免疫細胞在動脈粥樣硬化炎癥進展中的雙刃劍作用

董正 吳潤達 姚康 葛均波

(上海市心血管病研究所 復旦大學附屬中山醫院心內科，上海200032)

一直以來，動脈粥樣硬化是心腦血管疾病的首要病因[1-2]，該病是脂質和免疫細胞在動脈內膜(動脈內皮和內彈力層之間的部位)長期積聚的病理過程，可形成斑塊并最終導致斑塊破裂[3]。固有免疫細胞存在于健康的動脈壁上，在發生動脈粥樣硬化斑塊時，其數量越來越多，促炎作用也越來越強。T細胞雖然在數量上不如固有免疫細胞豐富，但也可進入動脈內膜，并調節固有免疫細胞、內皮細胞和平滑肌細胞的功能。中膜內的平滑肌細胞在白細胞不斷形成的介質作用下，可遷移到內膜，促進炎癥部位膨隆，形成動脈粥樣硬化斑塊[4]。

降脂治療至今仍是抗動脈粥樣硬化治療的基石，但即使是他汀類藥物優化治療后的患者，其心血管疾病事件仍時有發生，存在較高的殘余風險[5-6]。當抗白介素(IL)-1β治療動脈粥樣硬化的臨床研究CANTOS(Canakinumab Anti-inflammatory Thrombosis Outcome Study)獲得顯著的臨床獲益后[7]，動脈粥樣硬化相關炎癥通路再次成為研究和臨床轉化的熱點。目前，單細胞測序技術的蓬勃發展也為該領域的研究打開了一扇新的大門[8-9]。現對目前炎癥參與動脈粥樣硬化發生和發展的機制做簡要綜述，尤其關注炎癥的雙刃劍作用——促炎細胞和抗炎細胞的共存與抗衡的狀態，以期為動脈粥樣硬化的抗炎治療提出可能的靶點和研究方向。

1 動脈粥樣硬化過程中的炎癥細胞及因子

1.1 巨噬細胞

巨噬細胞是動脈粥樣硬化發生和進展中最主要的免疫炎癥細胞，通常認為斑塊內的巨噬細胞有兩種來源。第一種是血管原位巨噬細胞，連同血管原位樹突狀細胞(dendritic cell，DC)都被稱作吞噬細胞，組成了抵抗病原體入侵和吞噬非我物質的第一血管層防線。第二種則是內皮損傷和炎癥起始后，由一系列被釋放的細胞因子招募的Ly6chi單核細胞分化而來的巨噬細胞[10-12]。

雖然兩種細胞(血管原位和單核分化)都可吞噬低密度脂蛋白膽固醇，形成富含胞內脂滴的泡沫細胞，但后者中還存在一部分非泡沫化的CCR2+巨噬細胞，這群細胞可表達促炎因子如IL-1β參與炎癥反應[13]。除了氧化低密度脂蛋白，巨噬細胞還能清除細胞碎片。通過識別凋亡細胞表面的“eat me”信號，巨噬細胞可吞噬凋亡細胞，也叫胞葬作用。清除凋亡細胞本身會使巨噬細胞表現出抗炎表型[14]。許多研究也證實，當缺乏識別凋亡細胞的受體(如MerTK、C1qA和T細胞免疫球蛋白黏蛋白-3)時，機體血管更易發生斑塊[15-16]，而輸注凋亡細胞或含有磷脂酰絲氨酸的脂質體則會延緩疾病的進展[17-18]。

巨噬細胞除了參與脂質代謝和清除動脈壁的細胞碎片外，還參與調節局部免疫反應。巨噬細胞表達許多模式識別受體，并藉由此識別斑塊處病原體相關分子模式和損傷相關識別分子。識別后，巨噬細胞被激活并產生促炎細胞因子，例如斑塊處的巨噬細胞表達Toll樣受體4，通過識別氧化低密度脂蛋白誘導促炎細胞因子的產生[19]。

