胎儿炎症反应综合征引发早产儿心肌损伤可能相关机制的研究进展

闫祎炜，江莲

河北医科大学第四医院，石家庄050000

随着医疗条件的改善，早产儿的出生率及生存率大幅提升。与此同时，早产儿并发症的发生率也呈升高趋势，其中心血管系统并发症在出生体质量＜1 000 g、1 000 g～＜1 500 g、1 500 g～＜2 500 g、≥2 500 g的新生儿中分别占总体并发症的12.7%、11.4%、10.7%、9.4%［1］。早产儿心脏异常以心肌损伤最为常见，其早期缺乏特异性表现，易被漏诊，严重时可发展至心肌坏死，也可表现为心室壁变薄、心脏收缩功能下降，预后不良。而且，早产儿的心肌具有特殊性，在结构、代谢和功能上有别于成熟心肌，抗疾病及代偿能力差。因此，早产儿心肌损伤的早期诊治备受关注。胎儿炎症反应综合征（FIRS）是全身炎症反应综合征（SIRS）在胎儿期的特殊表现形式，是早产儿心肌损伤的主要病因之一，但其参与早产儿心肌损伤的具体机制尚不明确［2］。因此，进一步探究FIRS引发心肌损伤的可能机制，对于降低早产儿病死率、改善预后并为临床工作提供新线索具有重要意义。现就FIRS引发心肌损伤的可能相关机制综述如下。

1 FIRS通过炎症因子参与新生儿心肌损伤

OH等［3］研究显示，FIRS可促使羊膜腔内的细菌进入胎儿体内，刺激机体产生一系列炎症因子，如白细胞介素 1（IL-1）、IL-6、肿瘤坏死因子 α（TNF-α）等，并激活胎儿免疫系统，刺激巨噬细胞、T细胞等多种免疫细胞产生，并可激活Toll样受体（TLR）通路，诱发相关蛋白凋亡。研究表明，FIRS产生炎症因子作用于心肌时，局部组织中巨噬细胞、辅助性T细胞（如Th1/2、Th17、Th22淋巴细胞）、调节性T细胞、嗜中性粒细胞等免疫细胞聚集，刺激细胞分泌IL-6、IL-17、IL-22/23、IL-35等多种炎症因子［4-5］。并且，在心脏免疫反应中，局部炎症性免疫反应对炎症的诱导和放大，以及对Th1/Th17应答的激活发挥了关键作用；其通过上调免疫细胞如巨噬细胞和树突状细胞表面或胞内的多种模式识别受体（PRR）加重心肌炎性损伤，甚至在FIRS早期即可直接导致早产儿心肌损伤，严重时可引起心肌坏死、心室壁变薄［6］。

以往研究表明，TLR3、TLR4、TLR7、TLR8、TLR9均参与心肌损伤过程，炎症因子可促进TLR4分泌，TLR4的激活可由固有及适应性免疫应答损伤心肌细胞加重心肌损伤。TLR3可通过增加干扰素γ（IFN-γ）来抑制TLR4的作用，而炎症反应会抑制TLR3表达，从而进一步加重TLR4对心肌的损伤［6］。ROUNIOJA 等［7］成功建立了 FIRS的 DBA/2小鼠模型，并发现IL-6可上调TLR4表达，导致心室收缩功能降低。近年来还发现一类表达于细胞内体膜上的新型PRR即TLR13，其具体作用机制尚不清楚，但在心肌损伤过程中表达明显升高，提示其可能参与心肌损伤的相关过程。

此外，FIRS可通过引发炎症因子分泌以干预Calpain家族蛋白的表达。Calpain家族是钙离子依赖性的半胱氨酸蛋白酶，涉及心脏细胞免疫、炎症细胞及炎症因子等多个层面，与存在于胞质的凋亡相关斑点样蛋白相互作用，可调节TLR、IL-5、IL-33等炎症因子［8］。而在儿童柯萨奇病毒感染所致的心肌炎中，Calpain能在病毒复制早期阶段抑制宿主细胞凋亡，促进病毒的早期复制，同时参与心肌纤维化重构，但是否同样在早产儿心肌损伤中发挥作用尚未证实［9］。

2 FIRS通过基质金属蛋白酶（MMPs）参与新生儿心肌损伤

FIRS与SIRS在疾病发生及病情进展中存在诸多相似之处，在SIRS的研究中发现，IL-6、IL-8等炎症因子可与MMPs协同作用，加重炎症反应的同时促进MMPs分泌，造成并加重脏器炎症损伤［10］。

