王 琳，徐 萍，王 靜

(1.南京醫(yī)科大學(xué)，南京210029； 2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬松江醫(yī)院 上海市松江區(qū)中心醫(yī)院消化內(nèi)科，上海201600)

巨噬細(xì)胞在組織穩(wěn)態(tài)和炎癥中發(fā)揮核心作用，參與多種疾病的病理生理過程。其不同表型在維持機(jī)體平衡方面扮演不同的角色，M1型巨噬細(xì)胞主要由γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)和內(nèi)毒素誘導(dǎo)，分泌促炎細(xì)胞因子[白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6、IL-12和腫瘤壞死因子-α]來驅(qū)動(dòng)炎癥反應(yīng)。M2型巨噬細(xì)胞主要由IL-4和IL-13誘導(dǎo)，分泌抗炎因子(IL-10、精氨酸酶1和轉(zhuǎn)化生長因子-β)發(fā)揮重要的抗炎作用。而調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)與臨床大多數(shù)疾病的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)。由于各種疾病微環(huán)境狀態(tài)的改變，巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)一個(gè)功能狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，因此以巨噬細(xì)胞極化調(diào)控為靶點(diǎn)成為控制疾病進(jìn)展及治療疾病的新思路。如IL-33增加了巨噬細(xì)胞M2型分泌物，從而促進(jìn)腎損傷修復(fù)、腎臟纖維化[1]。Liu等[2]利用IL-34驅(qū)動(dòng)M2型巨噬細(xì)胞極化，發(fā)揮抗炎作用，從而保護(hù)肝臟免受肝炎損害。神經(jīng)巨噬細(xì)胞(小膠質(zhì)細(xì)胞)不同極化類型比例的變化在病變損傷及修復(fù)過程中起雙重作用[3]。了解巨噬細(xì)胞起源、極化機(jī)制、在組織穩(wěn)態(tài)和疾病狀態(tài)下的極化演變過程可能有利于發(fā)現(xiàn)更多干預(yù)巨噬細(xì)胞極化轉(zhuǎn)變的新方法?，F(xiàn)就靶向巨噬細(xì)胞極化調(diào)控在炎性疾病及腫瘤治療中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 巨噬細(xì)胞

1.1起源 最早的觀點(diǎn)認(rèn)為，巨噬細(xì)胞起源于骨髓造血干細(xì)胞，屬于單核細(xì)胞系統(tǒng)，以單核細(xì)胞的形式在血液中運(yùn)輸，并以巨噬細(xì)胞的形式浸潤組織，然后在不同的組織特定生長因子作用下分化為不同的亞型，即不同的組織特異巨噬細(xì)胞(如中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞、肝臟中的庫普弗細(xì)胞等)[4]。然而，血液中招募的單核細(xì)胞特征并不完全適用于組織駐留巨噬細(xì)胞，對(duì)組織駐留巨噬細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)并沒有實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)，在第一代造血干細(xì)胞出現(xiàn)之前就有巨噬細(xì)胞存在于胚胎組織，表明巨噬細(xì)胞可以源自在出生前定植于發(fā)育組織的造血干細(xì)胞非依賴前體細(xì)胞，這些組織駐留巨噬細(xì)胞能夠獨(dú)立于血液中單核細(xì)胞的補(bǔ)充，并具有自我更新能力以適應(yīng)局部微環(huán)境變化，發(fā)揮不同的功能[5]。雖然在胚胎中發(fā)現(xiàn)了巨噬細(xì)胞，但這些巨噬細(xì)胞的來源以及向巨噬細(xì)胞分化的途徑及過程還需進(jìn)一步研究。有研究已經(jīng)表明，胚胎來源的前體細(xì)胞以Cx3cr1依賴的方式定植于胚胎，在器官形成的過程中分化為組織駐留巨噬細(xì)胞；不同的組織巨噬細(xì)胞群起源不同，其起源包括胚胎祖細(xì)胞(如卵黃囊巨噬細(xì)胞)和成人單核細(xì)胞[6]。

