肝巨噬細(xì)胞極化對(duì)肝硬化發(fā)生的影響及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展*

吳 笛 綜述，羅業(yè)浩， 黃 安 審校

肝硬化是臨床上常見(jiàn)的肝病狀態(tài)，以慢性和進(jìn)行性加重為病理特點(diǎn)，病變過(guò)程為肝細(xì)胞病理性壞死、再生結(jié)節(jié)形成、肝纖維化，最終導(dǎo)致肝硬化。而肝纖維化是發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)途徑，肝硬化會(huì)導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的臨床癥狀，如腹水、門(mén)脈高壓、靜脈曲張或破裂出血、肝性腦病等。肝硬化已成為一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，也是導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率的重要原因[1]。它是全球第13位最常見(jiàn)的死亡原因,每年造成超過(guò)100萬(wàn)人死亡[2，3]。雖然肝硬化是不可逆的病理過(guò)程；但是肝纖維化可以通過(guò)干預(yù)治療逆轉(zhuǎn)病情，從而延緩肝硬化的進(jìn)展。肝巨噬細(xì)胞是肝纖維化過(guò)程中主要的調(diào)控細(xì)胞；巨噬細(xì)胞是參與固有免疫反應(yīng)最重要的細(xì)胞之一，在肝纖維化過(guò)程中，肝臟受到損傷刺激后首先發(fā)生固有免疫反應(yīng)。目前臨床上對(duì)于肝硬化的治療方案主要是以抗病毒、護(hù)肝、積極治療并發(fā)癥為主，方法有限且效果不夠理想。肝移植的效果較好但是由于受到供體有限和費(fèi)用高昂、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題的限制，難以廣泛開(kāi)展。19 世紀(jì)末，Elie Metchnikoff 首先認(rèn)為巨噬細(xì)胞是可能在免疫中起主要作用的大型吞噬性單核細(xì)胞[4]。他發(fā)現(xiàn)了T淋巴細(xì)胞的輔助功能，證明了巨噬細(xì)胞激活潛力以及干擾素有不同的(Interferon, IFN)-γ在其中發(fā)揮的作用，巨噬細(xì)胞具有很強(qiáng)的可塑性和異質(zhì)性，可根據(jù)它們所在的組織和器官進(jìn)行調(diào)整，在不同的微環(huán)境刺激之下分化出不同的表型，這些表型具功能，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“極化”。研究表明，肝巨噬細(xì)胞極化后產(chǎn)生的炎癥因子在肝臟炎癥中擔(dān)任著重要的角色[5]。

1 肝巨噬細(xì)胞極化在肝硬化發(fā)病過(guò)程中的作用

肝巨噬細(xì)胞由單核細(xì)胞和庫(kù)普弗細(xì)胞(Kupfer cells, KCs)組成，是在肝臟先天免疫中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞群，其中，KCs 占肝巨噬細(xì)胞總數(shù)的80%～90%[6]；極高的占有率意味著KCs 在維持肝功能和人體內(nèi)微環(huán)境的平衡方面起著至關(guān)重要的作用[7]。KCs 是肝臟和全身對(duì)于病原體反應(yīng)的核心[8]。KCs 具有呈遞抗原、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答等作用，并且具有自我更新的特性，可以識(shí)別是肝臟損傷和修復(fù)的關(guān)鍵介質(zhì)。KCs 表現(xiàn)出強(qiáng)大的可塑性，KCs 會(huì)根據(jù)肝臟微環(huán)境中產(chǎn)生的局部信號(hào)改變其表型，在不同局部微環(huán)境的影響下，可活化為不同的表型，主要表現(xiàn)為兩種：經(jīng)典激活型(M1型)和替代激活型(M2型)[9，10]。具有M1表型的KCs可以分泌促炎因子、呈遞抗原并積極調(diào)節(jié)免疫排斥反應(yīng)。具有M2表型的KCs主要起到促進(jìn)抗炎因子的分泌和負(fù)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的作用[11]。

肝巨噬細(xì)胞密切參與了肝臟的炎癥及其修復(fù)的過(guò)程。它們充當(dāng)致耐受性抗原呈遞細(xì)胞，通過(guò)產(chǎn)生不同的細(xì)胞因子、趨化因子和介質(zhì)來(lái)促進(jìn)炎癥的發(fā)生發(fā)展，從而抑制T細(xì)胞活化。此外，通過(guò)釋放再生生長(zhǎng)因子，基質(zhì)金屬蛋白酶精氨酸酶，它們促進(jìn)組織修復(fù)[12，13]。大量研究表明，肝巨噬細(xì)胞參與了炎癥和纖維化的進(jìn)展，肝巨噬細(xì)胞極化在慢性肝臟損傷中主要是通過(guò)各種機(jī)制釋放促炎癥因子或趨化因子激活肝星狀細(xì)胞,同時(shí)使肝星狀細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,導(dǎo)致肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)沉積,導(dǎo)致肝纖維化形成，肝纖維化不加以干預(yù)則會(huì)發(fā)展成為肝硬化[14]。因此巨噬細(xì)胞是影響肝纖維化乃至延緩肝硬化進(jìn)展的關(guān)鍵細(xì)胞群。

