劉濤 李金政

肝移植是治療終末期肝病唯一有效的方法[1]，目前尚無較好的方法幫助肝移植受者建立術(shù)后免疫耐受。肝臟由一種獨特的實質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞組成，其功能包括免疫調(diào)節(jié)和促進抗原特異性耐受。在移植器官中肝臟的耐受性是最強的，但誘導(dǎo)肝移植術(shù)后免疫耐受的具體機制尚未明晰。

作為肝內(nèi)免疫系統(tǒng)的重要組成部分，枯否（Kupffer）細(xì)胞發(fā)揮了重要作用。Kupffer細(xì)胞是肝臟常駐巨噬細(xì)胞，在肝內(nèi)免疫系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色，其主要生理功能之一為免疫調(diào)節(jié)。肝移植術(shù)后細(xì)胞微環(huán)境發(fā)生改變，Kupffer細(xì)胞被激活并發(fā)生極化。本文就Kupffer細(xì)胞極化狀態(tài)與肝移植免疫耐受的關(guān)系、Kupffer細(xì)胞極化機制進行綜述。

1 Kupffer細(xì)胞極化狀態(tài)與肝移植免疫耐受

隨著外科手術(shù)技術(shù)的成熟，肝移植手術(shù)成功率逐漸提高。但是在缺乏免疫抑制治療的情況下，人類同種異體肝移植術(shù)后受者普遍會產(chǎn)生排斥反應(yīng)[2]。免疫耐受的建立與Kupffer細(xì)胞激活的免疫反應(yīng)密切相關(guān)。Kupffer細(xì)胞是肝臟組織駐留型巨噬細(xì)胞，起源于胎兒肝中卵黃囊的紅髓祖細(xì)胞。其特點是通過自我更新而非外源細(xì)胞補充的方式維持細(xì)胞群體穩(wěn)定[3]。Kupffer細(xì)胞具有高度可塑性[4]，在不同微環(huán)境下可以表現(xiàn)出不同的表型與功能，即M1型Kupffer細(xì)胞和M2型Kupffer細(xì)胞。二者具有特征性的差異基因表達，M1型Kupffer細(xì)胞具有促炎功能，M2型Kupffer細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)功能。肝移植術(shù)后，由于肝臟代謝紊亂、缺氧等因素刺激，Kupffer細(xì)胞受誘導(dǎo)發(fā)生極化。不同極化狀態(tài)下的Kupffer細(xì)胞通過分泌免疫調(diào)節(jié)因子或促炎因子等方式影響免疫耐受的形成。

M1型Kupffer細(xì)胞代表炎癥巨噬細(xì)胞，具有表達誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、CD74等的特性。其通過分泌白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β等因子引發(fā)局部炎癥，同時促進細(xì)胞因子間相互作用放大炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致肝移植手術(shù)失敗。M1型極化狀態(tài)下的Kupffer細(xì)胞是缺血-再灌注過程的主要參與者，能夠通過招募其他免疫細(xì)胞加重缺血-再灌注導(dǎo)致的肝細(xì)胞損傷[5]。此外，相較于樹突狀細(xì)胞，靜息狀態(tài)下的Kupffer細(xì)胞表達較低水平的主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC） Ⅱ類分子和共刺激分子，使其難以誘發(fā)免疫反應(yīng)，決定了肝臟獨特的致耐受性[6]。在Kupffer細(xì)胞發(fā)生M1型極化后，MHC Ⅱ類分子和共刺激分子表達上調(diào)，抗原提呈能力提升，從而在免疫反應(yīng)中發(fā)揮正向增強作用，導(dǎo)致急性排斥反應(yīng)加重。

M2型Kupffer細(xì)胞通過分泌抗炎因子抑制炎癥反應(yīng)，具有負(fù)性調(diào)節(jié)排斥反應(yīng)的功能。IL-10是其分泌的重要抗炎因子。小鼠Kupffer細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞相互作用后可以產(chǎn)生更多的IL-10。IL-10通過下調(diào)MHC Ⅱ類分子和共刺激分子的表達參與免疫耐受的建立[7]，這是誘導(dǎo)受體對肝細(xì)胞抗原耐受的關(guān)鍵。此外M2型Kupffer細(xì)胞可以清除活化的CD8+T細(xì)胞，同時通過多種機制調(diào)控調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。無論是否發(fā)生極化，Kupffer細(xì)胞均位于肝竇內(nèi)，因此很容易與T細(xì)胞等相互作用[8]。移植物內(nèi)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的凋亡和清除可能是免疫耐受建立的機制基礎(chǔ)。有實驗表明，在建立大鼠肝移植免疫耐受的過程中，CD8+T細(xì)胞的消除可能比調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的升高更重要[9]。凋亡細(xì)胞的清除不完全會使凋亡細(xì)胞積聚并導(dǎo)致“二次壞死”，釋放大量促炎因子，從而加重急性排斥反應(yīng)。促進吞噬細(xì)胞及時清除凋亡細(xì)胞或誘導(dǎo)T細(xì)胞無能是建立免疫耐受的基礎(chǔ)[10]。

