夏偉暢，周敬群

(三峽大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院心血管內(nèi)科，湖北 宜昌 443000)

·綜 述·

巨噬細(xì)胞極化及其調(diào)控因素

夏偉暢，周敬群

(三峽大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院心血管內(nèi)科，湖北 宜昌 443000)

巨噬細(xì)胞是具有異質(zhì)性的免疫細(xì)胞，在免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中都發(fā)揮著極其重要的作用。在不同微環(huán)境下，巨噬細(xì)胞可發(fā)生表型和功能的極化現(xiàn)象從而呈現(xiàn)出不同的特征。目前認(rèn)為，多種因素能夠調(diào)控巨噬細(xì)胞失衡的極化狀態(tài)，因此，本文就巨噬細(xì)胞分化起源及其調(diào)控因素的最新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行綜述。

巨噬細(xì)胞；極化；調(diào)控因素；起源

表型可變性和功能多樣性是吞噬細(xì)胞的重要特征。近年來的研究認(rèn)為，巨噬細(xì)胞根據(jù)其輔助T細(xì)胞的不同可分為經(jīng)典活化型(M1型)和選擇活化型(M2型)。M1型巨噬細(xì)胞以吞噬殺菌，釋放炎癥因子，發(fā)揮促炎作用為主。M2型巨噬細(xì)胞以降低炎癥反應(yīng)，發(fā)揮組織修復(fù)功能為主。M1型和M2型巨噬細(xì)胞在特定的微環(huán)境下可以互相轉(zhuǎn)換[1]。在影響巨噬細(xì)胞極化過程中有許多關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化因素，像信號傳導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(STATs)，干擾調(diào)節(jié)因子(IRFs)、核因子(NF-κB)、激活蛋白(AP1)、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR-γ)還有反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)等，它們之間的相互作用可調(diào)控巨噬細(xì)胞的表型。

1 巨噬細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)以及分型的提出

1905年Elie Metchnikoff首次發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞并確認(rèn)了其消除病原體的作用，他在研究中發(fā)現(xiàn)來自感染動物的巨噬細(xì)胞具有更強(qiáng)的殺菌能力，從而提出了巨噬細(xì)胞激活的概念[2]。隨著60多年的不斷研究，巨噬細(xì)胞殺滅菌體的機(jī)制逐漸被闡明，但感染動物的巨噬細(xì)胞具有更強(qiáng)的殺菌能力的原因并未明確。后來，淋巴球產(chǎn)生的干擾素-γ(IFN-γ)被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞之間相互作用的首要因素[3]。它能把休眠的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)換成具有很強(qiáng)的抗原呈遞能力和補(bǔ)體介導(dǎo)能力的吞噬細(xì)胞，使其像有毒介質(zhì)一樣分泌更多的促炎因子。這種殺菌的巨噬細(xì)胞就是大家熟知的經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞(M1)。在1989年，隨著輔助性T細(xì)胞(Th)的異質(zhì)性這一研究結(jié)果的出現(xiàn)，Mosrnann等[4]提出了Th1和Th2的概念。一年后，Abramson等[5]發(fā)現(xiàn)主要由Th2細(xì)胞產(chǎn)生的白介素4(IL-4)可以將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化成一種不同于IFN-γ介導(dǎo)的特別活性狀態(tài)，與此同時主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ(MHC-Ⅱ)表達(dá)提高。1922年隨著IL-4/IL-13激活巨噬細(xì)胞使其甘露醇受體的上調(diào)，加上MHC-Ⅱ的表達(dá)增強(qiáng)，選擇性的活化巨噬細(xì)胞(M2)被首次提出[6]。