1.1 肝臟M1型巨噬細(xì)胞 M1型巨噬細(xì)胞在受到病原體或毒素的刺激后激活，表達(dá)高水平的吞噬活性。M1型巨噬細(xì)胞最具代表性的標(biāo)志物當(dāng)屬CD64和CD80，這兩種標(biāo)志物的表達(dá)水平主要取決于M1刺激的性質(zhì)(如γ干擾素、脂多糖)[15]。M1型巨噬細(xì)胞在脂多糖和γ干擾素的誘導(dǎo)下引導(dǎo)組織炎癥反應(yīng)；激活后的M1巨噬細(xì)胞可釋放出促炎癥因子，如腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor α ，TNF-α)、白細(xì)胞介素 (interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-12、IL-18和IL-23和I型干擾素(如趨化因子配體(CXCL)1、CXCL3、CXCL5等多種趨化因子)，從而誘導(dǎo)1型 T 輔助細(xì)胞(T- helper 1，Th1)反應(yīng)激活，促進(jìn)補(bǔ)體介導(dǎo)的吞噬作用和I型炎癥[16]，最后發(fā)揮促炎作用，并阻礙傷口的愈合和組織新生。目前，肝硬化的發(fā)病機(jī)制尚不明確，有研究表明，脂多糖和炎癥介質(zhì)可通過(guò)“腸-肝-腦軸”的相互作用加重肝臟疾病的發(fā)展[17-18]，肝硬化患者的門(mén)脈高壓在一定程度上造成了腸道黏膜的損傷，抑制了腸粘膜清除致病菌的能力，滋生大量的致病菌，如革蘭陰性菌，破壞了腸道微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)；腸道致病菌進(jìn)入肝臟后，在脂多糖的影響下與KCs 結(jié)合，產(chǎn)生IL-6、IL-12、IL-18等促炎因子，導(dǎo)致肝臟損傷和炎癥。同樣有研究表明，肝損傷意味著腸道屏障功能障礙，引起脂多糖吸收增加，在脂多糖的激活下，KCs活化而產(chǎn)生的炎癥因子加速了肝硬化的進(jìn)展[19]。

1.2 肝臟M2型巨噬細(xì)胞 M2型巨噬細(xì)胞，通過(guò)清除組織碎片和凋亡細(xì)胞并通過(guò)其促血管生成和促纖維化特性促進(jìn)傷口愈合和組織再生，參與炎癥的消退，它們具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，通常被Th2細(xì)胞因子(如IL-4、IL-13)激活并產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，例如IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)[20]。M2型巨噬細(xì)胞通常以抗炎細(xì)胞因子IL-10分泌增加為特征[21]，發(fā)揮抵抗炎癥反應(yīng)、抗纖維化以及促進(jìn)組織修復(fù)的作用。M2巨噬細(xì)胞可以在不同的刺激因子誘導(dǎo)下細(xì)分出不同的亞型，如M2a、M2b、M2c和M2d亞型，每一種亞型都參與了炎癥的消退及損傷的修復(fù)過(guò)程。其中，M2a巨噬細(xì)胞，也稱(chēng)為傷口愈合巨噬細(xì)胞，由IL-4 和IL-13誘導(dǎo)并表達(dá)高水平的甘露糖受體、誘餌IL-1受體(IL-R)和CCL17，它們分泌TGF-β、胰島素樣生長(zhǎng)因子和纖連蛋白等促纖維化因子，有助于組織的修復(fù)和愈合[22]。M2b巨噬細(xì)胞具有保護(hù)和致病雙向作用，可分泌促炎和抗炎因子[23]。M2c巨噬細(xì)胞作為調(diào)節(jié)表型，可以抑制炎癥和纖維化的進(jìn)展；此外，M2c巨噬細(xì)胞還表現(xiàn)出誘導(dǎo)調(diào)節(jié)T細(xì)胞的能力，從而參與凋亡細(xì)胞的有效吞噬。M2d巨噬細(xì)胞代表一個(gè)新的M2亞群，也稱(chēng)為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage , TAM)，是腫瘤的主要炎癥成分，有助于血管生成和轉(zhuǎn)移。這些細(xì)胞的主要特征是高IL-10、TGF-β和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，以及低IL-12、TNF-α和IL-1β產(chǎn)生，從而減輕M1型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥效應(yīng)，改善細(xì)胞損傷和肝臟炎癥?；诖吮砻?，M2型巨噬細(xì)胞可以延緩肝硬化疾病的進(jìn)展[24]。

