況曉東，周曉燕，艾有生

（南昌大學醫(yī)學院a.病理教研室；b.病理生理學教研室，南昌330006）

隨著社會的日益進步，肥胖的發(fā)病率越來越高，肥胖及由它引起的各種代謝疾病已成為21世紀威脅人類健康的重要原因之一，因而肥胖及相關(guān)的代謝綜合征已成為當前研究的熱點。肥胖常伴隨著一系列的代謝性疾病，包括胰島素抵抗、2型糖尿病、脂肪肝、動脈粥樣硬化及退行性疾病（如癡呆）、呼吸道疾病、高血壓等，這些疾病的發(fā)生大多是由慢性炎癥引起的，而在慢性炎癥中巨噬細胞具有舉足輕重的地位。近來研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞在代謝性疾病中既可以發(fā)揮促炎作用，同時還能抑制炎癥的發(fā)生［1］。這種“雙重身份”的發(fā)生和巨噬細胞極化有著密切關(guān)系，在代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。目前有關(guān)巨噬細胞極化與代謝性疾病的研究取得了很大進展，綜述如下。

1 巨噬細胞極化含義及其作用

功能上的可塑性和多樣性是單核巨噬細胞的顯著特點之一，巨噬細胞隨著周圍環(huán)境的變化，功能上會發(fā)生顯著變化［2］。這些功能上的變化，也稱為功能上的巨噬細胞極化，可以產(chǎn)生不同基因表達譜和不同功能的巨噬細胞亞群。近年來,不同的巨噬細胞亞型已被證實,根據(jù)激活后巨噬細胞的功能大致將其分為2類：經(jīng)典激活的巨噬細胞（classical activated macrophage,簡稱為caMφ或M1型）及替代激活的巨噬細胞 （alternative activated macrophage,簡稱為 aaMφ 或 M2 型）［3］。

M1型巨噬細胞具有分泌大量促炎細胞因子的功能。M1型細胞的激活主要由CD4+輔助性T細胞（Th1）分泌的干擾素-γ（IFN-γ）、革蘭氏陰性細菌細胞壁成分脂多糖（LPS）、顆粒巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）或腫瘤壞死因子（TNF）介導，表現(xiàn)為自身抗原呈遞能力上升，補體介導的吞噬作用提高，大量促炎癥因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、IL-6、IL-12、IL-23、一氧化氮（NO）的釋放以及化學趨化因子配體-9（CXCL-9）、CXCL-10等的產(chǎn)生。這些炎性介質(zhì)的釋放，促進了體內(nèi)異己成分的有效清除［4］。M1型細胞亦可作為效應細胞參與到Th1免疫應答過程中，促進炎癥反應的進行，對細胞內(nèi)感染的病原體有殺傷作用。

M2型巨噬細胞與M1型巨噬細胞具有截然不同的作用：在炎癥疾病中抑制炎癥反應，促進組織損傷修復［5］；參與腫瘤疾病中的炎癥反應。依據(jù)其活化后釋放的特異性功能標志物分為M2a、M2b、M2c 3種類型。由IL-4或IL-13誘導的M2a，分泌大量抗炎細胞因子IL-10、增強精氨酸酶 1（arginase 1，Arg1）并特征性表達甘露糖受體和巨噬細胞半乳糖型C型凝集素，對炎癥刺激不敏感，參與殺傷胞外病原體、碎片清除、血管發(fā)生、組織重建和傷口愈合，并促進Th2免疫［6］；免疫復合物及部分Toll樣受體（TLR）配體誘導的M2b，分泌大量 IL-10而低分泌IL-12［2］，抑制細菌內(nèi)毒素引起的急性炎癥，并促進Th2分化和體液免疫；IL-10、糖皮質(zhì)激素（gluco corticoids）或開環(huán)甾體類激素（如維生素D）誘導的M2c，高分泌IL-10和TGF，調(diào)節(jié)和抑制免疫炎癥。近來研究發(fā)現(xiàn)，還存在一種新亞型M2d型，也稱為腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor-associatedmacrophages，TAMs），表現(xiàn)出抑制免疫、促進腫瘤進展的能力，但是TAMs并不是典型的M2型巨噬細胞，與其他3個亞型相比，TAMs表達高水平的CD14、CD163和較低水平的CD86，TAMs中多種巨噬細胞分化標志物較典型M2型巨噬細胞低，如 F4/80、CD68、CD115、CD11b［7］。

