巨噬細胞極化在肝纖維化中的調(diào)控作用機制

白小洋， 張旭， 海龍， 丁向春

1 寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院 a.感染科， b.醫(yī)學科學研究院外科學研究室， 銀川 750000

2 寧夏醫(yī)科大學臨床醫(yī)學院， 銀川 750000

肝星狀細胞（HSC）的活化被認為是肝纖維化的中心事件，其中活化的HSC轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細胞并分泌大量沉積在細胞之間的細胞外基質(zhì)（ECM），導致肝纖維化［1］。HSC是肝纖維化發(fā)病機制中的關鍵細胞，但某些免疫細胞如T和B淋巴細胞、NK細胞和巨噬細胞也發(fā)揮了重要作用［2］。其中，巨噬細胞是最豐富的肝免疫細胞，在肝損傷和隨后的肝纖維化過程中也起著關鍵作用［3］。

巨噬細胞是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，巨噬細胞的激活已被證明在某些方面是不可缺少的，如免疫防御、炎癥反應、組織重塑和穩(wěn)態(tài)［4］。巨噬細胞在不同因素的刺激下分化為不同的表型，表現(xiàn)出不同的特征和作用，從而在機體的生理和病理活動中發(fā)揮不同的調(diào)節(jié)功能，這也被稱為巨噬細胞的極化效應［5］。

近年來，大量文獻表明巨噬細胞在許多病理生理過程中起著至關重要的作用，如炎癥、腫瘤、組織修復和代謝［6-8］。這些病理過程也發(fā)生于肝纖維化中，這表明巨噬細胞可能對肝纖維化的發(fā)展和逆轉(zhuǎn)起著關鍵作用［9-11］。隨著進一步研究肝纖維化中巨噬細胞的作用，通過靶向巨噬細胞來阻斷甚至逆轉(zhuǎn)纖維化病理改變，已被認為是治療肝纖維化的潛在策略［12］。然而，肝巨噬細胞的起源和巨噬細胞極化的機制是復雜的，它們對不同類型的肝病，甚至對一種肝病的不同階段的影響并不相同［13］。此外，在肝纖維化的病理過程中，巨噬細胞可以分化為具有促炎功能的M1型，以及具有促纖維化和組織重塑作用的M2型。探討巨噬細胞極化在肝纖維化中的作用機制，以期為肝纖維化的防治提供新的思路。

1 巨噬細胞概述

1.1 巨噬細胞的來源 巨噬細胞按照來源不同可以分為Kupffer細胞和單核細胞衍生巨噬細胞兩類。Kupffer細胞多來源于胚胎卵黃囊細胞、骨髓造血干細胞，有自我維持性、局部增殖性和致耐受性等，單核細胞衍生巨噬細胞多由外周血中循環(huán)的單核細胞分化而來，更容易接受信號來促進其功能的分化和浸潤。在肝損傷時，Kupffer細胞與單核細胞衍生巨噬細胞有著不同的作用，Kupffer細胞具有吞噬有害物質(zhì)和調(diào)節(jié)肝臟免疫反應的哨兵功能，單核衍生巨噬細胞則主要產(chǎn)生炎性因子，并調(diào)節(jié)肝臟炎癥和創(chuàng)傷修復［5-14］。

1.2 巨噬細胞的分型及功能 按照功能異質(zhì)性常分為M1和M2型巨噬細胞，M1型巨噬細胞多為促炎和抗腫瘤表型，能被脂多糖（LPS）刺激而激活，表達一系列促炎的細胞因子和招募其他免疫細胞的趨化因子如TNF-α、IL-1β、IL-12、CCL2和活性氧（ROS），在纖維化過程中的肝損傷期起促炎作用。相反，M2型巨噬細胞多具有抗炎和促腫瘤作用，能被IL-4、IL-13等細胞因子極化，促進組織修復、重塑與血管生成等，在肝纖維化過程中的肝修復期起抗炎作用。M2型巨噬細胞根據(jù)激活條件的不同，還能再分為M2a、M2b、M2c和M2d四個亞群，M2a亞群主要受IL-4、IL-13激活，能產(chǎn)生CD206、IL-1Ra等，發(fā)揮抗炎與組織重塑的功能；M2b亞群主要受Toll樣受體激動劑或免疫復合物激活，能產(chǎn)生IL-10、IL-6、TNF-α等，既有抗炎也有促炎的作用；M2c主要受糖皮質(zhì)激素和IL-10激活，能產(chǎn)生大量IL-10與TGF-β，有較強抗炎活性，主要介導對凋亡細胞的吞噬作用；M2d亞群是利用Toll樣受體激動劑通過腺苷受體刺激產(chǎn)生，包括VEGF與IL-10，有促進血管生成的作用［5-14］。在慢性肝病發(fā)展時，巨噬細胞會根據(jù)炎癥和纖維化的程度及時間發(fā)生動態(tài)變化，產(chǎn)生不同表型。在纖維化進程中，M1型巨噬細胞通常會先出現(xiàn)，針對損傷區(qū)域釋放一系列促炎因子，而持續(xù)高水平的M1型會造成組織的損傷。當M1型巨噬細胞到達峰值時，M2表型會被激活，通過釋放抗炎因子，促進組織的修復、重塑與血管生成?？梢哉fM1與M2型巨噬細胞極化的平衡決定了肝纖維化的發(fā)生發(fā)展與結(jié)局。巨噬細胞可以在不同的局部微環(huán)境下極化成不同的亞群，在肝纖維化組織炎癥和損傷的起始、進展中發(fā)揮重要作用［12］。

