巨噬細(xì)胞極化調(diào)控機(jī)制及在創(chuàng)面愈合中的作用和作用機(jī)制研究進(jìn)展

楊雅量，葛星月，李文武，唐乾利

右江民族醫(yī)學(xué)院研究生院，廣西 百色 533000

創(chuàng)面愈合是一個(gè)復(fù)雜的過程，是機(jī)體應(yīng)對外來損傷因素進(jìn)行自我保護(hù)的病理生理過程。內(nèi)源性、外源性因素均可導(dǎo)致創(chuàng)面愈合困難，形成難愈合創(chuàng)面，其中糖尿病難愈合創(chuàng)面較為常見。數(shù)據(jù)顯示2019 年全球糖尿病患病率為9.3%（4.63 億人），約30%患者都存在糖尿病難愈合創(chuàng)面［1］。高發(fā)病率、高治療費(fèi)用和遷延不愈等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響糖尿病難愈合創(chuàng)面患者的生活質(zhì)量，因此，探索影響創(chuàng)面愈合的相關(guān)因素是當(dāng)前研究重點(diǎn)［2］。巨噬細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)最重要的免疫細(xì)胞之一，在組織修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。當(dāng)被不同因素誘導(dǎo)時(shí)，巨噬細(xì)胞的表型特征和功能將發(fā)生變化，極化成促炎型（M1 型）和抗炎型（M2 型）巨噬細(xì)胞［3］，稱為巨噬細(xì)胞極化。多種轉(zhuǎn)錄因子和信號通路可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化，而表型不同的巨噬細(xì)胞在創(chuàng)面愈合過程中發(fā)揮不同作用，其中M1 型巨噬細(xì)胞參與清除表面的壞死組織及病原體，加快機(jī)體炎癥反應(yīng)進(jìn)程，M2 型巨噬細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用，促進(jìn)組織重塑和血管新生。因此，靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞極化可能是日后創(chuàng)面修復(fù)研究的新方向?，F(xiàn)將巨噬細(xì)胞極化的調(diào)控機(jī)制、在創(chuàng)面愈合中的作用及作用機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。

1 巨噬細(xì)胞極化的調(diào)控機(jī)制

巨噬細(xì)胞在不同環(huán)境因素刺激下可極化為功能不同的M1 型和M2 型，其中M1 型巨噬細(xì)胞是經(jīng)典的活化型巨噬細(xì)胞，可誘導(dǎo)促炎性因子的產(chǎn)生，主要參與創(chuàng)面修復(fù)早期炎癥階段［4］；而M2型巨噬細(xì)胞是交替激活的巨噬細(xì)胞，發(fā)揮抗炎效應(yīng)，能夠促進(jìn)組織修復(fù)和再上皮化［5］。因此調(diào)控創(chuàng)面M1/M2 巨噬細(xì)胞動態(tài)平衡對于創(chuàng)面愈合尤為關(guān)鍵。巨噬細(xì)胞表型極化調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，涉及多種轉(zhuǎn)錄因子和信號通路。1.1 微小RNA（microRNA，miRNA）調(diào)控巨噬細(xì)胞極化 miRNA是約22個(gè)核苷酸組成的短鏈非編碼RNA，在免疫和炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。研究［6-7］發(fā)現(xiàn)，miR-21、miR-125a-3p、miR-146a、miR-147、miR-155、miR-214 和miR-451 促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞極化，而miR-let7c、miR-143-3p、miR-145-5p、miR-193、miR-222 和miR-223 能促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞極化。miRNA 通過靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞極化也許可以作為一種新的治療方法，加快難愈合創(chuàng)面的愈合。