2 巨噬細胞極化與代謝性疾病

巨噬細胞作為重要的固有免疫細胞和抗原提胞，接受不同的刺激，它能從激活的 M1型回到M2型，也能從M2型轉(zhuǎn)化成M1型巨噬細胞。這取決于M1型和M2型標志蛋白表達量的可逆性轉(zhuǎn)化。M1型巨噬細胞表型包括表達MCP-1、IL-6和TNF-α；而M2型巨噬細胞標志物為：CD163、CD206（甘露糖受體，MR）、CCL18（趨化因子配體 18）和IL-10［11］。 比如成熟的巨噬細胞在GM-CSF、IL-10和地塞米松的刺激下，CD163 表達增強，而 GM-CSF、IL-4、TGF-β、IFN-γ、TNF-β 和 LPS 使 CD163表達減少；GMCSF、IL-4和 TGF-β 使 CD206 表達增強；IL-4、IL-10和 LPS促進 CCL18表達；GM-CSF、TNF-α 和LPS 則增強 CCL3 的表達［11］。

另外有研究表明，巨噬細胞極化與脂肪組織、肝組織等代謝性疾病密切相關(guān)，IL-4誘導的替代激活巨噬細胞高表達PPAR，而PPAR與脂類代謝、氧化反應、胰島素抵抗等密切相關(guān)，提示巨噬細胞極化與生理代謝活動的密切相關(guān)性［12］。肥胖過程中脂肪組織浸潤有一群新的F4/80+CD11c+的巨噬細胞，稱脂肪組織巨噬細胞（adipose tissue macrophages，ATM）。ATM 高表達TNF-α、iNOS等 M1標志,其分泌的TNF-α導致肥胖小鼠的胰島素抵抗；瘦小鼠的脂肪組織巨噬細胞高表達 Ym1、Arg1和 IL-10等M2標志，其中抗炎因子IL-10在保護瘦小鼠脂肪細胞免受TNF-α誘導的胰島素抵抗中發(fā)揮重要作用［13］。

3 代謝性疾病中巨噬細胞極化的信號通路及重要調(diào)控因子

雖然目前普遍被接受的是JAK-STAT通路參與了巨噬細胞極化，但現(xiàn)在對于巨噬細胞極化的信號通路還不甚清楚。研究發(fā)現(xiàn)有許多重要的轉(zhuǎn)錄因子參與了代謝性疾病中巨噬細胞極化。因此，基于以上對巨噬細胞極化對代謝性疾病的概述，下面將對代謝性疾病中巨噬細胞極化信號轉(zhuǎn)導有重要調(diào)節(jié)作用的分子進行介紹。

3.1 信號傳導與轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）家族

STAT在M1或M2型巨噬細胞極化中均有重要作用，其中STAT1參與了M1極化作用，而M2的激活主要由STAT6介導。Janus激酶是一類沒有受體的蛋白酪氨酸激酶，也被稱為JAK激酶，包括4個家族成員，即JAK1、JAK2、JAK3及Tyk2。其中Ⅰ型受體可以激活JAKs中的JAK1、JAK3，而Ⅱ型受體激活的是JAK1、JAK2及Tyk2。JAK進一步激活STAT通路。STAT是在JAK/STAT通路中發(fā)揮重要呈細胞，在抗感染、抗腫瘤免疫中發(fā)揮關(guān)鍵的免疫激活和免疫效應作用。在代謝性疾病方面巨噬細胞同樣表現(xiàn)出非同尋常的作用。

