巨噬細胞與動脈粥樣硬化
——亞型及功能*

白瑞娜，郗瑞席，馮志博綜述，李立志審校

綜述

巨噬細胞與動脈粥樣硬化
——亞型及功能*

白瑞娜，郗瑞席，馮志博綜述，李立志審校

動脈粥樣硬化（AS）是一種慢性炎癥性疾病，多種免疫細胞參與了疾病的進展，分泌促炎和抗炎的細胞因子，從而影響斑塊的穩(wěn)定性。其中，巨噬細胞作為炎性因子的主要來源和先天性免疫應(yīng)答中的主要細胞在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵作用。既往觀點認為炎癥性巨噬細胞的聚集影響了斑塊的不穩(wěn)定性，但近年來，在體內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊組織中發(fā)現(xiàn)了促炎型（M1）和抗炎型（M2）巨噬細胞，二者之間平衡失調(diào)造成的炎癥狀態(tài)可能是影響斑塊穩(wěn)定性的一個主要因素。因此，干預(yù)巨噬細胞極化可能成為抗動脈粥樣硬化治療的一個新靶點。文章針對巨噬細胞不同亞型的功能、對AS斑塊穩(wěn)定性的影響、調(diào)控巨噬細胞極化的信號通路及可能的生物學(xué)機制進行綜述，并指出干預(yù)巨噬細胞極化可能對動脈粥樣硬化疾病的治療起到有利作用，為臨床冠心病的治療提供有力依據(jù)。

促炎型巨噬細胞；抗炎型巨噬細胞；動脈粥樣硬化，炎癥

動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是一種慢性炎癥性疾病[1]，在其病理進展過程中，先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答發(fā)揮了關(guān)鍵作用。大量免疫細胞如巨噬細胞、樹突狀細胞、T淋巴細胞、B淋巴細胞存在于動脈粥樣硬化斑塊組織中[2]，通過分泌促炎和抗炎細胞因子、趨化因子，影響AS的病理過程，持續(xù)的炎癥狀態(tài)加劇了斑塊的不穩(wěn)定性，并最終可導(dǎo)致斑塊的破裂和臨床癥狀如心肌梗死、中風等的出現(xiàn)。因此抗炎、穩(wěn)定斑塊對預(yù)防冠心病急性事件的發(fā)生具有重要意義。巨噬細胞作為斑塊組織中炎癥因子的主要來源和先天性免疫應(yīng)答中的主要免疫細胞，在動脈粥樣硬化斑塊的進展過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，炎癥性巨噬細胞的聚集和泡沫細胞的形成加速了斑塊的破裂。既往的研究多數(shù)認為巨噬細胞通過分泌炎癥細胞因子發(fā)揮促炎作用，但實際上巨噬細胞是一種多相性細胞，可由不同極化類型來調(diào)節(jié)機體炎癥狀態(tài)并促進組織的修復(fù)和重塑，維持其內(nèi)在的平衡。

1 巨噬細胞多相性

髓系單核細胞進入組織后主要向兩種類型分化：經(jīng)典活化型巨噬細胞［促炎型（M1）巨噬細胞和選擇活化型巨噬細胞抗炎型（M2）巨噬細胞］。Th1和Th2細胞因子影響了M1和M2巨噬細胞的平衡，其中M1巨噬細胞可殺滅微生物并且產(chǎn)生促炎型細胞因子，如腫瘤壞死（TNF）-α、白細胞介素（IL）-6、IL-12、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等，同時分泌細胞外基質(zhì)，如MMP-2和MMP-9，加劇動脈粥樣硬化損傷；M2巨噬細胞主要產(chǎn)生抗炎型細胞因子，如IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、IL-1Ra、人巨噬細胞替代激活相關(guān)化學(xué)因子1（AMAC-1,又CCL-18），上調(diào)甘露醇受體CD206的表達，產(chǎn)生MMP-12、TIMP-1，同時能夠清除細胞碎片、促進血管新生、組織的重塑和修復(fù)[3]。

