巨噬細胞與腎間質(zhì)纖維化

陳 曉 崔 艷 安惠霞 張慶芳

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腎內(nèi)科二病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150086)

巨噬細胞與腎間質(zhì)纖維化

陳 曉 崔 艷 安惠霞 張慶芳

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腎內(nèi)科二病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150086)

腎間質(zhì)纖維化;巨噬細胞

腎間質(zhì)纖維化是慢性進展性腎病的重要組織學(xué)表現(xiàn)，是導(dǎo)致終末期腎衰竭的最終共同通道，其病變程度與慢性腎臟病預(yù)后密切相關(guān)〔1〕。動物和臨床試驗表明，各種腎臟疾病進行性腎功能惡化主要取決于腎間質(zhì)損傷嚴重程度。傳統(tǒng)觀點認為腎間質(zhì)纖維化發(fā)病機制主要是:各種致病因子如炎癥、損傷、藥物、糖尿病和遺傳因素等導(dǎo)致腎臟損傷后，腎固有細胞活化，釋放化學(xué)趨化因子，致使循環(huán)中炎癥細胞浸潤腎間質(zhì)，進一步產(chǎn)生和分泌促炎癥和纖維化的細胞因子;介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的級聯(lián)放大與持續(xù)，同時使腎組織局部產(chǎn)生大量氧自由基及碎片組織，引起腎小管細胞凋亡，腎小管萎縮。在細胞因子作用下腎小管上皮-間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化(EMT)，成纖維細胞活化，膠原分泌增加而降解減少，造成間質(zhì)纖維化?？梢娧装Y細胞浸潤是腎間質(zhì)纖維化形成過程中的重要環(huán)節(jié)〔2〕。而在各種腎小球腎炎中，間質(zhì)浸潤的炎癥細胞以單核/巨噬細胞為主〔3〕，因此巨噬細胞浸潤與腎臟慢性炎癥和纖維化有密切關(guān)系。本文對兩者間關(guān)系及研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 巨噬細胞

巨噬細胞是單核細胞隨血流到全身各種組織后分化而成，是單核/吞噬細胞系統(tǒng)中高度分化、成熟的細胞類型，所在部位不同類型和命名也不一樣。巨噬細胞可分泌釋放血小板源性生長因子(PDGF)、一氧化氮(NO)、活性氧(ROS)、白細胞介素(IL)、腫瘤壞死因子(TNF)-α、補體和金屬蛋白酶類等〔4〕，參與局部炎癥反應(yīng)，發(fā)揮吞噬防御和抗原提呈功能?；诩毎砻鏄酥竞图毎蜃臃植疾煌瑢⒕奘杉毎譃閮煞N表型(如圖1):M1型和 M2型。M1型通過經(jīng)典途徑活化，γ-干擾素(IFN-γ)、脂多糖(LPS)或細胞因子〔如 TNF和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)〕能誘導(dǎo)經(jīng)典的M1巨噬細胞活化，產(chǎn)生和分泌 IL-1，6，12，TNF-α，巨噬細胞趨化蛋白(MCP)-1，CC亞族趨化因子(CCL2，CCL3，CCL4，CCL20/MIP-3a)，ROS，NO等細胞因子，是導(dǎo)致炎癥和免疫損傷的主要成分。M2型是經(jīng)選擇性活化，IL-4、IL-13、免疫復(fù)合物、IL-10等多種刺激物誘導(dǎo)的活化，產(chǎn)生分泌纖維連接蛋白(FN)、galectin-3(B-半乳糖苷黏合素家族成員之一)、TNF-α、IL-10，12、胰島素樣生長因子(IGF)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β、細胞外基質(zhì)(ECM)等，具有強的吞噬能力，可產(chǎn)生營養(yǎng)因子，減輕促炎癥因子分泌〔5〕。

圖1 不同表型巨噬細胞與腎臟間質(zhì)纖維化關(guān)系

2 巨噬細胞浸潤的機制

目前腎組織中巨噬細胞浸潤機制不完全清楚，但目前認為:在各種炎癥因子、黏附分子、趨化因子共同作用下，血液中單核細胞與血管內(nèi)皮細胞發(fā)生黏附，同時誘導(dǎo)趨化因子及慢性炎癥因子等大量釋放，導(dǎo)致腎間質(zhì)單核細胞局部廣泛聚集，分化為巨噬細胞。腎組織局部化學(xué)趨化因子和黏附分子表達增加，在巨噬細胞局部組織聚集過程中起重要作用。而炎癥因子是介導(dǎo)炎癥放大和持續(xù)的基礎(chǔ)。

