细胞因子在暴发性心肌炎中的作用

贾晓怡 张晨美

暴发性心肌炎（fulminant myocarditis，FM）是以急性血流动力学障碍为突出表现的急性心肌炎，其临床表现多样，大部分患儿不是以心血管系统症状为主诉就诊，而是以呼吸道、消化道，甚至是神经系统症状为首发就诊[1]，临床上易漏诊、误诊，发展迅速、病死率高。FM的提出最早是基于临床定义，其多为病毒感染引起的心肌炎症疾病，在新生儿及幼儿中，急性心力衰竭为病毒感染心肌后最主要的临床表现。既往研究认为，肠道病毒尤其是柯萨奇病毒为病毒性心肌炎（viral myocarditis，VMC）最常见的病因[2]，但近年来，越来越多的研究提示细小病毒 B19（parvovirus B19，PVB19）在儿童 VMC 中检出率越来越高，且其引起FM的概率极高[3]。

根据不同遗传背景的动物模型研究，认为FM的发病是一个多机制过程，涉及了宿主遗传学、病毒遗传学及它们相互作用的环境。非特异性免疫中的细胞因子作为一类重要的免疫活性介质，在FM发病过程中起着双重效应。笔者就病毒感染后IL为主的细胞因子对FM起到的作用作一综述如下。

1 细胞因子

细胞因子是免疫原或其他刺激剂诱导多种细胞产生的低分子量可溶性蛋白质，在VMC及FM疾病发展中对细胞免疫、体液免疫的调节有重要作用。根据细胞因子的结构同源性可将其分为几个蛋白质家族，如IL-1家族、IL-6家族、IL-10家族、TNF家族和趋化因子等，在传递信息，激活与调节免疫细胞，介导T、B细胞活化、增殖与分化及在炎症反应中起重要作用。通常认为病毒由胃肠道、呼吸道等途径进入人体心外池，再由受体介导进入心脏，一方面感染内皮细胞、间质细胞、心肌细胞产生局部细胞因子（干扰素-γ、IL、TNF等）及局部效应T细胞导致上皮细胞功能障碍引起心肌缺血，导致基质金属蛋白酶激活引起胶原障碍，心肌损害引起心肌纤维化/瘢痕，病毒蛋白酶的作用产生肌营养不良蛋白的心室扩张；另一方面持续诱发机体免疫应答，产生交叉反应性自生抗体，导致左室功能受损[4]。可见，在FM的发展中细胞因子对细胞免疫、体液免疫的调节起着重要的调节作用。

2 与FM相关的IL

IL是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子，其在传递信息，激活与调节免疫细胞，介导T、B细胞活化、增殖与分化及在炎症反应中起重要作用，其中以 IL-1、IL-2、IL-6、IL-12 与 FM 关系密切。

2.1 IL-1家族（IL-1F） IL-1F的配体和受体是参与急慢性炎症主要的细胞因子家族，包括11个配体和另一套受体，共同受体和抑制受体，其中大多数配体是促进炎症的，而其他则充当拮抗剂，其中Mann等[5]认为IL-1可通过生产一氧化氮（NO）延迟通路，同时活化和（或）释放IL-18间接产生负性肌力作用；Noji等[6]认为IL-1β可降低cAMP依赖的Ⅰ型钙通道β肾上腺素反应能力，可增加NO活性，通过对线粒体的直接攻击或抑制线粒体功能，降低能量产生，可减少对调节钙稳态蛋白（磷、肌浆网钙ATP酶）的基因表达，从而使心肌收缩功能受损，促进心肌炎的进展。有动物模型试验证实，给健康小鼠一次或多次注射IL-1β后，小鼠会产生可逆的收缩功能障碍及减少左心室收缩能力储备，而予IL-1β抗体或人IL-1受体拮抗剂预处理的小鼠可以避免心功能失代偿[7]；Cavalli等[8]报道了临床在体外膜肺氧合（ECMO）无效的情况下使用IL-1受体拮抗剂治疗的FM患者，在24h内可迅速改善心肌收缩力，提示IL-1β促进炎症反应对心肌收缩及储备功能的损伤，拮抗剂可改善心功能治疗FM。