體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，動脈粥樣硬化斑塊組織中也同樣存在M1和M2巨噬細胞[4,5]，M2表面標記物的表達與過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)正相關(guān)，PPAR-γ的活化可以促使單核細胞向M2巨噬細胞的分化[4]，PPAR-γ可能在動脈粥樣硬化病理過程中起到關(guān)鍵的調(diào)控巨噬細胞分化的作用。此外，已分化的M1和M2型巨噬細胞之間也可進行相互轉(zhuǎn)化。斑塊進展期存在M2型巨噬細胞向M1型巨噬細胞轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象；Feig等[6]則采用轉(zhuǎn)基因方法使小鼠血脂代謝加速，發(fā)現(xiàn)在動脈粥樣硬化斑塊消退過程中存在M1向M2型巨噬細胞轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。但是巨噬細胞各極化類型的表面標記物并沒有特異性，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)巨噬細胞在不同的外界刺激情況下也可以分化成調(diào)節(jié)型巨噬細胞，并且中間可能存在諸多不同的巨噬細胞極化類型，從而使巨噬細胞的極化形成了一個連續(xù)性變化。

2 巨噬細胞多相性與動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性

根據(jù)M1和M2巨噬細胞的不同功能，從理論上可以推測巨噬細胞的不同極化類型影響了動脈粥樣硬化的病理進程。增加斑塊組織中抗炎型M2巨噬細胞的比例也許可以減輕斑塊局部的炎性反應(yīng)，增加斑塊組織的穩(wěn)定性[7]，因此，調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化可以成為抗動脈粥樣硬化治療的新靶點。

巨噬細胞相關(guān)炎性因子與AS：在不穩(wěn)定斑塊組織中主要以M1型巨噬細胞為主，而穩(wěn)定斑塊組織中以M2型巨噬細胞為主，可見增加斑塊組織中M2巨噬細胞的含量也許可減輕斑塊組織的損傷并增加斑塊穩(wěn)定性。M1巨噬細胞分泌的細胞因子具有促動脈粥樣硬化的作用，通過基因敲除、轉(zhuǎn)基因等技術(shù)在動物模型中發(fā)現(xiàn)IL-6、MCP-1、TNF等均能發(fā)揮促進動脈粥樣硬化進展、增加局部炎癥反

應(yīng)的作用。相反的，M2巨噬細胞分泌的細胞因子具有抗動脈粥樣硬化（如IL-10），促進斑塊纖維組織形成的作用（如TGF-β），從而抑制斑塊的進展并影響斑塊的穩(wěn)定。但是也有研究顯示M2巨噬細胞可以促進斑塊組織中血管新生，增加斑塊不穩(wěn)定性，但是關(guān)于M2巨噬細胞對血管新生作用仍然需要進一步的研究[8]。因此，目前的研究結(jié)果顯示鈍化M1巨噬細胞或者促進M2巨噬細胞的表達，也許可以減輕斑塊炎癥狀態(tài)，增加斑塊穩(wěn)定性。

巨噬細胞的吞噬功能與AS：巨噬細胞不僅能夠分泌炎癥相關(guān)細胞因子，還具備吞噬脂質(zhì)形成泡沫細胞的功能。相關(guān)學(xué)者也對M1和M2巨噬細胞對氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的攝取以及對泡沫細胞形成的影響做了探索性研究。Chinetti-Gbaguidi等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在人動脈粥樣硬化斑塊組織中，M2巨噬細胞通過鈍化PPARγ-LXRα通路和激活PPARγ信號通路來發(fā)揮更強的吞噬作用，但卻減少了泡沫細胞的形成，由此推測M2巨噬細胞在動脈粥樣硬化形成過程中發(fā)揮有益的作用。但是M2巨噬細胞可以增加細胞表面清道夫受體（如SR-A）和CD36的表達，這些受體可以促進泡沫細胞的形成和動脈粥樣硬化的進展。由此可見，M2巨噬細胞對AS病理進展的影響尤其是對泡沫細胞形成方面仍存在爭議，需進一步的深入研究，并且巨噬細胞的功能不能簡單的歸結(jié)為巨噬細胞不同極化類型功能的累加，也應(yīng)該關(guān)注M1/M2比例的變化對疾病進展的影響。

