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树突状细胞在动脉粥样硬化中研究进展
作者:朱建华[1] 
单位:浙江大学医学院附属第一医院[1]  
文章号:W098119  
2014/3/19 17:06:14    
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    动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是慢性免疫炎症性疾病这一观念已被广泛接受。回溯历史,早在1856年德国病理学家Rudolf Virchow就提出AS是动脉内膜炎症的观点,但当时未被重视。1986年,Jonasson研究发现在人体的AS斑块聚集着大量T淋巴细胞,之后一系列基因敲除的AS动物模型实验证实初始免疫与被动免疫启动并调节着AS的发生与发展,并可以成为干预AS的一种手段。
    动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是慢性免疫炎症性疾病这一观念已被广泛接受。回溯历史,早在1856年德国病理学家Rudolf Virchow就提出AS是动脉内膜炎症的观点,但当时未被重视。1986年,Jonasson研究发现在人体的AS斑块聚集着大量T淋巴细胞,之后一系列基因敲除的AS动物模型实验证实初始免疫与被动免疫启动并调节着AS的发生与发展,并可以成为干预AS的一种手段。1999年Ross·R教授在《新英格兰医学》发表文章,较系统全面地以新的论据在他的损伤反应学说的基础上,明确提出“AS是一种炎症性疾病”。1973年Steinman和Cohn等从小鼠的脾组织中分离发现树突状细胞(dendritic cells, DCs),因其形态具有树突样或伪足样突起而得名。DCs是目前为止发现的体内功能最强大的专职抗原呈递细胞,能有效地摄取和处理抗原,并将抗原呈递给T淋巴细胞,从而激发初始免疫应答,在免疫应答的诱导和调节中发挥关键作用。

