综述：巨噬细胞在免疫和炎症中介导MIRI和MI的双重作用：损伤、修复、串扰与治疗

本综述系统阐述了巨噬细胞在心肌缺血再灌注损伤（MIRI）和心肌梗死（MI）中的双重调控作用。文章深入探讨了CCR2high和TREM2high巨噬细胞亚群在炎症爆发期和组织修复期的动态变化，揭示了其通过免疫串扰（如中性粒细胞、T细胞）、极化转换（M1/M2）和分子通路（NF-κB/STAT）调控心脏损伤与修复的机制，并展望了靶向巨噬细胞的抗炎治疗、外泌体递送和干细胞干预等治疗策略。

　　

1. 心肌缺血再灌注损伤（MIRI）与心肌梗死（MI）

冠状动脉疾病（CAD）是全球死亡率最高的疾病，其中急性ST段抬高型心肌梗死（MI）患者每年超过300万例。再灌注治疗虽是当前最有效的治疗手段，但恢复血流供应时会引发过氧化、炎症、细胞内钙超载和不可逆的凋亡/坏死等病理反应，统称为心肌缺血再灌注损伤（MIRI）。两者在发病机制上的核心区别在于：MIRI代表缺血再灌注（IR）过程带来的额外损伤，而MI则是持续缺血导致的直接损伤。因此，MIRI以早期爆发性炎症和再灌注后的继发性损伤为特征，而MI则表现为从急性炎症到组织修复与纤维化的动态过程。

2. 巨噬细胞的吞噬与消化功能

吞噬作用是维持组织稳态和防御病原体入侵的关键机制。巨噬细胞来源于骨髓单核细胞，在感染或损伤时通过趋化信号迁移至损伤部位，通过吞噬溶酶体消化病原体、碎片和寄生虫。它们通过识别凋亡标志物（如磷脂酰丝氨酸）和表面受体（如TREM2、CD36）清除坏死心肌细胞和碎片，防止继发性损伤。此外，巨噬细胞还参与抗原提呈以激活其他免疫细胞。巨噬细胞包括组织驻留和招募亚群。缺血后，坏死细胞释放损伤相关分子模式（DAMPs），如高迁移率族蛋白B1（HMGB1）和腺苷三磷酸（ATP），通过模式识别受体激活招募单核细胞至梗死区域。招募的单核细胞分化为原始巨噬细胞，而CCL2与CCR2结合驱动单核细胞迁移和巨噬细胞分化。巨噬细胞被分类为促炎M1型和修复型M2型，其极化动态受细胞因子微环境严格调控。

3. 巨噬细胞在MIRI和MI中的免疫与炎症行为

3.1. 单核巨噬细胞在MIRI和MI中的极化

促炎因子如IL-6和IFN-γ通过NF-κB/PI3K、IRF/STAT和LPS/TLR4通路驱动M1极化。激活的M1巨噬细胞分泌炎症介质，形成促炎正反馈环，加剧炎症和心肌损伤。相反，抗炎因子如IL-10和TGF-β促进M2极化。M2巨噬细胞在MIRI中发挥抗炎作用，其分泌的因子进一步极化其他巨噬细胞向M2表型转变，建立抗炎正反馈环，减轻炎症并提供心脏保护。M1/M2分类为巨噬细胞异质性提供了基础框架，但无法完全捕捉MIRI中巨噬细胞的复杂异质性。在心肌损伤中，巨噬细胞表现出动态可塑性，允许分化的M1巨噬细胞向M2表型转变。在MIRI中，再灌注时的ROS爆发维持M1主导地位，延迟M2转变并放大继发性损伤；而在MI中，持续缺血产生的DAMPs逐渐将巨噬细胞转向TREM2^high修复表型以缓解炎症。

