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免疫细胞在肺动脉高压发病机制中的研究进展

  免疫细胞在肺动脉高压发病机制中的研究进展

  风湿界 2018-05-19

  


  肺动脉高压(PH)是一类临床上严重的心肺血管疾病,主要以进行性肺动脉压力升高、肺血管阻力增大最终导致右心衰竭和死亡为临床特点,病情进展快,预后很差。

  动脉性肺动脉高压(PAH)属于PH的第一大类,是临床研究和药物研发关注最多的一类PH。尽管如此,目前最大规模的美国REVEAL研究显示:PAH患者1年、3年和5年的总体生存率分别仅为85%、68%和57%,情况仍然不容乐观。近年来,PH领域研究的迅速进展以及临床“靶向”治疗的应用,PH患者的临床症状和生活质量得以明显改善,生存时间得以延长。然而,值得注意的是,目前这些治疗并没有能够真正改善或者逆转PH的肺血管重塑,因此患者的长期预后依然很差。

  PH发病机制非常复杂,与基因易感性、血管活性物质失衡、免疫炎症反应、能量代谢异常等有关。Tuder等于1994年首次报道PH患者病变肺血管周围出现大量T、B淋巴细胞,巨噬细胞,肥大细胞和树突状细胞(DC)浸润以及补体、免疫球蛋白的沉积。之后,科学家不断挖掘并发现:

  (1)结缔组织病或者感染(如人类免疫缺陷病毒、寄生虫等)相关的PH发病率明显高于正常人;

  (2)病变血管周围大量免疫细胞及免疫介质浸润;

  (3)循环血液中明显升高的自身抗体;

  (4)循环血液中明显升高的细胞因子、趋化因子和生长因子等;

  (5)激素、免疫抑制剂或某些针对细胞因子的生物制剂能够有效治疗,因此提出了免疫紊乱与炎症在PH发生、发展过程中发挥重要作用,同时免疫活性细胞作为免疫炎症反应中的关键角色,得到了广泛关注和研究。

  本文就近年来免疫细胞异常在PH发病机制中的研究进行综述。

  1、T淋巴细胞

  T淋巴细胞是适应性免疫反应中的重要成分,按照功能和表面标志可以分为:辅助性T细胞(Th细胞)、细胞毒性T细胞(Tc细胞)以及调节性T细胞(Treg细胞);CD4+Th细胞可进一步大致分为Th1、Th2、Th17细胞等。

  有研究发现,特发性肺动脉高压(IPAH)患者受累肺动脉的局部出现明显增多的Th细胞和Tc细胞浸润,而Treg细胞数量减少。Th1/Th17细胞可以通过大量分泌促炎因子:白细胞介素(IL)-1、2、6、17、21以及肿瘤坏死因子α(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)等加重PH血管局部炎症并参与肺血管重塑,导致PH形成;Th2细胞常被认为是拮抗Th1/Th17反应的效应T细胞,但有文献报道IL-4/13活化的Th2免疫反应可以导致严重的肺动脉肌化与重塑,清除CD4+T细胞或使用IL-4KO小鼠(Th2反应无应答小鼠)均可对PH产生保护作用,提示Th2细胞也可能在PH发病机制中发挥重要作用。

  Treg细胞是机体维持免疫耐受和稳态的重要T细胞亚群,主要在胸腺中发育成熟。Treg细胞的数量和功能减低与很多自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮、系统性硬化、干燥综合征、桥本氏甲状腺炎等)的发生发展密切相关。Huertas等发现,IPAH和系统性硬化相关PAH患者外周血Treg的数量尽管与正常人相似,但功能低下。然而也有研究发现,PAH患者外周血中Treg数量增加。

