巨噬细胞极化表型在动脉粥样硬化中的研究进展

刘思文，李建国，2

动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是心血管疾病主要的病理基础之一，每年大量病人因心血管疾病(cardiovascular diseases，CVDs)死亡，是造成全球疾病性死亡的主要病因之一[1]。巨噬细胞在动脉粥样硬化的进展中起着核心作用，从早期的泡沫细胞形成到晚期动脉粥样硬化斑块破裂出血，巨噬细胞贯穿动脉粥样硬化病理全程。当遇到刺激时，机体内巨噬细胞通过信号转导与转录激活因子(STAT)通路激活、miRNA调节和G蛋白调节等途径发生极化分化成不同亚型的巨噬细胞[2]，不同亚型的巨噬细胞通过不同的机制对动脉粥样硬化进程发挥不同作用。本研究旨在总结巨噬细胞极化表型的最新研究进展，以期为动脉粥样硬化的靶点治疗提供理论依据。

1 巨噬细胞

巨噬细胞起源于骨髓干细胞，由单核细胞在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)的刺激下分化而来。巨噬细胞参与机体免疫、炎症修复等生理病理过程，在炎症性疾病(如脓毒症、哮喘、动脉粥样硬化)中通过调控宿主炎症反应扮演重要角色[3]。巨噬细胞具有强大的可塑性，在不同的组织中遇到的微环境和信号不同，巨噬细胞通过极化表现出特定的表型，并做出特定功能性反应。

2 巨噬细胞极化与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化作为一种常见的慢性炎症性血管性疾病，巨噬细胞是其发生进展的核心。研究发现，动脉粥样硬化与巨噬细胞的不同变型和比例关系密切[4]。巨噬细胞应对不同刺激快速变化的功能在这一过程被称为极化。早期研究表明，巨噬细胞针对动脉粥样硬化炎症反应能极化生成不同功能的两大亚群，包括促炎型M1和抗炎型M2巨噬细胞。正常情况下，M1/M2保持平衡，但这种平衡极易受到微环境影响，例如：细胞内低铁水平可表现出抑制M2的表达，而增加的细胞内铁水平则增强M1表达[5]。研究表明，在斑块内出血(intraplaque hemorrhage，IPH)的情况下，巨噬细胞还能极化成其他亚型，如血红蛋白诱导的M(Hb)巨噬细胞，氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的Mox巨噬细胞，这两类巨噬细胞与在脂质核心的巨噬细胞表型不同，可能对动脉粥样硬化发挥保护作用[6-7]，说明巨噬细胞对动脉粥样硬化并不都是促进作用，不同亚型的巨噬细胞通过不同的途径参与到动脉粥样硬化的发生、发展过程中。

3 各类巨噬细胞亚型

3.1 M1巨噬细胞 M1巨噬细胞又称经典激活的巨噬细胞，可在白细胞介素(IL)-1、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、类Toll样受体(TLR)配体及γ-干扰素(IFN-γ)刺激下激活[8]。M1巨噬细胞在动脉粥样硬化中主要发挥促进作用。作用机制可能与以下途径有关：①促进炎症，炎症(M1)巨噬细胞主要依靠有氧糖酵解、脂肪酸合成维持炎症反应并杀死病原体，糖酵解是一种快速产生腺苷三磷酸(ATP)的方法，脂肪酸是合成炎症介质的前体。巨噬细胞在Notch信号通过miR-148A-3p作用下激活极化，促进M1巨噬细胞生成，M1巨噬细胞上调炎症基因核转录因子-κB(NF-κB)信号表达介导促炎反应[9]，同时M1巨噬细胞也分泌促炎细胞因子[如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL]促进炎症。②调控脂肪酸代谢，减少脂肪酸氧化(FAO)及增加其摄取，导致细胞内脂肪酸蓄积，促进泡沫细胞形成[10]。同时，脂质作为合成炎症分子的前体，在M1巨噬细胞中蓄积，增强了炎症小体的激活。有研究阐明了脂质代谢对巨噬细胞向炎症表型极化的重要性[11]。③促进斑块破裂。Shioi等[12]发现M1巨噬细胞通过巨噬细胞和血管平滑肌细胞(VSMCs)的凋亡，以及囊泡介导的矿化作用，促进病变坏死核内的钙沉积，称为微钙化，也可诱导VSMCs向早期成骨细胞分化，微钙化与斑块破裂密切相关。Ley等[13]认为从M1巨噬细胞释放的基质金属蛋白酶(MMP)-1、MMP-3和MMP-9可能会水解纤维帽内的胶原纤维，从而导致斑块不稳定。

