重新评估炎症在心力衰竭中的作用
翻译：医院
田仁斌医院
审校：沈佳上海儿童医学中心
摘要
观察发现循环中促炎细胞因子的水平与伴有射血分数降低的心力衰竭相关，为揭示免疫系统在心力衰竭发病机制中的潜在重要作用开辟了一个新的研究领域。然而，在年CANTOS试验关于心力衰竭结果的发现公布之前，所有试图找出炎症在心衰中的作用的三期临床试验均得到的是中性或更差的临床结果。缺乏阳性结果反过来又提出到底炎症在心衰中是原因还是结果的问题。这篇综述归纳了我们对先天和适应性免疫系统在心力衰竭发病机制中的作用认知的最新进展，并突出了针对炎症的治疗，如抗炎和免疫调节在心力衰竭患者的三期临床试验结果。这些研究中最新的一个就是CANTOS试验，提出了一种令人振奋的可能性，短期内我们可能鉴别出那些心力衰竭的患者是心脏-炎症表型的，从而使这些患者在针对炎症的治疗中获益。
前言
一项年发表的观察发现，与健康个体相比，伴有射血分数下降（HFrEF）的心衰患者循环中促炎细胞因子肿瘤坏死因子（TNF）水平更高，这为慢性心衰患者有持续的炎性反应提供了最早的证据。在之后的25年里，后续的试验和临床研究发现强调了先天和适应性免疫系统在急性和慢性心力衰竭中激活的重要作用，以及在这些情况下针对炎症的治疗的潜在治疗作用。然而将这些发现转化为III期临床试验的尝试却得到令人失望的结果，并有一些问题被提出，即雅正是否确实在心衰的病理机制中起作用。发表的CANTOS试验预先设定的亚组分析结果显示，使用卡那单抗（一种克隆IL-1β抗体）作为抗细胞因子治疗，可减少伴或不伴心衰的心梗患者的心衰相关住院和死亡，表明慢性炎症在心衰的发病机制中起到重要作用，激发了人们对这一领域的兴趣。
在此综述中，我们讨论有关先天性和适应性免疫系统在HFrEF作用认知的最新进展，强调急性和慢性心肌炎症在这种情况的发病机制上的重要区别。我们还总结心衰情况下针对炎症的治疗手段的III期临床试验结果。免疫系统在急性失代偿心衰和射血分数保持不变的心脏衰竭中同样起到非常重要的作用，感兴趣的可以参考几篇回顾这些主题的文章。
免疫系统与心肌损伤
如图1所示，侵入的病原体或环境损伤（如缺血或血流动力学超载）造成的心肌损伤导致先天性和适应性免疫系统的激活。先天性免疫系统提供了对病原体或组织损伤全局的、非特异性防御，而适应性免疫系统提供了由B细胞和T细胞介导的高度特异性应答。心肌损伤后，先天性免疫系统诱导的炎症反应上调了一系列细胞保护反应，这些反应为心脏提供了对增加的压力的短期适应（生理性炎症）。然而，这种炎症反应可变得失调并导致慢性炎症，导致左室功能障碍和左室重构，这是HFrEF的特征。
要点
●与健康个体相比，伴有射血分数下降的心衰患者循环中促炎细胞因子水平升高。
●心力衰竭时先天性和适应性免疫系统被激活，包含非细胞和细胞成分，包括巨噬细胞，肥大细胞，B细胞和T细胞。
●急性和慢性心肌炎症的免疫反应系统是不同的。
●最初心衰背景下针对炎症治疗的III期临床试验结果为中性。
●在CANTOS试验中，使用抗IL-1β单克隆抗体的靶向抗细胞因子治疗可改善心肌梗死患者的心衰预后，无论患者有没有发生心力衰竭。
跨膜和胞质中的受体通过识别病原体的分子模式（病原体相关分子模式（PAMPs））和由凋亡或受压细胞释放的内源性物质（损伤相关分子模式（DAMPs））和由肠道微生物群脱落的微生物机制相关分子模式（MAMPs），激活先天性免疫系统。这些受体，被称作模式识别受体（PRRs），由驻留在心脏的细胞表达，包括心肌细胞、内皮细胞和组织驻留免疫细胞通过DAMPs、MAMPs或PAMPs激活PRRs，启动下游信号级联，调节编码促炎细胞因子和趋化因子的基因表达。心脏中最重要的PRRs包括Toll样受体（TLRs）、RIG-I样受体（视黄酸诱导）、NOD样受体（NLRs）、NLRP3炎性小体、穿透素和C型凝集素受体。人类心脏样本的转录谱分析表明，衰竭和非衰竭心脏有着不同的先天性免疫应答相关基因表达谱。这些基因在缺血性心力衰竭和非缺血性心力衰竭患者的样本中表达谱也不同。如图1所示，先天性免疫系统的激活导致促炎细胞因子和趋化因子的表达增加，进而通过激活B细胞和T细胞导致体液免疫的激活。
目前对免疫系统在心衰的发病机制中作用的很多认识，是来源于急性心肌损伤的研究，这些研究有效地证明了炎症发生与左室功能不全和左室重构之间的因果关系。经典的组织损伤免疫反应包括几个阶段。初始急性期的特征是促炎细胞因子和趋化因子的增加，伴随中性粒细胞和单核细胞从循环中流入心肌损伤的部位。消退与修复期（也被称作增殖期）是以巨噬细胞吞噬去除坏死细胞，T细胞（包括辅助T细胞（ＴＨ）和调节T细胞（Treg））和B细胞的汇聚，产生胶原的肌成纤维细胞的激活和抗炎介质的产生（如脂素、转化生长因子-β（TGFβ）和IL-10）为标志。成熟期以疤痕形成和或修复细胞的死亡导致左室重构为特征。不幸的是，我们对先天和适应性免疫系统在慢性左室重构中的作用的了解一直受阻于缺乏相关的实验模型。如下面讨论的，现存的临床文献显示伴或不伴有缺血的的心衰患者有着持续低度的心脏炎症。尽管关于这种炎症是心衰原因还是结果仍处于争论之中，汇集的数据表明，持续的炎症反应在心衰的发病机制中起着重要的作用，也导致了不良的临床预后。