1.3 M1、M2的平衡與炎癥的發(fā)展 研究表明，M1/M2 范式代表了體內(nèi)環(huán)境的體外極端化，其中存在激活狀態(tài)時(shí)間和空間上的“連續(xù)體”。此外，當(dāng)暴露于局部細(xì)胞因子環(huán)境時(shí)，M1和M2都可以發(fā)生可逆的功能變化，在適當(dāng)?shù)拇碳は买?qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞可塑性和重新編程[25]。巨噬細(xì)胞在肝臟的炎癥反應(yīng)和組織修復(fù)中發(fā)揮著促炎和抗炎的雙重作用。通常，M1型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，而M2型巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)和組織修復(fù)，M1和M2型巨噬細(xì)胞的失衡介導(dǎo)了肝纖維化的進(jìn)展和消退[26]。在炎癥過(guò)程的解決中，對(duì)于輕微損害可能需要幾分鐘到幾天的修復(fù)時(shí)間，對(duì)于導(dǎo)致無(wú)法解決的炎癥的重大損害可能需要數(shù)月到數(shù)年來(lái)修復(fù)，例如癌癥、炎癥性自身免疫性疾病或感染的慢性炎癥等。在癌癥中，炎癥反應(yīng)對(duì)于腫瘤的進(jìn)展十分重要。研究表明，在肺腫瘤中，M2型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位[27]；在結(jié)腸癌中，M2型巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)地位[28]。在肺癌中確實(shí)描述了M2a型和M2c型巨噬細(xì)胞促進(jìn)細(xì)胞侵襲和腫瘤進(jìn)展[29]，而M1型巨噬細(xì)胞可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、減少血管生成、并誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡，具有明顯的抗腫瘤作用。巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞可能在1型免疫反應(yīng)中發(fā)揮調(diào)節(jié)和保護(hù)作用，主要是通過(guò)發(fā)出抗炎信號(hào)抑制炎癥、清除免疫細(xì)胞以及促進(jìn)組織修復(fù)。巨噬細(xì)胞的極化發(fā)生在多種生理及病理過(guò)程中，對(duì)于維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定與健康極其重要。因此，發(fā)揮充分的抗炎機(jī)制來(lái)抑制組織炎癥、促進(jìn)重塑、維持體內(nèi)平衡并確保宿主的生存是十分有必要的。在這種情況下，巨噬細(xì)胞作為異質(zhì)細(xì)胞，在炎癥過(guò)程的不同水平上完全參與消退炎癥。而且，它們可以成為炎癥反應(yīng)的發(fā)起者，在外源性或內(nèi)源性刺激下調(diào)整它們自己的極化以及通過(guò)重新編程和持續(xù)可塑性來(lái)參與并解決和維持體內(nèi)平衡。在炎癥的急性期，當(dāng)巨噬細(xì)胞首先極化為經(jīng)典的M1表型時(shí)，巨噬細(xì)胞會(huì)誘發(fā)炎癥反應(yīng)并釋放出促炎介質(zhì)，如細(xì)胞因子、趨化因子和活性氧和氮中間體，從而激活各種有助于病原體殺滅和炎癥消退的抗菌機(jī)制。然而，必須控制這種反應(yīng)以防止對(duì)宿主的組織損傷，并通過(guò)M2極化巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子介質(zhì)、細(xì)胞因子和趨化因子來(lái)避免嚴(yán)重的免疫病理學(xué)，這些調(diào)節(jié)因子將調(diào)節(jié)M1巨噬細(xì)胞，減輕炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)和加速傷口愈合過(guò)程和組織修復(fù)[30]。這種微調(diào)的平衡和M1、M2的極化狀態(tài)是必要的，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)炎癥發(fā)生、進(jìn)展和消退等趨好的過(guò)程[31]。

2 肝巨噬細(xì)胞極化在肝硬化臨床治療中的研究進(jìn)展

2.1 通過(guò)影響KCs的活化、減少炎癥，治療肝硬化 當(dāng)發(fā)生肝損傷時(shí)，KCs通過(guò)不同的機(jī)制釋放炎癥因子，在肝臟中引發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這使得影響KCs的激活成為治療肝臟疾病的一種可能性策略。有幾種影響KCs活化的方法，例如使用廣譜抗生素減少細(xì)菌易位和抑制Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)依賴(lài)性巨噬細(xì)胞活化[32,33]；這些療法主要原理在于抑制細(xì)胞內(nèi)的炎癥信號(hào)通路。KCs的激活也可以通過(guò)恢復(fù)正常的腸道微生物組來(lái)抑制，包括益生菌、抗生素、糞便微生物群轉(zhuǎn)移和膽汁酸的隔離[34]。肝硬化患者相比于常人來(lái)說(shuō)，細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)增加，這將會(huì)導(dǎo)致肝功能進(jìn)一步衰退?？股乜梢酝ㄟ^(guò)消除有害細(xì)菌來(lái)治療肝病。利福昔明具有廣泛的抗菌活性、最小的藥物相互作用及副作用，其治療在緩解肝硬化和調(diào)節(jié)腸道微生物群方面顯示出令人欣喜的結(jié)果[35]。研究表明，攝入益生菌還可以有效改善肝硬化[36]；在未來(lái)，我們需要進(jìn)一步研究腸道微生物與宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用，以闡明肝硬化的發(fā)病機(jī)制，并為基于腸道微生物組治療肝硬化開(kāi)辟新的療法。