3.2 M2巨噬细胞 替代激活的巨噬细胞——M2巨噬细胞，可被细胞因子激活。M2巨噬细胞在动脉粥样硬化中发挥抗炎和助修复作用。①M2巨噬细胞可被Th2型细胞因子(即IL-10、IL-4和IL-14)刺激并产生抗炎细胞因子，因此，认为M2巨噬细胞可以抵消炎症反应，促进炎症消退和组织修复[14]。②M2巨噬细胞介导炎症的分解和组织修复，与其促进脂肪酸氧化和氧化磷酸化相关。但研究表明脂肪酸氧化在M1巨噬细胞炎症小体激活中也是必不可少的，而糖酵解在M2巨噬细胞中促进脂肪酸氧化已经明确[15]。③M2巨噬细胞参与了对斑块炎症的愈合反应，M2巨噬细胞可通过诱导成骨细胞分化和成熟，促进钙沉积，称为大钙化[12]。研究发现，M2又可细分为M2a、M2b、M2c、M2d，不同的M2亚型发挥不同作用。M2a巨噬细胞又称创伤愈合型巨噬细胞，由IL-4和IL-13诱导，表达高水平的甘露糖受体(MR，又称CD206)、诱饵IL-1受体(IL-IR)和C-C基序趋化因子配体17(CCL17)，分泌促纤维化因子，促进组织修复。M2b巨噬细胞又称调节性巨噬细胞，可通过联合暴露于免疫复合物(IC)和TLR激动剂或IL-1R激动剂诱导，但M2b巨噬细胞在不同组织损伤中作用不尽相同，对动脉粥样硬化的作用也尚不统一[16]。M2c亚型巨噬细胞又称获得性失活巨噬细胞，通过激活信号转导因子和转录激活因子3(STAT3)，并通过分泌高水平的转化生长因子-β，释放大量的IL-10和促纤维化活性，表现出强烈的抗炎活性。同时，M2c还有吞噬凋亡细胞的作用[17]。M2d巨噬细胞是一种新的M2亚群，也被称为肿瘤相关巨噬细胞(TAMS)，由与TLR配体和A2腺苷受体(A2R)激动剂共同刺激或由IL-6诱导，是肿瘤组织中的主要炎症成分，有助于血管生成和肿瘤转移[18]。

3.3 M4巨噬细胞 近年来，研究发现，动脉粥样斑块中还存在M4巨噬细胞，其由血小板因子-4(CXCL-4)诱导产生，但其并不表达一般血小板因子的特性，反而不可逆转地失去血红蛋白-触珠蛋白清道夫受体CD163。在人动脉粥样硬化斑块中，M4巨噬细胞主要存在于外膜和内膜中，其发生率与斑块不稳定性有关，提示M4巨噬细胞是促炎活性的标志[19]。

3.4 Mox巨噬细胞和M(Hb)巨噬细胞 Mox巨噬细胞、M(Hb)巨噬细胞主要在斑块内出血(IPH)刺激诱导下产生，分别受ox-LDL和血红蛋白诱导。Mox巨噬细胞是通过对氧化磷脂的反应而产生，其特征是核因子E2相关因子 2(nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2)的基因表达。研究发现，在晚期小鼠动脉粥样硬化病变中，Mox巨噬细胞占所有巨噬细胞的30%，吞噬和迁移能力降低，发挥促炎作用[20]，但其代谢机制目前还不清楚。M(Hb)巨噬细胞是在红细胞破裂或凋亡、血红素或血红蛋白释放下形成的，与动脉粥样硬化斑块中的微血管出血有关。M(Hb)巨噬细胞具有抗炎作用，对泡沫细胞的形成具有抵抗力，因此，被认为具有抗动脉粥样硬化的作用。与M(Hb)巨噬细胞形成相关的血红素也会激活单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)，而AMPK又会增加脂肪酸氧化和胆固醇排出量[21]。

4 小结与展望

巨噬细胞极化后的不同表型在动脉粥样硬化的进程中并不都发挥促进作用，不同表型通过炎症反应、脂质代谢、能量代谢、新生血管形成等不同途径参与动脉粥样硬化的发生、发展。但是，大多数关于巨噬细胞表型极化的研究都是在小鼠模型上进行的，可能存在显著的物种差异，不同表型的巨噬细胞具体作用机制还有待在人体进一步明确。为了制定新的靶点治疗策略以对抗动脉粥样硬化，也需要进一步对巨噬细胞作用通路和关键节点进行研究。