2 巨噬細胞極化的機制

2.1 Notch信號通路 Notch信號通路包括一系列高度保守的表面受體，參與細胞增殖和凋亡，影響各種生物器官和組織的發(fā)育。研究［15］發(fā)現(xiàn)，M1型巨噬細胞的Notch1受體表達顯著增加，而抑制Notch1受體導致M1極化減少，M2極化增加。近年來，大量文獻報道，許多藥物可以通過靶向Notch信號通路來調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化。例如，黃芪多糖激活Notch信號通路，誘導M1極化［16］。此外，Zheng等［17］發(fā)現(xiàn)，Notch1/Jagged1信號通路可以抑制血吸蟲感染誘導的M2極化。因此，這提示Notch/Jagged1通路可能是與M2型巨噬細胞極化相關的一些疾病的治療靶點。

2.2 TGF-β/Smad信號通路 TGF-β首先作用于Ⅱ型受體，然后與Ⅰ型受體結(jié)合形成受體復合物，導致Ⅰ型受體結(jié)構(gòu)域的磷酸化，從而通過激活其下游信號分子（Smad2和Smad）來調(diào)節(jié)相關基因的表達［18］。TGF-β家族的生長分化因子3通過促進Smad2和Smad3的磷酸化，抑制M1、促進M2型的極化。同樣，也有多項研究分析TGF-β/Smad信號通路在促進M2型巨噬細胞極化中的作用。例如，研究［19］發(fā)現(xiàn)，槲皮素通過抑制TGF-β1-Smad2/3通路來抑制M2型的極化。實驗［20］表明，Smad3可以被巨噬細胞吞噬直接激活，而獨立于TGF-β，這可能是通過過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）促進巨噬細胞向抗炎表型極化。

2.3 Janus激酶（JAK）/信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）信號通路 JAK/STAT通路主要介導細胞因子受體的信號轉(zhuǎn)導［21］。IFN-γ與受體結(jié)合并激活JAK，誘導STAT1的磷酸化，從而導致巨噬細胞極化為M1［22］。IFN-γ還可以促進M1巨噬細胞的代謝開關，進而通過JAK/STAT1途徑增強其細胞活力和促炎活性［23］。JAK/STAT6是IL-4抑制M1并誘導M2極化的重要途徑［24］。例如，姜黃素通過分泌IL-4和IL-13來上調(diào)STAT6的表達，從而誘導M0和M1巨噬細胞極化為M2［25］。此外，STAT3對M2巨噬細胞的極化具有重要作用。研究［26］表明，抑制IL-6/STAT3和JAK3/STAT3信號通路可導致巨噬細胞從M2表型向M1表型極化。綜上所述，M1巨噬細胞的極化與STAT1的磷酸化密切相關，而M2的極化主要依賴于STAT3和STAT6表達的增加。

2.4 微小RNA（microRNA） 根據(jù)目前的研究，microRNA對巨噬細胞極化的作用已經(jīng)逐漸被強調(diào)，主要依賴于對其他信號通路的調(diào)控。例如，miR-221-3p通過抑制JAK3/STAT3信號通路促進M2巨噬細胞向M1表型極化［26］。miR-1246通過靶向TERF2IP誘導M2極化，激活STAT3，抑制NF-κB［27］。此外，miR-30c、miR-99a和miR-155均被證明可以抑制M1巨噬細胞的極化，而miR-let7和miR-32則有助于M2的極化［28-29］（圖1）。

圖1 巨噬細胞極化在肝纖維化中的調(diào)控作用機制Figure 1 The regulatory mechanism of macrophage polarization in liver fibrosis