IL-1F小部分成员有心肌正向效应，IL-33和ST2是配体和受体，结合后进入心肌细胞防止心肌的肥大与纤维化，ST2包括两种亚型：跨膜受体ST2L和可溶性受体sST2，在不利条件如纤维化、炎症的影响下脱落，IL-33的心肌正向作用就被阻断，sST2含量增加，被认为是急性失代偿期1年病死率的独立预测指标[9]。

2.2 IL-2家族（IL-2F） IL-2F有5个成员，是信号传导都依赖于γc链的一组细胞因子，包括IL-2、IL-4、IL-13、IL-15 和 IL-21。

IL-2又称T细胞生长因子（TCGF），能增强各免疫细胞活性，在转移性肾细胞癌及转移性恶性黑色素瘤等疾病中，大剂量的IL-2治疗有良好的治疗效果及长期缓解作用，但有临床病例报道证实其可引起FM[10-11]，这可能是由于大剂量的IL-2诱导淋巴细胞活化及其他炎症细胞迁移至心肌细胞，与活化的内皮细胞相互作用导致毛细血管渗漏，微循环紊乱，细胞毒性损伤和心肌细胞坏死[12]，在杀灭感染的病原体及肿瘤细胞的同时，过度的炎症反应对心肌细胞的伤害导致心功能降低，从而导致FM的发生。

2.3 IL-12/IL-6家族（IL-12/IL-6F） IL-12/IL-6F是一类由异源二聚体分子组成的细胞因子，包含5个成员：IL-6、IL-12、IL-23、IL-27（即 IL-30）、IL-35。

2.3.1 IL-6 IL-6是一种多肽，由α链和β链两条糖蛋白链组成，是一种多效性细胞因子。FM患者体循环中IL-6水平较高，与左心室功能障碍的严重程度有关，同时也有判断预后的作用。IL-6通过分解细胞因子网络和病毒清除，促进心肌损害，何爽等[13]通过建立心肌炎小鼠模型，腹腔注射IL-6单克隆抗体（IL-6mAb）干预，测定Th17和Treg细胞数目，测定细胞因子血清浓度，发现IL-6mAb可中和IL-6，改善心肌炎，减少心脏自身免疫反应进展，减少FM的发生，IL-6mAb可通过抑制Th14和Treg细胞对心肌产生保护作用，同时也证明，高水平IL-6在FM的疾病进展中起着促进炎症反应导致心肌损害作用，若不适当控制，会触发Th17系统的自动攻击性反应[14]。在急性期IL-6的产生可以保护心肌细胞不受氧化应激损伤，其可诱导T细胞抗凋亡程序，但同时IL-6家族信号传导也抑制了心肌细胞的基础收缩性以及细胞的β-肾上腺素能反应性，导致心室射血功能功能下降，Tanaka等[15]研究中也认为IL-6的心脏过度表达导致心肌损害加速，以及病毒清除率下降，在这些情况下，持续的IL-6信号传导不再具有保护作用，但会导致心室射血功能明显下降从而导致FM的发生。

2.3.2 IL-12 IL-12是由两个亚基p40和p35组成、约75kDa共价连接的异二聚体，IL-12和IFN-γ相互正反馈调节并调节Th1淋巴细胞炎症反应，引起在自身免疫疾病中引起组织损伤，IL-12可以通过诱导/扩增Th1型细胞促进疾病发展，但来自这些细胞同时可以产生IFN-γ限制疾病进展[16]。

Yu等[17]建立小鼠模型实验发现，通过口服mIL-12转化的双歧杆菌可减轻病毒感染后心肌的炎症反应。而既往有实验证明IL-12是CD4+T细胞介导的心肌炎症性疾病所必需的，Fairweather等[18]通过CVB3感染IL-12p35缺陷小鼠引起心肌炎模型，认为IL-12有募集和（或）维持适当的巨噬细胞和嗜中性粒细胞，从而减少心肌细胞中病毒的复制作用，但心肌细胞中病毒滴度与心肌炎症无相关性。