2 Kupffer細(xì)胞極化機制

Kupffer細(xì)胞可以被多種因素刺激，向著兩個截然不同的方向極化（圖1），進而影響免疫耐受的結(jié)局。可以明確的是，Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化對誘導(dǎo)肝移植免疫耐受的形成至關(guān)重要。

圖1 Kupffer細(xì)胞的極化機制Figure 1 The polarization mechanism of Kupffer cell

2.1 腫瘤壞死因子-α

腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α是M1型Kupffer細(xì)胞產(chǎn)生的多效性促炎因子，對宿主防御和炎癥反應(yīng)起核心作用[11]。但近年研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α還可以通過與2型TNF受體結(jié)合促進調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的成熟，發(fā)揮免疫抑制作用[12]。通過對TNF信號通路的有效干預(yù)，可以抑制Kupffer細(xì)胞的M1型極化同時促進M2型極化[13]。在不同機制作用下，TNF-α誘使Kupffer細(xì)胞進入不同極化狀態(tài)，這也表明了Kupffer細(xì)胞極化并非單一調(diào)控模式。

2.2 核因子 -κB

核因子（nuclear factor，NF）-κB家族是一個異源二聚體轉(zhuǎn)錄因子家族，在多種細(xì)胞反應(yīng)特別是在免疫細(xì)胞反應(yīng)中，其具有廣泛的基因誘導(dǎo)作用。在哺乳動物中，轉(zhuǎn)錄因子NF-κB家族包括RelA（p65）、RelB、 c-Rel、 前 體 蛋 白 NF-κB1（P105） 和 NF-κB2（P100），后兩者分別被加工成p50和p52[14]。蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）/NF-κB（p65）信號通路受到抑制的同時，Kupffer細(xì)胞的M1型極化也受到抑制，相反，上調(diào)p65的活性則可以誘導(dǎo)M1型Kupffer細(xì)胞增多[15]。有報道稱p50的激活對巨噬細(xì)胞發(fā)生M2型極化是必不可少的[11]。NF-κB家族不同成員在巨噬細(xì)胞和Kupffer細(xì)胞中具有不同的誘導(dǎo)效應(yīng)，這可能與NF-κB的激活通路不同有關(guān)。NF-κB家族可能有誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化的作用，但目前的研究集中在p65上，該家族其他因子作用的具體效應(yīng)還有待進一步研究證實。

2.3 白細(xì)胞介素

IL家族具有數(shù)量龐大的成員，在免疫細(xì)胞的成熟、活化、增殖等一系列過程中發(fā)揮重要作用。IL-4主要由B細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和自然殺傷T細(xì)胞產(chǎn)生，是M2型極化的經(jīng)典誘導(dǎo)物[3]。既往實驗發(fā)現(xiàn)，IL-4可以通過多種途徑誘導(dǎo)M2型極化，比如激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）6/組蛋白去甲基化酶含Jumonji結(jié)構(gòu)域蛋白3（Jumonji domaincontaining protein 3，JMJD3）通路，誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化[16]。IL-4和IL-13的協(xié)同可以起到抗炎和組織修復(fù)作用[17]。這說明IL-13在誘導(dǎo)M2型極化方面可能和IL-4具有相似的功能。外源性IL-25可以使M2型Kupffer細(xì)胞數(shù)量增加，但該效應(yīng)有賴于IL-13的支持，進一步證明了IL-13具有誘導(dǎo)M2型極化的功能[18]。IL-10是M2型極化的主要刺激因子，也是M2型Kupffer細(xì)胞分泌的重要免疫抑制因子。IL-10可以下調(diào)MHC Ⅱ類分子和共刺激分子的表達，并上調(diào)抑炎因子的表達來誘導(dǎo)免疫耐受[7]。M2型Kupffer細(xì)胞可以導(dǎo)致M1型Kupffer細(xì)胞發(fā)生凋亡，其機制可能是IL-10誘導(dǎo)抑炎因子的基因轉(zhuǎn)錄觸發(fā)了M1型 Kupffer細(xì)胞的凋亡[19]。