在同一斑塊區域，巨噬細胞的表型有明顯的區別。促炎巨噬細胞主要分布在斑塊易于破裂的區域和壞死脂核內[20]，而抗炎巨噬細胞則主要分布于動脈外膜處[21]。最近，單細胞RNA測序或流式細胞術可更為充分地了解巨噬細胞在動脈粥樣硬化斑塊中的異質性。Cochain等[8]和Winkels等[22]最近的兩項研究發現，動脈粥樣硬化斑塊中有11～13個不同的白細胞群。Winkels等[22]發現動脈粥樣硬化病變區域存在兩群不同的巨噬細胞，通過是否表達Lyve-1而相互區別。Cochain等的研究還發現了不同于原位巨噬細胞和炎性巨噬細胞的第三群巨噬細胞，它們高表達髓樣細胞激動受體2(TREM2)，TREM2與清除有害組織碎片和識別脂蛋白有關，TREM2hi巨噬細胞同時高表達與脂質代謝相關的基因，并推測TREM2功能喪失可能會加重動脈粥樣硬化進展。

1.2 DC

DC也是動脈粥樣硬化早期斑塊形成時泡沫細胞的來源之一[23]，和巨噬細胞相似，參與動脈粥樣硬化進展的DC也分為兩種，第一種是經典的依賴Flt3通路的CD103+CD11b-的DC，研究發現這類細胞具有限制炎癥和動脈粥樣硬化進展的能力[24]，這類細胞可能屬于血管原位DC，并參與了泡沫細胞的形成。第二種是單核細胞分化而來依賴M-CSF的CD14+CD11b+DC-SIGN+DC，這類DC在動脈粥樣硬化過程中數目更多[25]，可能與促進動脈粥樣硬化有關。未來通過更多的特異性標志(如經典的DC特異性轉錄因子Zbtb46)和新的技術[26]會幫助研究者在動脈粥樣硬化斑塊中發現更多DC和巨噬細胞亞群。

1.3 平滑肌細胞

平滑肌細胞作為動脈壁中層和外膜的主要結構，生理狀態下不可能通過內彈力層進入內膜。但當動脈粥樣硬化病變開始時，內膜的病變波及中層，使得平滑肌細胞可遷移進入斑塊，并可分布在斑塊接近內膜的表面部位，分泌細胞外基質形成纖維帽以穩定斑塊結構，而動脈粥樣硬化炎癥中的IL-17A可使細胞外基質的分泌過多[27]，繼而導致載脂蛋白的潴留和血管硬度增加[3]。雖然平滑肌細胞并非通常意義的炎癥免疫細胞，但最近的實驗數據表明，平滑肌細胞也可分化為類似巨噬細胞的泡沫細胞[28]。雖然其不會表達促炎細胞因子基因[15]，但和其他泡沫細胞的功能是否有差異尚未可知。

1.4 T細胞

DC、巨噬細胞和平滑肌細胞都是動脈粥樣硬化發生過程中形成泡沫細胞的來源，但只有表達主要組織相容性復合體Ⅱ分子及共刺激分子的非泡沫化DC和巨噬細胞才具有抗原提呈功能，而所提呈的抗原只有激活T細胞才可引發炎癥級聯反應。斑塊內浸潤的T細胞中，TCRγδ+T細胞作用相對較弱，而TCRαβ+T細胞則與疾病發展明顯相關，后者中CD4+T細胞是動脈粥樣硬化斑塊中最主要的效應細胞[29]，具體來說T細胞可分為4個亞群[30]，其中Th1是主要的T細胞類型，而Th2、Th17和調節性T細胞(Treg)數量均較少，但Treg可見于斑塊發展的全部階段。這些T細胞類型分泌不同類型的細胞因子，并產生相異的生物效應，最終形成斑塊發生和發展的復雜調控機制(見表1)，但激活不同類型的T細胞所需的細胞類型以及微環境因素尚待進一步研究。

表1 參與動脈粥樣硬化發生和發展的CD4+T細胞類型

1.5 其他免疫細胞

B細胞也可見于動脈粥樣硬化斑塊，早期研究發現完全敲除B細胞可導致斑塊的進展，但后來發現B細胞各個亞群對斑塊形成的作用各有不同。斑塊內的B細胞主要分為三個亞型，其中B1a細胞通過分泌IgM阻礙血管壁形成脂核，調節性B細胞(Breg)分泌IL-10和轉化生長因子-β,抑制動脈粥樣硬化進展，而B2細胞則通過介導對氧化低密度脂蛋白膽固醇的抗體反應及激活T細胞來發揮促進病變進展的作用[31]。