  分析不同结果的原因可能与患者异质性以及Treg细胞的表面标记物选择有关。另外,科学家们在先天无胸腺大鼠(T细胞缺陷)中发现肺损伤局部出现大量巨噬细胞、肥大细胞和B淋巴细胞的浸润,随后迅速发生类似PH样的病理改变;回输Treg细胞至大鼠体内进行免疫重建,可抑制肺动脉壁的炎症反应和内皮细胞的凋亡,从而阻断PH的发生,提示Treg细胞在抑制PH发生、发展过程可能扮演重要角色。

  2、B淋巴细胞

  B淋巴细胞来源于骨髓多能干细胞,通过分泌抗体、细胞因子,提呈抗原,提供协同刺激信号等方式在体液免疫应答过程中发挥重要功能。PH病变肺血管周围可见B淋巴细胞浸润和异位淋巴组织(三级淋巴组织)生成,以及免疫球蛋白和补体分子的沉积。此外,PH患者血液中出现明显增多的自身抗体,包括抗内皮细胞抗体、抗成纤维细胞抗体、抗核糖核蛋白抗体和抗拓扑异构酶I抗体等,这些抗体可以与血管内皮细胞结合并诱导其损伤凋亡,诱发炎症反应,促进血管平滑肌细胞的增殖,从而导致PH的形成。靶向针对B淋巴细胞的抗CD20单抗可以有效降低PH患者循环血液中抗体和炎性因子释放从而达到治疗PH作用,目前CD20单抗用于治疗系统性硬化相关PAH的2期临床试验正在进行中[ClinicalTrials.govID:NCT01086540],我们也期待令人鼓舞的结果。

  3、DC

  DC是机体最有效的抗原递呈细胞,能够刺激初始T细胞活化和增殖参与激活免疫反应和维持免疫耐受,在机体免疫系统中处于关键地位。成熟DC高表达MHC-II分子和共刺激分子,可以有效识别并提呈抗原,激活效应T细胞,发挥清除抗原的作用;而不成熟DC具有很弱的抗原提呈作用,可有效维持外周免疫耐受,阻碍机体对病原体的清除及对异常增殖细胞的杀伤。Perros等在IPAH患者和动物模型的肺动脉标本“丛状病变”病理染色中发现大量未成熟DC,并且其数量与疾病严重程度呈正相关。相应地,Wang等在接下来的研究中发现,IPAH患者外周血中的成熟髓系DC数量减少,并伴有功能缺陷。因此有学者认为,DC可能参与PH发病机制,需进一步探讨其功能及亚型转换的调节机制。

  4、巨噬细胞

  巨噬细胞是机体内另一种非常重要的抗原递呈细胞,其主要功能:一方面可以通过吞噬作用杀灭和清除进入机体的病原菌,异物及细胞碎片;另一方面可通过加工和提呈抗原启动免疫应答发挥免疫调节作用。

  既往多项研究显示,巨噬细胞是浸润在PH病变血管周围最主要的炎症细胞,通过氯膦酸盐脂质体非特异性清除全身或者肺泡巨噬细胞可有效阻止PH的发生。此外,Vergadi等研究发现,巨噬细胞的早期肺组织浸润以及替代活化型巨噬细胞(M2型)激活对于低氧诱导的PH小鼠的疾病进展必不可少,提示巨噬细胞在PH发生发展过程中发挥极为重要作用。那么,巨噬细胞是如何具体参与PH致病的呢?

  Tian等发现,PH患者及大鼠肺组织巨噬细胞可以分泌白三烯B4(LTB4),通过与相应受体结合诱导肺动脉内皮细胞凋亡和平滑肌细胞增生肥大,从而导致肺血管重塑出现PH,拮抗LBT4可有效阻止PH的发生。此外,局部炎症微环境可以极化巨噬细胞,一方面促进促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α等释放,进一步激活T淋巴细胞,加速炎症反应;另一方面,巨噬细胞可以释放血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍生生长因子(PDGF)等生长因子,与相应受体结合后作用于血管壁细胞,促进增殖和迁移,诱导血管重塑并形成PH。