2.1 細胞黏附分子 細胞黏附分子是細胞間信息溝通的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括選擇素，血管細胞黏附分子(VCAM)-1，細胞間黏附分子(ICAM)-1及巨噬細胞抑制因子(MIF)。選擇素是細胞黏附分子家族主要成員，其與配體介導(dǎo)循環(huán)中炎癥細胞與血管內(nèi)皮細胞的聯(lián)系，導(dǎo)致炎癥細胞捕獲與移動。選擇素有3種:E-、P-和L-選擇素。單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)模型是研究腎小管間質(zhì)纖維化的經(jīng)典模型。在敲除3種選擇素(EPL-/-)的鼠UUO模型中，不僅減少巨噬細胞間質(zhì)浸潤，且減少膠原沉積和小管細胞凋亡〔6〕。MIF是一種垂體前葉及外周巨噬細胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。MIF能活化巨噬細胞，抑制其游走移動，增強其黏附、吞噬作用，調(diào)節(jié)白細胞活性和成纖維細胞增殖。VCAM-1，ICAM-1兩者在促進固有炎癥細胞黏附到血管壁過程中起重要作用，靜脈注射反轉(zhuǎn)錄核苷酸來對抗ICAM-1基因表達，可減輕UUO術(shù)后巨噬細胞浸潤及ECM產(chǎn)生〔7〕。

2.2 炎癥趨化因子 單核/巨噬細胞炎癥趨化因子由巨噬細胞及內(nèi)皮細胞等多種細胞產(chǎn)生，包括 CXC，CC亞族，C亞族MCP-1等，其主要功能是趨化和激活單核細胞至炎癥部位。在UUO模型中兩種的表達從第2～10天逐漸增加〔8〕。體內(nèi)封閉MCP-1基因，可減輕UUO術(shù)后巨噬細胞浸潤及間質(zhì)纖維化〔9〕。刪除CC受體(CCR)2(CC受體2)基因或應(yīng)用CCR2阻滯劑也可減輕巨噬細胞浸潤及間質(zhì)纖維化〔10〕。

2.3 炎癥因子 炎癥細胞激活涉及許多細胞因子，某些因子同時又可被炎癥細胞以自分泌方式進行分泌。一些因子如IL-1、2、6、8、10、12、17、18 和 TNF-α 等促進巨噬細胞炎癥特征，放大炎癥反應(yīng)。另外如 IL-4、11、13抑制該特性。IL-1和TNF-α作為重要的急性期炎癥介質(zhì)在梗阻腎炎癥細胞浸潤中起主要作用〔11，12〕。單核/巨噬細胞是 IL-1主要來源，在 UUO 模型中給予IL-1受體拮抗劑抑制活性后，不僅減輕巨噬細胞間質(zhì)浸潤，且減少了ICAM-1和α-肌動蛋白(肌成纖維細胞的標志物)表達〔11〕。TNF-α是一種單核因子，主要由單核細胞和巨噬細胞產(chǎn)生，TNF-α在UUO早期就產(chǎn)生，在UUO術(shù)后3 d達到高峰，其后低水平持續(xù)存在。TNF-α可刺激單核巨噬細胞、腎小球內(nèi)皮細胞、成纖維細胞和腎小管上皮細胞大量產(chǎn)生IL-1、8。TNF-α也能部分介導(dǎo)炎癥細胞浸潤和腎小管細胞凋亡，刺激膠原產(chǎn)生和成纖維細胞增殖〔12〕。骨化醇可通過減少TNF-α表達減輕巨噬細胞及T淋巴細胞浸潤〔13〕。

3 巨噬細胞促進間質(zhì)纖維化

在免疫復(fù)合物大鼠腎炎模型(類似于膜增生性腎炎)中，在造模后14 d清除巨噬細胞也可減輕腎小管萎縮和腎間質(zhì)纖維化〔14〕。而在非免疫復(fù)合物模型，如UUO中，在術(shù)后10 d清除巨噬細胞也同樣減輕腎間質(zhì)纖維化〔15〕，因此，腎間質(zhì)纖維化可能與免疫復(fù)合物無直接關(guān)系，而是繼發(fā)于如巨噬細胞浸潤引起的間質(zhì)損傷〔16〕。

大量研究報道，浸潤的巨噬細胞數(shù)量與纖維化程度呈正比，敲除巨噬細胞基因或抑制負責(zé)巨噬細胞再生的蛋白編碼基因，可使腎纖維化程度減輕〔17，18〕。巨噬細胞本身也能產(chǎn)生大量致纖維化因子 TGF-β1、結(jié)締組織生長因子(CTGF)〔19〕，合成、分泌FN和Ⅰ型膠原，硫酸軟骨素等ECM〔20〕，巨噬細胞分泌的galectin-3是引起TGF-β1介導(dǎo)成纖維細胞活化和ECM合成的主要機制〔21〕。巨噬細胞也可分化為成纖維細胞，促進纖維化形成〔22〕。在新生大鼠 UUO模型中，早期通過 CCR-1拮抗劑BX471阻止白細胞募集反應(yīng)，可減少單核細胞浸潤及腎小管上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化，減輕腎小管上皮細胞凋亡和間質(zhì)纖維化〔23〕。靶向性抑制巨噬細胞腎組織募集和活化，可改善炎癥和纖維化〔24〕。