3.2. 组织驻留巨噬细胞

经典的心脏组织驻留巨噬细胞表达LYVE1、GAS6和CBR2等标志物，使它们能够感知受损心肌的细胞因子并刺激血管生成，同时防止纤维化。在MI中，CCR2^high和TREM2^high巨噬细胞分别成为早期和晚期的主要亚群。CCR2表达水平决定功能多样性：胚胎来源的CCR2^?巨噬细胞缺乏炎症标志物并提供缺血后保护，而单核细胞来源的CCR2⁺巨噬细胞缓慢补充，表达炎症因子并激活MYD88等通路产生单核细胞招募趋化因子。相反，驻留CCR2^?巨噬细胞抑制单核细胞招募。CCR2^low巨噬细胞在早期损伤中表达增殖和自我更新基因，并表现出增强的efferocytosis能力。后期，血管生成相关基因如FN1、SLC7A2和SDC3占主导。此外，短暂的BHLHE41⁺巨噬细胞在发育中的梗死中分泌颗粒蛋白以拮抗TNF-α/TNFR1并减少肌成纤维细胞活性。相反，纤维化基因如BGN、COL1A2、DCN、COL1A1和COL3A1促进组织瘢痕形成。在MIRI中，再灌注时的急性氧化应激主要激活CCR2^high巨噬细胞，通过ROS介导的DAMP释放驱动快速M1极化并放大炎症；而在MI中，TREM2^high巨噬细胞逐渐主导以协调血管生成-纤维化平衡。

3.3. 单核细胞与招募巨噬细胞

受损心肌通过组织驻留巨噬细胞招募骨髓来源的单核细胞进入循环，单核细胞可通过LY6C2和PLAC8标志物检测。单核细胞浸润通过CCL2/CCR2信号和CX3CR1表达启动，分化为促炎巨噬细胞，早期替代驻留群体。这些招募的巨噬细胞表达高水平的S100A8、S100A9、PF4、CCL7和FABP5，促进白细胞趋化的同时通过炎症分泌加剧损伤，但支持坏死细胞清除。促炎巨噬细胞主要表达CCR2和MHC-II，功能异质性与CCR2水平相关：招募的CCR2⁺巨噬细胞表现出更高的炎症基因表达（富集于TNF/NF-κB/RAS/IL2通路）、精氨酸酶1、MRC1和HIF1α。CCR2^high巨噬细胞在急性炎症期达到高峰，独特表达RSAD2并分泌meteorin样（METRNL）分泌蛋白，通过KIT受体介导的血管生成和修复促进组织保护和代谢适应。在MIRI中，招募的CCR2^high巨噬细胞快速分泌METRNL以减轻急性氧化损伤并在再灌注后数小时内增强坏死细胞的吞噬清除；而在MI中，同一亚群主要通过TGF-β/VEGF驱动纤维化。CCR2^low巨噬细胞表达抗炎GPNMB和HMOX1。MHC-II^high巨噬细胞驱动炎症极化，分泌IL-1β，通过AXL清除凋亡细胞并参与抗原提呈，而MHC-II^low亚群在MIRI后早期增强坏死心肌细胞的吞噬作用。CD72^high巨噬细胞（Rel调控）表现出炎症表型，IL6/TNF升高。急性炎症后，招募的TREM2⁺巨噬细胞（主要为CCR2⁺MHCII^low）变得比驻留TREM2⁺细胞更重要，分泌衣康ate以抑制心肌细胞凋亡并促进成纤维细胞增殖。TREM2^high巨噬细胞（单核细胞来源）数量增加，低表达FOLR2/LYVE1/MGL2，显示主导的抗炎特性。可溶性TREM2调节极化，TREM2缺陷损害内吞作用并通过SYK-SMAD4抑制SLC25A53。值得注意的是，CCL2激活的CCR2⁺巨噬细胞转化为修复表型，分泌TGF-β和VEGF以促进纤维化。