1.2巨噬細(xì)胞極化調(diào)節(jié) 巨噬細(xì)胞的表型特征是由穩(wěn)態(tài)過程中局部環(huán)境決定的，在炎癥中駐留的巨噬細(xì)胞被原位激活，單核來源的巨噬細(xì)胞被招募到組織中。巨噬細(xì)胞極化是一種動(dòng)態(tài)變化，既可極化為M1型巨噬細(xì)胞或M2型巨噬細(xì)胞，也可在兩種表型之間相互轉(zhuǎn)化，雖然巨噬細(xì)胞極化類型的二分法并未達(dá)成共識(shí)，但有助于理解巨噬細(xì)胞的主要功能差異，這一概念目前仍普遍適用。然而，體外活化實(shí)驗(yàn)證明，由于個(gè)體發(fā)育的不同，組織駐留巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出功能差異性，如內(nèi)毒素刺激的肝臟來源的肺泡巨噬細(xì)胞抑制T細(xì)胞增殖的能力減弱，而內(nèi)毒素刺激的卵黃囊衍生的小膠質(zhì)細(xì)胞刺激T細(xì)胞增殖的能力減弱；另外，刺激不同起源的巨噬細(xì)胞，則巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)錄特征也表現(xiàn)出顯著差異[7]。影響巨噬細(xì)胞極化的決定性因素尚未明確，目前巨噬細(xì)胞的活化更傾向于組織微環(huán)境的影響。

巨噬細(xì)胞的極化和功能受相互連接的某些通路的調(diào)控，涉及多種信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。最常見的為促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化的酪氨酸激酶(Janus kinase，JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)1通路和促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化的JAK-STAT3/STAT6通路，內(nèi)毒素就是通過STAT1-STAT2二聚體形成誘導(dǎo)M1型相關(guān)基因表達(dá)[8]。有研究證明，過氧化物酶體增殖物激活受體γ在體內(nèi)外均可誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化，且與STAT6和核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)通路有關(guān)[9]。通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)信號(hào)通路激活蛋白激酶B(protein kinase B，Akt/PKB)2有利于M1型巨噬細(xì)胞極化，激活A(yù)kt1有利于M2型巨噬細(xì)胞極化[10]。cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白/CCAAT増強(qiáng)子結(jié)合蛋白信號(hào)通路在M1和M2型巨噬細(xì)胞極化過程中均發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[11]。各種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子在巨噬細(xì)胞極化調(diào)節(jié)中也起一定作用，敲除小鼠干擾素調(diào)節(jié)因子1和干擾素調(diào)節(jié)因子2基因，則其對(duì)內(nèi)毒素誘導(dǎo)的M1型巨噬細(xì)胞極化反應(yīng)消失，而干擾素調(diào)節(jié)因子5缺陷的巨噬細(xì)胞細(xì)菌清除能力下降[12]。目前證據(jù)表明，微RNA和長鏈非編碼RNA也參與巨噬細(xì)胞極化調(diào)節(jié)[13]。

2 巨噬細(xì)胞極化與炎性疾病

在機(jī)體發(fā)育和成熟過程中，巨噬細(xì)胞通過先天免疫對(duì)死亡細(xì)胞進(jìn)行吞噬清除來保護(hù)宿主。正常機(jī)體M1/M2極化處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)機(jī)體受到刺激時(shí)兩者比例發(fā)生變化，這種變化很大程度上取決于巨噬細(xì)胞所在位置及刺激活化的因素。巨噬細(xì)胞活化表型在疾病進(jìn)展中的作用已得到共識(shí)。M1型巨噬細(xì)胞出現(xiàn)在以Toll樣受體和干擾素信號(hào)為主導(dǎo)的炎癥環(huán)境中，通常與細(xì)菌和細(xì)胞內(nèi)病原體的免疫有關(guān)；M2型巨噬細(xì)胞存在于以輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)2反應(yīng)為主的環(huán)境中(如寄生蟲免疫和哮喘)[14-16]。根據(jù)巨噬細(xì)胞的來源特點(diǎn)，胎兒巨噬細(xì)胞缺失或功能破壞可引起一系列身體功能的異常[17-18]。而在感染、損傷等情況下，發(fā)生M1型巨噬細(xì)胞極化產(chǎn)生大量腫瘤壞死因子-α、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等促炎細(xì)胞因子，促進(jìn)炎癥發(fā)生；不僅如此，巨噬細(xì)胞在糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化等慢性炎癥性疾病及腫瘤的發(fā)生中也發(fā)揮重要作用[19-21]。改變巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)來控制疾病進(jìn)展已成為各學(xué)科研究的熱點(diǎn)。

