低氧性肺动脉高压与免疫炎症*

任瑞锋 刘俊峰

肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）是一种以肺血管阻力进行性增加和右心衰竭为特征的恶性肺血管性疾病。该病的死亡率极高，据美国国立卫生研究所的登记资料显示，相当一部分PH患者会在确诊后的2~3年内死亡，其中PH确诊后第1年的死亡率是32%，第2年和第5年则分别升至52%和66%[1-2]。即便进行了成功的肺移植或心肺联合移植，3年和5年的生存率也仅为55%和45%[3]。由此可见，PH是一类严重危害人类健康及生命的疾病。PH可分为原发和继发型两种，低氧性PH是最为常见的继发型PH，其发生与低氧对肺血管内皮的损伤密切相关，病理改变主要表现为肺动脉血管重构，而免疫炎症反应和平滑肌细胞的过度增殖是这一进程中的关键环节。本文就低氧性肺动脉高压的发生机理作一综述。

1 血管内皮损伤与PH

机体正常血管结构和功能的维持是一种血管损伤与修复过程的平衡[4]，而血管内皮祖细胞（Endothelial progenitor cell，EPC）在该过程中起到重要的调节作用。近年来大量研究显示，与造血干细胞具有共同前体的EPC在血管新生、血管内皮正常功能的维持以及细胞损伤后的修复方面都起着至关重要的作用，同时在体外培养的条件下也能够分化为具有正常表型和功能的成熟内皮细胞，在局部缺血的实验动物体内能够整合到受损部位，生成毛细血管，从而改善缺血区域的血流灌注。有研究显示PH急性期外周血EPC的数量明显增加，这表明肺动脉内皮损伤发生的同时，体内存在着自主性的EPC动员和归巢，以实现血管损伤的修复并最大限度地恢复其正常的形态和功能，然而由于PH自身的EPC存在功能上的异常，因此这种代偿机制并不能有效地修复受损的血管内皮[5]。随着病情的进展，EPC的大量消耗将导致其数量和功能的进一步下调[6]。同时，一旦发生不可逆的血管重构，其外周血中EPC的数量以及活性均存在明显的下调。并且，通过早期外源性EPC的植入野百合碱所诱导的PH模型的病变发生可以得到有效的阻止[7]。那么，究竟是由于PH在发生过程中，其自身骨髓EPC亦或其前体细胞存在一定数量以及功能上的缺陷，以致在血管损伤的修复上无法发挥其应有的作用，还是由于血液中缺乏持续性的刺激因子以动员骨髓EPC的增殖和归巢，都有待于进一步的研究。由于在PH发生的早期通过外源性EPC移植，可以使野百合碱（MCT）诱导的PH模型大鼠肺动脉病变显著减轻[7]。这至少可以表明血管内皮的损伤及修复机制受损在PH发生过程中起到了重要的作用。肺动脉血管内皮的损伤在引起血管内皮舒张功能障碍的同时，将诱导生成具有抗凋亡表型内皮细胞的出现和大量增殖，而抗凋亡表型内皮细胞活化后会分泌各种炎症性趋化因子，并进一步导致受损部位炎症反应的发生，启动并促进血管结构的改变，最终造成血管结构的改变和PH的发生。

2 低氧性PH与免疫炎症

PH通常可分为原发性和继发性两种，临床中以继发性PH最为常见。继发性PH的发病机制上主要是由于长期生活在高原缺氧地区或由于各种原因所导致的肺血管失调而引起。其临床病理特征的主要特点也是以肺血管的舒缩功能障碍和肺血管结构的重建为主。而在低氧下所诱导的以肺小动脉为主的血管收缩功能的显著增强更为明显。低氧环境下所诱导生产的大量内源性血管因子可以作为血管收缩剂而发挥缩血管作用。同时在长期低氧环境下，可以诱导肺小动脉发生结构的重建，导致血管壁的增厚和管腔狭窄，这些反应与长期处于低氧环境下血管内皮生长因子的生成显著增加，进而导致血管平滑肌细胞的过度增殖密切相关。

2.1 低氧与炎症反应 大量的研究均已表明，低氧可以作为启动因子直接参与机体全身性炎症反应的发生，并造成包括肺动脉主干及各级分支在内的全身多种靶器官的损害。通常情况下，正常人体在缺氧状态下的数小时后，便会出现弥漫性的肺血管通透性增高，进而造成肺泡内包括巨噬细胞在内的大量炎症性细胞的浸润。在局部多种炎症性介质的大量产生和介导下，进一步引起肺动脉平滑肌细胞、血管外膜成纤维细胞的广泛性增殖和肥大，最终造成血管结构的重塑。这一系列的病理生理进程均已通过实验动物模型予以证实[8]。通常认为，作为机体适应低氧环境而产生的一种关键调控因子，低氧诱导因子（HIF-1）在低氧性PH的发生过程中发挥着至关重要的作用。当局部肺组织由于低氧引起血管内皮损伤进而发生炎症反应时，大量的炎症性介质将对HIF-1的分泌产生强大的促进作用，而HIF-1则通过增强P65的核转位、激活P65或IkB残基Ser276的磷酸化进一步增强NF-κB的转录活性，从而加剧炎症性介质的产生和局部的炎症反应，实现炎症反应的级联放大效应。