2.2 通過(guò)調(diào)節(jié)KCs的免疫反應(yīng)抗肝纖維化 盡管目前尚無(wú)獲得批準(zhǔn)的抗纖維化藥物，但其臨床研究在持續(xù)進(jìn)展中，許多潛在藥物處在II或III期試驗(yàn)中；基于KCs在肝臟先天免疫中發(fā)揮重要作用，調(diào)節(jié)其免疫反應(yīng)成為了抗纖維化治療的潛在目標(biāo)。KCs細(xì)胞群分泌趨化因子，趨化因子受體(chemokine receptors，CCR)2和CCR5介導(dǎo)肝內(nèi)免疫細(xì)胞相互作用，促進(jìn)外周單核細(xì)胞活化和遷移到肝臟。在纖維化的肝臟中，CCR1、CCR5在KCs中呈高表達(dá)狀態(tài)；二者作為趨化因子的關(guān)鍵受體，能夠促進(jìn)肝巨噬細(xì)胞的遷移，是造成肝纖維化所必須的條件之一。同時(shí)有研究表明，使用趨化因子受體抑制劑來(lái)抗纖維化是一項(xiàng)具有前景的治療策略，例如Cenicriviroc (CVC)拮抗劑，CVC可以防止肝臟中巨噬細(xì)胞的激活，調(diào)節(jié)平衡代謝，或調(diào)節(jié)腸-肝軸來(lái)抑制炎癥和減少纖維化37]。在肝纖維化過(guò)程中，鈣粘蛋白11(Cadherins，CDH11)增加，表明該蛋白質(zhì)是肝纖維化過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)因子[38]。CDH11在受損細(xì)胞(如造血干細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)中的表達(dá)已被證明在纖維化發(fā)展過(guò)程中調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞的活化和細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生。因此，黏鈣蛋白可能是治療肝纖維化的潛在靶點(diǎn)之一。此外，在肝硬化和肝纖維化中，含有相當(dāng)豐富的膠原蛋白I；肝巨噬細(xì)胞在肝臟損傷后釋放的TGF-β1，在慢性肝損傷中通過(guò)激活肝星狀細(xì)胞促進(jìn)肝纖維化肝星狀細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)，其主要成分正是I型膠原蛋白；過(guò)度的膠原蛋白沉積導(dǎo)致了嚴(yán)重的肝纖維化，加速肝硬化進(jìn)程；因此，減少I(mǎi)型膠原蛋白的產(chǎn)生可以減輕甚至逆轉(zhuǎn)肝纖維化，延緩肝硬進(jìn)程，膠原蛋白抑制劑為治療肝纖維化和肝硬化提供了新思路[39]；例如賴(lài)氨酰羥化酶-2(lysyl hydroxylase-2，LH2)，作為穩(wěn)定膠原分子和細(xì)胞外基質(zhì)的小分子抑制劑，它的開(kāi)發(fā)及研究試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

2.3 通過(guò)其他療法治療肝硬化 干細(xì)胞療法為慢性肝臟疾病患者帶來(lái)了新希望，骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞可以分化成肝細(xì)胞，在慢性肝臟疾病具有潛在的治療作用，因而被認(rèn)為是理想的用于移植的[40,41]；間充質(zhì)干細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)因子的誘導(dǎo)下向M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變，獲得更高的吞噬活性，這在肝纖維化及肝硬化進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。肝細(xì)胞凋亡所導(dǎo)致的肝細(xì)胞死亡是肝纖維化過(guò)程中的重要發(fā)病因素。另外，肝巨噬細(xì)胞通過(guò)釋放生長(zhǎng)因子，促進(jìn)肝臟損傷的修復(fù)；肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor，HGF)通過(guò)促進(jìn)有絲分裂活動(dòng)、生長(zhǎng)和遷移并防止細(xì)胞凋亡，在肝臟中，HGF可以刺激肝細(xì)胞增殖，抑制肝細(xì)胞凋亡，對(duì)肝細(xì)胞具有營(yíng)養(yǎng)作用，從而促進(jìn)肝損傷后的再生[42]。以上均為臨床治療肝硬化提供了理論依據(jù)。