1.2 長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）調(diào)控巨噬細(xì)胞極化 lncRNA 是一大類非蛋白質(zhì)編碼轉(zhuǎn)錄物，參與多種生理和病理過程，通過多種機(jī)制以正或負(fù)調(diào)節(jié)模式參與巨噬細(xì)胞的極化，調(diào)控機(jī)制復(fù)雜多樣，其中長鏈非編碼單核細(xì)胞RNA（Long non-coding monocytic RNA，Lnc-MC）通過抑制miR-199a-5p 和釋放1B 型激活素A 受體（Activin receptor type 1B，ACVR1B）的表達(dá)來促進(jìn)單核細(xì)胞的分化，增加巨噬細(xì)胞的數(shù)量［8］。CAO 等［9］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-MM2P通過影響信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白6（Signal transducer and activator of transcription 6，STAT6）上的Y641 位點(diǎn)酪氨酸殘基磷酸化以啟動下游基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控巨噬細(xì)胞中M2 基因的表達(dá)。而LncRNA PTPRE-AS1 通過靶向調(diào)節(jié)受體型酪氨酸蛋白磷酸酶E（Protein Tyrosine Phosphatase Receptor Type E，PTPRE）來抑制M2 型巨噬細(xì)胞極化［10］。

1.3 干擾素調(diào)節(jié)因子家族（Interferon regulatory factors，IRFs）調(diào)控巨噬細(xì)胞極化 IRFs 是在巨噬細(xì)胞中表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子家族，IRF 家族不同成員在巨噬細(xì)胞的極化中起著不同的關(guān)鍵作用。研究［11］發(fā)現(xiàn)IRF5 介導(dǎo)M1 巨噬細(xì)胞極化，而IRF4 介導(dǎo)M2 巨噬細(xì)胞極化［12］。此外，活化淋巴細(xì)胞來源的DNA（Activated lymphocytes derived DNA，ALD-DNA）誘導(dǎo)干擾素調(diào)節(jié)因子的二聚化和寡聚化，繼而通過鈣信號傳導(dǎo)激活核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NF-κB）和IRF3 信號因子，誘導(dǎo)M2巨噬細(xì)胞極化［13］。這些研究表明IRFs 也是巨噬細(xì)胞極化中重要的調(diào)控因子。

1.4 Notch 信號通路調(diào)控巨噬細(xì)胞極化 Notch 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是一種細(xì)胞間通訊信號通路，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)四種Notch 受體（Notch1-4）。研究發(fā)現(xiàn)Notch1 和Notch3通過核轉(zhuǎn)錄因子-κB（Nuclear factor kappaB，NF-κB）轉(zhuǎn)錄途徑促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞極化［14-15］。而LOPEZ等［16］發(fā)現(xiàn)Notch4 和其他Notch 受體相反，Notch4 抑制巨噬細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。以上研究顯示Notch 信號通路能夠參與調(diào)控巨噬細(xì)胞極化和創(chuàng)面炎癥反應(yīng)。

1.5 絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路調(diào)控巨噬細(xì)胞極化MAPK 信號通路參與調(diào)控多種細(xì)胞行為，例如增殖、分化、凋亡等［17］。dectin-1（C 型凝集素受體之一）與酵母聚糖結(jié)合后，激酶ERK1/2 和p38 被激活，并通過應(yīng)激激活的蛋白激酶-1/2（Mitogen and stress-activated protein kinase 1/2，MSK1/2）誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化［18］。LIU 等［19］發(fā)現(xiàn)前顆粒體蛋白（Progranulin precursor，PGRN）通過MAPK 信號通路下調(diào)巨噬細(xì)胞M1 極化。這些研究結(jié)果表明MAPK 信號也是巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)通路之一。

