替代活化型巨噬細(xì)胞在胰腺纖維化中的作用研究進(jìn)展

呂彥瑋 王麗娟 李兆申

海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，上海 200433

【提要】 慢性胰腺炎是一種以胰腺纖維化為主要病理特征的慢性進(jìn)展性疾病，以巨噬細(xì)胞為代表的免疫細(xì)胞在其發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。在胰腺纖維化進(jìn)程中，巨噬細(xì)胞以替代活化型(M2型)為主，可通過(guò)分泌大量抑炎和促纖維化因子改變組織纖維化-炎性微環(huán)境；分泌多種基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑等影響細(xì)胞外基質(zhì)降解與重塑；分泌TGF-β、PDGF等促細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖因子調(diào)控胰腺星狀細(xì)胞活化狀態(tài)，并可與之協(xié)同作用共同促進(jìn)胰腺纖維化進(jìn)程。本文旨在對(duì)M2型巨噬細(xì)胞在胰腺纖維化中的作用進(jìn)行綜述，為以巨噬細(xì)胞為靶標(biāo)的慢性胰腺炎相關(guān)治療提供理論基礎(chǔ)。

CP是由遺傳、環(huán)境等多種因素引起的以胰腺組織彌漫性纖維化為特征的慢性進(jìn)展性疾病[1-2]。大量研究表明胰腺星狀細(xì)胞(pancreatic stellate cells, PSCs)是胰腺纖維化最主要的效應(yīng)細(xì)胞。但近年研究發(fā)現(xiàn)以巨噬細(xì)胞為代表的免疫細(xì)胞可通過(guò)改變組織纖維化-炎性微環(huán)境、影響細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)降解與重塑以及調(diào)控PSCs活化狀態(tài)等機(jī)制在胰腺纖維化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用[3]。巨噬細(xì)胞是機(jī)體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在免疫調(diào)節(jié)、穩(wěn)態(tài)維持以及組織損傷修復(fù)等過(guò)程中發(fā)揮重要作用[4]。巨噬細(xì)胞具有高度可塑性和多能性，在不同刺激條件下可發(fā)生不同類(lèi)型極化，根據(jù)Gordon[5]提出的分類(lèi)方案，可將其分為經(jīng)典活化型和替代活化型。經(jīng)典活化型又稱(chēng)M1型，由LPS和(或)IFN-γ誘導(dǎo)發(fā)生，以產(chǎn)生活性氧和一氧化氮(NO)等物質(zhì)為特征，主要發(fā)揮促炎和免疫監(jiān)察功能。替代活化型又稱(chēng)M2型，由IL-4和(或)IL-13誘導(dǎo)發(fā)生，以細(xì)胞表面表達(dá)清道夫受體CD206為特征，具有抑炎、促組織損傷修復(fù)和促纖維化等作用。Sica等[6]認(rèn)為，巨噬細(xì)胞M1型和M2型極化是其兩個(gè)極端狀態(tài)，其間存在不同極化狀態(tài)細(xì)胞共存現(xiàn)象，即其極化狀態(tài)是連續(xù)動(dòng)態(tài)變化的。

不同極化類(lèi)型的巨噬細(xì)胞具有顯著的特征性和功能性差異，在CP中以M2型極化為主，可通過(guò)分泌TGF-β、PDGF和IL-10等細(xì)胞因子影響PSCs活化和增殖，并分泌多種基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)及其抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases, TIMPs)等影響ECM降解和重塑，從而參與調(diào)控胰腺纖維化進(jìn)程[7]。目前已有大量綜述對(duì)巨噬細(xì)胞在AP中的作用進(jìn)行總結(jié)闡述[8-9]，但針對(duì)胰腺纖維化進(jìn)程中巨噬細(xì)胞的特性功能及其與PSCs間相互作用的研究較少，筆者所在團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞與PSCs之間存在密切信號(hào)交流和協(xié)同活化，單獨(dú)抑制一種細(xì)胞活性無(wú)法有效阻滯胰腺纖維化進(jìn)程[10-11]。因此，本文聚焦于M2型巨噬細(xì)胞在胰腺纖維化中作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為CP的免疫治療提供理論依據(jù)。

一、M2型巨噬細(xì)胞在胰腺纖維化中的作用

在CP病程中，若胰腺損傷性因素持續(xù)存在或反復(fù)發(fā)生，可造成胰腺組織持續(xù)性炎癥反應(yīng)以及免疫調(diào)節(jié)性細(xì)胞如Th細(xì)胞分化失衡，引起組織微環(huán)境中IL-10、IL-4 和 IL-13 等抑炎和促纖維化因子累積增多，促進(jìn)PSCs持續(xù)過(guò)度活化和巨噬細(xì)胞M2型極化；二者相互作用可分泌大量ECM成分如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原和纖連蛋白(fibronectin, FN)以及多種MMPs、TIMPs等影響ECM降解與重塑，最終導(dǎo)致胰腺纖維化的發(fā)生。