3.4. 巨噬细胞与其他免疫炎症细胞的通讯

在MIRI早期，单核细胞非依赖的巨噬细胞改变免疫串扰并诱导促炎中性粒细胞极化。已验证的巨噬细胞-中性粒细胞配体-受体对包括IGF1-IGF1R和CSF1-CSF1R，表现出高表达。组织驻留巨噬细胞招募CCL3^high中性粒细胞，随后介导炎症巨噬细胞招募。 prolonged IR触发细胞因子和趋化因子分泌高峰，与巨噬细胞和NK细胞浸润最大值重合。急性期后，中性粒细胞调节巨噬细胞功能以促进修复。中性粒细胞来源的YM-1通过驱动M2极化保护 against MIRI。招募的巨噬细胞调节T细胞激活，特征为高表达CD209D、DPP-4和H₂O₂。在损伤后期，单核巨噬细胞功能和T细胞分化受lncRNA NEAT1调控。CD4⁺ T细胞通过树突状细胞（DCs）识别心脏抗原，分化为Tregs以通过减少凋亡和增强心肌细胞增殖缓解炎症。MHC-II⁺巨噬细胞和DCs通过抗原提呈与T细胞交互，影响炎症、修复和重塑。Treg来源的IL-35通过GP130信号激活巨噬细胞CX3CR1和TGF-β1。 B细胞与巨噬细胞相邻，调节心肌CCR2-MHC-II^high群体，而NK细胞在MI修复中防止纤维化并促进血管生成/血管化。这些免疫交互在MIRI和MI中均发生，但时间主导性不同：中性粒细胞-巨噬细胞串扰驱动MIRI急性炎症缓解，而T/B细胞介导的调节 orchestrate MI慢性重塑。

4. 巨噬细胞相关治疗靶点

4.1. 抗炎治疗

抗炎治疗可能减轻MIRI进展。早期单核细胞招募可通过靶向G蛋白偶联受体激酶5抑制。相反，neogenin缺陷通过JAK1-STAT1通路加剧巨噬细胞浸润和促炎极化。MI损害5-甲氧基色氨酸（5-MTP）的生物合成，这是一种抗炎和抗纤维剂，减少T细胞和巨噬细胞浸润。S100A9通过驱动单核细胞动态和生成修复性LY6C^lowMERTK^high巨噬细胞促进修复。浸润后，IκB kinase通过负调控M1极化保护 against MIRI。Smad3介导巨噬细胞向抗炎表型转变；Smad3^null巨噬细胞表现出TGF-β1、IL-10、血管生成因子和吞噬相关 milk fat globule EGF factor-8表达减少。α-硫辛酸（ALA）抑制缺氧炎症细胞因子，促进M2b极化，并抑制巨噬细胞中的HMGB1/NF-κB。含有ALA的上清液阻断缺氧心肌细胞的凋亡和自噬。PCSK9调节巨噬细胞极化介导的 post-MI重塑。Galectin-3^highCD206⁺巨噬细胞产生骨桥蛋白（OPN），其通过IL-10-STAT3-Galectin-3轴极化促进纤维化和凋亡清除。CARD9在F4/80⁺巨噬细胞中介导促炎级联，可能通过NF-κB调控的 lipocalin 2驱动 adverse重塑。这些靶点对MIRI和MI均具有转化潜力，但需要不同的干预策略：MIRI治疗应优先抑制急性期炎症（如IκB kinase调制），而MI干预必须平衡纤维化 regulation（如SMAD3/OPN靶向）与慢性炎症控制。

4.2. 细胞外囊泡（EVs）

外泌体由心肌细胞、间充质干细胞（MSCs）和心脏祖细胞分泌，富含miRNA、mRNA、蛋白质和脂质。这些囊泡调节巨噬细胞功能。外泌体标志物如CD47和整合素避免单核吞噬清除并 enable巨噬细胞靶向，对治疗心肌缺血损伤至关重要。外泌体携带的miRNAs以多种方式调节巨噬细胞极化：miR-21激活STAT3诱导M2极化，具有抗炎和修复作用；miR-155抑制剂通过阻断NF-κB/JNK通路减少TNF-α和IL-6；miR-30e靶向NLRP3抑制IL-1β和IL-18分泌。外泌体还递送抗炎细胞因子如TGF-β和IL-10以抑制M1表型。 beyond极化，外泌体上调巨噬细胞MERTK受体以增强吞噬和碎片清除，而miR-29b通过下调胶原基因（COL1A1和COL3A1）减少纤维化。 collectively，这些机制抑制炎症、促进修复并调节损伤后纤维化。虽然外泌体治疗对MIRI和MI均有 benefit，但其应用应时间优化：急性MIRI需要快速抗炎递送（如靶向NLRP3的miR-30e），而慢性MI需要持续抗纤维化效应（如抑制胶原的miR-29b）。