3 巨噬細胞在肝纖維化中的調(diào)控機制

巨噬細胞與HSC的交互作用在肝纖維化進程中起著關鍵作用，兩者通過產(chǎn)生各種細胞因子和趨化因子調(diào)節(jié)HSC的表型，從而導致纖維化表型的出現(xiàn)和細胞外基質(zhì)的沉積。同時，相關研究表明，巨噬細胞浸潤的阻斷或耗竭能減少HSC的激活，延緩纖維化的進程。肝巨噬細胞能產(chǎn)生一系列與促纖維化相關的細胞因子和趨化因子，包括細胞因子TGF-β、血小板衍生生長因子（PDGF）、抗血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、TNF-α、IL-1β；趨化因子CCL2、CCL3、CCL5。同樣，浸潤的單核/巨噬細胞也能產(chǎn)生抗纖維化的介質(zhì)，如MMP-12、MMP-13等。HSC的激活是細胞外基質(zhì)的主要來源，也是肝纖維化形成的中心環(huán)節(jié)［30］。HSC激活的起始和持續(xù)時間直接受到肝巨噬細胞的調(diào)控。一方面，巨噬細胞激活HSC，促進肝纖維化的進展［31］。另一方面，在肝纖維化逆轉(zhuǎn)過程中，巨噬細胞可驅(qū)動HSC凋亡和細胞外基質(zhì)降解［32］。巨噬細胞調(diào)控肝纖維化的機制很復雜，涉及多種通路和信號分子。其中，Notch信號通路與多種細胞活性密切相關，通過調(diào)節(jié)星狀細胞活化和巨噬細胞極化在肝纖維化中發(fā)揮重要作用。Bansal等［33］通過實驗證明，抑制Notch通路有助于減少M1型巨噬細胞，促進M2型巨噬細胞極化，以及減少HSC和成纖維細胞的活化。在血吸蟲感染誘導的肝纖維化中，Notch通路抑制了M2型巨噬細胞的極化，從而改善了肝纖維化［19］。

目前，骨髓間充質(zhì)干細胞移植是一種很有前途的抗纖維化策略。Watanane等［34］表明骨髓間充質(zhì)干細胞可誘導骨髓源性巨噬細胞M2極化，在逆轉(zhuǎn)肝纖維化中發(fā)揮協(xié)同作用。同樣，Luo等［35］發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細胞移植可促進巨噬細胞M2極化，抑制巨噬細胞M1極化，增加MMP-13表達，抑制HSC的活化，具有協(xié)同抗肝纖維化作用。隨后，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，TNF刺激的基因6是骨髓間充質(zhì)干細胞發(fā)揮抗纖維化作用的主要細胞因子［36-37］。此外，在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程中，增加的NKp46+細胞產(chǎn)生IFN-γ，誘導M1型巨噬細胞極化，限制了M2極化和促纖維化因子的產(chǎn)生，從而抑制代謝相關肝纖維化的發(fā)生［38］。

4 總結(jié)與展望

肝巨噬細胞具有顯著的異質(zhì)性，是由多種來源的巨噬細胞組成。目前的研究表明，巨噬細胞主要極化為兩種表型，促炎M1型和抗炎M2型［39］。具體來說，M1和M2型巨噬細胞在被各自的激活物誘導后，產(chǎn)生大量的促炎或抗炎細胞因子和趨化因子，從而作用于不同的靶點，激活與多個病理過程相關的信號通路，發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能。巨噬細胞的極化主要與Notch、TGF-β/Smad、JAK/STAT和microRNA信號通路相關。此外，TLR4/NF-κB、MAPK、mTOR等其他信號通路也可能參與其中。因此，靶向這些信號通路可能會調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化，從而改變巨噬細胞在肝纖維化中的作用。

肝纖維化典型特征是細胞外基質(zhì)在肝臟中過度沉積，不同表型的巨噬細胞對不同類型的肝纖維化有不同的作用。一般而言，M1型巨噬細胞促進CCl4誘導的肝纖維化，抑制血吸蟲感染誘導的肝纖維化，但M2型巨噬細胞的作用則相反。然而，M1型極化的增加或M2型極化的減少有時也可減輕CCl4誘導的肝纖維化［9］。此外，肝纖維化治療中常用的骨髓間充質(zhì)干細胞移植也依賴于巨噬細胞極化的調(diào)節(jié)。因此，巨噬細胞的極化可能在肝纖維化中起著不可或缺的作用。

以肝巨噬細胞作為治療肝纖維化的靶點，為抗肝纖維化治療提供了新思路，進一步研究肝巨噬細胞在肝纖維化中的調(diào)控機制有助于更好地探究肝纖維化病理機制，同時對于開發(fā)安全有效、敏感性高、針對性強的抗纖維藥物具有重要意義。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：白小洋負責撰寫與修改論文；海龍參與查閱相關文獻；丁向春、張旭負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。