基的大量產生，如組胺和花生四烯酸等，加重了氣道炎癥反應提示預后不佳，預后較差也可引起病理性損傷[30]。

IL-6能誘導血管內皮素、血管內皮生長因子等，還可以促進血細胞的發(fā)育，有促進造血的功能，加之其破壞了血管內膜的正常生理功能，參與凝血的瀑布反應，促血小板聚集，誘導血栓的形成。IL-6可用于慢性血栓形成性肺動脈高壓的造模，并獲得了成功[31]。肺血管血栓的形成通過增加肺血管阻力參與PH病理生理過程。另外，CRP是由肝細胞產生的，當急性損傷或炎癥，肝細胞在IL-6等細胞因子的誘導下產生大量CRP，兩者呈正相關。即CRP升高時IL-6水平也同時升高，間接反映出了IL-6的濃度[32]。

綜上所述,高原地區(qū)天然低氧環(huán)境可引起機體細胞缺氧，使得肺組織中CRP、IL-6升高并通過多種途徑導致肺血管痙攣、收縮、重塑，加之基因的易感性最終演變?yōu)镠APH，HAPH嚴重影響高原人群的生活質量，因此積極尋找其發(fā)病機制對保障高原人民的身心健康有著非常重要的意義。

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(本文編輯：王亞南)

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10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.02.027

810000 西寧，青海大學醫(yī)學院臨床醫(yī)學系1

810000 西寧，青海大學附屬醫(yī)院呼吸內科2

華毛，13997239041@163.com

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A

2015-10-23)