
近年来研究发现,B淋巴细胞(B细胞)在病毒性心肌炎(VMC)的免疫机制中发挥重要作用,包括产生病毒特异性抗体发挥双向作用及产生抗心肌抗体介导心肌损伤,分泌促炎细胞因子促进心肌纤维化及抗炎细胞因子抑制心肌炎症,调节巨噬细胞及辅助性T细胞17分化参与免疫调节。文本将从以上3个方面介绍B细胞在VMC发病中的作用研究进展,以期为VMC的诊治提供新靶点。
病毒性心肌炎(viral myocarditis,VMC)是由病毒感染导致的心肌炎症,目前已知的嗜心肌病毒有柯萨奇病毒、腺病毒及流感病毒等20多种,其中柯萨奇病毒B组(coxsackievirus B,CVB)最常见[1]。VMC发病机制涉及病毒对心肌的直接损伤和机体免疫应答引起的间接损伤:第一阶段,病毒通过识别心肌细胞上特异性受体进入心肌细胞,病毒组基因表达产生病毒蛋白或镶嵌于宿主基因中,干扰心肌细胞正常功能并诱导心肌细胞溶解坏死;第二阶段,在病毒刺激下机体先天免疫被激活,NK细胞与巨噬细胞募集并释放白细胞介素-1(Interleukin-1,IL-1)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)等促炎因子参与心肌炎症反应;第三阶段,获得性免疫激活,辅助性T淋巴细胞1(T helper cell 1,Th1)、Th2与Th17等细胞分泌炎症因子参与免疫应答;T淋巴细胞(T细胞)还可促进B淋巴细胞(B细胞)成熟分化,产生抗心肌抗体(anti-heart autoantibodiy,AHA),进一步加重心肌损害。如异常自身免疫反应持续存在,VMC可进展为扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)、心力衰竭(心衰)[1, 2]。虽然T细胞在VMC发病中的重要作用已被证实,但最近研究显示,B细胞的免疫调节作用也贯穿于VMC的整个发病过程,它不仅在T细胞的辅助作用下产生抗病毒抗体保护机体,产生AHA介导心肌损伤,病毒特异性抗体还可通过抗体依赖性增强效应(antibody dependent enhancement,ADE)促进病毒复制、加重心肌损害;而B细胞自身也能通过分泌促炎/抗炎因子、促使巨噬细胞与T细胞分化而调控心肌炎症进程。
1. 病毒特异性抗体的双向作用。机体感染CVB3后,B细胞首先在体液免疫应答中产生病毒特异性抗体清除病毒。Mena等[3]研究发现,CVB3可直接侵袭小鼠B细胞并在其中复制,然后CVB3以B细胞为载体转移至机体各组织,以心肌组织最多见,在VMC小鼠的心肌组织中可检测出已感染CVB3的B细胞。特异性敲除B细胞muMt基因后,由于失去B细胞的载体作用,CVB3早期复制延缓;但同时因为缺乏抗病毒抗体的产生,CVB3不能得到有效清除,最终病毒大量复制,加剧心肌损伤和纤维化,发展为DCM。
虽然普遍认为病毒特异性抗体对组织发挥保护作用,但近年研究发现它还可增强病毒侵袭能力,促进病毒复制,加速疾病恶化,即ADE效应,如抗登革热病毒抗体、抗寨卡病毒抗体等在机体内的ADE效应均有报道[4]。Jarasch-Althof等[5]曾将含有CVB3特异性抗体的血清加入已感染CVB3的CD19+B细胞的培养基中,结果显示CVB3对于B细胞的侵袭能力显著增强。并且初次感染CVB3后,少量已存在的特异性抗体可能会使再次感染CVB3的小鼠病情明显恶化,因此ADE效应在急性甚至慢性VMC进展中均可能发挥重要作用,B细胞产生的病毒特异性抗体在VMC中具有保护及损伤心肌的双向功效。
2. 抗心肌抗体介导心肌损伤。由于CVB病毒蛋白与心肌蛋白存在高度同源序列,病毒感染机体后可通过分子模拟机制模拟心肌抗原,从而激活自身反应性T细胞介导心肌炎症。在心肌细胞损伤后,细胞内隐蔽抗原的释放进一步打破自身免疫耐受,在T细胞辅助作用下B细胞产生大量AHA,进一步加重心肌损伤[6]。自上世纪50年代首次在动物心肌炎模型中发现AHA以来,VMC和DCM患者体内也被逐步发现AHA的存在,检出率在18%~96%不等。AHA主要包括抗心肌收缩蛋白抗体、抗心肌膜蛋白受体抗体、抗心肌线粒体抗体和抗心肌结构蛋白抗体4大类,它们可分别通过介导钙超载、干扰能量代谢、诱导细胞凋亡等途径损伤心肌[7]。2010年Yuan等[8, 9]研究发现,VMC早期的AHA主要由Th17细胞辅助B细胞产生,而Th2细胞则在VMC后期和DCM阶段的AHA的生成中才发挥优势作用。