通常可作為巨噬細(xì)胞M1型極化的相關(guān)標(biāo)志物有iNOS、TNF-α、IL-6、IL-1β、CD80和CD86等，而M2型極化特征性標(biāo)志物包括CD206、CD301、ARG1、YM1、IL-10和TGF-β等[6,12]。由于巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)是連續(xù)動(dòng)態(tài)變化的，處于兩種典型極化類(lèi)型之間的巨噬細(xì)胞可能同時(shí)表達(dá)M1型和M2型極化相關(guān)標(biāo)志物。Xue等[3]對(duì)從CP小鼠胰腺中分離的單核或巨噬細(xì)胞進(jìn)行相關(guān)極化標(biāo)志物基因表達(dá)檢測(cè)，結(jié)果顯示，與對(duì)照組小鼠相比，CP小鼠來(lái)源的巨噬細(xì)胞M2型標(biāo)志物基因如YM1、CD206、CD301、IL-10和TGF-β等的表達(dá)水平均明顯上調(diào)；流式細(xì)胞檢測(cè)亦證實(shí)M2型相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)量顯著上升，而M1型相關(guān)標(biāo)志物MHC-Ⅱ和TNF-α下降或不變，表明在胰腺纖維化過(guò)程中M2型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位。已有多項(xiàng)研究證實(shí)，通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞M2型極化可以顯著緩解CP小鼠胰腺纖維化。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)封閉肽阻斷IL-4或IL-13誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞M2型極化，或在巨噬細(xì)胞內(nèi)敲除其相應(yīng)受體IL-4Rα，均可顯著抑制CP小鼠胰腺纖維化[3]；Wang等[13]研究顯示成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞胰腺組織浸潤(rùn)和M2型極化來(lái)減輕CP小鼠胰腺纖維化程度；筆者所在團(tuán)隊(duì)前期研究也發(fā)現(xiàn)達(dá)沙替尼(Dasatinib)可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞M1、M2型極化來(lái)緩解小鼠胰腺纖維化[10]。

二、胰腺纖維化進(jìn)程中M2型巨噬細(xì)胞的來(lái)源

胰腺組織中巨噬細(xì)胞來(lái)源主要包括組織駐留的巨噬細(xì)胞和從血液中募集而來(lái)的單核或巨噬細(xì)胞。其中組織駐留的巨噬細(xì)胞主要由胚胎形成期的卵黃囊及胎兒肝中的前體細(xì)胞分化而來(lái)[14]。Calderon等[15]研究表明，正常生理?xiàng)l件下，胰腺外分泌部駐留的巨噬細(xì)胞(F4/80+CD11b+)中約有半數(shù)細(xì)胞表達(dá)CD206和CD301，即呈M2型極化表型；而血液來(lái)源的單核或巨噬細(xì)胞起源于骨髓造血干細(xì)胞，經(jīng)歷髓系祖細(xì)胞、粒細(xì)胞-單核細(xì)胞前體、單核-樹(shù)突狀細(xì)胞前體等一系列分化后進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，遷移至外周組織或器官發(fā)育成熟[12]。當(dāng)胰腺組織發(fā)生損傷時(shí)，其中駐留的巨噬細(xì)胞會(huì)被激活，釋放多種促炎和趨化因子，大量募集血液中的單核細(xì)胞至胰腺損傷部位，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)變分化為巨噬細(xì)胞。此時(shí)，這些巨噬細(xì)胞以發(fā)生M1型極化為主，釋放多種促炎性細(xì)胞因子、趨化因子和MMPs等物質(zhì)級(jí)聯(lián)放大炎癥反應(yīng)[16]。隨著CP病程的進(jìn)展，組織損傷修復(fù)失調(diào)以及PSCs持續(xù)過(guò)度活化，將導(dǎo)致IL-10、IL-4和IL-13等抑炎和促纖維化因子在組織微環(huán)境中積累增多，巨噬細(xì)胞也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訫2型極化為主。

