关注免疫炎症及其标志物在动脉硬化性心血管病中的作用

程仕彤 王绿娅

免疫是机体抵抗外敌感染和入侵的自我保护行为，适当的免疫反应能清除病原体，有利于机体，但免疫反应过度则对机体产生伤害，炎症反应就是剧烈的免疫反应的结果。随着研究的不断深入，炎症与动脉粥样硬化（arteriosclerosis，As）的关系已成为近年的研究热点。大量研究证实，炎症就是免疫的过程，免疫细胞中单核/巨噬细胞、肥大细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞和树突状细胞，广泛参与As过程。As是由脂蛋白、高血压、高血糖、自由基、感染性微生物、吸烟等损伤因素诱导内皮细胞功能紊乱进而引发炎症。系统性炎症可通过加速As、降低斑块稳定性、导致血管内皮功能障碍等多方面作用增加个体罹患动脉粥样硬化性心血管病（arteriosclerotic cardiovascular disease，ASCVD）的风险［3-5］。 众多研究均证实炎症标志物水平与升高与ASCVD发病率和死亡率密切相关［1］；实验研究显示，增强炎性反应可增加As程度，且抗炎药可延缓甚至减轻As［2-3］。因此深入了解免疫炎症在As发生发展中的作用及其机制，将有助于探索应用合适的抗炎药物以降低心血管疾病风险，甚至有望早期阻止或逆转血管炎症状态以预防ASCVD发生。

本文将对免疫炎症对ASCVD的作用及其机制及炎症标志物的最新研究进展加以综述，旨在从免疫学角度更好的理解炎症的过程及炎症标志物的作用，有助力针对性开发新型抗炎药物及心得干预措施。

1.免疫炎症与动脉粥样硬化

（1）免疫细胞：免疫细胞包括淋巴细胞和各种吞噬细胞等，T淋巴细胞是一个多功能的细胞群，调节性T淋巴细胞（regulatory T cells，Tregs）是控制体内自身免疫反应性的T细胞亚群、效应T细胞（effector T cells，Teffs）是接受抗原刺激后经过增殖分化形成的T细胞亚群，可介导杀伤作用，同时还能释放出免疫活性物质—淋巴因子，如白细胞介素，干扰素等。参与免疫应答的细胞还有浆细胞、粒细胞、肥大细胞、抗原呈递细胞及单核吞噬细胞系统的细胞。免疫应答细胞是机体抵御微生物和异物入侵的第一道防线，广泛参与As中泡沫细胞形成、斑块内基质降解、细胞凋亡、血管新生和斑块破裂等事件。

（2）炎症与动脉粥样硬化：炎症反应包括急性、慢性、以及亚健康的轻度系统性炎症，都可对血管内皮细胞功能以及动脉血管的机械性能产生影响。在炎症环境下招募大量单核细胞进入动脉分化为巨噬细胞，其生物学功能得以激活，无限制的吞噬脂质并分化成泡沫细胞，不断融合组成As斑块脂质核心；进而炎症细胞因子和活性氧扩大炎症反应，释放更多的炎症信号从而造成晚期病变的坏死核心［6］。同时，炎症刺激血管内皮细胞降低对一氧化氮（nitric oxide，NO）的生物利用度和增加内皮素-1（endothelin-1，ET-1）的水平促使As加重，NO水平降低又可以增加单核细胞粘附，周而复始恶性循环［7］。内皮细胞受损后在 IL-2，IL-8等促炎细胞因子（proinflammatory cytokines，PCs）的协同作用下，引起粘附分子表达增加并促进单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）产生和白细胞的迁移及活化［8］。 树突细胞（dendritic cells，DCs）和效应T细胞等抗原呈递细胞在这类细胞因子的合成过程中起到重要作用，促进 As斑块进展［9］。

另一方面，炎症可以促使血管纤维化和血管平滑肌细胞增殖［1］。血管平滑肌更能在炎症基础上向成骨细胞表型转化并促使动脉中层的矿化和钙化［10］。同时炎性细胞可以产生多种细胞因子和金属蛋白酶来调控心血管结构的改变：当血液中炎症标志物水平升高，金属蛋白酶得以激活并促使血管壁的弹性蛋白和胶原蛋白降解［11］。炎症还可以进一步促使斑块破裂导致急性冠脉综合征的发生［8］。促炎细胞因子也可以通过活化血小板和内皮细胞进而增加心血管事件的风险［12］。系统性亚临床轻度炎症也被证实与动脉粥样硬化、动脉弹性缺失，以及大多数心血管风险因素都密切相关，尤其是高血压和糖尿病［13］。也有研究在应用抗肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）药物的类风湿患者中发现降低炎症水平可以改善动脉硬化情况［3］。