4.3. 干细胞治疗

干细胞治疗通过急性无菌免疫反应改善心脏功能，特征为CCR2⁺和CX3CR1⁺巨噬细胞通过调制成纤维细胞活性减少边界区ECM。皮质骨干细胞（CBSCs）分泌TGF-β和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF），影响心肌细胞和非心肌细胞死亡以及免疫细胞招募。CBSC治疗增加galectin-3⁺巨噬细胞、成纤维细胞和CD4⁺ T细胞数量，同时减少心肌细胞凋亡。在CBSC条件培养基中，巨噬细胞极化向抗炎表型，分泌IL-10、TGF-β和IL-1RA并增强内吞作用。CBSC来源的EVs（CBSC-EVs）驱动巨噬细胞极化和 proreparative T细胞表型。具体地，miR-182/183富集的EVs在LPS刺激下通过RASA1轴介代谢重编程和修复极化。MSCs调节骨髓来源M1和M2巨噬细胞的平衡，并通过增强M2巨噬细胞介导的efferocytosis减少中性粒细胞数量。虽然MIRI和MI均受益于干细胞介导的巨噬细胞调制，但治疗焦点因损伤阶段而异：急性MIRI需要中性粒细胞聚焦干预，其中MSCs具有优势，而慢性MI需要纤维化 regulation，其中CBSCs和CBSC-EVs表现出优越性。

5. 抗炎细胞因子靶向治疗的临床研究进展

临床转化的核心目标是通过抑制促炎巨噬细胞同时促进修复亚群来增强损伤后修复，主要通过靶向抗炎细胞因子治疗实现。CANTOS试验证明Canakinumab（抗IL-1β）显著减少 post-MI心血管事件复发，验证了IL-1β阻断作为改善MI预后的有效策略。类似地，Anakinra（IL-1受体拮抗剂）在VCU-ART试验中改善MI患者心脏功能，减少STEMI患者14天治疗后新发心力衰竭住院，并 attenuate STEMI中的全身炎症。Tocilizumab（抗IL-6R）增强急性STEMI中的心肌挽救。这些策略有效调制巨噬细胞表型、抑制炎症并促进修复。虽然细胞因子靶向治疗对MIRI和MI均显示 promise，但治疗焦点因损伤阶段而异：MI管理受益于慢性IL-1/6通路抑制（如Canakinumab），而MIRI需要急性期干预（如再灌注 setting中的短程Anakinra）。这些治疗的长期疗效和安全性需要进一步评估。

6. 结论

CAD构成心肌缺血损伤和MI的根本病理基础，而心肌再灌注——尽管临床上是挽救所必需的——矛盾地触发MIRI。我们的综合表明巨噬细胞异质性和可塑性 critically决定 divergent病理结局。在MIRI中，急性氧化应激将CCR2hi巨噬细胞 trapped于促炎状态，通过ROS–DAMP级联加剧继发性损伤，而在MI中，分阶段的CCR2^high-to-TREM2^high巨噬细胞转变动态 orchestrate修复-纤维化平衡 during慢性重塑。此外，我们解码时空免疫串扰网络—— notably中性粒细胞–巨噬细胞轴主导MIRI超急性期 versus B细胞–巨噬细胞轴调节晚期MI——并推进一个变革性治疗框架， spanning分子靶向（如IL-1β/IL-6阻断）、精准递送系统（阶段优化纳米载体/水凝胶）和再生工程（干细胞–外泌体重编程）。 Collectively，这些见解将时空精确的巨噬细胞中心调制定位为范式以 halt损伤进展并恢复心脏稳态。