近來研究熱點之一就是巨噬細胞極化在動脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）發(fā)病中的作用。巨噬細胞由單核細胞分化而來，在炎癥過程中，通過有效的吞噬，在殺死入侵機體的異質(zhì)抗原，移除細胞殘片等方面發(fā)揮作用。在AS及相關(guān)疾病中，巨噬細胞通過攝取修飾的低密度脂蛋白（low density lipoprotein,LDL）轉(zhuǎn)變成泡沫細胞。具體而言，血管內(nèi)膜通過蛋白聚糖捕獲LDL，LDL的氧化修飾激活循環(huán)血中的單核細胞，使其產(chǎn)生包括CCL2在內(nèi)的細胞因子。巨噬細胞通過降解細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix,ECM）遷移到組織炎癥發(fā)生處，通過攝取氧化型低密度脂蛋白 （oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL）形成泡沫細胞。巨噬細胞可以產(chǎn)生促炎因子，如TNF-α、IFN-γ，也可以產(chǎn)生抗炎或抑制炎癥的細胞因子如 IL-10、TGF-β 等［1］。 巨噬細胞亦能介導組織修復，在AS發(fā)生過程中，巨噬細胞促使平滑肌細胞增生，并使其從中膜遷移到內(nèi)膜下形成纖維帽。巨噬細胞和成纖維細胞則直接參與到細胞外基質(zhì)的合成，同時，泡沫細胞分泌的細胞因子能夠促進斑塊處的血管新生，促進肉芽腫的形成。研究發(fā)現(xiàn)AS斑塊部位同時存在著M1型和M2型巨噬細胞，這種細胞的異質(zhì)性說明巨噬細胞對不同的微環(huán)境信號刺激反應的多樣性和可塑性［8］。高脂血癥患者外周血中單核細胞增多，并且以炎癥型單核細胞為主。炎癥型單核細胞在血管中堆積，直接通過損傷的血管內(nèi)皮，進入動脈壁內(nèi)膜分化成巨噬細胞，啟動并維持AS的慢性炎癥。外周血中氧化 LDL可誘導巨噬細胞集落刺激因子（M-CSF）、粒細胞-巨噬細胞刺激因子（GM-CSF）表達，并通過PI3K和NF-κB信號傳導通路促進巨噬細胞增多和成熟［9］。隨著AS的發(fā)展，AS粥樣斑塊組織內(nèi)巨噬細胞不斷增多，并依據(jù)AS進展病變狀況極化成M1或M2型巨噬細胞，比如不穩(wěn)定斑塊組織中主要以M1型巨噬細胞為主，而穩(wěn)定斑塊組織中M2型巨噬細胞比例增加［10］，M1與M2型巨噬細胞處于動態(tài)平衡中。在AS晚期，患者血漿中出現(xiàn)Th2型細胞因子，Th2型細胞因子通過激活M2型巨噬細胞，促進纖維帽形成，增強斑塊的穩(wěn)定性。

在特定條件下，已分化的M1型和M2型巨噬細胞之間還可相互轉(zhuǎn)化；高脂飲食可導致脂肪組織巨噬細胞 M2型向M1型轉(zhuǎn)化。巨噬細胞是可塑性細作用的轉(zhuǎn)錄因子家族，它們既參與信號傳導，又激活基因轉(zhuǎn)錄。STAT家族目前發(fā)現(xiàn)有7個成員,分別命名 為 STATl、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B和STAT6。通過JAK-STAT通路的信號傳遞作用，巨噬細胞會對超過20種的細胞因子做出相應的應答［14］。

3.2 過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）

PPARs是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子。PPARs有 3 種不同的亞型：PPARα、PPARβ/δ、PPARγ。各亞型都可通過配體激活，實現(xiàn)核轉(zhuǎn)位而調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達，因而PPARs家族成員具有多種生物學效應。在小鼠及人源細胞中，PPARγ是巨噬細胞M2基因型的增強子。PPARγ的激活促使人源單核細胞向M2分化，具有抑炎活性。在小鼠中，巨噬細胞中的PPARγ選擇性失活會導致替代激活受阻，飲食引起的肥胖癥、胰島素耐受、葡糖耐受癥狀惡化，體內(nèi)炎性介質(zhì)表達上升［15］。 PPARβ/δ 也參與調(diào)節(jié)巨噬細胞替代激活。IL-4、IL-13可以促使 PPARβ/δ表達上升。在小鼠中，PPARβ/δ缺失導致脂肪組織和肝臟中的巨噬細胞無法發(fā)生替代激活，出現(xiàn)炎性變化，脂肪細胞代謝紊亂、肝功能失調(diào)，并伴隨系統(tǒng)性胰島素耐受［15］。 在人源細胞中，PPARβ/δ、PPARα 并不能促使單核細胞發(fā)生替代激活。但研究發(fā)現(xiàn)，PPARβ/δ、PPARα可以調(diào)控胞內(nèi)脂代謝相關(guān)基因的表達，說明與 PPAR γ 不同，PPARβ/δ、PPARα 可能更多的是參與細胞胞內(nèi)脂代謝調(diào)控［16］。