M2對M1的直接抗炎作用與AS：M2巨噬細胞不僅可以阻斷M1巨噬細胞的炎癥反應(yīng)，其分泌的IL-10還能促進M1向M2的轉(zhuǎn)化。IL-4在誘導(dǎo)M2巨噬細胞極化的同時可以激活轉(zhuǎn)錄因子PPARγ，從而抑制巨噬細胞的炎癥反應(yīng)。此外，PPARγ的脂類配體可以消退脂質(zhì)，達到抑制炎性因子產(chǎn)生和增加胞葬作用。胞葬作用可以促進TGF-β的合成，刺激膠原蛋白和纖維細胞的產(chǎn)生，在動脈粥樣硬化斑塊中發(fā)揮保護纖維帽的作用[9]，從而增加斑塊的穩(wěn)定性。

藥物干預(yù)巨噬細胞極化與AS：硫氧還原蛋白-1（TrX-1）能促進巨噬細胞向選擇活化型巨噬細胞（M2）分化，進而減輕動脈粥樣硬化損傷的面積和炎癥因子水平，發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用；此外，TrX-1還可以抑制M1巨噬細胞的分化同時促進M2巨噬細胞的分化[10]。他汀類藥物作為經(jīng)典的抗炎穩(wěn)定斑塊作用的藥物，其對巨噬細胞極化的影響也有學(xué)者作了相應(yīng)研究，日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)阿托伐他汀可抑制受脂多糖刺激后的大鼠腹膜巨噬細胞向M1型巨噬細胞轉(zhuǎn)化，并同時促進巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉(zhuǎn)化[11]。國內(nèi)學(xué)者通過體外細胞培養(yǎng)證實辛伐他汀還可通過誘導(dǎo)炎癥型M1巨噬細胞向抗炎型M2巨噬細胞的轉(zhuǎn)化而發(fā)揮抗炎作用[12]。PPARδ可以調(diào)控脂質(zhì)代謝和炎癥反應(yīng)，體內(nèi)研究顯示PPARδ受體激動劑GW1516也可以通過降低M1/M2巨噬細胞的比例發(fā)揮抗炎和抗動脈粥樣硬化的作用[13]。體內(nèi)外干預(yù)通過改變斑塊組織內(nèi)的巨噬細胞的極化類型而增加了斑塊的穩(wěn)定性。

體內(nèi)巨噬細胞的極化與AS：在動物模型中促進巨噬細胞向抗炎表型的分化可以減輕動脈粥樣硬化損傷[13,14]，但是，雖然在人體動脈粥樣硬化斑塊組織中同樣存在巨噬細胞的極化分型，其不同表型與人體動脈粥樣硬化性疾病尤其是冠心病之間的關(guān)系仍然不明確，一項研究顯示冠心病患者較非冠心病患者心外膜脂肪組織中巨噬細胞的含量和炎癥細胞因子的分泌明顯增加，M1/M2巨噬細胞的比例與冠心病患者的嚴重程度呈正相關(guān)，并且促炎細胞因子的表達也明顯增加[15]。體內(nèi)的研究傾向于M2巨噬細胞通過分泌抗炎的細胞因子發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用，因此，通過體內(nèi)研究可推測增加M2巨噬細胞的含量，尤其是M2/M1巨噬細胞的比例，也許可以明顯改善斑塊局部組織中抗炎因子的含量和纖維組織的增生，從而增加斑塊的穩(wěn)定性，降低急性心腦血管事件的發(fā)生。