当使用抗IL-17抗体进行干预时,小鼠血清中抗腺嘌呤核苷酸转位酶(adenine nucleotide translocator,ANT)抗体浓度明显下降,心肌炎症反应受到显著抑制。在体外试验中,抗IL-17抗体同样可抑制B细胞的增殖及其抗ANT抗体的分泌。2015年Yang等[10]进一步研究发现,VMC小鼠血清中滤泡辅助T细胞(follicular helper T cell,Tfh)分泌的IL-21与血清抗ANT抗体水平呈正相关,抗IL-21抗体显著抑制抗ANT抗体的分泌、减轻心肌炎症,提示Tfh与Th17细胞在促进B细胞产生抗ANT抗体方面具有协同效应,Th17细胞可能通过Tfh细胞辅助B细胞产生AHA。
AHA的机制研究主要来自于动物实验,为进一步证实AHA对人体心肌的损害作用,2015年Caforio等[11]将从心肌炎患者血清中提取出的IgG类AHA静脉注射到小鼠体内,可诱导小鼠心肌发生剧烈的炎症反应;而近些年应用免疫吸附技术清除AHA后可以明显改善DCM患者心脏功能的报道,更是为B细胞产生AHA参与VMC和DCM进程提供了有力证据[12, 13]。基于AHA的基础和临床研究重要证据,2018年《中国扩张型心肌病诊断和治疗指南》[14]推荐:应对心肌炎和DCM患者进行常规AHA检测(Ⅰ类推荐),并根据结果早期施行针对性免疫拮抗治疗,如抗β1肾上腺素能受体(adrenergic receptor,AR)抗体阳性患者推荐使用β受体阻滞剂,抗L型钙通道抗体阳性患者推荐使用地尔硫䓬,早期药物治疗可显著改善患者预后。
B细胞具有能分泌炎症因子参与免疫反应的功能,其相关研究多来自感染性疾病:分泌IL-6促进自身免疫性脑脊髓炎发展、分泌IL-2和IL-17发挥抗寄生虫作用、分泌γ干扰素(interferon γ,IFN-γ)抵抗鼠沙门伤寒杆菌、李斯特菌等细菌对机体的攻击[15]。最近研究发现,VMC中B细胞可分泌TNF-α与IL-10参与疾病免疫调节过程。
1. B细胞分泌TNF-α促进心肌纤维化。Yu等[16]研究显示,有VMC病史的DCM患者体内B细胞数量增多且部分能分泌促炎因子TNF-α,心肌磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查纤维化显著的患者中能分泌TNF-α的B细胞数目明显多于纤维化不明显者,前者血清胶原蛋白III的表达也相应明显升高,并与能分泌TNF-α的B细胞数量呈正相关。研究提示B细胞可能通过分泌TNF-α直接促进胶原蛋白Ⅲ型在心肌组织中的大量聚集,促进心肌纤维化,加速VMC向DCM发展。另外,Lund等[17]发现B细胞不仅接受CD4+T细胞辅助产生抗体,还能通过分泌TNF-α和TGF-β等细胞因子调节CD4+T细胞介导的免疫应答。结合Th1和Th17细胞在VMC诱导心肌炎症和纤维化中的重要作用[18, 19],推测B细胞也存在通过分泌TNF-α调节Th1与Th17细胞分化而间接参与心肌纤维化的可能。
2. B细胞分泌IL-10抑制心肌炎症。2000年Mizoguchi等[20]首次在炎症性肠病小鼠模型中发现少部分B细胞具有免疫抑制效应,随后发现这类细胞主要通过分泌IL-10参与免疫调节,故称其为B10细胞[21]。B10细胞在类风湿关节炎、系统性红斑狼疮和多发性硬化症等自身免疫性疾病中均有存在,它们能够通过抑制效应T细胞以及增强辅助T细胞功能来抑制免疫炎症、延缓疾病发展[22, 23]。2015年Cen等[24]发现,B10细胞数量在CVB3感染的VMC小鼠中有明显增加,其数量与心肌炎症均在病毒感染后第7天达到高峰,而后随着炎症减轻也逐渐减少。最近Wei等[25]将从感染CVB3的BALB/c小鼠中提取出的B10细胞过继转输至严重免疫缺陷(severe combined immunodeficiency,SCID)小鼠体内后,诱导SCID小鼠发生VMC,发现其心肌炎症的严重程度与对照组并无差别;然而在此基础上给SCID小鼠又转入CD4+T细胞,心肌炎症显著减轻。进一步研究显示,在VMC小鼠发病早期(第3天),B10细胞能下调转录因子T-bet和RORγt的mRNA表达,减少Th1和Th17细胞的数量,抑制心肌炎症,但至第7天,B10细胞却未能抑制炎症反应,心肌损伤继续进展。Jiao等[26]研究揭示,DCM患者外周血和脾脏中B10细胞数量减少,其抑制TNF-α分泌及维持调节型T细胞分化的能力均明显减弱。这提示,B10细胞主要在VMC发病早期通过负向调控Th1和Th17细胞来抑制心肌炎症,它在疾病后期的变化机制待进一步阐明。