3.3 NF-κB

NF-κB異源二聚體形成的復合物作為轉(zhuǎn)錄因子，在各種細胞內(nèi)普遍存在著，決定了NF-κB廣泛參與到細胞對外界刺激應答引起的活化、增殖、存活相關(guān)信號通路中。NF-κB對腫瘤相關(guān)炎癥以及惡性腫瘤的發(fā)展十分重要。有研究表明,NF-κB的活化不僅存在于炎癥的誘發(fā)階段，導致更多促炎因子的釋放，同時也可以激活抑炎因子的轉(zhuǎn)錄，促進巨噬細胞的凋亡，緩解炎癥［17］。NF-κB 對巨噬細胞 M2 型極化調(diào)控的作用機制至今不明。NF-κB在活化前與IκB結(jié)合在一起，處于失活狀態(tài)。當胞外信號與膜上識別受體作用，例如通過病原相關(guān)分子模式PAMP作用于Toll樣受體，激活I(lǐng)KK激酶，磷酸化IκB，使其泛素化降解。NF-κB被IκB釋放，從胞質(zhì)向核內(nèi)轉(zhuǎn)位，開啟下游基因的轉(zhuǎn)錄。T.Hagemann等［18］發(fā)現(xiàn)IKK激酶家族成員之一IKKβ參與調(diào)控腫瘤相關(guān)巨噬細胞活化，抑制其經(jīng)典M1型激活，促進其向M2型轉(zhuǎn)變，從而具有免疫抑制作用。

3.4 SOCS

SOCS是一類免疫抑制分子，負調(diào)節(jié)IFN-γ介導的信號轉(zhuǎn)導，參與 T細胞分化調(diào)節(jié)，同時其甲基化異常在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。巨噬細胞在炎癥情況下可誘導表達SOCS1和SOCS3；IL-4激活的巨噬細胞排他性地表達SOCS1，而IFN-γ和LPS刺激則使巨噬細胞內(nèi) SOCS1表達被抑制，逐步極化為僅表達SOCS3的M1巨噬細胞；敲除SOCS3的巨噬細胞對IFN-γ和LPS不再反應，上調(diào)表達SOCS1，恢復對IL-4的反應性并表達 M2表型分子，提示誘導表達的SOCS3對于M1激活是必須的。SOCS1可控制巨噬細胞對 IFN-γ的反應性及 TLR4和TLR9激活的信號通路；并且是STAT1通路的內(nèi)源性抑制劑，上調(diào)SOCS1表達可使巨噬細胞向M2類型分化，提示 SOCS1 參與 M2 激活調(diào)控［19］。

如上所述，在這些代謝性疾病中，通過巨噬細胞極化作用，巨噬細胞的局部富集是巨噬細胞炎癥損傷的前提。而趨化因子是巨噬細胞定向移動的重要驅(qū)動分子，可影響炎癥局部浸潤免疫細胞的類型和數(shù)量。已知M1/M2表達不同的趨化因子受體，因此，針對性地趨化某一亞型的巨噬細胞到達病理部位，成為治療或緩解病理的可能策略之一。所以，充分闡明代謝性疾病過程中的巨噬細胞極化亞型及其極化機制，設(shè)計基于巨噬細胞極化調(diào)控的細胞或分子策略，將成為治療代謝性疾病的一個新的富有潛力的領(lǐng)域。

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