T细胞免疫调节机制在心力衰竭心肌纤维化中的作用

房晓楠、张荣成综述，张健审校

T细胞免疫调节机制在心力衰竭心肌纤维化中的作用

房晓楠、张荣成综述，张健审校

心肌重构在心力衰竭（心衰）的发生及发展中起着至关重要的作用，当心脏急性或慢性损伤时，多种细胞机制参与了心肌的重构过程，这其中免疫细胞如T淋巴细胞可以通过细胞信号相关蛋白，激活心肌成纤维细胞，导致前胶原在细胞外基质沉积促使心肌纤维化的形成。了解T细胞亚群与成纤维细胞在免疫炎症机制介导心肌纤维化中的作用，有助于从免疫炎症角度进一步了解心肌重构，为心力衰竭的预后及治疗提供新的思路。

心肌纤维化； T细胞亚群；成纤维细胞

心力衰竭（心衰）是多种心血管疾病进展的最终阶段，因其较高的发病率及死亡率已经成为医疗、社会及经济方面的一个重大问题。而心衰的发生发展主要与心室重构有关，它包括两个方面，一方面是心肌细胞自身的肥大，另一方面是心肌成纤维细胞的增生及心肌纤维化。早在20世纪90年代研究发现，心肌梗死后瘢痕形成与心肌纤维化密切相关[1]。为了对损伤的心肌进行修复，心脏成纤维细胞的活性明显增强，纤维胶原及交联胶原蛋白分子在心肌细胞间质生成增多，对死亡的细胞及损伤的组织进行修复，当胶原在细胞外基质过度沉积时，心功能会逐渐恶化[2，3]，而有效地抑制心肌重构可以明显减少心衰患者的发病率及死亡率[4，5]。目前已知β受体阻滞剂和肾素—血管紧张素—醛固酮系统阻滞剂可以通过干预神经—体液因素来抑制心肌重构，而这并不能完全抑制心肌重构的进展。近年关于免疫炎症细胞引起心肌重构的报道越来越多，这其中T淋巴细胞发挥着极其重要的作用，下面主要对不同T淋巴细胞在心肌纤维化中的作用进行综述。

1 T淋巴细胞与炎症反应

当各种外界因素或内环境紊乱导致心肌组织损伤时机体会通过一系列炎症反应来进行损伤修复。20世纪90年代就有研究发现，柯萨奇病毒B组3型（CVB3）感染的A/J小鼠在心肌急性损伤阶段纤维化程度偏低，但随着炎症的持续激活，在整个心肌组织及损伤部位出现弥漫性淋巴细胞浸润[6]。据此推断，当组织损伤发生时，免疫炎性细胞会释放大量可溶性介质来激活纤维激活物的生成，进一步通过“瀑布式”级联反应将损伤扩大。同样Klappacher等[7]在继发性心肌病患者心脏活检标本中检测到T淋巴细胞浸润；Holzinger等[8]也发现扩张型心肌病患者心脏局部浸润的T淋巴细胞表达活性炎症因子的能力增高。此外，小鼠心肌梗死模型研究还提示，梗死后的心肌组织不但T淋巴细胞浸润增加，而且出现心肌成纤维细胞增生及纤维化水平提高，提示T淋巴细胞可以与成纤维细胞协同参与心肌的纤维化过程[9]。最近还有研究证实，CD4+T淋巴细胞而非CD8+T淋巴细胞或B淋巴细胞参与了压力负荷引起的心肌纤维化及胶原生成，最终导致心衰的发生[10]。所以T淋巴细胞不但可以直接作用于成纤维细胞还可以通过释放细胞因子、趋化因子和生长因子间接激活成纤维细胞[11，12]。

不同的T淋巴细胞亚群通过释放或调解不同的细胞因子，在心肌纤维化的形成过程担当了“双刃剑”的角色。目前已知参与心肌重塑的T淋巴细胞主要自来于CD4+T淋巴细胞。它不但可以识别抗原提呈细胞表面的Ⅱ类主要组织相容性抗原分子来参与免疫应答，还可以提供B淋巴细胞活化的第二信号，促进抗体的合成和分泌而参与免疫应答。T辅助细胞1（Th1）和T辅助细胞2（Th2） 亚群是T辅助细胞常见的两种形式，其中Th1细胞可以通过生成干扰素-γ在细胞内发挥作用，而Th2细胞主要通过白细胞介素-4，5， 13， 33（IL-4，5， 13， 33）在细胞外发挥生物作用。其他T辅助细胞包括生成IL-17的T细胞，它主要参与了诱导炎症损伤的作用；和调节性T细胞，它可与CD4、CD25、转录因子等一起参与免疫炎症反应的下调，保护炎症引起的组织损伤。在生理条件下T淋巴细胞各亚群维持着动态平衡，但是当心衰发生时各亚型的平衡失调导致疾病的进一步发展。