免疫反应中的非细胞成分包括促炎细胞因子（如TNF,IL-1β和IL-6）、趋化因子、DAMPs和补体系统与慢性心衰也相关。免疫反应中的细胞成分包括趋势细胞和T细胞（如辅助T细胞和调节T细胞）、B细胞、肥大细胞、自然杀伤细胞（NK）和树突状细胞与慢性心衰的发病机制相关。然而，到目前为止，大多数支持炎症细胞的作用的试验证据都是基于急性心脏损伤模型。不幸的是，急性损伤模型为慢性炎症提供的生物学信息很有限，原因如下。首先，上游免疫反应的性质取决于刺激性损伤的性质，因此是模型依赖型的，这些模型得出的结果与心力衰竭患者可能并无相关。其次，组织损伤的急性免疫反应与慢性炎症中的免疫学反应不同。第三，引发急性左室重构的机制可能与促使慢性左室重构的机制截然不同。虽然转基因小鼠模型提供了心脏持续炎症信号的生物学方面的重要信息，但这些研究并不一定提供从急性到慢性炎症转变过程中发生的细胞和分子变化的信息。
慢性心肌炎症
有两组证据表明，无论有无缺血的心力衰竭中，心肌炎症是持续存在的。首先，在缺血性心肌病和扩张型心肌病患者的心脏中都检测到促炎细胞因子（如TNF和IL-1β）和趋化因子，而在正常心脏中则没有发现。其次，在无明显心肌损伤、病毒感染或已知的免疫异常的慢性缺血或非缺血心衰患者的心脏组织标本中可见到幼稚T淋巴细胞、活化T淋巴细胞、胚胎前提来源和单核细胞来源的巨噬细胞和NK细胞。对于组织学显示有心肌炎症的扩张型心肌病患者，强的松治疗被证实可改善左室射血分数（LVEF），但对于没有心肌炎症组织学证据的患者，泼尼松没有改善LVEF的作用，这表明心衰患者的慢性心肌炎症的程度具有重要的功能意义。
有几个潜在的机制可以解释人类心脏衰竭中的持续心肌炎症，包括初始组织损伤（如继发于遗传或环境因素后）炎症反应不能缓解，持续和或进展为心肌损伤，以及副炎症。心脏衰竭患者循环中的肌钙蛋白水平升高（肌钙蛋白是心肌细胞死亡的生物标志物）的这一发现表明，持续的心肌损伤是引起心脏低度炎症反应的一个持续的触发因素。值得注意的是，典型的神经-激素系统的激活如交感神经系统和肾素血管紧张素醛固酮系统，足以引起心肌细胞死亡，并不依赖组织损伤地激活巨噬细胞、T细胞和B细胞。HFrEF患者在使用神经激素的拮抗剂（如β肾上腺受体阻断剂和血管紧张素转换酶抑制剂)）治疗后循环中的促炎细胞因子水平要低于未经治疗的患者。这表明神经激素激活可导致心衰患者持续的心肌炎症。继发于左室扩张的血流动力学过负荷已被证明触发心衰患者持续的心肌炎症。
如上所述，尽管只是推测性的，对心衰中慢性炎症发展的解释是基于Medzhitov提出的副炎症概念。Medzhitov认为，组织驻留巨噬细胞和肥大细胞作为组织传感器，通过清除凋亡细胞和分泌生长因子和其他促进组织再生的多肽来维持组织稳态（图2）.如果组织损伤消失了，急性炎症反应消失，组织恢复到一个基本的稳态。相反，如果组织损伤不能被解决，组织驻留的巨噬细胞和肥大细胞将额外的白细胞和血浆蛋白招集到功能障碍组织区域，试图恢复组织稳态，引起持续的炎症反应，称为副炎症反应。因此，在衰竭心脏中免疫系统的非细胞和细胞成分水平的增加可能代表了恢复衰竭心脏内稳态的一种尝试。如图3所示，如果组织功能障碍持续一段时间，副炎症会过渡到慢性炎症，导致周围组织的损伤，使左室重构恶化以及心力衰竭恶化。因此，对于心衰心脏的炎症，确认副炎症何时是有益，何时是有害是非常重要的。但目前尚无最佳的确认方法。
免疫系统与慢性炎症
非细胞成分
促炎细胞因子
前面已经回顾了促炎细胞因子在心力衰竭中的作用。在此就简要介绍其在左室功能障碍和左室重构发展中的重要作用。迄今为止，TNF、IL-1β、IL-6和IL-18已被证明在体外分离的收缩心肌细胞、体外完整动物心脏和动物模型体内中产生负性肌力作用。持续的促炎信号的实验模型为炎症诱导的左室重构不良提供重要的信息。向大鼠腹腔注入与心力衰竭患者血浆中检测到的浓度相似的TNF，造成了左室尺寸和左室功能出现时间依赖性变化。对肿瘤坏死因子心脏特异性过表达的转基因小鼠的研究表明，这些小鼠出现了心脏能量缺陷和进行性左室扩张，肿瘤坏死因子诱导机制金属蛋白酶（MMPs）的激活，降解细胞外胶原基质，从而促使左室扩张。这些研究还表明，持续的心肌炎症导致了激活的MMPs和MMPs组织抑制剂（TIMPs）之间的平衡临时的改变，出现炎症时MMPs与TIMPs的比例增加，有利于细胞外基质的降解。持续炎症之后，MMPs与TIMPs的比例降低，伴随肥大细胞介导的TGFβ信号（有利于进展性心肌纤维化）增加。在心肌梗死后不良的左室重构中，NLRP3炎性小体（一种由caspase1激活和通过释放IL-1β放大炎症反应所需的多蛋白复合物）的激活也有类似的发现。因此，病理生理学相关的细胞因子浓度可产生心力衰竭表型的经典特征。
趋化因子