4 部分巨噬細胞抗纖維化作用

巨噬細胞不僅介導(dǎo)組織損傷，也參與組織修復(fù)，炎癥控制及抗纖維化過程。Nishida等〔25〕發(fā)現(xiàn)去除小鼠體內(nèi)巨噬細胞，在UUO后14 d纖維化程度顯著增加，而體外輸注巨噬細胞，腎間質(zhì)局部巨噬細胞數(shù)目顯著增加，間質(zhì)纖維化減輕?？v向研究發(fā)現(xiàn):在UUO模型中，間質(zhì)巨噬細胞增加呈雙向性，在術(shù)后的第一個24 h間質(zhì)巨噬細胞急劇增加達到第一個高峰，第二個高峰出現(xiàn)在之后的72 h，在后期(術(shù)后14 d)間質(zhì)巨噬細胞的數(shù)量與纖維化程度呈負相關(guān)〔26〕。

在對巨噬細胞表型研究發(fā)現(xiàn):不同表型的巨噬細胞在炎癥及纖維化中的作用不同(圖1)。M1型巨噬細胞分泌的細胞因子如 IL-1β，TNF-α，IL-12，NOS2，ROS，IL-6，CCL17 等對組織有損傷作用。M1型自身并促使肌成纖維細胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)〔26〕，而MMPs可降解ECM，起抗纖維化作用。M2型巨噬細胞促血管生成、細胞增殖和ECM重塑〔27〕，可見M2型巨噬細胞具有組織修復(fù)作用。在UUO術(shù)后10 d解除梗阻，間質(zhì)巨噬細胞浸潤和纖維化減輕，且解除梗阻后第7天以CD204和CD206為代表的 M2型細胞比值增加〔28〕，預(yù)示著組織修復(fù)開始。組織損傷和細胞凋亡(主要有M1介導(dǎo))可活化M2型巨噬細胞，吞噬碎片和分泌生長因子，修復(fù)損傷〔29〕，而M2型巨噬細胞又可產(chǎn)生大量TGF-β1，可促進腎纖維化〔26〕。M1型早期產(chǎn)生MMPs可降解基底膜成分，促炎癥細胞間質(zhì)遷移，但在后期由于ECM沉積增加，刺激M1型繼續(xù)產(chǎn)生MMPs，降解ECM，起抗纖維化作用。

巨噬細胞也不是固定在某一特定的活化狀態(tài)。在某些特定條件下，它們可以從一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)。隨著凋亡細胞的吞噬，經(jīng)典活化的M1型可轉(zhuǎn)化為M2型〔30〕。腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)是一種與M2相似的巨噬細胞，它可在抗炎與抑制免疫不同功能表型之間相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化取決于腫瘤位置和病情進展〔31〕。這為有目的地促進巨噬細胞表型轉(zhuǎn)化來達到抗炎抗纖維化作用提供了思路。

巨噬細胞也可分泌有修復(fù)保護作用的成分〔血管形成素(Ang)1，肝細胞生長因子(HGF)〕。例如:在腎臟，HGF是公認抗纖維化因子，可由巨噬細胞以內(nèi)分泌、自分泌和旁分泌形式特異性作用于靶細胞，不僅減少巨噬細胞浸潤，而且減輕間質(zhì)纖維化。因此定向調(diào)節(jié)巨噬細胞分泌的細胞因子種類及數(shù)量，也可成為調(diào)節(jié)炎癥和纖維化的方向。

5 總結(jié)與展望

巨噬細胞參與腎間質(zhì)纖維化過程。以巨噬細胞為首的炎癥細胞向腎間質(zhì)募集的確切機制尚不十分清楚。隨著研究的進展，巨噬細胞本身及在腎纖維化中的作用有了新發(fā)現(xiàn)。針對巨噬細胞的靶向治療可通過減少腎間質(zhì)巨噬細胞聚集及抑制其活化來減輕腎臟炎癥反應(yīng)，定向誘導(dǎo)具有抗炎抗纖維化作用的巨噬細胞活化或細胞因子分泌，從而有效阻斷腎小管間質(zhì)纖維化，成為臨床治療腎間質(zhì)纖維化的新思路和策略。

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R692

A

1005-9202(2012)16-3603-04;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.16.133

黑龍江省衛(wèi)生廳科研基金(2010-099);哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院青年基金(QN2011-21)

安惠霞(1962-)，女，博士，教授，主任醫(yī)師，主要從事腎臟疾病及腎間質(zhì)纖維化研究。

陳 曉(1984-)，男，碩士，主要從事腎間質(zhì)纖維化研究。

〔2011-10-19收稿 2012-01-27修回〕

(編輯 袁左鳴/張 慧)