MMPs是一组金属依赖性蛋白水解酶，主要参与细胞外基质的代谢，能调节细胞黏附，参与器官发育、组织改建等过程。基质金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）生理性高度拮抗MMPs，通常与MMPs酶原形态结合成为1∶1复合物，抑制MMPs活性。目前已知Ⅰ型和Ⅲ型胶原是心脏胶原纤维最重要的组成部分，约占心脏总胶原浓度的90%以上，且两者的代谢失衡在心脏重塑中有重要作用，与早产儿心肌损伤的发生密切相关［11］。影响胶原代谢的因素很多，其中MMPs是心肌间质纤维胶原降解过程中很重要的参与者。FIRS可激活MMPs过度表达，导致心肌胶原异常降解增加，致使心肌损伤、心肌细胞坏死，继而引发心室扩张、心室壁变薄，对心脏收缩与舒张功能产生影响［12］。

早产是导致心肌损害最重要的病因及病理学基础，MMPs参与胎膜早破的病理过程。Ⅳ型胶原纤维是绒毛膜及羊膜基底层的重要成分，羊水中MMP-9及MMP-7参与降解Ⅳ型胶原。当FIRS发生时，MMPs表达升高、MMPs及TIMPs比例失衡，会导致胎膜中Ⅳ型胶原纤维过度降解，胎膜结构降解破坏甚至早破，从而引发早产［13］。此外，炎症反应本身亦是引发早产的重要因素。当发生炎症反应时，前列腺素、内皮素等具有收缩子宫效果的炎症介质表达会明显升高，可引起宫缩导致早产；而另一方面，胎儿自身的防御系统也会促进胎儿体内促炎因子释放，这些促炎因子对于发动宫缩、诱导分娩起促进作用［14］。

3 FIRS通过生长因子参与新生儿心肌损伤

生长因子是一类调节微生物正常生长代谢所必需的有机物，部分生长因子通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，可参与心肌损伤的调节。

3.1 血管内皮生长因子（VEGF） VEGF作为血管内皮细胞特异性肝素结合生长因子，以多种蛋白形式存在，其中VEGF121、VEGF145、VEGF165是分泌型可溶性蛋白，可特异性作用于血管内皮细胞，促进内皮细胞增殖，增加血管通透性。VEGF是影响心脏血管存活和生长的重要因子，主要通过调节心脏血管的生成、促进心脏发育、增加心肌灌注直接作用于心脏血管。此外，VEGF还可通过血小板衍生生长因子受体途径促进间充质干细胞的迁移，促进损伤部位修复［15］。FIRS 可激活心肌组织中 IL-6、NF-κB、TNF-α表达，抑制VEGF分泌，从而抑制心脏新生血管生成，严重时可导致心脏局部供血不足，诱发心肌缺氧及营养供应不足，进而造成心室壁变薄、心功能下降。

3.2 胰岛素样生长因子（IGF） IGF可以通过减少心肌细胞凋亡、增强左心室收缩能力、防止心室扩大、保护血管内皮细胞、诱导细胞分化等参与心肌保护。同时，IGF也具有扩张血管的功能，可增加心脏供血及营养供给，且IGF还能通过促进干细胞向心肌细胞分化来发挥修复作用［16］。此外，动物实验显示，作为IGF重要组成部分的胰岛素样生长因子结合蛋白2（IGFBP-2）表达下降时会出现胚胎发育迟缓以及心血管发育异常［17］。当FIRS发生后，心肌受炎症浸润时会全面下调IGF表达，导致心脏血管内皮功能受损，影响血管功能，从而降低心功能。

3.3 转化生长因子β（TGF-β）类生长因子 TGF-β类生长因子在心脏发育中起到重要作用，集中表达于胚胎发育的中期。当发生炎症时，TGF-β表达明显增高，可与IGF相互作用，引起心肌肥大；而SCHULTZ等［18］通过动物实验也发现，血管紧张素Ⅱ可通过诱导TGF-β1表达导致新生小鼠心肌肥大。此外，TGF-β1过表达也可通过Smad通路导致心肌纤维化改变。