趋化因子是一个独特的细胞因子家族，调节生物过程如趋化、胶原转换、血管生存和细胞凋亡。趋化因子通过与趋化因子受体相互作用发挥作用，趋化因子受体是靶细胞表面G蛋白连接的跨膜受体。趋化因子的一个主要作用是召集和激活在免疫反应和炎症中起关键作用的特定白细胞亚群。尽管依赖趋化因子的功能对感染控制、伤口愈合和血液生成至关重要，但过度的趋化因子激活会导致不适当的炎症，引起细胞死亡和组织损伤。与健康个体相比，缺血或非缺血HFrEF患者循环中的CC基序趋化因子水平升高，包括CC趋化因子配体2（CCL2，也被称作MCP1）,CCL3（也被称为MIP1α）和CCL5（也被称为RANTES）。其中在NYHAIV级心衰患者中这些趋化因子水平最高。考虑到这些趋化因子吸引炎症细胞到心脏，他们可以促进心脏衰竭的进展。趋化因子和趋化因子受体已经成为心力衰竭小动物模型的试验。事实上，正如下面关于新疗法章节所讨论的，以CC趋化因子受体2（CCR2）-CCL2信号轴为靶点可能在减轻促炎单核细胞在心肌的浸润方面有疗效。
补体与DAMPs
先天免疫反应的另外两个非细胞成分，补体系统和DAMPs，值得在此处简要提及。该复合物系统包括一组血清蛋白，可增加抗体和吞噬细胞清除微生物和受损细胞的能力，并可促进炎症和形成一种膜攻击复合物，促进病原体膜的溶解。对终末期缺血或非缺血HFrEF患者心脏样本的分析显示，约30%的患者激活了补体因子C3c。此外，与健康个体相比，HFrEF患者的经典和替代补体通路激活的特异性标记物水平均升高。同一个研究证实HFrEF患者冠状窦(反映心脏静脉引流)补体激活增加。虽然这些发现的临床意义尚不清楚，但这些结果确实为慢性心力衰竭患者先天免疫系统的持续激活提供了证据。
坏死的心肌细胞释放的DAMPs通过参与先天免疫受体（如TLR4）促使炎性反应，并足以引起心肌细胞的负性肌力反应，如同促炎细胞因子在一个隔离的猫收缩性心肌细胞中DAMP高迁移组研究（专栏1）（HMGB1）的作用。与健康个体相比，NYHA2级~4级的HFrEF患者血浆中DAMPsHMGB1和半乳凝素3水平均升高。事实上半乳凝素3已被FDA批准作为HFrEF患者的预后标志物。
细胞成分
巨噬细胞
心脏含有不同来源和功能的巨噬细胞，包括原始卵黄囊源性巨噬细胞、胎儿单核细胞源性巨噬细胞和成年单核细胞源性巨噬细胞（专栏1）。这种本体论分类比M1-M2分类系统有几个优势，后者由于用于定义M1和M2表型的细胞表面标记物具有可塑性而不那么精确。小鼠心脏巨噬细胞群的遗传命运定位和单细胞转录组研究表明，小鼠心脏中不同的巨噬细胞亚群可以通过检测CCR2和主要组织相容性复合体(MHC)II类分子的细胞表面表达来进行区分。在未经应激的小鼠心脏中，大部分常驻心脏巨噬细胞是胚胎前体来源的CCR2-巨噬细胞（低MHCII或高MHCII），通过预案为细胞增殖持续维持。CCR2-巨噬细胞通过促进冠状动脉发育、血管生成和组织修复和再生来促使组织达到稳态。相比之下,小鼠心脏中存在小部分的单核细胞来源的CCR2+高MHC巨噬细胞是靠循环中Ly6C高CCR2+单核细胞流入维持的。这种巨噬细胞群天生比CCR2-巨噬细胞更容易促炎，并通过促进中性粒细胞和LY6C高CCR2+单核细胞向损伤组织区域的募集引起周围组织的损伤。重要的是，在人类心脏中也发现了类似的巨噬细胞亚群。缺血或非缺血心衰患者的心脏中均存在CCR2-巨噬细胞，CCR2+巨噬细胞和CCR2+单核细胞。人类心脏的CCR2+巨噬细胞表达高水平的人类白细胞抗原(HLA)-DR(MHCII类的人类同源物)，而CCR2+单核细胞表达低水平的HLA-DR，与在小鼠身上的研究一致。
虽然我们对急性缺血损伤后不同巨噬细胞群的作用的认识已经取得了巨大的进展，但不同巨噬细胞亚群在慢性心力衰竭模型中的作用尚不清楚。对冠状动脉结扎导致慢性心力衰竭的小鼠的研究表明，心脏巨噬细胞群在局部增殖和募集后出现了强劲的增长导致促炎症单核细胞来源的CCR2+巨噬细胞相对于CCR2-巨噬细胞的比例显著增加。对心力衰竭患者心脏组织样本的研究表明，大量的CCR2+巨噬细胞与去机械负荷后不良左室重构和持续左室功能障碍相关。此外，在缺血性心力衰竭小鼠中已经显示出强健的脾重塑和心脏-脾轴，脾先天和适应性免疫细胞被激活并向心脏输送，诱导进行性左室重塑。这些活化的脾细胞在过继移植到幼稚小鼠后仍能诱导心脏损伤，这表明之前免疫细胞对心脏有刺激作用。重要的是，使用针对内皮粘附分子(细胞间粘附分子1，血管细胞粘附分子1,e-选择素和p-选择素)使用RNA沉默抑制小鼠衰竭心脏的单核细胞招募，减少随后的不良心肌重塑和心力衰竭进展。除了脾脏，新的证据表明，肠道微生物群和存在于大网膜和心外膜脂肪组织的炎症细胞都可以影响心力衰竭的免疫反应。
先天性免疫系统在非缺血性心力衰竭实验模型中的激活不如缺血性心力衰竭实验模型中的反应强劲，免疫反应因所使用的实验模型而不同。腹主动脉收缩(TAC)引起的压力超负荷，在心肌肥厚代偿早期(TAC7天后)，心肌巨噬细胞大量增加，在心力衰竭晚期(TAC后4-8周)，巨噬细胞数量或正常或增加。Patel和同事证实，TAC后CCR-和CCR+巨噬细胞早期增加，CCR2(CCL2,CCL7和CCL12)趋化因子配体心肌表达增加。在早期压力超负荷期间，对CCR2进行药理阻断和抗体介导的Ly6C高CCR2+单核细胞的耗损可减轻晚期病理性左室肥厚和重构、收缩期功能障碍和纤维化，也可减少慢性心力衰竭患者随后的心脏T细胞扩增(下面将进一步讨论)。有趣的是，没有证据表明心-脾轴在压力负荷诱导的心力衰竭中被激活。