2.1巨噬細(xì)胞極化與膿毒癥 巨噬細(xì)胞作為全身炎癥反應(yīng)的樞紐，在炎性疾病的發(fā)生發(fā)展中起著啟動(dòng)、調(diào)控和效應(yīng)作用。最初，活化的巨噬細(xì)胞(被認(rèn)為主要為M1型)吞噬細(xì)菌，并分泌一系列細(xì)胞因子來對(duì)抗病原體。然而，炎癥失調(diào)往往導(dǎo)致不可預(yù)測的損傷，過度活化的巨噬細(xì)胞將會(huì)放大炎癥反應(yīng)。膿毒癥是宿主對(duì)感染的免疫反應(yīng)失調(diào)引起的一種危及生命的器官功能障礙綜合征。巨噬細(xì)胞過度激活導(dǎo)致全身系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，這一發(fā)生過程機(jī)制復(fù)雜，可能與NF-κB及PI3K/Akt等多種信號(hào)通路有關(guān)，且均涉及M1/M2型巨噬細(xì)胞表型變化。巨噬細(xì)胞在膿毒癥的各個(gè)階段(如吞噬、殺菌、抗原呈遞、炎癥因子分泌等)均發(fā)揮作用，故有效抑制M1型巨噬細(xì)胞極化，減少炎癥因子釋放在膿毒癥的治療中具有積極作用。

在干細(xì)胞治療敗血癥模型大鼠中發(fā)現(xiàn)，傷后48 h 治療組大鼠較模型組大鼠肺組織炎癥減輕，炎癥細(xì)胞浸潤減少，且流式細(xì)胞檢測到治療組大鼠腹腔M1型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物CD11c顯著少于模型組[22]。敲除G蛋白偶聯(lián)受體(G protein receptor，GPR)174的小鼠在內(nèi)毒素誘導(dǎo)的肺組織損傷程度減輕，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞消耗的GPR174缺陷小鼠肺組織炎癥加重，將來自GPR缺陷小鼠的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞移植到受體小鼠，則受體小鼠肺組織炎癥減輕，且檢測到高表達(dá)的M2型巨噬細(xì)胞，說明敲除小鼠GPR174基因可減少其對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的抑制作用，進(jìn)而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型極化以減輕膿毒癥的癥狀[23]。ATP結(jié)合蛋白家族成員ABCF1(protein ATP-binding cassette subfamily member 1)的泛素化可以使炎癥從依賴髓樣分化因子88信號(hào)通路的早期階段轉(zhuǎn)移至依賴β干擾素TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白信號(hào)通路的晚期階段，即調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M1型極化至M2型極化階段，缺乏ABCF1的巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)M1型，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生[24]。實(shí)驗(yàn)證明，糖蛋白130信號(hào)在M2型巨噬細(xì)胞極化中發(fā)揮重要作用，M2型極化時(shí)糖蛋白130上調(diào)，特異性糖蛋白130信號(hào)缺失導(dǎo)致M2型巨噬細(xì)胞極化缺陷，增加了膿毒癥炎性反應(yīng)及膿毒癥期間病死率[25]。在益生菌治療膿毒癥模型小鼠中發(fā)現(xiàn)，益生菌可抑制Akt信號(hào)通道，抑制巨噬細(xì)胞向M1型極化而減輕炎癥癥狀[26]。Feng等[27]證實(shí)，黃酮類藥物在體內(nèi)外均可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M1/M2比例變化，在體內(nèi)可通過抑制p65信號(hào)通路來減少炎癥因子釋放，發(fā)揮抗炎作用。

2.2巨噬細(xì)胞極化與炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD) IBD是一組以黏膜免疫反應(yīng)加重為特征的胃腸道慢性炎癥性疾病。巨噬細(xì)胞參與IBD發(fā)病機(jī)制，但也在維持腸道穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用。在健康的腸道中，駐留的巨噬細(xì)胞以M2型為主，而在炎癥性腸黏膜中M1型占主導(dǎo)地位，促進(jìn)巨噬細(xì)胞M1型極化可介導(dǎo)并加重結(jié)腸炎模型小鼠癥狀[28]。故改變巨噬細(xì)胞M1和M2平衡可能成為IBD治療的新方法。