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树突状胞在动脉粥样硬化中研究现状
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  在AS斑块中, 尽管巨噬细胞(Macrophage)占了很大的数量,但是其他免疫细胞,如DCs、T淋巴细胞仍然能够在病灶中找到,并且参与了AS形成发展过程中的免疫炎症反应。巨噬细胞与DCs的区别目前仍有争议。在炎症状态下,由血浆进入组织的单核细胞可以分化成巨噬细胞和DCs,分化后的两者表现相似的雏形DCs的表型特征和功能。这使人们不可能完全区分巨噬细胞和DCs。因此,DCs一般定义为达DCs特异性标志物(如小鼠的CD11c)并且在获得性免疫反应初期表现出提呈抗原能力的细胞。365医学网 转载请注明
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DCs在血管中的分布365医学网 转载请注明
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  研究人员早已在健康个体的血管内膜中发现了DCs,在AS的斑块病灶中,也发现DCs积聚。严重进展期病变中成熟DCs的数量远比早期病变中多。此外,心绞痛、急性心肌梗死的病人外周血中DC前体细胞减少,造影后显示有冠状动脉疾病的患者血循环DCs和浆细胞样DCs减少,可能与相关DCs进入斑块有关。另有研究发现,利用免疫共聚焦显微镜在AS易感的内膜区域发现大量CD11c+的DCs,而CD68+的巨噬细胞更多的在CD11c+细胞较少的外膜被发现,提示DCs和巨噬细胞在功能上的差异。365医学网 转载请注明
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血管DCs的来源365医学网 转载请注明
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  多数研究者认为,血管壁中的DCs来源于单核细胞。DCs从骨髓来源的单核细胞分化开始,在慢性炎症反应中通过VCAM-1和CX3CR1的参与在AS易感的内膜积聚。研究发现,DCs主要从Ly6Clow单核细胞分化而来,这种单核细胞是炎症性DCs的前体细胞,在免疫炎症反应的早期在CX3CR1的帮助下巡逻监测动脉血管,启动募集反应。血中单核细胞,特别是Ly6Clow亚型细胞在高胆固醇血症时,CD11c表达增高,与A S发生发展有关。而CX3CR1-/-小鼠AS发生率减少与内膜中CX3CR1+的DCs减少相关。然而,无论是Ly6Clow还是Ly6Chigh单核细胞都有分化成DCs的能力。有研究发现Ly6Chigh单核细胞优先募集的反应分化生成CD11b+的DCs,而不是CD11c+。GM-CSF调节病灶内DCs的数量,不管单核细胞募集反应如何,GM-CSF都是病灶内DCs增殖的关键调控因子。此外,在一些斑块病变中发现了表达33D1+的DCs,而33D1只在部分非单核细胞来源的脾脏DCs亚型中表达。因此,DCs与单核细胞的关系,血管DCs的多样性以及来源都需要进一步研究才能最终定论。365医学网 转载请注明
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DCs在动脉粥样硬化中的作用365医学网 转载请注明
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  DCs在AS易感的内膜区域积聚提示D C s可能对AS免疫炎症反应起作用。对Ldlr-/-小鼠进行几天的高脂饮食喂养,动脉壁上就会有脂质沉积,可以检测到脂质负荷的CD11c+DCs,而血管性DCs缺失,脂质积累显著减少,表明血管性DCs在斑块形成的早期对脂质积累有重要的调控作用。在DCs介导脂质积聚的过程中,脂蛋白在血管壁中作为刺激物或抗原参与早期免疫激活,DCs作为免疫细胞吞噬脂蛋白可能是通过清道夫受体介导脂蛋白的胞饮、内化作用以及细胞树突延伸至官腔内直接抓取脂蛋白。365医学网 转载请注明
  捕获在血管壁中的脂蛋白在炎症及AS过程中,容易被髓过氧化物酶、脂氧合酶或者活性氧族氧化修饰,产生一系列物理化学性质不同的LDL颗粒。不同的LDL对DCs的分化和功能产生不同的影响。例如,未经修饰的LDL和oxLDL都能引起DCs成熟标志物(CD86和HLA-DR)表达,而只有oxLDL能增强CD40、CD83、CCR7表达和IL-6分泌以及DC诱导的T细胞增殖。更高浓度的oxLDL还能诱导细胞凋亡。此外,oxLDL能引起DCs清道夫受体表达上调,可能促进树突状泡沫细胞的形成,而在传统观念中,形成泡沫细胞是巨噬细胞独有的特征。另一方面,脂蛋白可能影响巨噬细胞向DCs的分化,经过LDL或者oxLDL处理的巨噬细胞CD11c表达上调,促进巨噬细胞向DCs分化。365医学网 转载请注明
  DCs能够控制胆固醇代谢平衡,影响AS,可能是通过对外周脂蛋白的摄取和清除来实现。ApoE-/-小鼠持续消耗DCs,血浆游离胆固醇含量增高,斑块病灶加重。而表达hBcl2–2的小鼠通过延长DCs寿命使DCs数量增加,可以使血浆胆固醇水平降低。DCs数量的变化也与T淋巴细胞的激活,TH1-、TH17-细胞因子的表达,IgG2c自身抗体的水平相关。尽管DCs在胆固醇平衡中有上述作用,但是越来越多的证据支持DCs主要通过控制免疫过程,而不是胆固醇水平,来影响AS的发生发展。DCS表达共刺激分子CD86、CD80、CD40,是强大的抗原提呈细胞,在AS免疫炎症反应中激活初始型T淋巴细胞。许多体外实验表明血管性的CD11c+DCs能诱导抗原特异性的T细胞增殖,同样,体内试验也证明这一点。另有研究利用生物工程人工血管模型系统,发现脂多糖(LPS)激活的DCs刺激自体CD4+T淋巴细胞产生IFN-γ,浸润模型血管壁,打破T淋巴细胞对于体抗原的免疫耐受,引发血管炎症。此外,早期斑块中,脂蛋白的高活性以及T淋巴细胞的抗原特异性克隆增殖进一步证明:AS初期,脂质作为抗原,DCs与T细胞的相互作用启动免疫反应。相应的,Ldlr(-/-)小鼠缺少MHC-Ⅱ的不变链(CD74),通过减少AS病灶中T淋巴细胞的激活能够起到保护小鼠的作用。显然,DCs对T细胞的始动激活在AS中发挥重要作用。

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           树突状细胞365医学网 转载请注明
 