与TAC早期抑制CCR2+单核细胞的作用相反，在已形成心衰期间选择性基因介导的单核吞噬细胞消耗(巨噬细胞和树突状细胞)对随后的左室重构或功能障碍没有影响。另一项小鼠研究表明TAC后心肌巨噬细胞的早期扩增主要是由组织驻留的低Ly6C巨噬细胞的细胞增殖增加所驱使。在心力衰竭后期，单核细胞浸润后分化为巨噬细胞。利用遗传和药理方法，研究人员发现驻留的巨噬细胞具有心脏保护作用，而单核细胞来源的CCR2+巨噬细胞促进左室重构和功能障碍的进展，与其对血管再生的相反作用部分有关。综上所述，这些研究表明CCR2+巨噬细胞可能是压力超负荷导致心力衰竭免疫调节的关键靶点;然而阻断CCR2+通路的最佳策略和最佳时机还有待进一步研究。在研究扩张型心肌病基因小鼠模型使敲入突变的Mybpc3基因，促炎心脏巨噬细胞数量显著增加(CD11b+Ly6C-MHCII级+F4/80+CD-)以及炎性信号通路上调，与左室功能障碍相关。
T细胞
T细胞的特征是表面分子CD3的表达，可以广泛地分为两种亚型，CD8＋T细胞和CD4＋T细胞(专栏２)。CD4＋T细胞进一步细分为ＴH细胞（在复杂的ＭＨＣII类分子中识别抗原以及调节Ｂ细胞和其它Ｔ细胞的活性，抑制免疫反应和抑制效应T细胞反应）。激活的CD4+TＨ细胞可以分化成几个效应T细胞群，包括包括通过分泌细胞因子,促进炎症的TH1细胞和TH17细胞，以及影响B细胞分化的细胞产生细胞因子和抗体生产的ＴＨ２细胞和T滤泡辅助细胞(TFH)。在慢性心力衰竭患者和慢性心力衰竭小鼠模型中，T细胞数量增加并在心脏中激活。研究显示，与健康个体相比,心力衰竭患者的心肌中的CD3+T细胞大量增加，血液ＣＤ３＋Ｔ细胞表面活化标记（如ＣＤ６９和ＣＤ２５）表达增加，在体外对活化内皮细胞的粘附增强。与对照组小鼠相比，缺血性心力衰竭小鼠模型表现出ＣＤ４＋Ｔ细胞系统性的扩增，伴随着心脏和脾脏中呈抗原的树突状细胞水平的增加，心脏、循环、脾脏和纵膈淋巴结中ＣＤ４＋ＴＨ１细胞、ＴＨ２细胞、ＴＨ１７细胞和Ｔ调节细胞大量增加。
在慢性缺血性心力衰竭的小鼠模型中，与对照组比较，Bansal和他的同事发现调节性T（Treg）细胞在心脏、循环、脾脏和淋巴结中发生了强烈的扩张。然而，与正常小鼠的调节性T细胞相比，心力衰竭调节性T细胞表达高水平的TH1细胞因子(如IFNγ)和TNF受体1，并且提升了抗血管生成和促纤维化特性，失去免疫调节能力，而不是为组织损伤提供抗炎平衡。重要的是，选择性Treg细胞使用遗传和抗体为基础的消融策略逆转左室重塑和左室功能障碍，减少过度增生和纤维化，并增加组织新生血管。此外，消融后重建的新Treg细胞具有正常的免疫抑制免疫调节Treg细胞表型。这些研究建立了激活的CD4+T细胞和功能失调的Treg细胞在不良左室重塑发病机制中的重要作用。鉴于Treg细胞是关键的免疫调节因子，它可以在功能上影响几种细胞类型，并且在人类心衰中也有报道过功能失调Treg细胞的存在，在缺血性心力衰竭中，恢复正常的Treg细胞功能可能是一种有效的免疫调节治疗方法。
实验模型的研究表明，激活的T细胞在非缺血、压力超负荷诱导的心力衰竭中也具有重要的病理生理作用。在小鼠中，T细胞在TAC后2周被招募到心脏，CD4+T细胞和CD8+T细胞在TAC后4周的数量都在扩张。利用T细胞缺陷的遗传模型进行研究-包括缺乏重组激活基因2(RAG2)的小鼠，缺少成熟的T细胞和B细胞，有MHCII类分子缺陷的小鼠，缺少功能性CD4+T细胞，在CD8中有缺陷的小鼠，缺少功能性CD8+T细胞——以及抗体介导的T细胞耗竭的研究表明，激活的CD4+T细胞在TAC诱导的心力衰竭进展和病理性肥大、间质纤维化和左室功能障碍发生中具有核心作用。此外，在TAC介导的心力衰竭中，T细胞激活依赖于特异性抗原递呈，因为在表达针对卵清蛋白的转基因CD4+T细胞受体的小鼠和接受阿巴西普（一种融合蛋白，可阻断CD80-CD86介导的T细胞与抗原提呈细胞(如巨噬细胞和B细胞)的共刺激）治疗的小鼠中，心力衰竭的进展得到了缓解。有趣的是，在TAC压力超负荷诱导的心力衰竭模型中，阿巴西普的抗炎和抗凋亡作用似乎依赖于B细胞产生IL-10。研究进一步表明，压力超负荷所致心力衰竭时心脏成纤维细胞的激活和随后的纤维化受到效应者CD4+TH1细胞的影响。趋化因子受体CXCR3促进CD4+TH1细胞募集是由于其蛋白配体CXCL9和CXCL10在压力超负荷的心脏中产生增加，这两种配体主要来自髓系细胞，其次来自心脏成纤维细胞。CXCR3主要来自髓系细胞，其次来自心脏成纤维细胞，因此CD4+TH1细胞募集是由趋化因子受体CXCR3推动的。因此，阻断这一信号轴可能是减少非缺血性心力衰竭患者心脏TH1细胞募集的一种可行的治疗方法。
B细胞