4 FIRS通过氧化应激（OS）参与新生儿心肌损伤

OS是指体内氧化作用发挥主导效应，致使中性粒细胞浸润、蛋白酶分泌增加，导致大量氧化中间产物在体内积聚的一种状态。

FIRS发生后，在病原体、炎症因子等因素的作用下，单核巨噬细胞可产生大量活性氧自由基和反应性氮自由基，参与机体免疫反应。FIRS可诱使心肌细胞产生过量的氧自由基，其作用于细胞生物膜磷脂中的多价不饱和脂肪酸，可破坏生物膜完整性、降低膜流动性、增加膜通透性，从而造成心肌细胞损伤［19］。此外，脂质过氧化和氧自由基还可直接或间接诱导血管内皮激活与损伤，引起缩血管物质如内皮素及血栓素A2增加，血管内皮源性舒张因子如一氧化氮（NO）、前列环素等分泌减少，导致缩血管物质与舒血管物质比例升高，引起血管收缩，造成心脏供血不足、心肌损伤，严重时可引起心肌缺血［20］。氧化/抗氧化系统调节失衡会导致心肌细胞功能及结合障碍，严重时诱发细胞自溶。此外，OS诱导内皮细胞的NO上调可造成内皮细胞依赖的血管舒张反应减弱，从而加重心肌组织微循环障碍。

5 FIRS通过破坏基因网络参与新生儿心肌损伤

FIRS在胎儿心脏中的差异基因表达与其导致的IL-6水平升高密切相关，相关基因受到IL-6差异调节从而出现表达紊乱。这些基因包括SFRP4、NPPA、MAL2、ANGPTL7、FAM69C、ACE2、CFTR、STEAP4和IRX4等。其中，NPPA和MYH6在心脏形态发生中的作用已知，并且其基因突变与成人心律失常的发生发展有关［21］。NPPA编码心房钠尿肽，这是一种由心房肌细胞合成并释放的肽类激素，其主要作用是使血管平滑肌舒张和促进肾脏排钠、排水。NPPA的表达对于心腔的形成和扩张必不可少。在胎儿中，NPPA的表达在整个心脏中是动态且有规律的，NPPA过早下调可能限制胎儿心脏的生长潜力［22］。当IL-6水平升高时，MYH6表达显著下调，同时会部分降低ACE2的表达。ACE2的表达被认为在病理环境中对心脏具有保护作用，其下调可能对心脏发育有害［23］。

6 FIRS通过其他途径参与新生儿心肌损伤

6.1 高迁移率族蛋白B1（HMGB1） HMGB1是重要的炎症介质，在心脏免疫应答中发挥重要作用。由单核巨噬细胞分泌产生的HMGB1可作为促炎因子启动晚期炎症应答，并在趋化因子的作用下，使更多的炎症细胞浸润到受损组织，进一步加重病理损伤［24］。在发生心肌炎性损伤后，糖化终末产物受体（RAGE）、TLR2、TLR4表达上调，刺激HMGB1参与炎症应答，进一步加重心脏缺血性损伤。ROSSINI等［25］认为，HMGB1可刺激表达RAGE的人心肌成纤维细胞，同时上调多种促炎症因子的表达，例如血管内皮生长因子、IFN-γ、IL-1、IL-9、TNF-α等，进一步加重炎症损伤。

6.2 补体系统 补体系统参与机体免疫反应，亦是胎儿炎症反应的重要介质。当病原入侵机体免疫屏障，补体系统过度激活，引发免疫反应的同时可诱发机体过敏毒素C5a与C5aR的过度表达，可能参与心肌损害，但具体机制尚需进一步探究［26］。

6.3 细胞凋亡 细胞凋亡是基因调控的程序性细胞死亡，与线粒体功能密切相关。有研究表明，机体发生炎症反应时，会在天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶介导下启动线粒体凋亡途径，使线粒体通透性转换孔道广泛而持久开放，导致线粒体肿胀、破裂，细胞色素C、凋亡因子释放，诱导心肌细胞凋亡［27］。6.4 钙离子超载 钙离子浓度变化直接调节心肌细胞的兴奋收缩偶联，是稳定心肌细胞功能的生理基础。当胎儿体内发生炎症反应时，可诱发TNF-α、IL-1β的分泌增加，直接破坏心肌肌质网，导致钙离子渗漏；亦可减少肌质网钙-ATP酶的数量，降低酶活性，从而导致钙离子不能回收至肌质网［28］。以上两种因素均使细胞质中钙离子超过正常范围，导致线粒体发生不可逆损伤，故钙离子超载也被认为可能是心肌细胞损伤的重要因素。

综上所述，FIRS引发早产儿心肌损伤的机制可能与炎症因子、MMPs、生长因子、OS以及基因网络破坏等多种因素有关。鉴于目前对婴幼儿心脏损伤尚无根本有效的治疗方法，所以对于心脏损伤的早期检测及预防就显得至关重要。通过对FIRS引起早产儿心肌损伤机制的研究，有助于临床采用针对心脏损伤发病机制的方法进行早期防治，以期提高早产儿生存率，改善预后。