2017年Chen等[27]研究发现,microRNA-98(miR-98)可负向调控自身免疫性心肌炎小鼠B10细胞分泌IL-10,应用miR-98抑制剂能促使IL-10的分泌增多,抑制心肌炎症。另有研究证实,B10细胞在VMC中经历了短暂的增加,而前列腺素E2(protaglandin E2,PGE2)可通过MAPKs/AKT-AP1轴或AhR信号传导机制增加B10细胞数量[28]。经PGE2预处理的B10细胞能抑制Th0细胞分化为Th17细胞,改善VMC的炎症反应。因此,B10细胞有可能成为VMC临床治疗的一个潜在靶标。
(1)CCR2+/CCR2-巨噬细胞的分化。巨噬细胞可分泌各种细胞因子、趋化因子和酶,参与动脉粥样硬化、心肌梗死以及VMC等心血管疾病的发病过程[29]。心肌组织中巨噬细胞根据CCR2的表达水平分为胚胎来源巨噬细胞(CCR2-巨噬细胞)和单核细胞来源巨噬细胞(CCR2+巨噬细胞),其中CCR2-巨噬细胞具有促进心肌修复,抑制心肌炎症的作用,而CCR2+巨噬细胞作用却相反[30]。Zouggari等[31]研究发现,在急性心肌梗死小鼠模型中,心肌坏死组织与B细胞膜上Baff受体相结合后,通过激活Baff信号通路促进CD20+B细胞分泌趋化因子CCL7。CCL7与单核细胞上的CCR2受体结合后,能诱导单核细胞从骨髓趋化并募集于损伤心肌组织中,分化为CCR2+巨噬细胞而进一步加重心肌损伤。该研究为进一步探索B细胞和巨噬细胞在VMC发病中的免疫机制提供了新思路,相关研究仍在进行中。
(2)M1/M2巨噬细胞的极化。在炎症微环境中,巨噬细胞可极化为经典激活巨噬细胞(M1)和选择性激活巨噬细胞(M2),前者通过分泌IL-12、IL-23和NOS等促炎因子介导炎症,后者则通过分泌CCL18、IL-10以及精氨酸酶等抗炎因子抑制炎症。研究证实,IFN-γ和TNF-α等可促进M1型巨噬细胞极化,而IL-4、IL-13和IL-10等则促进M2型巨噬细胞极化[32]。Li等[33, 34]研究发现,在CVB3感染的VMC小鼠中,将M2巨噬细胞接种到雄性的易感小鼠后,心肌炎症明显受到抑制; 特异性敲除B细胞muMt基因的C57BL/6小鼠接受CVB3感染1周后,心肌炎症较未敲除的对照组显著减轻,且M2巨噬细胞数目增加,M1巨噬细胞比例下降。但该敲基因小鼠被重新过继转输入B细胞后,M2与M1巨噬细胞比例发生逆转,心肌炎症加剧。这说明,B细胞在VMC中可抑制巨噬细胞向M2型极化,加重心肌损伤,其机制可能与B细胞能分泌IFN-γ和TNF-α等细胞因子有关[16, 17]。
虽然B10细胞具有抑制Th17细胞分化的作用,但大多数B细胞还是作为抗原提呈细胞促进Th17细胞分化介导心肌炎症。抗原提呈细胞上表达的CD80/CD86与T细胞表面的CD28/CTLA4形成共刺激分子对,作为T细胞活化的第二信号调节初始CD4+T细胞增殖、分化。最近Huang等实验[35, 36]中发现,感染CVB3的小鼠发病1周时,心肌炎症反应明显,B细胞膜上大量表达CD80,且心肌炎症严重程度与B细胞膜上CD80数量呈正相关;随着心肌炎症改善,CD80表达也相应下降。CD86在B细胞膜上表达则与CD80相反,与VMC炎症程度无关联。进一步研究显示,抗CD80抗体可以通过下调ROR-γt表达来抑制CD4+T细胞向Th17细胞分化、减轻心肌炎症反应,而抗CD86抗体无此效应;有趣的是,当使用抗CD80与抗CD86抗体联合干预时,心肌炎症也无明显减轻,提示抗CD86抗体削弱了抗CD80抗体对心肌的保护作用。由于VMC的免疫发病机制并非只有Th17细胞参与,CD86也可能通过调节其他免疫细胞发挥作用。但上述研究表明,B细胞可以通过表达CD80激活CD4+T细胞、促进Th17细胞分化,加速VMC发生发展。
B细胞作为机体重要的免疫细胞,可通过分泌抗体、细胞因子及调节其他免疫细胞分化和功能等多种方式参与VMC免疫应答的全过程,关注和研究B细胞的作用对进一步揭示VMC发病机制并为其治疗提供新思路有重要意义。
所有作者均声明不存在利益冲突





