2 T辅助细胞1/T辅助细胞2在心肌纤维化中的作用

Th1的生物学特性：在急性炎症反应发生时，Th1细胞于炎症早期最先被激活，并参与炎症反应的触发过程，它释放的细胞因子具有纤维化及抗纤维化的双重作用[13]。Matsui等用血管紧张素Ⅱ干预大鼠后发现，当血管紧张素Ⅱ与血管紧张素Ⅰ型受体结合后Th1增多，而当抑制Th1作用后大鼠心肌重塑得到改善。但是还有些实验发现，如果对柯萨奇病毒B3感染的小鼠给予抗体治疗时，脾脏中Th1细胞增多，而心肌局部炎症减轻，提示Th1淋巴细胞可能还起到一定的抗炎症作用。

Th2的生物学特性：Th2细胞的激活主要见于炎症恢复期、慢性疾病的进展或外界因素导致的抗原抗体反应，被认为参与免疫炎症的持续过程。它不但可以通过调节基质细胞及成纤维细胞导致基质在组织中沉积，还可能与基质金属蛋白酶存在着交互作用。研究显示Th2细胞的生成与基质金属蛋白酶抑制剂的表达存在负性相关[14]。Th2细胞释放的细胞因子主要有IL-4，5，13。其中IL-13可以诱导成纤维细胞胶原的形成，当给予可溶性IL-13受体来降低IL-13浓度后心脏的细胞外基质含量明显下降。IL-4主要参与调节成纤维细胞的激活，从而导致心肌纤维化的进一步加重。此外Th2释放的部分细胞因子如生长刺激表达基因2蛋白（ST2）等也具有抗心肌纤维化的作用，一方面它可以通过IL-33/ST2信号通路充当Th2细胞的趋化因子，促使相关炎症因子的释放，另一方面其本身具有抗心肌肥厚的作用[15]。

Th1/Th2比例在不同疾病中的变化：虽然Th1/Th2淋巴细胞共同参与了心肌重构的过程并导致心衰，但是二者在不同病因引起心衰中的地位有所不同。Th2优势应答的动物如Balb/c小鼠诱导病毒性或自身免疫性心肌炎的成功率更高，且更易向心肌病进展。Peng等[16]在建立血管紧张素Ⅱ诱导的心衰模型时发现，Th2优势应答的Balb/c小鼠较Th1优势应答的C57BL/6小鼠的心室扩张、心肌纤维化和心功能恶化更显著。临床研究方面，急性心肌缺血患者发病后24小时外周血生成干扰素-γ的T细胞（Th1淋巴细胞）明显升高，但生成CD4的淋巴细胞（Th2淋巴细胞）与单纯心绞痛患者相比未见明显升高，提示心肌缺血急性阶段的炎症反应主要以Th1淋巴细胞生成的细胞因子为主[17]。与正常人比较，扩张型心肌病的患者血中Th1淋巴细胞及Th2淋巴细胞均升高，其中以Th2淋巴细胞升高为主，提示扩张型心肌病患者主要是Th2淋巴细胞参与了体液免疫反应[18]。这两种T淋巴细胞在心肌重构中的详细生物学机制以及它们在不同病因的心衰中的作用尚不明确，有待进一步研究。

3 T辅助细胞17在心肌纤维化中的作用

随着研究的进展，人们发现还存在着一些由Th1/Th2之外的淋巴细胞分泌的细胞因子如IL-17A， IL-17F和IL-22等，我们称之为Th17淋巴细胞。在对大鼠进行缺血再灌注研究发现，IL-17A可以通过诱导心肌坏死和中性粒细胞浸润导致心肌损伤。但是IL-17A的这种作用可能主要体现在心肌重构的后期而非急性炎症反应阶段[19]。动物研究发现，柯萨奇病毒感染的小鼠可以出现脾脏中Th17细胞计数和血清中IL-17水平升高，心脏局部IL-17表达增多，参与介导心肌细胞的炎症损伤。而用抗体中和IL-17后心肌局部病毒复制减少，炎症减轻。此外，IL-17还是一种多效能炎症因子，它能激活并增加炎症引起的组织损伤，既参与了炎症的触发活动，还与炎症疾病的进展有关。同时IL-17还可以与其他炎症因子如IL-6 和 肿瘤坏死因子-α（TNF-α）协同作用，参与调节基质金属蛋白酶（MMP）的生成[20]。不同的IL-17炎症因子与受体的亲和力不同决定它们在炎症反应的作用大小，IL-17A与受体的亲和力是与IL-17F的10倍，这也解释了为什么大多数组织细胞均参与了IL-17A介导的炎症反应。