1.6 磷脂酰肌醇3 激酶（Phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（Protein kinase B，PKB/Akt）通路調(diào)控巨噬細(xì)胞極化 PI3K/Akt 通路不僅調(diào)節(jié)細(xì)胞的存活、遷移和增殖，而且還協(xié)調(diào)細(xì)胞對不同代謝和炎癥信號的反應(yīng)。在脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激下創(chuàng)面發(fā)生炎癥，巨噬細(xì)胞向M1型極化，而通過激活PI3K/Akt通路可刺激巨噬細(xì)胞從M1 到M2 型 極 化［20］。ZHAO 等［21］研究發(fā)現(xiàn)通過LY294002（PI3K 抑制劑）抑制PI3K/Akt 信號傳導(dǎo)可導(dǎo)致M2 型巨噬細(xì)胞表達(dá)顯著下降。這些研究表明PI3K/Akt通路可能主要參與調(diào)控M2 型巨噬細(xì)胞極化過程。

鑒于巨噬細(xì)胞功能的多樣性、轉(zhuǎn)錄因子和信號通路傳遞的復(fù)雜性以及彼此交織形成的網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)系，巨噬細(xì)胞的表型極化調(diào)控機(jī)制還存在許多不確定性，仍需進(jìn)一步探索。

2 巨噬細(xì)胞在創(chuàng)面愈合中的作用及作用機(jī)制

創(chuàng)面中的巨噬細(xì)胞有兩個(gè)主要來源：組織駐留細(xì)胞（也稱常駐細(xì)胞）和來自循環(huán)系統(tǒng)的浸潤細(xì)胞。組織駐留細(xì)胞是出生前已位于皮膚組織中的巨噬細(xì)胞，有兩種：朗格漢斯細(xì)胞（Langerhans cell，LC）和真皮巨噬細(xì)胞。人體表皮層中主要是LC，起源于卵黃囊衍生的祖細(xì)胞和胎兒肝臟單核細(xì)胞，它們在出生前就被募集到表皮，在穩(wěn)態(tài)條件下，LC 會自我更新，只有在炎癥發(fā)生時(shí)血液單核細(xì)胞才會補(bǔ)充表皮LC群［22］；另一種是在真皮層，當(dāng)損傷發(fā)生時(shí)，真皮層的巨噬細(xì)胞可以被迅速激活，發(fā)揮抗原吞噬效應(yīng)［23］。創(chuàng)面巨噬細(xì)胞的另一來源是循環(huán)系統(tǒng)單核細(xì)胞浸潤，在愈合階段早期，組織駐留巨噬細(xì)胞會產(chǎn)生多種細(xì)胞因子和趨化因子來刺激炎癥反應(yīng)，為循環(huán)單核細(xì)胞浸潤至受損組織提供關(guān)鍵信號，促使單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞并遷移至創(chuàng)面發(fā)揮多種功能［24］。有研究［25］發(fā)現(xiàn)在糖尿病患者創(chuàng)面中，損傷前皮膚中組織駐留巨噬細(xì)胞的數(shù)量與健康患者相比已經(jīng)顯著增加，過多的巨噬細(xì)胞造成創(chuàng)面持續(xù)的慢性炎癥，這是糖尿病患者創(chuàng)面經(jīng)久不愈的原因之一。因此，研究創(chuàng)面巨噬細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制有助于我們在糖尿病難愈合創(chuàng)面的治療上找到新突破口。

創(chuàng)面愈合是個(gè)復(fù)雜有序的生物學(xué)過程，大致可分為四個(gè)獨(dú)立而重疊的階段：止血、炎癥、增殖和重塑階段［26］。這些連續(xù)階段的中斷或缺陷即會導(dǎo)致創(chuàng)面不愈合或延遲愈合，其中巨噬細(xì)胞在多個(gè)愈合階段都發(fā)揮重要作用。

