一直以来人们都认为，巨噬细胞起源于骨髓，并在周身循环，对细胞残片和外来异物展开吞噬。近年来，不断有研究发现巨噬细胞还在一些器官中常驻，并发挥着特殊功能。例如，巨噬细胞参与脂肪组织中的发热调节，脾脏和肝脏中的铁元素回收以及大脑中的突触修剪。这些非常规活动表明巨噬细胞有着极强的功能多样性[1]。
这次令人惊讶是，麻省总医院研究人员发现巨噬细胞还是帮助心脏正常跳动的关键因素！更让人惊讶的是，科学家们并没有发现心脏要如此有求于巨噬细胞的原因。最新研究成果发表在4月20日的《Cell》杂志上[2]。
心脏是维持人体血液循环的主要动力器官，它之所以能有规律地收缩和舒张，很大程度上依赖于窦房结（人体原装的心脏起搏器）发出的电冲动。电冲动从窦房结（SA）发出，一边传导到心房肌（AM），一边通过房室结（AV），传达到心室肌（VM）。心房肌和心室肌按照一定的节律性收缩，心脏才能有效地发挥泵血的作用。
心脏电信号传导通路
房室结作为心房和心室之间唯一的电冲动传导通道，在心脏的电信号传导系统中起着至关重要的作用。临床上，房室传导阻滞可导致心律失常，使心脏不能正常收缩和泵血，患者出现意识丧失、抽搐，严重者可致猝死[3]。因此，房室传导阻滞也是心脏起搏器植入治疗的主要病因。但目前高达60％房室阻滞病例的发生原因是未知的[4]。
在因心律失常而导致的猝死及心力衰竭、心肌梗死的相关病例中，已经有研究发现巨噬细胞在数量和表型上的异常变化[5]。此外，心脏的其他炎性疾病比如查加斯病（一种人兽共患的寄生原虫病，可在人体心脏中繁殖导致感染者猝死）和心肌炎，也会引起心脏电信号传导异常，这就让身在其中的巨噬细胞有点「瓜田李下」了。
心脏中具有大量常驻的巨噬细胞，它们穿梭于肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞。尤其是在房室结节点中，巨噬细胞更为丰富。有研究发现巨噬细胞能够愈合心脏中损伤的组织[5]，但这仍不能解释巨噬细胞为何常驻于正常心脏之中。那到底巨噬细胞对于正常的心脏功能有没有特殊作用呢？
人类房室结（AV）中的巨噬细胞，心肌细胞（红色）周围密集散布着巨噬细胞（绿色）
研究人员先是通过免疫荧光分析，发现心脏中常驻的巨噬细胞具有Cx43蛋白的特异性表达。Cx43是一种细胞间隙连接蛋白，连接两个相邻细胞的细胞质，以使其能够传递信号。研究人员通过电子显微镜也观察到了房室结巨噬细胞与相邻心肌细胞之间直接的膜-膜接触。
巨噬细胞与心肌细胞这么亲密的接触，意味着一定存在点什么！为了验证这个假设，研究人员将心脏巨噬细胞与小鼠心肌细胞共同培养，然后记录跳动的心肌细胞和巨噬细胞的膜电位。数据显示巨噬细胞动作电位与心肌细胞动作电位保持同步。
这还不能说明什么，万一巨噬细胞只是被动同步的旁观者呢。为了排除这种可能，研究人员尝试在巨噬细胞中表达光激活蛋白，这样就可以通过光照实现对其膜电位变化的控制。进一步的数学建模分析证明，巨噬细胞可以通过Cx43蛋白连接到心肌细胞，对心肌细胞的电信号产生推动作用，帮助心肌完成收缩和泵血。也就是说，巨噬细胞在二者的关系中，并不是被影响者，而是巨噬细胞帮助了心脏跳动！
巨噬细胞“连接”心脏细胞，推动电信号，帮助心肌细胞收缩和心脏泵血
如果切断巨噬细胞与心肌细胞的联系，又会出现什么后果呢？研究人员通过一系列的对照试验，分析了巨噬细胞对心脏跳动的影响。有趣的是，在房室结巨噬细胞缺失和Cx43蛋白被抑制的小鼠实验中，小鼠的心电图都出现了明显的异常（PR间隔和房室结有效不应期出现了延长），通过房室结的信号传导也显著减慢。
也就是说，没了巨噬细胞的参与，房室结的电信号传导会出现阻滞，原本健康的心脏跳动，就会出现异常。看似完美的心脏电信号传导通路，为什么还额外需要巨噬细胞的帮助？文章表示具体原因还不得而知[2]。
不过可以确定的是，巨噬细胞是心脏电信号传递通路的重要参与者，其数量或功能的变化可能导致心律异常。研究人员推测，巨噬细胞也有可能在房室结以外的传导异常中「承担责任」，包括心房颤动和局部缺血引起的室性心律失常。
了解巨噬细胞对正常心脏传导和心律异常的贡献可能会产生新的病理生理学观点，并提出重点调控巨噬细胞的新型治疗策略。研究团队也正在探索巨噬细胞在健康心脏和信号传导常见疾病中的具体作用[6]。
研究人员称，如果巨噬细胞确实在疾病中发挥作用，那么它可以开辟新的治疗方向，因为这些免疫细胞自然状态下就要吞噬外来的异物，因此容易被靶向[7]。
[1] Davies, L.C., Jenkins, S.J., Allen, J.E., and Taylor, P.R.Nat. Immunol. 2013; 14: 986–995
[2] http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30412-9
[3] Arrhythmias, sudden death and syncope.Rubart, M. and Zipes, D.P.: 909–921
[4] The aetiology of complete heart-block.Zoob, M. and Smith, K.S.BMJ. 1963; 2: 1149–1153
[5] Leukocyte behavior in atherosclerosis, myocardial infarction, and heart failure.Swirski, F.K. and Nahrendorf, M.Science. 2013; 339: 161–166
[6] http://www.massgeneral.org/about/pressrelease.aspx?id=2088
[7] https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170420141857.htm