2.4 磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶信號通路

磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/Akt信號通路能夠調(diào)控各種細(xì)胞功能，因而受到廣泛關(guān)注。PI3K/Akt通路能調(diào)控巨噬細(xì)胞存活、遷移和增殖，該通路還可以協(xié)調(diào)Kupffer細(xì)胞對多種代謝和炎癥信號做出反應(yīng)[20]。PI3K/Akt信號可被Toll樣受體4和其他病原體識別受體激活，調(diào)節(jié)產(chǎn)生細(xì)胞因子的信號[11]，進而調(diào)控IL等的產(chǎn)生來影響Kupffer細(xì)胞極化。最新實驗研究表明，鈣離子依賴的PI3K/Akt/STAT3信號通路的激活可以誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化，增強吞噬與免疫調(diào)節(jié)能力。鈣拮抗劑1,2-雙（2-氨基苯氧基）-乙烷-N,N,N’,N’-四乙酸（BAPTA）的應(yīng)用會導(dǎo)致M2型極化標(biāo)志物的表達顯著下調(diào)[10]。此外，多種因子可以通過激活PI3K/Akt信號通路產(chǎn)生極化效應(yīng)。例如，IL-33可以通過PI3K/Akt信號通路的激活增強M2型極化，進而調(diào)節(jié)肝臟的免疫反應(yīng)[21]。

2.5 α-酮戊二酸

α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）是三羧酸循環(huán)的重要中間產(chǎn)物，其既可以通過三羧酸循環(huán)代謝產(chǎn)生，也可以通過谷氨酰胺分解產(chǎn)生。體外實驗發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺分解產(chǎn)生的α-KG可以促進Kupffer細(xì)胞激活并抑制M1型極化，同時還能抑制NF-κB活性和上調(diào)IL-10的表達，促進M2型極化[22]。M2型極化狀態(tài)下的巨噬細(xì)胞，包括Kupffer細(xì)胞，具有更多的線粒體和更高的耗氧率。M2型極化狀態(tài)下，線粒體產(chǎn)生一系列變化，有氧氧化成為其主要代謝通路[23]。三羧酸循環(huán)的正常進行是有氧氧化完整閉環(huán)形成的重要條件，而α-KG是三羧酸循環(huán)的重要中間產(chǎn)物，其參與有氧氧化過程是其介導(dǎo)M2型極化的重要機制。缺氧誘導(dǎo)因子-1α的穩(wěn)定性是巨噬細(xì)胞M1型極化的關(guān)鍵，α-KG可以破壞缺氧誘導(dǎo)因子-1α的穩(wěn)定性，并通過表觀遺傳調(diào)控增強M2型極化相關(guān)基因的表達[24]，對巨噬細(xì)胞的M2型極化起重要作用，這可能是α-KG誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化的潛在作用機制。

2.6 衣康酸

衣康酸是巨噬細(xì)胞對脂多糖和干擾素-γ的刺激作出反應(yīng)而合成的重要代謝中間產(chǎn)物，由檸檬酸衍生的三羧酸循環(huán)中間體順式烏頭酸脫羧形成，其進一步反應(yīng)產(chǎn)物衣康酸酯可在小鼠原代巨噬細(xì)胞中積累[25]。在轉(zhuǎn)錄和代謝水平上，衣康酸可以通過抑制琥珀酸脫氫酶介導(dǎo)的琥珀酸氧化來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞代謝，從而阻止巨噬細(xì)胞發(fā)生M2型極化[26]。肝移植術(shù)后，細(xì)胞微環(huán)境發(fā)生劇烈變化，細(xì)胞代謝進行重塑，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的糖耐量不耐受、代謝控制不良和生長不良，術(shù)后機體的營養(yǎng)代謝能力與預(yù)后密切相關(guān)[27]。對免疫代謝領(lǐng)域的深入研究還有助于利用存在代謝問題的供肝，擴大供肝來源[28]。免疫代謝逐漸成為肝移植領(lǐng)域的研究熱點。但是衣康酸在Kupffer細(xì)胞極化中的作用機制還未有深入研究，其在巨噬細(xì)胞中的極化作用可能在Kupffer細(xì)胞中同樣存在，值得進一步探究。

3 小 結(jié)

在建立肝移植免疫耐受的過程中，Kupffer細(xì)胞發(fā)揮著重要作用。如前文所述，各類刺激可以誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞向不同方向極化，而多種刺激之間又可以協(xié)調(diào)合作，構(gòu)建一個復(fù)雜的驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)來誘導(dǎo)極化。Kupffer細(xì)胞可進入M1型和M2型兩種極化狀態(tài)，發(fā)揮破壞免疫耐受或促進免疫耐受的雙重作用。已經(jīng)明確的是，M2型極化狀態(tài)下的Kupffer細(xì)胞對肝移植免疫耐受的建立起著促進作用。抑制M1型極化和促使M2型極化相結(jié)合的治療手段可以進一步提高肝移植術(shù)后建立免疫耐受的成功率。根據(jù)施加的刺激和由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄變化，M2型巨噬細(xì)胞可以進一步細(xì)分為M2a型、M2b型、M2c型和M2d型，它們有著更加細(xì)致的分工[11]。對M2型巨噬細(xì)胞進行更深入的研究，將有助于探究Kupffer細(xì)胞發(fā)生M2型極化的內(nèi)在機制，為建立肝移植免疫耐受提供參考。