關(guān)于胰腺纖維化進(jìn)程中M2型巨噬細(xì)胞的來(lái)源問(wèn)題，目前尚無(wú)統(tǒng)一定論。一些學(xué)者研究認(rèn)為其可能由急性炎癥期的M1型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)。Hashimoto等[17]在二丁基二氯化錫(DBTC)誘導(dǎo)的大鼠胰腺纖維化模型中研究證實(shí)，胰腺纖維化發(fā)生時(shí)胰腺組織浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞有約44%共表達(dá)CD68/CD163，提示在胰腺纖維化過(guò)程中存在巨噬細(xì)胞由M1型向M2型轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象；Wijesundera等[18]在大鼠肝硬化模型中也發(fā)現(xiàn)存在巨噬細(xì)胞M1型向M2型轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。然而，也有研究提示其可能由從血液中招募的單核細(xì)胞直接分化而來(lái)。Wu等[8]研究發(fā)現(xiàn)，與CCR2基因敲除小鼠相比，CCR2野生型小鼠胰腺組織中的巨噬細(xì)胞具有更高的CD206及IL4RA表達(dá)水平。CCR2是單核或巨噬細(xì)胞等髓源免疫細(xì)胞表面表達(dá)的重要趨化因子受體，可在相應(yīng)趨化因子CCL2的濃度梯度引導(dǎo)下幫助相應(yīng)免疫細(xì)胞到達(dá)組織炎癥部位[19]。因此，CCR2表達(dá)與否可用于區(qū)分組織內(nèi)原本駐留的巨噬細(xì)胞(CCR2-)和由血液中單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的巨噬細(xì)胞(CCR2+)。上述研究結(jié)果提示，在小鼠胰腺纖維化過(guò)程中M2型巨噬細(xì)胞主要來(lái)源于早期被招募至炎癥區(qū)域的CCR2+單核細(xì)胞。此外，鑒于前述有研究顯示，正常生理?xiàng)l件下，胰腺外分泌部駐留的巨噬細(xì)胞中約有半數(shù)細(xì)胞呈M2型極化，這部分細(xì)胞雖然起始數(shù)量較少，也可能是胰腺纖維化中M2型巨噬細(xì)胞的來(lái)源之一。關(guān)于該問(wèn)題以及巨噬細(xì)胞M1型至M2型的具體轉(zhuǎn)化機(jī)制等還需要更多實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步證實(shí)。

三、M2型巨噬細(xì)胞促進(jìn)胰腺纖維化的分子機(jī)制

1．自身特性：大量研究已表明，M2型巨噬細(xì)胞可分泌TGF-β、PDGF、IL-10等抑炎和促纖維化因子改變胰腺組織纖維化-炎性微環(huán)境，還可分泌MMP-2、9、13，TIMP-1、2、3以及其他蛋白酶類(lèi)等成分影響ECM降解與重塑，參與調(diào)控胰腺纖維化進(jìn)程[20-22]。

Legumain(Lgmn)是一種屬于半胱氨酸蛋白酶C13家族的天冬酰胺內(nèi)肽酶[23]，有研究顯示其在CP患者胰腺組織中表達(dá)顯著上調(diào)[24]。Wang等[25]在腎間質(zhì)纖維化模型中的研究表明，Lgmn主要高表達(dá)于CD206+M2型巨噬細(xì)胞。Ren等[26]研究表明，Lgmn可通過(guò)激活ECM中的TGF-β1活性促進(jìn)胰腺纖維化進(jìn)程，且在體外使用IL-4或IL-13處理可刺激巨噬細(xì)胞分泌Lgmn，提示M2型巨噬細(xì)胞是胰腺纖維化中Lgmn的主要來(lái)源；此外，他們還分別使用野生型小鼠、Lgmn全身敲除小鼠和Lgmn髓系條件性敲除小鼠構(gòu)建雨蛙素誘導(dǎo)的CP模型，發(fā)現(xiàn)Lgmn表達(dá)水平在CP小鼠的血清和胰腺組織中均發(fā)生上調(diào)；且與野生型小鼠相比，Lgmn全身敲除及髓系條件性敲除小鼠的胰腺纖維化程度顯著減輕，進(jìn)一步證實(shí)M2型巨噬細(xì)胞可通過(guò)分泌Lgmn影響ECM中TGF-β1的活性，從而參與調(diào)控胰腺纖維化和CP進(jìn)程。

此外，Qi等[27]研究發(fā)現(xiàn)M2型巨噬細(xì)胞還可通過(guò)分泌S100A4(一種分泌型S100家族鈣結(jié)合蛋白，在多種纖維化組織器官中高表達(dá))參與調(diào)控肺組織成纖維細(xì)胞活化和ECM重塑過(guò)程。Savitri等[28]在皮膚傷口愈合模型中的研究發(fā)現(xiàn)，M2型巨噬細(xì)胞來(lái)源的培養(yǎng)上清能顯著加快傷口部位膠原合成、膠質(zhì)細(xì)胞成熟和創(chuàng)口愈合，證實(shí)了M2型巨噬細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子和趨化因子(如CCL5、CCL1、G-CSF等)對(duì)ECM重塑和組織創(chuàng)傷修復(fù)的重要作用。可見(jiàn)，M2型巨噬細(xì)胞是ECM重塑、組織損傷修復(fù)以及纖維化等生理或病理過(guò)程的重要調(diào)控者。