3 TNF-α

TNF-α被认为是促炎因子，Mann等[5]研究中，TNF通过一条即时通路调节心肌功能，在最初的数分钟内最明显，通过激活中性鞘磷脂酶途径，对左心室功能有抑制作用。另外还存在延迟反应，需要数小时到数天发展，由NO介导的β肾上腺素能信号传导介导，产生负性肌力作用，导致心肌射血功能的下降，促进FM的疾病发展。同时持续TNF的存在，诱发胶原水解基质金属蛋白酶（MMPs）的激活，导致胶原蛋白降解和进行性左心室扩张，联合基质金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）和肥大细胞介导的TGF-β信号传导[19]，导致了炎症发作期间细胞外基质降解以及后续的进行性心肌纤维化，促进左心室重塑。

但近年有报道1例患有复发性多软骨炎的51岁女性应用TNF-α拮抗剂阿达姆单抗治疗导致FM最终死亡的病例[20]，可能与其导致体内免疫系统紊乱有关。Huang等[21]也同时证明TNF敲除小鼠的心肌病毒载量增加，病死率增加，对其应用重组人TNF治疗可改善病毒感染感染后的存活率，同时其得出结论认为TNF-α是粘附分子表达和将白细胞募集到炎症部位所必需的，缺乏TNF会导致病毒清除障碍。可见，TNF-α对FM疾病的发生、发展起着双重作用。

4 趋化因子

趋化因子是指能够吸引白细胞移行到感染部位的一些低分子量（多为8～10kD）的蛋白质（如IL-8、MCP-1等），在炎症反应中具有重要作用。在病毒感染后，趋化因子10（CXCL10）有促进心肌炎症发展的作用，初期水平明显升高，其通过调节自然杀伤细胞深入心肌及相关的干扰素-γ的表达起到抑制病毒复制[22]，从而在初期起到保护心肌细胞、改善心脏功能的作用。而趋化因子 9、趋化因子 10、趋化因子 11（CXCL9、CXCL10、CXCL11）已被证明是有效的心力衰竭和左心室功能不全的生物标志物[23-24]，其血清分泌水平与FM的不良心肌重塑发展有紧密的病理生理学关系。

5 小结

FM起病急骤，可在短期内出现心室射血功能降低，导致多器官损伤，在柯萨奇病毒B3病毒（CVB3）感染的实验小鼠心肌炎模型中，遗传易感性强的小鼠在血液中病毒已被清除后仍可出现T淋巴细胞激活，自身反应性T淋巴细胞破坏未感染的心肌细胞，造成严重心肌损害[25]，免疫反应的快速激活可导致心肌受损、心室功能的急速下降，在超声心动图上常表现为室壁运动减弱、左心功能减退、左室射血分数下降以及瓣膜反流等，心脏供血不足，影响相关器官功能，导致心外症状常为首发表现。而IL在内的细胞因子对免疫系统的激活运行起着重要作用，这为临床提供了关于FM发展的免疫机制思路，通过检测其血清细胞因子水平对患者预后评估有指导意义，有报道称低水平脂联素与FM患者较差的预后有紧密关联[26]；Dennert等[27]认为在细小病毒B16感染导致的心肌炎患者中在应用人免疫球蛋白治疗有效，IL-1阻滞剂也被证明能有效对抗心肌炎症反应和改善心室功能[8]。因此，通过调节细胞因子水平等免疫机制的方法治疗FM是目前可行的治疗思路，通过对非特异性免疫过程的研究可能会给FM治疗提供新的选择方向，比如皮质类固醇、人免疫球蛋白、环孢素等免疫调节治疗现已在临床上应用，而更多针对性的细胞因子调节治疗方法仍有待进一步的研究。