纖維蛋白原樣蛋白2參與炎癥反應(yīng)的免疫調(diào)節(jié)，并在結(jié)腸炎和結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)腸癌中高表達(dá)，且主要由結(jié)腸巨噬細(xì)胞表達(dá)；在動(dòng)物水平上發(fā)現(xiàn)，纖維蛋白原樣蛋白2缺乏可增加結(jié)腸炎的易感性，而這種作用與誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞M1型極化有關(guān)，且體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)均證明纖維蛋白原樣蛋白2缺乏可抑制M2型巨噬細(xì)胞極化[29]。有研究表明，人類脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞可通過分泌TSG-6(tumour necrosis factor-α-induced gene 6)誘導(dǎo)小鼠M2型極化以改善IBD癥狀[30]。目前認(rèn)為，腸道微生物菌群與IBD病情嚴(yán)重程度有關(guān)，通過飲食改變肥胖相關(guān)腸病腸道微生物代謝可增加微生物菌群多樣性，改善腸道炎癥，在這一過程中發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞M1型向M2型的轉(zhuǎn)變，而幽門螺桿菌定植可增加結(jié)腸M2型巨噬細(xì)胞的數(shù)量，并顯著改善慢性結(jié)腸炎癥狀[31]。研究發(fā)現(xiàn)，1,25二羥基維生素D3可以促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞向M2型極化，維持巨噬細(xì)胞亞型平衡，改善結(jié)腸炎[32]?？傊种芃1型巨噬細(xì)胞極化及促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化已成為IBD的研究熱點(diǎn)。中藥小檗堿可募集M2型巨噬細(xì)胞，改善脂肪代謝，在葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型中，小檗堿可通過Akt1/SOCS1(suppressor of cytokine signaling-1)/NF-κB信號(hào)通路，改善結(jié)腸炎癥狀[33]。

2.3巨噬細(xì)胞極化與哮喘 哮喘是一種以氣道高反應(yīng)性和慢性氣道炎癥為特征的氣道免疫性疾病，與復(fù)雜的免疫細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。哮喘是由先天免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞共同介導(dǎo)，這些細(xì)胞一起調(diào)節(jié)和促進(jìn)炎癥的發(fā)生，而巨噬細(xì)胞是肺中最豐富的免疫細(xì)胞，巨噬細(xì)胞的極化與過敏性哮喘的發(fā)生密切相關(guān)，不同的巨噬細(xì)胞極化類型參與不同類型哮喘的發(fā)展。因此，了解每一種哮喘背后的機(jī)制，將有助于開發(fā)更好和更合適的哮喘治療策略。與其他疾病不同，過敏性哮喘主要是由Th2細(xì)胞炎癥免疫反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致M2型巨噬細(xì)胞極化所引起的疾病。有研究表明，先天性淋巴細(xì)胞不同表型參與巨噬細(xì)胞極化表型的調(diào)節(jié)，且氣管中M2型巨噬細(xì)胞數(shù)量與人類哮喘的嚴(yán)重程度有關(guān)[34]。成年女性哮喘發(fā)病率高于男性，且肺泡巨噬細(xì)胞在雌性小鼠中較雄性小鼠表達(dá)更多的M2型巨噬細(xì)胞，表明性激素可以影響巨噬細(xì)胞極化表型，基于這一點(diǎn)，雄激素已被用作實(shí)驗(yàn)性哮喘的治療[35]。中藥骨本方消湯已被廣泛應(yīng)用于哮喘的治療，可減輕肺部炎癥和氣道重構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)骨本方消湯治療哮喘的機(jī)制與免疫細(xì)胞、Th1和Th2細(xì)胞活化途徑有關(guān)，且可顯著抑制巨噬細(xì)胞向M2型極化[36]。原百部堿，一種活性生物堿，對(duì)急性肺損傷和急性肝衰竭有抗炎作用，可抑制實(shí)驗(yàn)性哮喘小鼠模型肺部嗜酸粒細(xì)胞浸潤，減少M(fèi)2型炎癥因子釋放[37]。

3 巨噬細(xì)胞極化與腫瘤

巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)不僅在急慢性炎癥中發(fā)揮作用，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)作為腫瘤微環(huán)境最主要的組成部分，也參與腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。腫瘤中M2型巨噬細(xì)胞的存在與多種癌癥患者預(yù)后不良有關(guān)，患者體內(nèi)的TAMs主要由M2型巨噬細(xì)胞組成，誘導(dǎo)腫瘤M2型極化可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、增殖和轉(zhuǎn)移，而M1型巨噬細(xì)胞可識(shí)別腫瘤細(xì)胞并啟動(dòng)靶向免疫反應(yīng)[38]。