2.1 巨噬細(xì)胞在炎癥階段中的作用及作用機(jī)制常駐和募集來源的巨噬細(xì)胞在創(chuàng)面愈合中均發(fā)揮重要作用。受傷后，常駐真皮巨噬細(xì)胞是最早的反應(yīng)者，通過釋放過氧化氫來誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，募集血液單核細(xì)胞。隨后，募集的單核細(xì)胞在煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶（NADPH oxidase1，NOX1）和NOX2 作用下進(jìn)一步分化成巨噬細(xì)胞，參與炎癥反應(yīng)［27］。在創(chuàng)面愈合早期炎癥階段，巨噬細(xì)胞主要為M1炎癥表型，通過識別細(xì)菌或真菌表面的病原體相關(guān)修飾蛋白（PAMP）形成吞噬溶酶體，并釋放抗菌介質(zhì)，如活性氧簇（Reactive oxygen species，ROS）和活性氮抵御病原體［28］。巨噬細(xì)胞還參與清除細(xì)胞碎片和凋亡的中性粒細(xì)胞，產(chǎn)生多種促炎細(xì)胞因子和趨化因子，以構(gòu)筑防御屏障并刺激創(chuàng)面細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞）的增殖［29］。

炎癥階段的精確編程啟動和停止對于組織修復(fù)是至關(guān)重要的，在糖尿病難愈合創(chuàng)面中，正是由于巨噬細(xì)胞極化功能發(fā)生障礙，加之高血糖、晚期糖基化終產(chǎn)物堆積等因素影響，創(chuàng)面組織中功能異常的M1型巨噬細(xì)胞持續(xù)聚集，分泌炎癥因子，導(dǎo)致創(chuàng)面慢性炎癥狀態(tài)，延緩創(chuàng)面愈合［30］。而創(chuàng)面愈合延遲會大大增加感染的風(fēng)險(xiǎn)，感染所導(dǎo)致的創(chuàng)面組織壞死則需要再進(jìn)行清創(chuàng)處理，會進(jìn)一步破壞創(chuàng)面周圍血管床，進(jìn)而惡化愈合過程，導(dǎo)致惡性循環(huán)。因此盡快消除炎癥或縮短炎癥階段是打破這個(gè)惡性循環(huán)的關(guān)鍵，我們是否能夠通過某種生物材料或藥物傳遞靶向調(diào)控創(chuàng)面功能異常的M1型巨噬細(xì)胞向修復(fù)型M2極化，從而及時(shí)終止炎癥階段，加速創(chuàng)面修復(fù)，這有待研制開發(fā)。

2.2 巨噬細(xì)胞在增殖階段中的作用及作用機(jī)制在創(chuàng)面愈合增殖階段，經(jīng)典激活的M1 表型逐漸向交替激活的M2 表型極化，這是從炎癥階段過渡到增殖階段的標(biāo)志性事件［31］。其中M2 型巨噬細(xì)胞可進(jìn)一步細(xì)分為三種不同的表型（M2a、M2b 和M2c）。M2a 稱為抗炎巨噬細(xì)胞，分泌抗炎細(xì)胞因子白介素10（interleukin 10，IL-10）、精氨酸酶-1（arginase-1，Arg-1）、血小板生長因子（Platelet derived growth factor，PDGF）、胰島素樣生長因子-1（insulin like growth factor，IGF-1）和表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF），有助于抑制炎癥、促進(jìn)血管生成和肉芽組織形成［32］。此外，M2a 還作為一種促纖維化表型，能夠直接分泌纖維化相關(guān)蛋白，使創(chuàng)面膠原蛋白沉積［33］。而M2b 被認(rèn)為是平衡抗炎和促炎功能的混合調(diào)節(jié)表型，既產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子：腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-6 和IL-1，也分泌抗炎細(xì)胞因子IL-10 以及低水平的IL-12，平衡創(chuàng)面炎癥反應(yīng)進(jìn)程［34］。M2c 稱為組織修復(fù)巨噬細(xì)胞，通過釋放大量IL-10增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的功能，表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗炎活性，還通過表達(dá)堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、胎盤生長因子（Placental growth factor，Pgf）和IGF-1 調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和管狀結(jié)構(gòu)形成，在血管生成中發(fā)揮重要作用［35］。