2 影響巨噬細(xì)胞極化的轉(zhuǎn)錄因子和信號通路

Notch通路在巨噬細(xì)胞極化中控制基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。骨髓衍生的巨噬細(xì)胞在LPS和TOLL樣受體的刺激下激活Notch1和NF-γB，從而使M1型巨噬細(xì)胞極化。在轉(zhuǎn)錄水平上，染色體免疫共沉淀測序顯示，NICD1綁定M1型巨噬細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄起始部位的Nos2、Tnf、IL-17rc等片段[7]。并且還顯示，NICD 1多聚集在M1型巨噬細(xì)胞近端啟動子Nos2和Tnf-α附近。在翻譯水平上，Notch信號結(jié)合TLR4通路是通過NF-γB誘導(dǎo)了轉(zhuǎn)錄因子IRF8(M1型巨噬細(xì)胞活化的一個重要因素)的翻譯[8]，如MBP(麥芽糖結(jié)合蛋白)[9]可以通過上調(diào)TLR2和TLR4從而使M1型巨噬細(xì)胞活化。以上這些研究證明通過NICD1反式激活M1型基因從而導(dǎo)致Notch1激活的效應(yīng)，很可能是Notch1-依賴的M1極化的一個分子機(jī)制[10]。也有學(xué)者認(rèn)為，NICD是通過與特定序列DNA結(jié)合因子RBP-J結(jié)合從而形成一個復(fù)雜的目的基因轉(zhuǎn)錄激活。近期有研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)RBP-J介導(dǎo)的Notch信號是通過SOCS3來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M1、M2型極化[11]。此外，IRF5與M1型巨噬細(xì)胞極化相關(guān)，可以在動脈粥樣硬化中被炎癥刺激[12]，如iNOS來源的NO介導(dǎo)IRF5蛋白的酪氨酸殘基的硝化，導(dǎo)致IRF5靶向M1巨噬細(xì)胞信號基因活化被抑制[13]。

JAK-STAT信號通路是近年來被發(fā)現(xiàn)的一條由細(xì)胞因子刺激介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與了包括細(xì)胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等在內(nèi)的多種重要生物學(xué)過程，與巨噬細(xì)胞的表型活性也密切相關(guān)[14]。IFN (干擾素)是一種強(qiáng)大內(nèi)生巨噬細(xì)胞活性的因子并通過JAK-STAT信號通路發(fā)揮作用。IFN可以分為IFN-α、IFN-β、IFN-γ三種亞型。IFN-γ可以誘導(dǎo)M1型巨噬細(xì)胞極化。IFN-α/β在一定條件下可以增強(qiáng)抗炎作用，如C1q可以誘導(dǎo)IFN-α/β從而抑制巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)[15]，但介導(dǎo)的信號通路在巨噬細(xì)胞極化中的作用還不是很清楚。這說明IFN-α/β和IFN-γ在巨噬細(xì)胞極化中介導(dǎo)的STAT1活性的角色是完全不同的[16]。此外，SOCS蛋白作為一種細(xì)胞因子抑制劑，可以反饋性的抑制JAK-STAT信號通路[17]。Shiri等[18]發(fā)現(xiàn)姜黃素(從植物姜黃提取的脂溶性化合物)能夠通過上調(diào)STAT4和IL-12來提高M(jìn)1型巨噬細(xì)胞的表達(dá)。與此同時IL-12也可以上調(diào)STAT受體，這又可以促使不同的M0型巨噬細(xì)胞向M1型轉(zhuǎn)化。在乳腺組織和脾臟中姜黃素則通過下調(diào)STAT3、IL-10和精氨酸Ⅰ反過來抑制JAK-STAT信號通路從而增強(qiáng)細(xì)胞凋亡。

PI3K通路在巨噬細(xì)胞生存中發(fā)揮著必不可少的作用[19-20]。早期的研究表明AKt1基本上是由PI3K激活，不同的AKt激酶對巨噬細(xì)胞極化產(chǎn)生不同的作用，AKt1消融導(dǎo)致M1型巨噬細(xì)胞極化，AKt2消融導(dǎo)致M2型巨噬細(xì)胞極化[20-21]，這與過表達(dá)的miR-155調(diào)節(jié)炎癥因子密切相關(guān)。近年來也發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣斑塊中，巨噬細(xì)胞源性的miR-342-5p通過miR-155的上調(diào)誘導(dǎo)促炎介質(zhì)NOS2和Ⅱ6來抑制AKt1酶的活性，從而促進(jìn)動脈粥樣硬化增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的炎癥刺激[22]。Erasalo等[23]也證實(shí)，PI3K的抑制劑可用于減弱炎癥反應(yīng)，其作用機(jī)制是下調(diào)炎性因子，如IL-6、MCP-1、腫瘤壞死因子α和iNOS的表達(dá)。他們還在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)[24]，選擇性抑制PI3K/AKt/mTOR信號通路后，巨噬細(xì)胞分泌的IL-10明顯降低。