2.2 PH与炎症 尽管目前关于炎症在PH发生过程中所起到的作用尚存在一定的争议：炎症究竟是PH的启动因素，还是PH发生过程中的参与者，亦或仅仅是PH发生过程的伴随症状。然而，大量的研究事实表明，炎症的确参与PH发生、进展的始末。在肺动脉高压患者重构的肺血管局部，可以见到含有B淋巴细胞、T淋巴细胞以及树突状细胞（DC）的三级淋巴滤泡的形成，这些淋巴滤泡通过间质状的网络结构与受损的血管相连，并受淋巴管滋养[9]。以上都说明在PH病变血管部位存在炎症反应。与之相对应的是PH患者肺组织中趋化因子CX3（FKN）蛋白及其mRNA表达的显著上调和血浆FKN含量的明显增加[10]。由此可见，在PH的进程中，活化的内皮细胞所分泌的大量FKN能够对外周血中单核细胞及T淋巴细胞发挥强大的趋化作用，并增强其与血管内皮细胞的黏附[11]，进而引起局部免疫炎症反应的发生。由于FKN的作用受体CX3CR1主要表达于Th1细胞表面，而在Th2细胞表面仅有少量的表达，因此在FKN介导的局部炎症反应的同时，存在着Th1/Th2免疫失调。

2.2.1 B淋巴细胞 B淋巴细胞在机体的体液和细胞免疫中起着非常重要的作用，在抗原的刺激作用下，B淋巴细胞被激活并进一步转化为浆细胞，通过合成、分泌多种抗体来参与和执行机体的体液免疫。PH患儿体内由于B淋巴细胞活化所产生的抗内皮细胞抗体和抗成纤维细胞抗体沉积到肺动脉血管内膜上，进而诱导局部内皮细胞黏附分子的表达和内皮细胞的凋亡[12-13]。同时PH患者体内B淋巴细胞活化对于诱导T淋巴细胞的分化及辅助DC所介导的免疫应答也发挥着重要的作用。

2.2.2 T淋巴细胞 T淋巴细胞主要分为细胞毒性T淋巴细胞、辅助性T淋巴细胞和调节性T淋巴细胞。研究发现，与野生型大鼠比较，用血管内皮生长因子受体阻断剂处理后，裸鼠肺血管壁增厚和管腔狭窄更严重，提示T淋巴细胞在肺血管重塑中起保护作用[14]。但Daley等[15]却证实Th2细胞免疫反应及Th2调节性细胞因子白介素-13均是肺血管肌化的促发因素。调节性T淋巴细胞协调机体Th1和Th2的反应平衡，涉及维持机体自我耐受及抑制机体自身免疫。Ulrich等[16]发现IPAH患者的血液中调节性T淋巴细胞明显升高，同时伴CD8+细胞毒性T淋巴细胞降低。

2.2.3 树突状细胞（DC） DC是体内功能最为强大的专职抗原递呈细胞，其数量和功能的异常参与了肿瘤和包括系统性红斑狼疮在内的诸多免疫性疾病的发病过程。DC不仅能够激活初始T细胞产生针对某一抗原的特异性免疫应答，同时在诱导机体产生免疫耐受方面也发挥着重要的作用。研究显示，无论是PH患者还是实验动物模型，在其受损的肺动脉外膜处均能发现未成熟DC的数量显著增加[17]，这表明在PH的发生过程中，机体会通过增加诱导耐受的DC数量来降低局部免疫炎症反应以达到减轻或抑制血管损伤的目的。然而由于PH患者自身DC功能障碍的存在[18]，无法有效地发挥其免疫调节作用。而伊马替尼则能够通过恢复体内DC的功能，从而逆转PH血管的重构[19-20]。同样，与肺动脉血管重构严重程度呈明显正相关的血浆Th1类细胞因子和Th2类细胞因子的显著上调，Th1/Th2的漂移，以及外周血中调节T细胞（Treg）的明显增加均进一步印证了PH炎症反应发生过程中存在免疫失调[21-22]。

2.2.4 炎症因子 随着PH的进程及局部免疫炎症反应的加剧，浸润的炎症性细胞可以分泌包括肿瘤坏死因子TNF-α、白细胞介素IL-1、IL-6等在内的多种细胞因子和炎症性介质，从而进一步加重局部组织的损伤。在诸多的细胞因子中，TNF-α所发挥的作用尤其重要，TNF-α能够明显增强血管平滑肌细胞的增殖和迁移能力[23]，对PH血管重构尤为关键。研究表明，TNF-α能够显著增加细胞内钙离子（Ca2+）的浓度[24]，进而通过钙神经素/激活性T细胞的细胞核因子（CaN/NFAT）信号途径促进血管平滑肌细胞的增殖。NFAT通常以未激活状态存在于细胞浆中，当细胞内Ca2+浓度显著增高时可以首先使钙神经素活化，在活化的钙神经素的介导下使NFAT去磷酸化激活并向细胞核内转移，随后活化的NFAT可以通过与相关转录因子的共同作用促进平滑肌细胞的增殖。在PH患者和实验动物的病变肺血管处均可以观察到NFAT的活化，而通过抑制CaN/NFAT信号途径则可以有效地逆转PH的进程[15，25]。这些都说明NFAT激活在PH血管重构中的重要作用。

综上所述，低氧性PH血管重构的发生机制可能是：低氧造成血管内皮修复机制受损；诱发抗凋亡表型内皮细胞的活化及FKN表达的上调；促使局部免疫炎症反应的发生和TNF-α的大量分泌；通过增加血管平滑肌细胞内Ca2+浓度激活CaN/NFAT信号途径，引起平滑肌细胞的过度增殖；最终造成血管重构的发生。

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