巨噬細胞相關(guān)炎癥因子與心血管事件：光學(xué)相干斷層顯像術(shù)（OCT）具有高分辨率的特性，可以觀測到體內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊組織，但是仍然無法檢測斑塊組織中巨噬細胞的極化類型。巨噬細胞主要通過分泌炎癥因子影響斑塊組織的穩(wěn)定性，同時也對循環(huán)中炎癥因子水平的變化產(chǎn)生了影響。冠心病患者血液中有多種炎癥因子水平發(fā)生變化，也許通過炎癥因子水平的變化可以粗略推測巨噬細胞對心血管事件的影響。IL-6、TNF-α作為M1巨噬細胞分泌的主要促炎因子，一項Meta分析顯示其含量的增高可以增加非致死性心肌梗死或者冠心病患者的死亡率[16]，同時，IL-6和踝臂指數(shù)可獨立于傳統(tǒng)危險因素而與冠心病心血管事件相關(guān)。新近的一項研究也顯示IL-6與全因死亡率和心血管事件死亡率密切相關(guān)[HR 2.93,95%CI(2.11-4.08)][17]。IL-10作為體內(nèi)的主要抗炎細胞因子，可由M2巨噬細胞分泌，在冠心病患者血漿中IL-10水平明顯低于正常患者，經(jīng)過普伐他汀治療后患者IL-10水平具有明顯的升高，也許IL-10與心血管預(yù)后也密切相關(guān)。盡管體內(nèi)難以觀測到M1和M2巨噬細胞的極化狀態(tài)，但是也許在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上進行臨床觀察，從相關(guān)炎癥因子的變化來佐證巨噬細胞極化對冠心病產(chǎn)生的可能影響。

3 促炎型和抗炎型巨噬細胞極化中的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)

M1和M2巨噬細胞通過不同信號通路影響下游炎癥相關(guān)細胞因子的水平進而發(fā)揮促炎和抗炎的作用，影響動脈粥樣硬化的病理進程，STAT蛋白家族、核受體PPARγ等均與巨噬細胞的分化密切相關(guān)。

STAT家族與巨噬細胞極化： M1巨噬細胞分化途徑：由IFN-γ刺激誘導(dǎo)的M1巨噬細胞，主要與巨噬細胞表面的IFNγ受體結(jié)合，通過JAK1/2-STAT1/2信號通路誘導(dǎo)分化；LPS主要與TLR4結(jié)合，經(jīng)過NF-kB 、AP1、IRF3誘導(dǎo)目標基因的表達；GM-CSF通過與受體CSF2Rα結(jié)合，激活JAK2-STAT5-IRF5誘導(dǎo)M1巨噬細胞分化[18]。

M2巨噬細胞分化途徑：IL-4和IL-13介導(dǎo)的M2巨噬細胞極化在體外和體內(nèi)實驗中均被證實。STAT6在IL-4和/或IL-13介導(dǎo)的巨噬細胞的極化過程中發(fā)揮核心作用，其磷酸化后形成二聚體進入細胞核調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，促進M2型巨噬細胞的分化[19]。IL-4同樣可以激活其他的蛋白信號，如PI3K激活后的產(chǎn)物--磷脂酰肌醇-3,4,5-三羥甲基甲烷磷酸鹽，可通過磷酸酶SHIP去磷酸化，而SHIP基因敲除小鼠的巨噬細胞更傾向于向M2巨噬細胞的極化。因此，推測PI3K在M2巨噬細胞的極化過程中起到了重要的調(diào)節(jié)作用。

核受體PPARγ與巨噬細胞極化： 近年的一些研究表明PPARγ缺陷的巨噬細胞不能向M2巨噬細胞極化并且可以增加胰島素抵抗[4]，肥胖和/或炎癥可以導(dǎo)致脂肪組織中M2巨噬細胞向M1巨噬細胞的轉(zhuǎn)化，從而加劇炎癥狀態(tài)和胰島素抵抗。PPARγ可由IL-4和IL-13誘導(dǎo)表達，在M2巨噬細胞的極化過程中同樣涉及到了PPARγ的激活。近期在體外的一項研究，將STAT6作為PPARγ介導(dǎo)的調(diào)節(jié)過程中的關(guān)鍵性輔因子，認為PPARγ和STAT6在M2巨噬細胞的分化過程中同等重要。