局部VS全身免疫调节365医学网 转载请注明

  DCs激活T细胞参加AS的免疫炎症反应已经明确,然而,反应是在血管壁中还是在次级淋巴组织中启动的问题有待进一步研究。DCs、T细胞、B细胞在血管相关淋巴组织甚至正常血管组织中都能找到。而且,病灶发展过程中,病理性的免疫激活可导致血管外膜淋巴样组织的形成,说明免疫反应能在血管壁中调控。然而,DCs在外周激活后或者在淋巴组织中与脂质抗原作用后,也可以从血管壁迁移至次级淋巴组织,在那里与其他免疫细胞相互作用。淋巴组织中DCs的数量远远大于血管壁,淋巴结和脾脏中含有oxLDL刺激的T细胞。这些说明次级淋巴组织在AS免疫炎症反应中也可能发挥作用。在疾病的进展中,尽管免疫细胞从血管壁中流出很少,但是细胞迁移侵袭是DCs等免疫细胞的特征,有证据证明免疫细胞能从粥样斑块组织中迁出。最初证据来自于一个斑块退化研究。研究中ApoE-/-小鼠的AS斑块被移植到正常受体鼠中,受体鼠移植的斑块退化,泡沫细胞减少,并且发现CCR7表达上调,是CD68+细胞迁出必需的分子。另一个研究中,Ccr7-/-Ldlr-/-小鼠有AS的保护作用。研究发现Ccr-/-Ldlr-/-小鼠AS病灶中有CD11c+细胞和T细胞积聚,而在次级淋巴组织中它们的数量减少,与CCR7缺陷的DCs和T细胞迁移能力减弱相符。此外,Ccr7-/-T细胞表现出迁移至炎症病灶的能力消弱,无法促进AS。这些研究表明,局部的免疫细胞启动并不能产生并且维持免疫反应,DCs和T细胞的运输(例如从炎症组织迁出进入淋巴节再返回炎症组织)在炎症反应促进AS斑块进展过程中非常重要。365医学网 转载请注明
 

树突状细胞在动脉粥样硬化中研究新发现365医学网 转载请注明

同型半胱氨酸对DCs的作用365医学网 转载请注明

  我们课题组研究同型半胱氨酸在血管免疫炎症反应中对DCs的作用。发现同型半胱氨酸(Hcy)可能通过促进DCs表面DC-SIGN(DC-SIGN是DC表面特异性的黏附分子,内皮细胞表面的ICAM-2和T淋巴细胞表面的ICAM-3是它的特异性配体)表达,加强DCs对内皮细胞的粘附及迁移,进一步激活T淋巴细胞,从而促进炎症反应。利用指数富集配基的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术从随机ssDNA文库中筛选得到与DC-SIGN特异结合的寡核苷酸适配子。研究发现DC-SIGN适体能抑制DCs-同型半胱氨酸激活的内皮细胞黏附、迁移;抑制同型半胱氨酸刺激DCs激活T淋巴细胞。

  这可能是同型半胱氨酸在血管疾病中一种新的作用机制。我们也研究了同型半胱氨酸对血管的氧化应激机制,发现病理浓度的同型半胱氨酸作用内皮细胞,使内皮细胞活性氧升高,一氧化氮降低,血管氧化应激,使得DCs对内皮细胞的粘附以及DCs的迁移增强,促进血管免疫炎症反应。365医学网 转载请注明
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DCs的肾素-血管紧张素系统(RAS)365医学网 转载请注明

  为了阐明血管紧张素(Ang)Ⅱ促进免疫炎症反应加速AS的具体机制,我们研究DCs是否具有RAS系统。研究发现DCs通过缝隙连接蛋白(connexin,Cx)43建立通讯,DCs配备有完整的RAS系统;AngⅡ通过AngⅡ2型(AT2)

  受体刺激小鼠骨髓细胞来源D C s 中ERK1/2的磷酸化;.Ang—(1-7)能增强这种作用。这一研究在国际上首次报告DCs具备完整RAS系统及该系统另外一个轴ACE2-Ang-(1-7)-Mas受体轴。临床方面的研究,我们也发现冠心病特别是心肌梗死患者树突状细胞中血管紧张素、AT1受体、DC-SIGN表达上调。DC-SIGN, 血清hsCRP与外周血中AngII与树突状细胞RAS系统的激活有显著关联。OxLDL激活DCs免疫炎症反应相关研究

