心脏病与炎性反应
在动脉粥样硬化性疾病的不同临床表现过程中,炎症与其发生和发展的所有阶段有关。新近的大量基础与临床研究结果提示,动脉粥样硬化性疾病是一种慢性、非特异性、炎性疾病。
1.急性冠状动脉综合征(ACS) 炎症不但参与动脉粥样硬化病变的早期形成,并与来自心肌细胞、血管壁、单核细胞、巨噬细胞和脂肪细胞的细胞因子的多种激活通路有关,这些细胞也是白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子(TNF-α)的来源。易损斑块的形成与炎症有明显关系。在动脉粥样硬化斑块的肩部出现的巨噬细胞和T-淋巴细胞促进基质金属蛋白酶(MMPs)和其他组织降解酶的表达,从而导致纤维帽变薄,诱发斑块破裂。在巨噬细胞分泌MMPs降解斑块胶原的同时,T淋巴细胞产生的g-干扰素抑制胶原合成。炎症也导致中性粒细胞和单核细胞的局部募集,进一步促进斑块纤维帽中激活的巨噬细胞分泌MMPs、细胞因子和其他前炎症因子,促使斑块破裂。斑块中血管平滑肌细胞通过产生间质胶原加固纤维帽从而平衡组织降解过程,斑块内胶原合成和降解构成斑块的动态平衡。在炎症部位有多种细胞因子和生长因子,每种因子均能潜在地影响炎症反应。血管炎症可被抗炎机制削弱,这些机制包括维持血管壁完整性、稳定性的机制,前炎症因子增加导致抗炎机制和前炎症因子之间失衡,从而增加斑块破裂的危险。
当冠状动脉存在局部炎症反应,一些重要的细胞因子如组织因子释放,可促进血栓形成。绝大多数ACS患者血清炎症标志物水平升高。死亡风险与高敏CRP、IL-6、血管细胞黏附分子(VCAM)升高有关。富含炎症介质(CD40及其配体血栓收缩蛋白)、脂蛋白磷脂酶A2(Lp-PLA2)的血小板也是炎症级联的重要触发因素。此外发现有超过35种血小板相关的mRNA介质参与动脉损伤和炎症过程。炎症是ACS中斑块破裂的关键病理生理机制。ACS生物标志物的产生与其发病过程中的心肌坏死、炎症反应、斑块破裂、血栓形成以及神经体液因子的激活有关,而炎症标志物是目前应用最多、证据最充分的标志物,可为我们带来发病、诊断及预后大量信息,有助于提高防治水平,未来高通量基因分型技术将为ACS的生物标志物研究带来新的前景。
2.高血压 高血压是一种慢性低级别炎症性疾病,有多种炎性细胞因子及炎性趋化因子参与。高血压本身具有双重作用,一方面促进T淋巴细胞的激活,另一方面通过增加炎症趋化因子和黏附分子在心血管等组织中的表达促进激活的炎症细胞进入靶组织,由此来进一步促进免疫激活及炎症反应加剧。炎症细胞因子与趋化因子参与高血压心血管损伤的各个阶段,包括黏附、迁移、清除致炎症物质和心血管修复等,在高血压及心血管损害发生、发展中起非常重要的作用。炎症与高血压互相促进,形成恶性循环。众多资料表明,肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)在调节促炎症/抗炎因子生成平衡及维持血管张力方面起着极其重要的作用,是机体内调控血压稳定及心血管功能的重要机制之一。RAAS激活通过其主要效应子血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及其介导的炎症反应可导致心血管结构发生改变引发高血压,高血压反过来促进心血管炎症反应,损害心肌与血管,造成心血管结构重塑和功能紊乱。AngⅡ可能是一种趋化因子和炎性分子,导致单核细胞浸润和血管病理重构。在高血压状态下,AngⅡ通过促进醛固酮及炎症因子增加可以激活NADPH氧化酶等一系列酶,导致心血管组织活性氧(ROS)增加。一方面,ROS通过引起交感神经的激活而触发血管收缩、水钠潴留等效应直接引起高血压;另一方面,ROS可以通过激活促炎症转录因子NF-κB可介导炎性反应上调IL-6、MCP-1等激活和促使血管内皮通透性增加,降低NO血管舒张功能,进一步促进高血压免疫炎症反应的发生,导致血压升高。此外,在受损血管周围募集的炎症细胞可以促使ROS释放增加,形成一个正反馈,进一步促进炎症氧化应激增强及血压升高。