虽然B细胞在心肌炎和心脏移植排斥反应中的作用很好地被描述，但对它们在慢性心肌炎和心力衰竭中的作用知之甚少。B细胞可大致分为B1和B2细胞亚类(专栏3)。B1细胞参与先天免疫反应并产生天然抗体。B1细胞主要来源于胎儿大网膜和胎肝中的前体细胞，其次是骨髓中的前体细胞。在小鼠中，B1细胞通常是CD19+CD11b+和IgM+。B2细胞来源于骨髓，在小鼠体内为CD19+CD11b-，通常是IgM+或IgD+。被激活的B2细胞可以分化成被称为浆细胞的效应细胞，这种细胞失去其表面免疫球蛋白的表达，并成为高度专门化的抗体分泌细胞。正常小鼠心脏含有少量B1细胞和大量B细胞，根据其表面标志物表达谱，B细胞很可能是B2细胞。B细胞在正常心脏中的功能尚不清楚，然而，一些证据表明B细胞在心肌损伤适应中起着重要作用。首先，小鼠急性心脏损伤后心肌中B细胞数量增加。B细胞缺陷小鼠可免受急性心肌损伤后不良左室重构的影响，这是由于B细胞介导的Ly6C+单核细胞向受损心肌募集减少所致。抗体介导的B细胞耗竭减少血管紧张素Ⅱ诱导的心力衰竭小鼠心肌细胞肥大、胶原沉积和左心室射血分数的保存。此外，在小鼠心肌缺血-再灌注损伤模型中，小分子介导的B细胞募集和激活的调节导致不良左室重构减少。
虽然B细胞在慢性心肌损伤的实验模型中尚未被研究，但B细胞可以通过多种机制调节左室重构。例如，分泌的天然IgM已被证明可以放大小鼠的急性心肌炎症反应，以应对缺血-再灌注损伤。此外，在人梗死心肌中，天然IgM靶标可激活受损心肌细胞的补体因子。然而，B细胞激活在慢性心力衰竭中起重要作用的最明显证据来自于观察到扩张型心肌病患者产生针对几种心脏蛋白的自身抗体，包括β1肾上腺素能受体外环、M2毒蕈碱受体、腺嘌呤核苷酸转运体、心肌肌球蛋白、心肌肌钙蛋白I、L型钙通道和Na+/K+ATP酶。在实验模型中，抗β1肾上腺素能受体的自身抗体已被证明能引起离体心肌细胞的凋亡，并引起进行性的左心室扩张和功能障碍。有趣的是，Tsch?pe和他的同事已经证明，用利妥昔单抗去除B细胞可以改善炎症性扩张型心肌病患者的心功能。最后，B细胞和TH细胞之间的相互作用可以刺激促炎细胞因子的产生，从而对左心室功能和左心室重塑产生不利影响。
肥大细胞
肥大细胞是由骨髓来源的造血祖细胞分化而来的免疫细胞。肥大细胞离开骨髓，以未成熟细胞的形式进入循环，在干细胞因子(SCF)以及肥大细胞最终居住的组织微环境提供的其他生长因子的影响下成熟。肥大细胞是唯一表达肥大/干细胞生长因子受体试剂盒(也称为SCFR)的终末分化的造血细胞，SCF的同源受体。Kit基因突变的小鼠在肥大细胞的产生方面存在严重缺陷。肥大细胞可分为结缔组织型肥大细胞和粘膜肥大细胞两大类。肥大细胞胞浆中含有大量的颗粒，其中含有多种生物活性介质，包括组胺、促炎细胞因子(如TNF和IL-1β)、趋化因子、生长因子(如TGF-β)和抗炎细胞因子(如IL-10)。
肥大细胞的激活和脱颗粒调节了健康和疾病中组织稳态的许多方面。例如，在健康组织中，肥大细胞调节血管扩张、血管稳态、先天和获得性免疫反应以及血管生成。重要的是，肥大细胞存在于狗和老鼠的正常心脏中。肥大细胞也与许多疾病的病理生理学有关，包括心力衰竭。在持续性心脏容量超负荷、高血压、慢性心肌炎和心肌梗死的动物模型中，心肌肥大细胞的数量比对照组增加。与此相关的是，肥大细胞已被确认为不利左室重构的调节器。
Brower和Janicki利用动静脉瘘诱导大鼠慢性心力衰竭的模型证明，与未治疗的大鼠相比，药物抑制肥大细胞脱颗粒可以减弱左心室重构，提高存活率。Hara和他的同事研究了肥大细胞在KIT缺陷小鼠(肥大细胞几乎耗尽)腹主动脉结扎长达15周所导致的心力衰竭进展中的作用。与野生型小鼠相比，KIT缺陷小鼠的左心室重构和左心室功能障碍均显著减轻。值得注意的是，使用肥大细胞稳定剂曲尼司特治疗的带状野生型小鼠也显示出左心室大小和左心室功能的显著改善，这与肥大细胞缺陷小鼠的研究结果一致。张等人研究结果显示，小鼠慢性心肌炎症引起心脏肥大细胞密度随时间增加，从而导致心肌成纤维细胞活化和转化生长因子β介导的心肌纤维化。与这些发现相反，Ayach和他的同事们发现，与野生型小鼠相比，KIT缺乏的小鼠心肌梗死后的心脏修复和左心室功能维护受到了损害。值得注意的是，KIT缺陷小鼠的左室扩张通过野生型小鼠的骨髓移植而减弱，提示KIT+细胞是预防小鼠急性左前降支结扎后LV扩张和肥大所必需的。接受骨髓移植的小鼠也有证据表明NK细胞的动员增加(见下面讨论)，这表明心脏损伤后NK细胞具有以前未知的细胞保护作用。因此，根据心脏损伤的性质，肥大细胞在心脏中可能既有有益的作用，也有有害的作用。然而，肥大细胞在KIT缺陷小鼠的研究中的作用应谨慎地进行解释，因为KIT对于肥大细胞以外的其他细胞的生长非常重要，如中性粒细胞、NK细胞和嗜碱性粒细胞。
在接受心脏移植的终末期心力衰竭患者的心脏中检测到肥大细胞。Akgul和他的同事证明，与正常心脏相比，终末期心肌病患者心脏中的肥大细胞密度(类胰蛋白酶+细胞)增加。肥大细胞主要分布在间质纤维化区，表达成纤维细胞生长因子2(FGF2)。长期左室辅助装置支持后，心肌中肥大细胞数量和FGF2含量减少，提示肥大细胞对心衰时成纤维细胞功能有调节作用。肥大细胞在包括人类在内的多种动物中分泌糜酶。肥大细胞来源的糜酶可以不依赖血管紧张素转换酶在人心脏内将血管紧张素I转化为血管紧张素II，这可能与心力衰竭时血管紧张素II介导的纤维化的发生有直接关系。
NK细胞