基于TAMs的特點(diǎn)，腫瘤生物學(xué)越來越受到研究者的重視。誘導(dǎo)TAMs凋亡，加快TAMs消耗可與抗腫瘤藥物協(xié)同作用來提高腫瘤患者生存率[39]。曲貝替定可抑制CC趨化因子配體2/單核細(xì)胞趨化蛋白1合成，抑制單核細(xì)胞向腫瘤組織浸潤，其已在臨床應(yīng)用于乳腺癌[40]。抑制M2型極化通路(STAT3/STAT6)也是靶向TAMs治療癌癥的新方法[41]。研究發(fā)現(xiàn)，CD11b活化可通過微RNA的表達(dá)，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化而控制腫瘤生長[42]。而低溫?zé)岑煼ㄕT導(dǎo)M1型巨噬細(xì)胞極化，重構(gòu)宿主免疫抑制，可能長期抑制轉(zhuǎn)移[43]。Chen等[44]研究發(fā)現(xiàn)，人參和黃芪水提取物在體內(nèi)能夠抑制小鼠移植瘤生長；體外實(shí)驗(yàn)則發(fā)現(xiàn)，人參和黃芪水提取物可顯著抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞高表達(dá)，抑制M2型巨噬細(xì)胞表達(dá)。研究人員也在致力于尋找促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞M2型向M1型轉(zhuǎn)化的新方法，研究發(fā)現(xiàn)，羧基化多壁碳納米管可通過激活Toll樣受體4/NF-κB信號(hào)通路，促進(jìn)肺腫瘤巨噬細(xì)胞M2型向M1型轉(zhuǎn)化，從而預(yù)防癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[45]。

巨噬細(xì)胞極化現(xiàn)象不僅存在于炎性疾病及腫瘤中，也存在于代謝性疾病，而代謝與慢性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。巨噬細(xì)胞除參與體內(nèi)一氧化氮和精氨酸代謝外，不同的巨噬細(xì)胞亞群還具有不同的線粒體活性。據(jù)報(bào)道，線粒體代謝是巨噬細(xì)胞極化的核心參與者，線粒體受損，內(nèi)毒素刺激的M1型極化過程中糖酵解途徑被重編程，最終導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子1α和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生[46]。多效性細(xì)胞因子IL-33可能通過IL-33/IL-1受體樣1通路參與調(diào)節(jié)線粒體代謝來影響巨噬細(xì)胞的極化和功能[47]。另有報(bào)道顯示，在高脂誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，活性氧類通過激活p38促分裂原活化的蛋白激酶、NF-κB信號(hào)通路對(duì)M1型巨噬細(xì)胞極化的誘導(dǎo)和維持至關(guān)重要，且活性氧類在殺傷病原體的同時(shí)不會(huì)造成自身損傷[48]。而通過調(diào)節(jié)谷氨酰胺代謝來調(diào)控巨噬細(xì)胞極化也可能為預(yù)防肥胖或糖尿病提供一個(gè)潛在靶點(diǎn)[49]。有研究表明，中藥小檗堿可改善高脂飲食小鼠的代謝功能，募集M2型巨噬細(xì)胞以減少炎癥，減少肝臟組織脂肪沉積[50]。

4 小 結(jié)

巨噬細(xì)胞是先天免疫的關(guān)鍵細(xì)胞成分，在對(duì)抗病原體的第一線防御中起重要作用。正常情況下，機(jī)體的巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為靜息狀態(tài)，病原菌感染引起宿主微環(huán)境改變，通過直接或通過影響宿主產(chǎn)生不同的炎性因子來影響巨噬細(xì)胞極化，參與宿主免疫反應(yīng)。M1/M2極化的任何失衡均可能產(chǎn)生有害影響。表型和功能的多樣性與可塑性是巨噬細(xì)胞的兩大主要特征，由于刺激的多樣性和動(dòng)態(tài)性，巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出表型的多樣性，甚至從一種表型轉(zhuǎn)化為另一種表型。因此，識(shí)別巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)，更多地了解巨噬細(xì)胞極化機(jī)制，掌握極化轉(zhuǎn)錄控制元件及環(huán)境影響因素，可能形成一個(gè)以巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹行牡脑\斷和治療策略。