总之，炎症在内皮细胞功能障碍、平滑肌迁移、氧化应激、血管钙化、弹性蛋白水解、胶原蛋白降解等众多方面对As至关重要。

2.炎症标志物与动脉粥样硬化

（1）白细胞计数：As是由血管壁内各类白细胞间的慢性炎症反应所导致的一种综合征，机制十分复杂，但相关的血浆炎症标志物是很有潜力的心血管风险预测工具［14］。在慢性低强度炎症的影响下，受炎症刺激的白细胞可粘附于血管内皮并轻易穿透血管内层造成毛细血管白细胞淤滞和血管阻力增加，还可释放多种可能导致血管损伤加重的水解酶、细胞因子和生长因子，所以白细胞总数计数一直是一个成本低且应用广泛的炎症状态评估指标［1］。已有多个报道证实白细胞计数增高与As和ASCVD密切相关［15］，但白细胞总数受种族和性别影响较大难以界定统一的参考区间［16］。

越来越多证据表明，白细胞分类计数在预测ASCVD风险方面更优于白细胞总数［17］，尤其是中性粒细胞，已经被推荐作为绝经后高血压女性患者的心血管疾病预后标志物应用于临床［18］。研究报道，As与中性粒细胞、淋巴细胞和白细胞总数计数都相关［19-20］。研究也发现中心动脉压增强指数（central augmentation index，CAIx）仅与女性的单核细胞计数密切相关，而动脉内膜中层厚度（intimamedia thickness，IMT）仅与男性的中性粒细胞计数密切相关，可能与不同性激素对血管功能的影响以及人体测量学指标（如体脂分布、平均身高、主动脉长度）的影响等有关［21］。家族性地中海热（familial Mediterranean fever，FMF）是一种罕见的遗传病，以反复发热和腹膜炎为特征，也有较少表现为胸膜炎和心包炎。研究该病人群中同样发现了其反复和持续的炎症状态与As程度密切相关，与炎症标志物包括白细胞总数计数、C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、血细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）、纤维蛋白原和中性粒细胞-淋巴细胞比值（neutrophil/lymphocyte ratio，NLR）等密切相关，而与基因突变无关。

NLR是白细胞分类计数即可获得的一种高性价比的炎症及动脉粥样硬化进展标志物和心血管并发症的系统预后标志物，对于心血管疾病的预测能力明显强于其他白细胞计数类结果，在心肌梗死和冠心病的预后方面尤为突出［22-23］。近期也有研究报道了NLR和冠状动脉钙化评分存在独立的相关性，或可成为心血管风险评估的附加检测指标［24］。Yaman等学者还发现成功接受经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）的 ST段升高型心肌梗死（ST-segment elevated myocardial infarction，STEMI）患者中，其 As程度的降低与 NLR的降低密切相关［25］。

中性粒细胞计数和NLR的风险预测和疾病预后能力尤为突出。考虑到血细胞检测的成本低易操作应用范围广等特点，未来或可将其作为附加评价指标纳入心血管疾病的风险评估和疾病预后评价体系当中。

（2）细胞因子：细胞因子可以通过刺激血管平滑肌细胞和间质细胞的增殖来激化增生性血管疾病的进展，而白介素是一类由免疫细胞产生的具有促炎作用的细胞因子，可以通过持续的招募并活化白细胞和刺激纤维母细胞增殖来激发急性炎症反应［6］。 IL-6，IL-1和 TNF-α可以通过阻碍 NO的内皮下释放以及以剂量依赖性方式增加内皮细胞释放ET-1来调节血管紧张度［1］。ET-1既是血管收缩剂又是平滑肌细胞和成纤维细胞的促细胞分裂剂，而IL-6和IL-1则分别是最有可能的和最弱效的ET-1释放刺激剂［26］。有研究报道在代谢综合征患者中IL-6水平与As的发展和微血管功能障碍密切相关［27］，但目前关于IL-6与血管内皮细胞功能障碍之间的关系尚存争议［8，28］。

除IL-6外，其他很多细胞因子与心血管疾病之间的相关性也都存在争议。近期有研究报道并未在有先兆子痫妊娠史的女性患者中发现多种炎症标志物的水平，包括1型可溶性TNF受体，与先兆子痫或系统血管状态之间存在关联［29］。IL-18曾被定义为冠状动脉事件的独立预测因素并与动脉粥样硬化斑块的形成、进展及其脆性军密切相关［30］，且与代谢综合征患者的As程度密切相关［31］，这类标志物也有可能成为ASCVD风险的评估和疾病预后的检测指标或成为抗炎性心血管疾病药物的开发靶点。

（3）CRP和高敏感度CRP：CRP是一种提示慢性轻度炎症的生物标志物同时也是用于预测健康人和心血管疾病患者的心血管事件的急性期反应物，是唯一与血管壁生物学相关的循环生物标志物［12，33-34］。 有研究报道 CRP与血流介导扩张（flow mediated dilatation，FMD）相关且其水平在不同种族人群中都被证实与动脉血管功能的指数相关［14］，也有研究报道CRP升高与动脉血流速度密切相关，提示炎症与动脉硬化之间存在关联［35］。但是涉及到CRP可能导致动脉血管功能障碍和动脉粥样硬化的病因学研究的结果却存在争议，有研究报道在家族性高胆固醇血症患者中并未发现CRP与血管功能障碍的相关性［36-37］，也有研究报道在校准了其他心血管风险因素后CRP与动脉硬化程度之间并无相关性［38］。