3 部分激素和細(xì)胞器對巨噬細(xì)胞極化的作用

許多研究發(fā)現(xiàn)各種轉(zhuǎn)化巨噬細(xì)胞表型的方法如基因重塑、體外輸血，但是這些方法不太適用于臨床。1,25(OH)2D3是一種由多種生理作用的內(nèi)激素，它的活性是由維生素D受體基因(VDR)介導(dǎo)的，它還有多種超越無機(jī)代謝的生理和病理功能，包括腎和心血管功能的調(diào)節(jié)[25]。另外，還發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的維生素D對巨噬細(xì)胞極化不起作用。有研究表明，在高糖情況下，1,25(OH)2D3干預(yù)后，細(xì)胞中與M1型相關(guān)的TNF-α、IL-12、iNOS降低，與M2型相關(guān)的MR、Arg-1含量增加[26]。然而當(dāng)VDR和PPARγ的表達(dá)被VDRsiRNA和PPARγ拮抗劑抑制時，1,25(OH)2D3則無法發(fā)揮上述作用。此外研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VDR表達(dá)被抑制時，PPARγ作用也被抑制。這些研究表明，活性維生素D通過VDR-PPARγ通路促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞向M2型極化。這些結(jié)果也與另一些研究報道相符[27]，巨噬細(xì)胞特異的PPAR-γ是調(diào)節(jié)M2型巨噬細(xì)胞活性的一個特殊因素。另外，有實(shí)驗(yàn)表明在糖尿病腎病中，維生素D不僅降低了巨噬細(xì)胞浸潤而且抑制了M1巨噬細(xì)胞活化，同時也增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的M2型活化，阻止了足細(xì)胞損傷[28]。

線粒體的生物合成在巨噬細(xì)胞極化中也起著重要的作用[29]。Zaza等[30]發(fā)現(xiàn)在慢性腎病小鼠模型中，PGC-1、NRF1和TAMF的表達(dá)降低，線粒體合成被抑制。PGC-1是線粒體合成的主要調(diào)節(jié)劑，可以通過其乙?；饔靡种凭€粒體活性。線粒體合成減少使巨噬細(xì)胞更可能向M1型極化，從而對炎癥更加敏感。但慢性腎病中損壞的巨噬細(xì)胞極化和被抑制的線粒體合成的機(jī)制尚不明確，一些研究可以證明AMPK (AMP依賴的蛋白激酶)在這個過程中起重要作用。他們發(fā)現(xiàn)，在慢性腎病小鼠的巨噬細(xì)胞中AMPK的活性處于很低水平，增加AMPK活性可以導(dǎo)致線粒體的合成和巨噬細(xì)胞M2型的極化，M1型被抑制[31]。還有一些研究則認(rèn)為，AMPK不管在體內(nèi)還是體外，均有抗炎作用[32-33]。

4 結(jié)語

直到目前為止，巨噬細(xì)胞功能極化具有可塑性的內(nèi)在機(jī)制尚不明確，但其極化與信號通路、轉(zhuǎn)錄因子等確實(shí)有密切的聯(lián)系。在了解巨噬細(xì)胞極化的調(diào)控因素的基礎(chǔ)上研究其分化的條件對臨床有很大的指導(dǎo)作用。因此，未來我們還需投入更多的努力到對巨噬細(xì)胞功能極化的調(diào)控機(jī)制研究中。

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10.3969/j.issn.1003-6350.2016.12.029

2015-10-13)

湖北省科技廳面上項(xiàng)目（編號：2014cfb669）

周敬群。E-mail：jingqunzhou@163.com