3.血脂代谢紊乱 低密度脂蛋白(LDL)是一类富含脂质的蛋白颗粒,直径介于20~25 nm,具备良好的免疫原性。在AS起始阶段,动脉内皮细胞受损,血清中LDL和单核细胞进入动脉壁,LDL被氧化,活化的单核细胞壁释放炎症因子,大量氧化修饰的LDL(Ox-LDL)被巨噬细胞吞噬形成泡沫细胞,从而触发了AS的炎症反应,构成脂质核心和动脉粥样硬化病变。由于氧化应激和炎症反应加剧,脂质核心增大,平滑肌细胞和纤维组织不断减少,使得AS斑块易损,最终破裂,形成动脉粥样硬化性血栓,引发心血管事件。
现已明确,存在于巨噬细胞细胞膜上及细胞内的一系列蛋白是调控其胆固醇代谢的关键分子。Ox-LDL经SR-A、CD36和LOX1介导,被巨噬细胞摄取进入胞内;巨噬细胞膜上的ABC超家族成员ABCA1、ABCG1等蛋白将细胞内游离胆固醇运送到细胞外,从而降低细胞内胆固醇的负载,而清道夫受体SR-B1选择性地摄取负载于高密度脂蛋白(HDL)中的胆固醇酯,加速胆固醇的代谢,缩小斑块内的脂质核。胆固醇酰基转移酶1(ACAT1)则是生物体内胆固醇的转运、储存过程中发挥重要作用的关键酶,能催化细胞内游离胆固醇形成胆固醇酯,负载巨噬细胞形成泡沫细胞沉积在动脉壁上,形成AS斑块的脂质核。(https://www.daowen.com)
4.房颤
炎症过程直接影响了心房肌细胞膜的功能,引起膜电位的不稳定。其机制为:①房颤所致的快速激动使心房肌细胞能量代谢发生障碍,导致钙离子超载,引起心房肌细胞凋亡;②CRP参与凋亡心房肌细胞的清除工作;③间质中的纤维细胞增生,引起心肌纤维化。CRP既参与了心房肌的电重构及结构重构,也参与了房颤的诱发,使房颤既容易诱发又易于维持。但目前还无法说明二者孰因孰果,只能提示炎症与房颤关系密切。
5.代谢综合征 脂肪组织是一个活跃的内分泌器官,可产生各种“脂肪因子”并控制能量动态平衡。肥胖的脂肪组织还分泌各种促炎细胞因子,包括IL-6和TNF-α,而且由于脂解作用的激活,可增加游离脂肪酸(FFA)的释放。在肥大的内脏脂肪里,脂肪细胞、免疫细胞和血管细胞会发生显著的相互反应。脂肪组织还含有大量的T细胞,肥大的脂肪组织激活CD8+T细胞,它又启动和传播炎症瀑布,导致系统胰岛素抵抗和代谢异常。在形态学上,脂肪组织肥胖涉及动态的结构改变,包括脂肪细胞肥大、血管发生、CLS形成、脂肪生成、间质细胞增殖、脂肪细胞死亡和纤维化,即“脂肪组织重构”。与动脉粥样硬化相似,动脉壁会发生过多的粥样硬化斑块重构。组织重构是慢性炎症的一个标志,并被密切相连的组织破坏的愈合共同进展所促进。这也提示共同机制导致了作为动脉粥样硬化和脂肪组织肥胖基础的组织重构。
6.心力衰竭 炎症细胞因子常在心力衰竭患者体内过度表达,通过影响心肌收缩力,引起心肌肥大,诱导心肌纤维化和凋亡,促进心脏重构等,促进心力衰竭的发生发展。在心力衰竭发生过程中细胞因子主要通过3个途径产生:①应激激活途径,缺血、缺氧、感染等可激活丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)、信号转导物和转录激活剂(STAT)、钙调神经磷酸酶(calcineurin)通路,这些信号通路又激活转录因子NF-κB及AP-1,促进细胞因子基因表达,导致细胞因子大量产生。②活性氧激活途径,活性氧能促进细胞因子的释放。心肌缺血-再灌注过程中产生的大量活性氧可通过多种信号途径促进细胞因子释放,如H2O2可通过p38MAPK通路直接诱导心肌TNF-α的产生。③细胞因子的放大作用,通过正反馈环路,细胞因子具有自我放大效应,如心肌缺血局部TNF-α产生增加,后者可促进邻近正常心肌TNF-α释放增加,从而使细胞因子效应增强,炎症细胞因子还能将炎症细胞募集到受损心肌部位。炎症细胞因子TNF-α通过一氧化氮(NO)依赖和非NO依赖途径调节NO的代谢间接减弱心肌收缩力,介导左心室重塑,诱导心肌细胞凋亡,在心力衰竭的一定阶段,应用某些细胞因子抗体,可控制或逆转细胞因子对心脏的抑制。