NK细胞是一种细胞毒性淋巴细胞，与T细胞和B细胞具有相同的造血祖细胞谱系，与NKT细胞不同。NK细胞作为先天免疫系统的主要细胞效应器，使用生殖系编码的受体来检测受损或感染的细胞。NK细胞是否会杀死它接触到的细胞取决于激活受体(识别受伤或感染细胞表面表达的分子表位)和NK细胞表面抑制性受体的信号平衡。激活的NK细胞释放穿孔素(在细胞膜上形成毛孔)和蛋白酶(如颗粒酶)，通过毛孔进入细胞，从而诱导细胞凋亡。NK细胞除了扮演天然免疫细胞的角色外，还具有复杂的生物学功能，并能根据组织状况调整其反应。NK细胞与树突状细胞、巨噬细胞和T细胞相互作用，刺激这些细胞释放细胞因子和趋化因子，介导旁分泌细胞保护作用。NK细胞也可能在包括心肌在内的各种组织的慢性炎症和病理性重塑的进展中起作用。
NK细胞已在实验和临床心肌组织以及同种异体心脏移植中检测到。在心肌炎患者和病毒性心肌炎的动物模型中，都检测到穿孔素诱导的心肌细胞表面有穿孔素诱导的孔隙。在心肌炎的情况下，NK细胞可能通过限制病毒复制和随之而来的炎症反应而起到保护作用。迄今为止，人们对NK细胞在心力衰竭中的作用知之甚少。HFrEF患者外周血CD16+CD56+NK细胞水平明显低于健康人。循环NK细胞水平与心力衰竭的病因及严重程度无关。此外，HFrEF患者NK细胞的杀伤功能也降低。与产后健康妇女相比，围产期心肌病患者在产后早期CD56+CD16+NK细胞的循环水平也有所降低；然而，随着时间的推移，围产期心肌病患者的NK细胞水平趋于正常。NK细胞在HFrEF中的作用尚需进一步研究。
心衰的靶向炎症治疗
临床前期的新疗法
上面讨论的研究为新的免疫调节疗法带来了希望，这些疗法针对免疫细胞亚群及其相关的信号通路，以减轻心力衰竭的慢性炎症和左心室重构。关于先天免疫细胞，临床前研究已经确定CCR2-CCL2信号轴和浸润的促炎单核细胞在缺血性和非缺血性心力衰竭中都是潜在的高产靶点。在啮齿动物研究中，通过不同的方法，例如使用小分子CCR2拮抗剂，已经实现了在缺血和非缺血环境中抑制促炎性单核细胞向心脏浸润的治疗性抑制，抗CCR2单克隆抗体、针对CCR2的脂质纳米粒包裹的小干扰RNA(SiRNA)、巨噬细胞极化因子干扰素调节因子5、内皮粘附分子、含有脂溶性CCR2拮抗剂的抗CCR2抗体修饰的聚乙二醇-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(PEG-DSPE)脂质胶束、以及来自生物可降解聚乳酸-乙醇酸(PGLA-IMP)的免疫修饰微粒。在获得性免疫系统方面，临床前研究已确定CD4+T细胞(包括CD4+TH1细胞)、功能失调的调节性T细胞和B细胞，以及CXCR3-CXCL9/CXL10信号轴是缺血性和非缺血性心力衰竭的潜在治疗靶点。小鼠心力衰竭的治疗效果是通过抗体为基础的细胞耗竭(如T细胞耗尽的抗CD3和抗CD4抗体，Treg细胞耗尽的抗CD25抗体和B细胞耗竭的抗CD22抗体)，以及用阿巴塞普(抑制CD80)阻断T细胞的共刺激作用来实现的。在急性ST段抬高心肌梗死患者的I/II期研究中，正在评估单次注射利妥昔单抗(抗CD20)以去除B细胞的效果。
这些针对先天免疫细胞和获得性免疫细胞的免疫调节方法仍然存在许多与心力衰竭慢性炎症长期治疗适用性相关的突出问题和挑战，包括安全性、有效性、剂量、时机、持续时间、毒性和不良反应。值得注意的是，针对小鼠心力衰竭模型中确定的许多靶点的药物开发和/或人体临床试验正在进行中，用于肿瘤学、自身免疫学和包括动脉粥样硬化在内的慢性炎症性疾病。这些药物包括小分子CCR2拮抗剂和抗CCR2抗体、CXCR3-CXCL9/CXCL10途径拮抗剂以及针对T细胞的新型抗体疗法。到目前为止，FDA还没有批准CCR2调节疗法用于临床适应症。正在进行的针对这一趋化因子途径的试验列在表1中。此外，几种相关疗法已经被批准用于各种临床方案，并有可能被重新用于和/或修改用于心力衰竭的测试，包括用于类风湿性关节炎的阿巴西普，用于预防肾移植后急性排斥反应的罗西昔单抗(抗CD25)，以及用于减少肾、心脏和肝脏移植后急性排斥反应的穆洛莫纳布(抗CD30)。最后，使用脂质复合物传递siRNA已经在遗传性转甲状腺素淀粉样变性患者中进行了测试，PEG-DSPE和PGLA都被FDA批准为人类使用的辅药，这表明纳米颗粒和siRNA方法在减轻慢性心肌炎症方面具有潜在的适用性。总体而言，这些研究提高了人们的兴奋感，并为心力衰竭的治疗免疫调节提供了一个新时代的潜力，在慢性病过程中使用针对特定免疫细胞群的方法。
III期临床试验
研究人员已经采用了许多不同的方法来靶向HFrEF患者的炎症，这些方法可以大致分为靶向抗细胞因子疗法、抗炎疗法、免疫调节疗法和针对自身免疫反应的策略。由于小型临床试验缺乏重复性，在这篇综述中，我们重点讨论针对HFrEF患者炎症治疗的III期临床试验(表2)。
靶向抗细胞因子治疗