  我们研究利用iTRAQ标记技术和液相色谱质谱 (LC-MS/MS)分析研究氧化低密度脂蛋白处理的DCs在成熟过程中蛋白质的变化。通过搜索(http://www.expasy.org)数据库对表达上调的蛋白进行功能分类,发现主要有细胞骨架蛋白、细胞周期蛋白、脂质代谢蛋白、免疫相关蛋白、氧化应激相关蛋白、细胞凋亡相关蛋白,此外还有参与细胞发育、胞内定位、转录翻译和维持内环境稳态等生物过程的蛋白。其中有多个蛋白已经被报道与AS发病密切相关。深入研究还需进行。我们课题组还进行了OxLDL激活DCs免疫炎症反应相关microRNA的筛选鉴定及功能研究。miRNAs是一类长度在22nt左右、能调节mRNA表达的非编码RNA基因产物。它在生物体的发育、分化、细胞凋亡、血管生成等诸多方面有调节作用。在ox-LDL处理DCs后,利用基因芯片筛选miRNA,对筛选得到的miRNA行进一步的功能研究。发现miRNA-29a 在oxLDL刺激的DCs中,能通过靶标脂蛋白脂酶基因LPL,增加细胞表面清道夫受体的表达,减少脂质负荷,并且减少DCs炎症因子的分泌;miRNA-146a在oxLDL刺激的DCs中,能通过靶标CD40L基因,部分抑制DCs的成熟,减少炎症因子的分泌。该部分研究于2011年欧洲心脏病会大会发言交流,引起了国际同行领域高度的重视。365医学网 转载请注明
 

树突状细胞在临床转化中的应用365医学网 转载请注明

部分药物对DCs的作用研究365医学网 转载请注明

  部分药物可抑制DCs的黏附、迁移、分化成熟。他汀类药物可以使AS斑块中的DCs数目明显下降,降低D C的黏附和迁移功能。噻唑烷二酮类(TZDs) 是一类PPAR-γ激活剂,PPAR-γ的激活减弱DCs对T淋巴细胞的增殖激活作用,并且能抑制ox-LDL诱导的DC分化成熟及免疫功能。阿斯匹林可抑制小鼠髓源性DCs的分化成熟及免疫功能。地尔硫卓通过降低IL-12水平和降低DCs活化T细胞的能力,使DC对脂多糖和CD40配体的反应性降低而保护内皮功能。西罗莫司涂层支架抑制DC分化成熟及抗原递呈功能,减轻支架植入局部的免疫炎症反应,以预防支架植入术后再狭窄。越来越多的药物被发现可以抑制DCs的活性,但是目前并没有一种药物主要以DCs为靶标治疗AS。365医学网 转载请注明
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DCs在免疫疫苗中的应用365医学网 转载请注明
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  考虑到T细胞、B细胞及其相关的免疫反应在AS中的重要作用,粥样斑块保护性的疫苗可能成为控制疾病的一种方法。然而oxLDL是非常复杂的颗粒,且并不是AS的唯一抗原,其他例如蛋白降解、脂蛋白调构过程中产生的氧化抗原决定簇、残留的肽段等都可以激活免疫反应。另一方面,相关的血循环中抗体及T细胞被发现能与自身未经修饰的正常LDL反应。以上两者使构建DCs免疫疫苗复杂化。目前,抗体与oxLDL或者其他形式抗原的相互作用仍存在争议。有研究认为,IgG抗体既有保护作用也有促AS作用;而IgM抗体可能可以防止AS病变。动脉粥样硬化是一种免疫炎症性疾病,DCs作为免疫反应中的重要抗原提呈细胞,促进动脉粥样硬化的发生发展,导致斑块不稳定和易损斑块的破裂。对DCs在动脉粥样硬化中的作用及具体机制的进一步研究有望找到遏制病变发生、进展的治疗靶点,使冠心病的治疗更上一个台阶。

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作者简介
朱建华
单位:浙江大学医学院附属第一医院
简介:  教授、主任医师、博士生导师;国内著名心血管病专家。浙江大学附属第一医院心内科主任、心脏病中心主任
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