其他：在M2巨噬細胞的極化過程中還包括CREB-C/ EBP軸、IRF4等信號通路。此外，腫瘤抑制基因p16INK4a，與心血管疾病及2型糖尿病的發(fā)生風險也密切相關(guān)，p16INK4a 敲除(p16-/-)的骨髓源性巨噬細胞傾向于極化成為M2巨噬細胞，并通過JAK2-STAT1信號通路來抑制促炎因子的表達[20]。新近研究表明miRNAlet-7c也可以調(diào)控巨噬細胞的極化，M2巨噬細胞中miRNAlet-7c表達高于M1巨噬細胞，miRNAlet-7c的過表達可以減少M1表型表達，同時促進M2表型的極化[21]。

4 展望

巨噬細胞在動脈粥樣硬化病理進展和并發(fā)癥的發(fā)生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在斑塊組織中主要分化成為促炎型M1巨噬細胞和抗炎型M2巨噬細胞，二者在斑塊組織中呈現(xiàn)動態(tài)變化，巨噬細胞的數(shù)量和炎癥分型影響了斑塊的進展。有學(xué)者指出，炎癥性疾?。ㄈ鐒用}粥樣硬化）是由于促炎和抗炎狀態(tài)的失衡引起的，調(diào)控二者狀態(tài)的平衡也許是治療和診斷的靶點。因此，改變組織中巨噬細胞不同表型的構(gòu)成比例，將會影響到許多疾病的病理進展和并發(fā)癥。同時，近年來的研究也均提示抑制M1型巨噬細胞炎性因子的分泌、促進M2巨噬細胞的分化可能是治療動脈粥樣硬化的一個有效措施。

盡管多項研究均提示增加M2巨噬細胞對炎癥性疾病具有重要的治療意義，但是多集中在細胞和動物體內(nèi)巨噬細胞功能及分化類型的研究。由于在人體內(nèi)的研究存在局限性，多是對病理組織中巨噬細胞極化類型等做出的觀察性研究，干擾巨噬細胞分化對疾病整體的影響仍不明確。藥理學(xué)研究也顯示諸多藥物可以促進M2巨噬細胞的表達，間接說明了M2巨噬細胞對動脈粥樣硬化斑塊進展的影響，但基礎(chǔ)研究和臨床實踐之間仍然存在巨大的鴻溝，如何將基礎(chǔ)研究的成果迅速應(yīng)用到臨床仍然是面臨的重大問題。此外，M1、M2巨噬細胞的特異性標記物和功能研究仍然不夠完善和深入，基礎(chǔ)研究應(yīng)進一步明確其特異性標記物和功能，也許能夠為臨床的研究和應(yīng)用提供更加確切的證據(jù)和觀測指標。巨噬細胞作為AS治療的潛在靶點，對其表型和功能進行深入研究，也許可以為冠心病的無創(chuàng)治療提供新的治療靶點，增加斑塊的穩(wěn)定型可以降低疾病的發(fā)生率和死亡率。

[1] Hansson GK, Hermansson A. The immune system in atherosclerosis. Nat Immunol, 2011, 12: 204-212.

[2] Legein B, Temmerman L, Biessen EAL, et al. Inflammation and immune system interactions in atherosclerosis. Cell Mol Life Sci, 2013, 70: 3847-3869.

[3] Murray PJ, Wynn TA. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets . Nat Rev Immunol, 2011, 11: 723-737.

[4] Bouhlel MA, Derudas B, Rigamonti E, et al. PPARγactivation primes human monocytes into alternative M2 macrophages with antiinflammatory properties. Cell Metab, 2007, 6: 137-143.

[5] Chinetti-Gbaguidi G, Baron M, Bouhlel MA, et al. Human atherosclerotic plaque alternative macrophages display low cholesterol handling but high phagocytosis because of distinct activities of the PPARγ and LXRα pathways. Circ Res, 2011, 108: 985-995.