7. 讨论

传统的M1/M2巨噬细胞分类不足以全面定义其在心脏损伤中的作用，特别是在区分急性再灌注损伤（MIRI）和慢性梗死（MI）方面，因此需要通过单细胞测序进行高级表征。这种方法基于时空动力学、损伤进展和代谢状态揭示亚群异质性。在MIRI中，CCR2^highRSAD2⁺巨噬细胞在6小时内主导梗死周围区，通过NOX2上调驱动ROS放大；在MI中，TREM2^highFOLR2^low巨噬细胞在第7天在纤维化边界扩张，分泌PDGF-BB以激活成纤维细胞。这种时空分辨率表明巨噬细胞异质性 injury-phase-dependent，挑战静态M1/M2范式。在心肌损伤中，巨噬细胞表现出显著可塑性。单核细胞来源亚群从早期促炎表型（对坏死清除 essential）转变为晚期修复状态。关键地，可塑性动力学在MIRI与MI中分异。在MIRI中，再灌注诱导的ROS爆发通过HIF-1α/NF-κB共激活将单核细胞来源巨噬细胞锁定于促炎状态，延迟M2转变 >72小时并放大心肌细胞铁死亡；在MI中，持续缺血中的缺氧梯度通过AMPK/PGC-1α介导的代谢重编程逐渐极化巨噬细胞向TREM2^high表型， enable分阶段修复。这解释了为什么MIRI治疗需要急性炎症拦截，而MI需要持续调制巨噬细胞代谢。同时，驻留巨噬细胞 demonstrate context-dependent功能适应。这种表型灵活性，受细胞起源影响， highlight控制炎症在启动MI修复中的 paradoxical重要性。

然而，关键知识 gap impede治疗进步。新兴证据揭示阶段特异性免疫串扰，其中中性粒细胞来源YM-1在早期MIRI（0–24小时）通过IL-4Rα/JAK3-STAT6信号指导巨噬细胞M2极化，但再灌注生成ROS氧化YM-1，削弱这种保护轴并 perpetuating炎症；相反，在晚期MI（第14天+），心脏相关B细胞通过APRIL/TACI信号维持TREM2^high巨噬细胞存活，直接促进胶原交联和纤维化进展。这种时间层次强调中性粒细胞–巨噬细胞串扰仅在MIRI超急性期可治疗靶向，而B细胞–巨噬细胞交互主导慢性MI重塑——突出干预中精准定时的需求。尽管如此，基本问题仍未解决 regarding B细胞、T细胞、NK细胞和DCs如何集体 orchestrate巨噬细胞功能 across急性炎症和慢性重塑阶段。

当前靶向巨噬细胞调节的治疗，如IL-1阻断、工程化外泌体和新兴方法如心包GATA6⁺巨噬细胞调制或胆碱能免疫调制，显示疗效但面临转化限制，包括空间特异性挑战、成本效益障碍和时间精度不足。为克服这些时空约束，下一代策略必须 embrace阶段特异性递送系统——如纳米颗粒在再灌注2小时内释放IL-1β siRNA以阻断CCR2^high巨噬细胞中的NLRP3炎症体 during MIRI，和水凝胶支架缓慢释放METRNL以极化慢性MI纤维化区中的TREM2^high巨噬细胞。同时，通过BDNF功能化贴片微环境重编程增强修复巨噬细胞在边界区存活，但需要缺氧响应载体以防止在 normoxic MIRI心肌中的脱靶效应。进一步利用单细胞引导精度，空间转录组学识别CCR2^highPF4⁺巨噬细胞作为MIRI心律失常发生的关键驱动者， enable亚型特异性消融。 Collectively，此类创新将巨噬细胞靶向治疗从广泛抑制转变为 context-aware恢复炎症-修复平衡， thereby改变治疗疗效和特异性。