巨噬細(xì)胞的多種表型在增殖階段參與了炎癥抑制、再上皮化和血管新生，但在增殖階段的后期，巨噬細(xì)胞還通過釋放血小板反應(yīng)素（Thrombospondin-1，TSP-1）使新生毛細(xì)血管消退，防止血管增生過度［36］。在血管的新生和消退方面，巨噬細(xì)胞的作用表面上看似矛盾，其實(shí)是由于所處愈合階段的時(shí)間歷程不同，所以需要從更微觀的角度研究清楚當(dāng)前創(chuàng)面愈合階段的巨噬細(xì)胞可能的作用及調(diào)控機(jī)制，這將有助于我們更全面地了解巨噬細(xì)胞是如何協(xié)調(diào)和加快創(chuàng)面愈合。

2.3 巨噬細(xì)胞在重塑階段和組織再生中的作用及作用機(jī)制 巨噬細(xì)胞在重塑期的功能主要是恢復(fù)組織的穩(wěn)定和平衡。重塑階段的巨噬細(xì)胞數(shù)量開始減少，因其長時(shí)間的激活會導(dǎo)致創(chuàng)面過度增生并最終導(dǎo)致纖維化［37］?；|(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）是皮膚創(chuàng)面修復(fù)過程中參與細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular ma-trix，ECM）更新的主要蛋白水解酶，而巨噬細(xì)胞是MMP 的豐富來源，它們參與MMP-2、MMP-9 和MMP-12 的表達(dá)，介導(dǎo)ECM 重塑［38-39］。研究［40］表明，巨噬細(xì)胞還可以提高膠原蛋白交聯(lián)能力和抑制肌成纖維細(xì)胞的凋亡、平衡MMP/TIMP水平來降低纖維化。巨噬細(xì)胞還與毛囊生長有關(guān)，毛囊周圍的巨噬細(xì)胞通過Wnt 相關(guān)的細(xì)胞凋亡信號傳導(dǎo)激活靜息毛囊干細(xì)胞使其進(jìn)入生長期［41］。在皮膚機(jī)械拉伸模型中，M2型巨噬細(xì)胞釋放肝細(xì)胞生長因子（Hepatocyte growth factor，HGF）和IGF-1 以激活干細(xì)胞并促進(jìn)毛囊再生［42］。WANG等［43］發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞還可通過TNF 激活A(yù)KT 信號傳導(dǎo)從而促進(jìn)毛發(fā)再生。

巨噬細(xì)胞在重塑階段主要參與降解和重塑ECM、膠原沉積、減少纖維化以及促進(jìn)皮膚毛囊再生，而皮膚相關(guān)的其他附屬器（如汗腺和皮脂腺）的再生是否與局部巨噬細(xì)胞密切相關(guān)還未可知，我們是否可以基于巨噬細(xì)胞開發(fā)減少創(chuàng)面瘢痕形成的新療法，還需進(jìn)一步試驗(yàn)探索。

綜上所述，巨噬細(xì)胞是調(diào)節(jié)創(chuàng)面修復(fù)的關(guān)鍵細(xì)胞之一，在創(chuàng)面愈合不同階段可極化為功能不同的M1和M2型，發(fā)揮不同的愈合效應(yīng)，其極化過程受多種因子及通路調(diào)控，彼此相互交叉，構(gòu)成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，通過動態(tài)調(diào)節(jié)M1/M2型巨噬細(xì)胞表型極化可加快創(chuàng)面愈合，因此選擇性靶向誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表型極化進(jìn)行促愈合治療會是未來皮膚再生醫(yī)學(xué)中有巨大潛力的治療策略。然而，目前我們對創(chuàng)面巨噬細(xì)胞的功能及表型極化調(diào)控機(jī)制的理解仍然有限，創(chuàng)面中是否還存在更多的表型，是否另有其他調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的信號因子尚未發(fā)現(xiàn)等諸多問題仍需進(jìn)一步探索。