与CRP相比，hsCRP被认为是更好的ASCVD风险预测标志物，已有多个研究报道hsCRP与As相关［11，39-41］且与高血压、肥胖、血脂异常等多个传统的心血管风险因素和白细胞计数、IL-6、纤维素原等炎症标志物水平均相关［39］，但日本人群的研究报道并未发现此种关联［38］。

CRP和hsCRP在代谢综合征、肾移植、糖尿病和类风湿患者中均被发现与动脉硬化密切相关并且如减重、锻炼、戒烟、服用降脂药物等多种可以降低心血管风险的干预手段也被发现同时降低了hsCRP水平［14］。这提示CRP和hsCRP或许可以成为如代谢综合征和类风湿患者这类特定人群的心血管疾病预测和预后标志物或者药物干预靶点，但在其他人群的应用价值还有待进一步研究。

（4）环氧合酶-2：在炎症过程中，磷脂酶将白细胞膜上的磷脂水解成花生四烯酸，促使前列腺素通过环加氧酶途径合成，这个过程涉及环氧合酶-1（cyclooxygenase-1，COX-1）和 COX-2。 通过 COX-2途径合成的前列腺素通过上调动脉粥样硬化病灶的巨噬细胞来延续炎症反应并将其他炎症介质的影响放大［42］。微粒体前列腺素E2合成酶-1（microsomal prostaglandin E2 synthase，mPGES-1）是与 COX-2进行初级耦合的一种合成酶，在发炎的组织中明显上调，且和COX-2一样在颈动脉斑块的脆弱区域明显上调，是As和中风发生发展过程中的关键酶，也许对斑块的稳定性产生负面影响［43-44］。

图1 动脉粥样硬化相关的炎症标志物及作为相关标志物的适用范围［14］

在肺循环过程中提示了COX-2和血管重构之间的相关性。COX-2在肺动脉平滑肌细胞缺氧期间上调，且与内皮素受体的上调和血管内巨噬细胞的聚集相关［45-46］。有研究报道选择性的抑制COX-2会损害血管介质的平衡并促使血管增生重塑和血小板沉积，还会促进血管内血栓形成，与多个心血管事件相关联［46］。

虽然众多研究证实了COX-2与炎症和As之间的相关性，并且可以得到相关分子作用机制的理论支持，但是长期的COX-2抑制却并没有观察到改善动脉硬化的结果，这可能与COX-2可能对血管产生的如促血栓等其他负面作用相关［14］。研究与COX-2的表达和分子机制方面均有作为医疗干预靶点的可能性（图 1）［14］。

（5）其他：除上述几类炎症标志物外，还有众多针对细胞粘附分子（cell adhesion molecules，CAMs）、microRNAs、口腔炎症与As之间相关性的研究［14］，现将研究结果简单总结如下：CAMs中血清P-选择素、血清血管细胞粘附因子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、血浆血管粘附蛋白-1（vascular adhesion protein-1，VAP-1）、细胞间粘附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）等均被报道与As相关，主要集中于周围血管病患者、顽固性高血压患者以及60岁以上的人群［47-48］。

口腔炎症中，有报道提示牙周炎患者有更高的ASCVD风险，且As程度和相关风险与牙周炎的严重程度呈正相关。但是尚未见牙周炎和As的共生关系，也未见As化与牙源性炎症相关的报道［49］。

在众多针对炎症相关microRNA与As的研究发现，miR-126、miR-10a、miR-663、miR-181b、miR-92a、miR-21、miR-1185等均可直接或间接通过作用于本文阐述的几类炎症标志物和炎症通路，进而对ASCVD的发生发展产生影响［14］。但是，考虑到人类目前对非编码RNA的具体作用和功能了解都还十分有限，将microRNA作为医疗干预靶点或手段应用于临床尚为时过早，但是仍可以考虑其作为提示血管功能结构发生改变或者斑块不稳定性的预测或预后性标志物投入临床应用。

3.总结与展望

免疫炎症与As之间的相关性已经成为了共识，As是一种炎性疾病，低强度的炎症反应参与血管内皮功能障碍至斑块形成、破裂和急性血栓形成的全部过程［14］。炎症标志物反应机体对于刺激的一种防御反应的状态，大多已经成为临床常规检测项目且技术成熟成本低廉，非常适合临床应用，并有助于完善现有的心血管风险预测模型，提高临床对心血管事件高危人群的识别和管理能力。但尚需进行大量现有炎症标志物在不同人群的ASCVD风险评估方面的适用性研究。同时，还需要针对各类炎症通路中涉及的关键分子及相关作用机制进行更深入的科学研究，并开发用于逆转As或稳定斑块等方面的抗炎药物或干预方案。