[6] Feig JE, Parathath S, Rong JX, et a1. Reversal of hyperlipidemia with a genetic switch favorably affects the content and inflammatory state of macrophages in atherosclerotic plaques. Circulation, 2011, 123: 989-998．

[7] Stoger JL, Goossens P, de Winther MPJ. Macrophage heterogeneity: relevance and functional implications in atherosclerosis. Curr Vasc Pharmacol, 2010, 8: 233.

[8] Jetten N, Verbruggen S, Gijbels MJ, et al. Anti-inflammatory M2, but not pro-inflammatory M1 macrophages promote angiogenesis in vivo. Angiogenesis, 2014, 17: 109-118.

[9] Tabas I. Macrophage death and defective inflammation resolution in atherosclerosis. Nat Rev Immunol, 2009, 10: 36-46.

[10] El Hadri K, Mahmood DFD, Couchie D, et al. Thioredoxin-1 promotes anti-inflammatory macrophages of the M2 phenotype and antagonizes atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2012, 32: 1445-1452.

[11] Fujita E，Shimizu A，Masuda Y，et a1．Stain attenuates experimental anti-glomerular basement membrane glomerulonephritis together with the augmentation of alternatively activated macrophages. Am J Pathol, 2010, 177: 1143-1154．

[12] 李全忠, 孫婧, 韓金杰, 等. 辛伐他汀對小鼠炎癥型巨噬細胞極性的影響. 中華醫(yī)學(xué)雜志, 2013, 93: 2071-2074.

[13] Bojic LA, Burke AC, Chhoker SS, et al. Peroxisome Proliferator-Activated Receptor δ Agonist GW1516 Attenuates Diet-Induced Aortic Inflammation, Insulin Resistance, and Atherosclerosis in Low-Density Lipoprotein Receptor Knockout Mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2014, 34: 52-60.

[14] Wolfs IMJ, St?ger JL, Goossens P, et al. Reprogramming macrophages to an anti-inflammatory phenotype by helminth antigens reduces murine atherosclerosis. FASEB J, 2014, 28: 288-299.

[15] Hirata Y, Tabata M, Kurobe H, et al. Coronary atherosclerosis is associated with macrophage polarization in epicardial adipose tissue. J Am Coll Cardiol, 2011, 58: 248-255.

[16] Kaptoge S, Seshasai S RK, Gao P, et al. Inflammatory cytokines and risk of coronary heart disease: new prospective study and updated meta-analysis. Eur Heart Journal, 2013，eht367.

[17] Su D, Li Z, Li X, et al. Association between serum interleukin-6 concentration and mortality in patients with coronary artery disease. Mediators Inflamm, 2013, 726178.

[18] Lawrence T, Natoli G. Transcriptional regulation of macrophage polarization: enabling diversity with identity. Nat Rev Immunol, 2011, 11: 750-761.

[19] Gordon S, Martinez FO. Alternative activation of macrophages: mechanism and functions. Immunity, 2010, 32: 593-604.

[20] Cudejko C, Wouters K, Fuentes L, et al. p16INK4a deficiency promotes IL-4-induced polarization and inhibits proinflammatory signaling in macrophages . Blood, 2011, 118 : 2556-2566.

[21] Banerjee S, Xie N, Cui H, et al. MicroRNA let-7c Regulates Macrophage Polarization . J Immunol, 2013, 190 : 6542-6549.

2013-12-06）

（編輯：梅平）

國家中醫(yī)藥行業(yè)科研專項（2010070016）

100091 北京市，中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院 心血管病中心

白瑞娜 博士研究生 研究方向：中西醫(yī)結(jié)合心血管病學(xué) Email：brntcl@126.com 通訊作者：李立志 Email：Lilizhi1965@aliyun.com

R541

A

1000-3614（2014）05-0393-03

1 0.3969/j.issn.1000-3614.2014.05.019