2．M2型巨噬細(xì)胞與PSCs的相互作用：PSCs是胰腺纖維化的主要效應(yīng)細(xì)胞，其活化為胰腺纖維化初始階段最重要的胞內(nèi)事件[29]。PSCs在正常情況下處于靜息狀態(tài)，當(dāng)胰腺發(fā)生損傷時(shí)可被病灶部位產(chǎn)生的各種損傷相關(guān)模式分子以及浸潤(rùn)組織的各種免疫細(xì)胞所釋放的多種促炎因子激活?；罨蟮腜SCs增殖活躍，高表達(dá)α-平滑肌蛋白并可分泌大量Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原和FN等ECM成分，參與組織修復(fù)；倘若修復(fù)過(guò)程出現(xiàn)異常，PSCs持續(xù)過(guò)度活化則可導(dǎo)致纖維化的發(fā)生[30]。

已有研究表明，CP患者和CP小鼠胰腺中均存在大量M2型巨噬細(xì)胞。Xue等[3]將小鼠骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞(BMDM)與從CP小鼠中分離的PSCs共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)BMDM胞內(nèi)IL-10、TGF-β、CD206和CD301等mRNA轉(zhuǎn)錄水平均顯著升高，提示與活化的PSCs共培養(yǎng)可促進(jìn)巨噬細(xì)胞發(fā)生M2型極化；進(jìn)一步研究證實(shí)PSCs是通過(guò)分泌IL-4或IL-13來(lái)促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2型極化的。此外，Shi等[31]將人源性PSCs系(IPS-1)分別與RAW 264.7和BMDM兩種不同巨噬細(xì)胞進(jìn)行體外共培養(yǎng)，結(jié)果顯示，IPS-1細(xì)胞發(fā)生活化，產(chǎn)生片狀或絲狀偽足等形態(tài)學(xué)改變，提示巨噬細(xì)胞反過(guò)來(lái)也對(duì)PSCs活性產(chǎn)生一定影響。大量研究亦表明M2型巨噬細(xì)胞可通過(guò)分泌TGF-β、PDGF等細(xì)胞因子促進(jìn)PSCs的增殖與活化[30,32]。

Treiber等[33]對(duì)巨噬細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子RelA/p65行基因敲除后發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞中產(chǎn)生的多種促炎因子明顯下調(diào)，胰腺纖維化程度亦顯著減輕，提示p65的表達(dá)對(duì)巨噬細(xì)胞活化和胰腺纖維化過(guò)程起重要調(diào)控作用。而Wu等[34]在PSCs中使用p65 siRNA對(duì)p65基因表達(dá)進(jìn)行敲低處理，結(jié)果顯示與對(duì)照組相比，p65 siRNA處理組PSCs的培養(yǎng)上清可顯著抑制BMDMs遷移及MCP-1的產(chǎn)生，說(shuō)明PSCs誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞胰腺遷移的過(guò)程與p65的表達(dá)和活性相關(guān)。RelA/p65是NF-κB信號(hào)通路中參與調(diào)節(jié)炎癥、細(xì)胞增殖及凋亡的關(guān)鍵性轉(zhuǎn)錄因子[35]。上述研究表明NF-κB信號(hào)通路在巨噬細(xì)胞與PSCs間相互作用以及胰腺纖維化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，在胰腺纖維化進(jìn)程中，M2型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位，且其與PSCs間存在協(xié)同活化作用。一方面，活化的PSCs可通過(guò)分泌IL-6、CCL2等趨化因子招募血液中單核細(xì)胞向胰腺組織遷移，還可通過(guò)分泌IL-4、IL-13等細(xì)胞因子促進(jìn)已浸潤(rùn)胰腺的單核或巨噬細(xì)胞向M2型極化；另一方面，M2型巨噬細(xì)胞亦可通過(guò)分泌IL-10和TGF-β等細(xì)胞因子以及Lgmn和S100A4等蛋白酶和信號(hào)分子影響PSCs的活化和增殖，且二者間的相互調(diào)控機(jī)制可能與NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。M2型巨噬細(xì)胞與PSCs的協(xié)同活化作用通過(guò)合成并分泌大量促纖維化因子以及FN、膠原等ECM成分到組織微環(huán)境中，促進(jìn)ECM重構(gòu)和累積，最終加劇胰腺纖維化進(jìn)程。未來(lái)還需要進(jìn)一步深入研究胰腺微環(huán)境中各種不同類(lèi)型細(xì)胞活性狀態(tài)和理化因子成分對(duì)巨噬細(xì)胞組織遷移和極化的影響，以及巨噬細(xì)胞對(duì)胰腺微環(huán)境的反調(diào)控作用和分子機(jī)制，為CP治療提供基礎(chǔ)免疫相關(guān)思路。

利益沖突所有作者聲明無(wú)利益沖突