Th17主要通过调节胶原形成或MMP与基质金属蛋白酶抑制物（TIMP）的基因稳定性来作用于心肌纤维化的整个过程。先后有实验发现，IL-17不但能增加心肌成纤维细胞胶原的产生，而且与自身免疫动物模型的细胞外基质生成增多有关[21，22]。Feng等[23]通过注射异丙肾上腺素诱导Wistar-Kyoto大鼠心衰，将大鼠分为3组（单克隆抗IL-17抗体组，IgG组及磷酸缓冲液组），通过苏木素伊红和马苏染色来观察心肌纤维化的程度，进一步通过免疫组化来评估MMP-1、 TIMP-1、TIMP-4、自然杀伤细胞配体激活物受体、骨保护素、Ⅰ型和Ⅲ型胶原，最后得出结论：IL-17可能通过核因子κB受体活化因子配体/骨保护素（RANKL/OPG）和MMP/TIMP信号通路参与心脏的纤维化及心肌的重构过程。IL-17具有稳定前炎症因子mRNA，从基因水平延长它们的半衰期。炎症因子的稳定性增加可能与细胞外基质的聚集及心肌纤维化有关。有效阻滞IL-17淋巴细胞的作用可能成为纠正心衰的一个新的治疗途径。

4 调节性T细胞与心肌纤维化

调节性T细胞主要参与抗炎症反应，在多数T细胞的炎症反应中起负反馈作用。自然调节性T细胞主要起源于胸腺，其他形式的T细胞主要源自外周的局部生成。一些特定的T细胞亚组已经证实可以抑制自身抗体、异种抗体、肿瘤抗体、感染因素所引起的免疫反应来保持免疫反应的自我耐受性[24，25]。根据所释放细胞因子的形态可以将自我适应性T细胞分为释放高水平IL-10的3型调节性T细胞及释放高水平转化生长因子-β的Th3淋巴细胞。转化生长因子-β可以作用于成纤维细胞并上调MMP-2及胶原的表达，同时下调MMP-2及间质型胶原的表达[26]。因此调节性T细胞可能通过调节转化生长因子-β对炎症反应的抑制程度来调节成纤维细胞在纤维化中的作用。目前针对调节性T细胞在心肌纤维化中作用的研究较少，Heda在对血管紧张素Ⅱ诱导的高血压大鼠模型中发现CD4+CD25+调节性T细胞可能通过自身适应性调节产生抗纤维化作用，急性冠状动脉综合征患者该类型细胞减少，可能促使炎症反应增加[27]，而他汀类药物具有上调该细胞表达的作用[28]。临床研究显示，心衰发生时外周血调节性T淋巴细胞减少，凋亡增加，提示免疫炎症反应占主导地位，导致心衰的持续进展[29，30]。在动物心肌梗死模型中还发现，调节性T淋巴细胞可以通过减少α- 平滑肌肌动蛋白的表达改变成纤维细胞的表型，减少MMP-3的表达及胶原生成[31]。调节性T细胞的过继传输不但能抑制细胞毒性T淋巴细胞反应，还可以减轻心肌梗死后心肌细胞的凋亡及梗死后纤维化程度[32]。所以我们有望通过增加调节性T细胞的活性，抑制额外激活的免疫反应来减少心血管事件的发生。

5 T细胞介导的炎症反应的干预

因为针对T细胞介导炎症反应的干预措施的临床研究还比较少，已知可以调节炎症反应的药物主要是集中在他汀类药物或中药在心肌梗死后的炎症干预，它们主要通过调节Th1/Th2平衡及辅助性T淋巴细胞的数目和功能来抑制心肌的炎症反应[33，34]，而对心肌病等其他非缺血性心衰患者心肌炎症反应还没有特效的药物。

总之，当内环境或外环境改变导致心肌损伤时，心肌局部或释放到血液中的T淋巴细胞可以通过多种细胞因子与心肌成纤维细胞产生“交互通话”调节其细胞外基质的生成，作为组织细胞损伤后的修复反应。但是目前针对T淋巴细胞与心肌重构的研究还处于初级阶段，主要观察了T淋巴细胞亚型及其所释放的细胞因子与心肌重构指标的关系，较少深刻探讨何种信号通路参与了其中的过程，这可能成为今后该领域研究的重点。不同T细胞亚群在纤维化中的作用不同，相同的T细胞亚群所释放的细胞因子也存在相互制约的效应。所以更好地了解T淋巴细胞在炎症反应及纤维化中的作用，通过抑制炎症、发挥更好的抗炎反应，达到防止心肌纤维化的作用，这有可能成为我们今后改善心肌重构、治疗心衰的新方法。

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2014-06-19）

（编辑:汪碧蓉）

100037 北京市，中国医学科学院 北京协和医学院 国家心血管病中心 阜外心血管病医院 心内科（房晓楠），心力衰竭中心（张荣成、张健）

房晓楠 住院医师 学士 主要从事心血管临床工作 Email:jane1120@sina.com.cn

张健 Email:fwzhangjian62@126.com.

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1000-3614（ 2015 ）05-0508-03

10.3969/ j. issn. 1000-3614. 2015.05.023