促炎介质的生物学效应可以通过靶向基因转录或蛋白质翻译或通过结合和/或中和可溶性炎症介质(如肿瘤坏死因子或IL-1β)的所谓“生物反应修饰物”来拮抗。可溶性肿瘤坏死因子受体依那西普(Enbrel)是一种由两个人TNFp75受体与人IgG1Fc片段偶联而成的基因工程人源化蛋白，该片段作为诱饵阻止TNF与靶细胞上的TNF受体结合。依那西普被FDA批准用于治疗类风湿性关节炎、斑块型牛皮癣和牛皮癣关节炎。两项同时进行的临床试验采用平行研究设计，但依那西普的剂量不同，对HFrEF患者的这种靶向抗肿瘤坏死因子疗法进行了评估。在RENAISSANCE试验中，名患者接受了安慰剂或皮下依那西普治疗，剂量为25mg，每周两次或三次。在RECOVER试验中，名患者接受安慰剂或皮下依那西普治疗，剂量为25mg，每周一次或两次。两项试验的主要终点都是临床综合评分，在24周时，患者被归类为改善、不变或恶化。来自RENAISSANCE(每周给药两次和三次)和RECOVER(仅每周给药两次)试验的数据被组合在一项预先指定的研究中，RENEWAL试验包括名患者，以评估全因死亡率和心力衰竭住院的主要复合终点。由于依那西普与安慰剂相比，在临床复合终点方面缺乏益处，RENAISSANCE和RECOVER试验都过早停止(RENAISSANC试验，P=0.17；RECOVER试验，P=0.34)。此外，RENEWAL试验的预先指定分析显示，依那西普对心力衰竭的主要死亡或住院终点没有影响(相对危险度(RR)1.10，95%CI为0.91至1.33，P=0.33)。对RENAISSANCE试验的事后分析显示，与安慰剂组相比，每周服用两次或三次依那西普的患者因心力衰竭而死亡或住院的风险没有显著增加(RR分别为1.21，95%CI，为0.92至1.58，P=0.17；RR分别为1.23，95%CI为0.94至1.61，P=0.13)。与RECOVER试验中的安慰剂相比，依那西普治疗没有增加死亡或心力衰竭住院的风险，也没有观察到临床组合恶化。在RECOVER试验中，该试验测试的累积剂量较低，依那西普治疗的持续时间比RENAISSANCE试验短。
使用单克隆抗体的两种不同方法已经用于HFrEF患者的临床试验。英夫利昔单抗(Remicade)是由基因工程抗肿瘤坏死因子小鼠Fab片段与人IgG1Fc片段融合而成的嵌合单克隆抗体，用于II期ATTACH临床试验。与安慰剂相比，英夫利昔单抗治疗导致全因死亡率和心力衰竭住院人数呈剂量依赖性增加(本试验的完整讨论见参考文献2)。根据ATTACH试验的结果，英夫利昔单抗在中度到重度心力衰竭中是禁忌。
康纳单抗(Ilaris)是一种针对IL-1β的人源性单克隆抗体，目前已被美国食品和药物管理局批准为治疗低温蛋白相关周期性综合征、幼年特发性关节炎、家族性感冒自身炎症综合征、Muckle-Wells综合征和家族性地中海热的唯一药物。CANTOS试验是一项双盲、随机、安慰剂对照结果试验，包括名患有心肌梗死和炎性动脉粥样硬化的患者，以高敏C反应蛋白(HsCRP)水平≥2mg/l表示。CANTOS试验表明，在最佳的他汀类药物治疗的基础上加用康纳单抗(mg)，与安慰剂相比，非致命性心肌梗死、非致命性中风或心血管死亡的复合终点风险降低了15%(HR0.85，95%CI为0.74至0.98P=0.)。对CANTOS研究进行的预先指定的探索性分析表明，康纳单抗治疗导致心力衰竭住院率(P趋势0.)和心力衰竭或心力衰竭相关死亡住院综合终点比率(P趋势0.)呈剂量依赖性下降。在基线时有或没有心力衰竭病史的患者中，心力衰竭住院风险和联合终点风险的剂量依赖性降低在方向和程度上是相似的。在因心力衰竭住院的患者中，约60%的患者在基线时有心力衰竭的病史。重要的是，接受康纳单抗治疗的患者在治疗中hsCRP浓度2mg/l时，因心力衰竭住院的风险显著降(HR0.67，95%CI为0.-0.8)，与服用安慰剂的患者相比，心力衰竭或心力衰竭相关死亡(HR0.77，95%CI为0.63至0.93)、心力衰竭或心血管相关死亡住院(HR1.73，95%CI为1.52至1.96)以及心力衰竭和全因死亡住院(HR2.40，95%CI为2.15至2.68)的综合终点风险显著降低。尽管CANTOS试验中的所有患者都有心肌梗死史，但在随机分组时只有21%的患者有慢性心力衰竭病史。在随机分组或试验结束时，LVEF尚不清楚；因此，这项研究没有确定康纳单抗靶向治疗是否有利于射血分数降低或保留的患者。对CANTOS试验的探索性分析表明，与没有CHIP突变的患者相比，有证据表明由于TET2突变而出现克隆造血不确定潜能(CHIP)的患者心血管事件风险增加，对康纳单抗治疗的反应也有所改善。这一发现提出了一种耐人寻味的可能性，即造血祖细胞中的特定突变可能被用来确定哪些患者将从靶向抗细胞因子治疗中受益最大。
几种具有抗炎作用的多效药已经在HFrEF患者的III期临床试验中进行了研究，包括他汀类药物、n-3多不饱和脂肪酸(PUFA)和氧嘌呤醇。在CORONA试验和GISSI-HF试验中，无论原因和/或LVEF如何，HFrEF患者使用他汀类药物并没有显著改善临床结果，包括NYHA缺血性病因学II-IV级心力衰竭CORONA试验患者，也包括NYHA功能性II-IV级心力衰竭GISSI-HF试验患者。在GISSI-HF试验的一项平行研究中，与安慰剂组相比，n-3多不饱和脂肪酸的使用显著降低了所有预定亚组的全因死亡率(调整后HR0.91，95.5%CI为0.83至0.99，P=0.)以及全因死亡率和因心血管原因住院的综合终点(调整后HR0.92，99%CI为0.至0.，P=0.)，其中包括伴有非缺血性心肌病的心力衰竭患者组。OPT-CHF试验是一项双盲随机临床试验，评估黄嘌呤氧化酶抑制剂奥昔嘌醇对NYHAIII-IV级心力衰竭患者的疗效。OPT-CHF试验在24周时对心力衰竭相关的发病率和死亡率以及生活质量的复合主要终点的结果是中性的。
