Part 4 心肌梗死與2型免疫反應(yīng)
2型免疫相關(guān)細胞因子(如白細胞介素-4、-13和-33)和細胞類型(如M2巨噬細胞、肥大細胞和嗜酸性粒細胞)可影響心肌梗死后的心功能。
一、2型免疫細胞因子
先天免疫激活和廣泛炎癥是心肌梗死的典型病理特征;2型細胞因子是組織修復(fù)和再生的關(guān)鍵參與者。此外,它們可能是預(yù)測心肌梗死嚴重程度和臨床結(jié)果的理想生物標志物。
1.IL-4
促進巨噬細胞轉(zhuǎn)化為M2(抗炎)巨噬細胞,以及其中保護性基因的表達。也可能通過IL-4Rα直接作用于成纖維細胞,促進膠原表達(纖維化)。
2.IL-13
結(jié)合IL-4Rα,激活STAT6,促進巨噬細胞極化為M2。結(jié)合IL-13Rα,激活STAT3/periostin,誘導(dǎo)有絲分裂和心肌再生。
3.IL-33
IL-33在心臟主要是由成纖維細胞在生物力學刺激時分泌,受體為ST2(有可溶、跨膜兩類),IL-33/跨膜ST2信號通路抑制caspase-3活性和增加抗凋亡蛋白(細胞凋亡抑制蛋白1、X連鎖凋亡蛋白抑制蛋白、Survivin等)的表達來減少體外缺氧誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡,且對于減輕機械應(yīng)激下的心肌肥大、室腔擴張和心肌纖維化也至關(guān)重要。作為誘餌受體的可溶sST2可能通過中和IL-33而阻礙心臟保護作用。較高水平/外源性IL-33可降低心肌I/R損傷后PKCβII的磷酸化(與I/R易感性有關(guān))、心肌細胞凋亡和梗死面積。IL-33治療還抑制p38絲裂原活化蛋白激酶和核因子kappa輕鏈增強子活化的B細胞通路,顯著抑制促炎細胞因子和趨化因子(IL-1β、IL-6、IL-17、腫瘤壞死因子-α、單核細胞趨化蛋白-1和干擾素-α誘導(dǎo)的蛋白10)的表達,減少心肌梗死后巨噬細胞的浸潤。
應(yīng)用:①早期的針對IL-33/ST2系統(tǒng)的藥物治療可促進心肌梗死大鼠的心功能。舉例:鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑、β阻滯劑。②Biomarker:ACS患者循環(huán)中IL-33降低,與嚴重程度相關(guān)。相反,sST2與心肌梗死患者的預(yù)后呈負相關(guān)(越高,越差)。
二、2型免疫細胞
1.M2巨噬細胞
(1)分類
受損心肌→C-C細胞因子受體2型→動員Ly-6Chigh 單核細胞→分化為M1巨噬細胞
→CX3C趨化因子受體1→動員Ly-6Clow 單核細胞→分化為M2巨噬細胞
M1巨噬細胞:心肌梗死后3天前占主導(dǎo)地位,負責降解細胞外基質(zhì)和清除細胞碎片;
M2巨噬細胞:心肌梗死后4-7天的主要亞群,主要參與修復(fù)過程和炎癥的消退,又分為M2a、M2b、M2c三個亞群。
如前所述,IL-4或IL-13可通過增加CD206和精氨酸酶1水平誘導(dǎo)M2a巨噬細胞,它們通過促進多胺和脯氨酸的生物合成來支持細胞生長、膠原形成和組織修復(fù)。M2a巨噬細胞高表達趨化因子如CCL等(招募Th2細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞)及纖連蛋白等(與細胞外基質(zhì)沉積和組織重塑有關(guān))。
M2b巨噬細胞(由免疫復(fù)合物或Toll樣受體配體誘導(dǎo))的特征是低水平的IL-12和高水平的IL-10。和M2a不同的是,M2b巨噬細胞表現(xiàn)出更高的促炎細胞因子;且M2b細胞有更高的鞘氨醇激酶1表達。它們同樣通過選擇性產(chǎn)生C-C基序趨化因子配體1(CCL1)來調(diào)節(jié)免疫細胞的招募。
M2c巨噬細胞由IL-10、TGF-β或糖皮質(zhì)激素刺激誘導(dǎo),高水平地表達表面標志物CD163,而促炎細胞因子(IL-6、IL-12和TNF-α)和促炎介質(zhì)(誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶)表達較低。以前的研究表明,M2c巨噬細胞中有大量的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-7、8、9和金屬蛋白酶組織抑制因子-1,提示它們有可能調(diào)節(jié)MI后的纖維化。M2c巨噬細胞也表達高水平的趨化因子CCL16和CCL18,以吸引幼稚T細胞和嗜酸性粒細胞。
(2)功能
過度的炎癥反應(yīng)會增加心肌梗死后的心室擴張和心功能障礙,而炎癥減弱會抑制瘢痕的形成并增加心臟破裂的風險。因此,及時消解炎癥對心肌修復(fù)至關(guān)重要。由于巨噬細胞能夠分泌促炎/抗炎細胞因子,因此是心肌梗死后炎癥過程中必不可少的調(diào)節(jié)器。M2巨噬細胞通過釋放包括IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β在內(nèi)的抗炎細胞因子來限制炎癥的擴張。