其他固有免疫細胞如中性粒細胞、肥大細胞、自然殺傷細胞和自然殺傷T細胞是動脈粥樣硬化更為少見的細胞類型[2]，作用也各有差異，如中性粒細胞通常僅可見于病變初期[32]，肥大細胞與纖維帽變薄有關[33]，自然殺傷細胞可加重動脈粥樣硬化[34]，而自然殺傷T細胞表現為雙向作用，可能在病變早期發揮促動脈粥樣硬化作用[35]，病變后期則可通過分泌IL-10來限制動脈粥樣硬化的發展[36]。

2 動脈粥樣硬化的抗炎治療策略與機制

隨著對免疫細胞亞群、來源和功能的不斷了解，越來越多的臨床試驗將免疫細胞作為臨床治療靶點。正如前文所述，CANTOS研究證實,IL-1β是有效的治療C反應蛋白水平較高的陳舊性心肌梗死患者的動脈粥樣硬化的靶點，可顯著地改善患者的預后[7]。此外，一項研究發現,每周給予患者低劑量的甲氨蝶呤并不能減少心血管事件的發生。在這一研究中，受試者的炎性生物指標如C反應蛋白、IL-1β或IL-6并未降低[37]，受試者的C反應蛋白基線值也并未升高。

在使用納米材料特異性遞送藥物治療動脈粥樣硬化方面，近年也取得了很大進展。帶有特定siRNAs的納米顆粒可降低黏附分子、趨化因子受體或轉錄因子的表達，可用于抑制動脈粥樣硬化中的炎癥反應[38]。而含有磷脂酰絲氨酸的脂質體通過模仿凋亡細胞，引發巨噬細胞的抗炎反應，這種方式在臨床治療中也可減少斑塊的形成和進展[18]。

在更嚴重的動脈粥樣硬化病變中應用以高密度脂蛋白為基礎的納米顆粒向巨噬細胞遞送辛伐他汀[39]，該方法在不影響單核細胞募集的同時，降低了巨噬細胞的局部增殖和炎性細胞因子的產生。該研究還發現，將辛伐他汀納米顆粒與口服辛伐他汀聯合治療顯示出比單獨使用納米顆粒更好的治療效果。

雖然這些研究表明了針對免疫細胞靶向治療的潛在療效，但在臨床實踐中想要獲得更大的收益，減少因影響其他炎癥細胞或炎癥因子帶來的不良影響，必須要對參與動脈粥樣硬化形成的細胞異質性和細胞來源有更進一步的研究，更大地發揮其血管保護作用。

3 總結

動脈粥樣硬化的發病過程中，炎癥的作用舉足輕重。不難發現，在動脈粥樣硬化中,每種免疫細胞幾乎都是一把雙刃劍，各種細胞都可細分為促炎表型和抗炎表型的細胞亞群,且分別分泌促炎和抗炎的因子或介質相互抗衡(見圖1)。免疫細胞的促炎因子上調或抗炎因子的下調都會導致斑塊的進一步進展,但值得注意的是，動脈粥樣硬化病變是階段性進展的疾病，炎癥的發展也是階段性的，不同階段的策略不能一概而論，需未來的研究更多地關注促炎和抗炎反應的時間窗、炎癥部位以及促炎細胞和抗炎細胞如何平衡，使之形成穩定的免疫狀態，可能會對動脈粥樣硬化的免疫治療提供更多的啟示。

注：Anti-inflam:抗炎；Pro-inflam:促炎；Foamy macrophages：泡沫樣巨噬細胞；Foamy smooth muscle cells：泡沫樣平滑肌細胞；NKT cells：自然殺傷性T細胞；NK cell：自然殺傷細胞；Mast cell：肥大細胞。圖1 動脈粥樣硬化斑塊炎癥的雙刃劍作用——促炎細胞和抗炎細胞種類