免疫调节
针对心力衰竭炎症级联反应的特定成分的另一种方法是使用抑制全身炎症反应的各种成分的策略。到目前为止，已经测试了四种不同的方法：静脉注射免疫球蛋白、甲氨蝶呤、免疫调节疗法和干细胞疗法。尽管静脉注射免疫球蛋白、甲氨蝶呤和基于干细胞的治疗取得了令人鼓舞的结果(表3)，但到目前为止，在临床试验中研究的病例数量太少，无法对这些方法的优点得出确定的结论。免疫调节疗法已经在ACCLAIM试验中进行了测试，这是一项III期随机、双盲、安慰剂对照试验，在NYHAII-IV级缺血性或非缺血性心力衰竭患者中进行。患者被随机分配接受非特异性免疫调节治疗(包括在臀部注射使用Celacade设备的自体血液样本，这些样本受到已知会引发或促进细胞凋亡的理化压力)或安慰剂(无菌盐水的掩盖样本)。ACCLAIM试验对因任何原因死亡或首次因心血管原因住院的综合主要终点的结果为中性(HR：0.92；95%CI，0.80至1.05，P=0.22)。有趣的是，预先指定的亚组分析显示，与安慰剂相比，使用基于Celacade的免疫调节疗法的治疗与非缺血性心肌病患者和轻度心力衰竭(NYHAII级)患者的主要终点发生率显著降低有关。
靶向自身免疫
全面讨论自身免疫在心力衰竭中的作用超出了这篇综述的范围。到目前为止，几个小型临床试验测试了针对特定自身抗体或环肽的免疫吸附，这些抗体与β1肾上腺素能受体的循环抗体结合并中和，结果令人振奋。然而，到目前为止，这些疗法都没有在第三阶段临床试验中进行评估。
重新定义抗炎疗法
已经进行了许多尝试，以改变抗炎疗法的用途，这些疗法在用于治疗HFrEF患者的其他疾病中有效。到目前为止，抗炎药物(别嘌呤醇、秋水仙碱、泼尼松、甲氨蝶呤、己酮可可碱和沙利度胺)和生物制品(静脉注射免疫球蛋白)都已被研究过。尽管其中一些疗法在小型随机临床试验中显示出令人鼓舞的结果，在III期COLCOT试验中，小剂量秋水仙碱被证明可以降低心血管原因、心脏骤停复苏、心肌梗死、中风或因心绞痛导致冠状动脉血运重建而紧急住院的综合死亡风险，但这些疗法都没有进入HFrEF患者的III期临床试验。表3总结了这些研究的结果，为这一领域潜在的未来治疗努力提供了历史背景。
总结
自从年首次描述慢性心力衰竭患者的持续炎症反应以来，将先天免疫系统和获得性免疫系统与心力衰竭发病机制联系起来的实验和临床研究呈指数级增长。深入了解急性和慢性心肌炎之间的免疫反应的异同，以及导致进行性左心室重构和心力衰竭的炎症性疾病的不同免疫学指标，将有助于该领域未来的转化研究工作，这将有助于更深入地了解急性和慢性心肌炎之间的免疫反应的异同，以及导致进行性左心室重构和心力衰竭的炎症性疾病的不同免疫学指标。我们目前对慢性左心室重塑期间持续性炎症的生物学缺乏了解，强调迫切需要开发更多的研究工具和适当的动物模型来推进这一领域的转化(方框4)。
从治疗心力衰竭的抗炎疗法的最初第三阶段试验中学到的一个重要教训是，对于针对炎症的治疗，根据NYHA分级来选择患者是不够的。尽管如此，CANTOS试验的探索性分析的令人鼓舞的结果表明，炎症生物标记物或芯片筛查可以用来确定将受益于定向抗炎策略的心力衰竭患者群体(方框4)。因此，未来在这一治疗领域的临床努力可能会受益于确定具有针对性的“心源性炎症”表型的丰富的HFrEF患者群体。然而，实现这一目标的最佳方式尚未确定。CANTOS试验的结果表明，根据hsCRP水平(≥2mg/l或≤2mg/l)对心力衰竭患者进行分层是识别将受益于抗炎治疗的丰富患者群体的有效途径。在心力衰竭患者中升高的其他炎性生物标志物(如IL-1受体样1的可溶性亚型；也称为可溶性ST2)也可能有助于选择合适的患者进行临床试验。另一种可能的方法是使用多生物标记物策略来确定心力衰竭患者的亚组，在这些患者中，慢性副炎症与持续的心肌组织损伤相关，而不是慢性副炎症反应反映了体内平衡反应。例如，可以根据反映持续炎症(如hsCRP水平)和持续心肌损害(如高敏感性肌钙蛋白水平)的循环生物标志物的存在与否对患者进行细分，以帮助区分慢性炎症有害或有益的心力衰竭患者亚群。最后，深度表型可用于选择患者进行抗炎治疗，如循环免疫细胞的单细胞测序(类似于检测心脏移植排斥反应的监测方法)，或使用流式细胞术对循环白细胞亚群进行免疫表型分析。鉴于我们对急性、先天和获得性免疫反应作用的理解的进步，以及从以前的临床试验中积累的经验教训，在可预见的未来，开发安全、经济有效的抗炎疗法治疗HFrEF患者是可能的。
方框3：B细胞亚群
表1：在人类疾病中CCR2正在进行的探索性临床试验
表2：针对心力衰竭炎症治疗的临床试验
表3：抗炎药和生物制剂治疗心力衰竭的随机临床试验
方框4：未来方向
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