此外,M2巨噬細胞被耗盡時,梗死心肌中微血管α-actin+的平滑肌細胞和CD31+的EC數(shù)量減少。M2a巨噬細胞的FGF信號和M2c巨噬細胞的PlGF信號是MI后血管生成的可能機制。M2巨噬細胞除了釋放血管生成細胞因子外,還可能通過轉(zhuǎn)運miRNAs來調(diào)節(jié)血管生成。比如,從慢性心力衰竭患者中提取的血管生成早期生長細胞(EOCs)丟失了miRNA-126和miRNA-130a,并顯示心臟新生血管受損。EOCs的M2巨噬細胞標志物基本呈陽性。
心梗后早期的纖維化可以起到穩(wěn)定組織、減小梗死面積作用,M2巨噬細胞可以促進膠原沉積,機制可能與IL-1α、osteopontin有關(guān)。M2巨噬細胞釋放的TGF-β通過激活心臟成纖維細胞中的Smad3信號,促進I型和III型膠原合成。
(3)調(diào)節(jié)機制
IL-4和IL-13介導(dǎo)巨噬細胞向M2a的極化,依賴于STAT6信號;而干擾素-γ則介導(dǎo)巨噬細胞對M1的極化,依賴于STAT1信號。M1巨噬細胞的STAT1與M2巨噬細胞的STAT6存在拮抗作用。DP1受體激動劑通過促進分離的PKA調(diào)節(jié)IIα亞基與干擾素-γ受體的跨膜區(qū)結(jié)合,進而誘導(dǎo)巨噬細胞STAT6磷酸化,抑制Janus激酶2/STAT1的磷酸化。煙酸能激活PGD2/DP1軸,使巨噬細胞偏向M2亞型。STAT3被廣泛認為是巨噬細胞中調(diào)節(jié)IL-10信號的主要轉(zhuǎn)錄因子,STAT3通路的激活是M2c巨噬細胞極化的潛在機制。應(yīng)用舉例:達帕利嗪。此外,干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)5已被確定為另一種調(diào)節(jié)M1巨噬細胞極化的轉(zhuǎn)錄因子。
2.肥大細胞
肥大細胞的作用在很大程度上是由脫顆粒介導(dǎo)的。特點是:①位置:在血管周圍,②豐富的生物活性顆粒(如糜蛋白酶、類胰蛋白酶、組胺、腎素和組織蛋白酶)。
(1)有害
目前認為肥大細胞脫顆粒在AMI后是有害的。缺血預(yù)適應(yīng)(IPC)后,可能脫顆粒增加(其標志的過氧化物酶↑)。去甲腎上腺素預(yù)處理通過促進脫顆粒來減輕心肌損傷,而腎上腺素受體阻滯劑或肥大細胞穩(wěn)定劑在IPC過程中顯著減少肥大細胞的脫顆粒,從而減輕IPC的有益作用。這些發(fā)現(xiàn)暗示IPC通過過早的肥大細胞脫顆粒促進有毒物質(zhì)的排出,從而減輕在隨后的長時間缺血中的有害影響。其內(nèi)成分:
肥大細胞是局部腎素的重要來源之一,IPC后腺苷↑→肥大細胞PKCε/ALDH2(乙醛脫氫酶2)激活→減少局部腎素的分泌和Ang II的生物合成。
糜酶能有效地促進Ang I/proAng-12(血管緊張素原的蛋白水解產(chǎn)物)向Ang II的轉(zhuǎn)化,這可能有助于中性粒細胞通過CXC趨化因子浸潤和I/R損傷后的心臟組織重構(gòu),且這一過程獨立于經(jīng)典的RAS系統(tǒng)。抑制糜酶可通過減少前MMP-9、裂解MMP-9的水平和中性粒細胞的浸潤,增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶的激活,從而保護I/R損傷后的心肌細胞免于凋亡。肥大細胞在不同病理條件下有促纖維化特性,如心房顫動、瓣膜心臟病和心力衰竭。抑制糜蛋白酶顯著降低纖維化面積和I型膠原、III型膠原和TGF-β的mRNA水平。糜酶在體外以劑量依賴的方式促進成纖維細胞的增殖。
肥大細胞脫顆粒過程中釋放的TNF-α被認為是IR后誘導(dǎo)心肌細胞凋亡的重要物質(zhì)。TNF-α上調(diào)白細胞中IL-6的轉(zhuǎn)錄,隨后在心肌細胞中誘導(dǎo)細胞內(nèi)粘附分子1,從而介導(dǎo)中性粒細胞與心肌細胞的粘附和中性粒細胞介導(dǎo)的心肌細胞損傷。
(2)有利
基線血清IgE水平高(>200IU/ml)與較少的心臟驟?;蛐脑葱孕菘耸录嘘P(guān)。
梗死區(qū)早期注射肥大細胞顆??稍黾有募⊙苌桑瑴p少心肌細胞凋亡。肥大細胞類胰蛋白酶通過激活蛋白酶激活的受體2(PAR2),一方面上調(diào)內(nèi)皮細胞表達血管生成細胞因子,包括IL-8和MCP-1,促進血管生成;一方面從而抑制PKA的激活和隨后的肌鈣蛋白I和肌球蛋白結(jié)合蛋白C的磷酸化,進而增加心肌細胞的鈣敏感性和收縮性。在心肌梗死早期,肥大細胞或MCG(凍融循環(huán)和過濾提取)通過激活血小板衍生生長因子途徑促進間充質(zhì)干細胞(MSCs)的遷移和增殖,但不能促進肌源性分化。注射MCGs還促進血管生成、成纖維細胞向肌成纖維細胞的轉(zhuǎn)化。
3.嗜酸性粒細胞
嗜酸性粒細胞參與蠕蟲感染和變態(tài)反應(yīng)性疾病的發(fā)病過程;也可能參與了心肌梗死的進展,因為它們具有促炎和促血栓形成的特性。目前對于其是ACS的正性還是負性生物標記,存在爭議。在肝臟損傷,或者心臟毒素誘導(dǎo)的脛前肌損傷小鼠模型中,嗜酸粒可以分泌IL-4,促進了干細胞或者成纖/成脂祖細胞的增殖。