  5、肥大细胞

  肥大细胞是一类来源于CD34+骨髓造血干细胞的免疫细胞,广泛存在于机体各个组织器官。肥大细胞中含有许多囊泡小体,细胞脱颗粒激活后可以分泌5羟色胺、IL-6、IL-13和肥大细胞类胰蛋白酶等介质,参与舒缩血管、免疫炎症反应和血管重塑过程。既往多项研究发现,在PH患者和动物模型中,肥大细胞数量和功能明显升高,并伴有c-kit受体上调与激活;通过c-kit特异性抑制剂(PLX)和肥大细胞稳定剂(CSS)进行动物预防和治疗实验,均可以减轻血液动力学改变和血管重塑,有效缓解PH疾病进展。Breitling等最新研究发现,肥大细胞—B细胞轴参与PH血管重塑过程。

  活化的肥大细胞可以产生大量IL-6,进而一方面直接参与肺血管重塑过程,另一方面诱导CD48RA+B细胞的形成,参与免疫球蛋白和自身抗体的产生。阻断IL-6或者抑制肥大细胞活化,可以显著减少B淋巴细胞生成,缓解PH血管重塑和血流动力学;同样地,在PH大鼠中抑制B淋巴细胞活性或者基因敲除B淋巴细胞也可达到明显的治疗效果,因此肥大细胞—IL-6—B淋巴细胞轴在PH发病机制中发挥着重要角色。

  6、NK细胞

  NK细胞是一种具有强力溶解细胞能力的先天性淋巴样细胞,可以识别并杀伤感染微生物的细胞或者癌变细胞,同时分泌一系列细胞因子,发挥调节免疫、抵御肿瘤和抗感染等作用。Ormiston等发现,PH患者和动物外周血中NK细胞数量明显减少伴有功能缺陷,表现为细胞表面活化受体NKp46和杀伤细胞免疫球蛋白样受体3DL1表达减少,细胞因子IFN-γ、巨噬细胞炎症蛋白(MIP)-1β和基质金属蛋白酶9(MMP-9)的分泌降低。

  7、其他免疫细胞

  中性粒细胞在PH中的研究很少,近来有学者发现,中性粒细胞弹性蛋白酶参与PH发病机制。中性粒细胞弹性蛋白酶在PH患者和多个动物模型肺血管平滑肌细胞中的表达明显升高,并可通过水解细胞外基质,一方面获得具有生物活性的生长因子促进血管壁细胞异常增殖;另一方面获得具有趋化活性的弹力蛋白和纤维黏连蛋白从而募集免疫细胞形成局部免疫炎症反应;进一步抑制中性粒细胞弹性蛋白酶活性可阻断PH的形成或改善PH的严重程度,提示其在PH发病机制中的重要作用。

  此外,还有研究者发现,PH患者外周血CD45+/CD33+/MHCII-/CD11b+的髓系抑制细胞(MDSC)显著增多,其数量与平均肺动脉压力升高相关,提示MDSC可能参与PH的血管重塑过程,具体机制还有待更深入的研究。

  8、展望

  PH是多种原因导致的以肺小血管舒缩功能障碍和进行性肺血管重塑为典型特征的一类危重疾病,紊乱的免疫炎症反应在其中发挥重要作用。机体内各种免疫细胞在损伤、炎症、异物等刺激的作用下激活固有和(或)适应性免疫应答,产生多种炎性介质、细胞因子等,通过与血管内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞上相应受体结合激活信号通路从而诱导血管重塑的形成,实验条件下干预多种免疫细胞功能可显著影响PH的发生发展过程。

  然而,各种免疫细胞之间“cross-talk”较为复杂,在PH病生理过程中的具体作用机制仍不清楚。当前针对PH的“靶向”治疗对逆转血管重塑作用都非常有限,而在肿瘤领域异军突起的免疫细胞治疗能否可以为PH的防治提供新的策略也值得探索与期待。

  参考文献:略

  出处:中国循环杂志.2018.3.33(3):302-304.

  作者:樊勇、郝燕捷

  审校:张卓莉


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