唐 儉，陳旭昕，韓志海

巨噬細(xì)胞是先天固有免疫的重要組成部分，在炎癥和宿主防御中發(fā)揮核心作用。在響應(yīng)各種環(huán)境因素(例如，微生物產(chǎn)物，受損細(xì)胞，活化的淋巴細(xì)胞)或在不同的病理生理?xiàng)l件下，巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為不同的功能表型，即經(jīng)典活化性巨噬細(xì)胞(classically activated macrophages,M1)和選擇活化性巨噬細(xì)胞(alternatively activated macrophages,M2)[1]。巨噬細(xì)胞M1/M2極化的不平衡通常與各種炎癥性疾病相關(guān)，M1型巨噬細(xì)胞主要參與啟動(dòng)和維持炎癥反應(yīng)，M2型巨噬細(xì)胞主要參與炎癥消退[2]。因此，深入研究與巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的分子機(jī)制及了解它們的相互作用對(duì)于闡明炎癥性疾病發(fā)病機(jī)制和發(fā)現(xiàn)新的治療策略是至關(guān)重要的。作者就近年有關(guān)巨噬細(xì)胞極化分型以及巨噬細(xì)胞極化調(diào)控機(jī)制作一綜述。

1 巨噬細(xì)胞分型與極化

成熟的巨噬細(xì)胞在各種因素下出現(xiàn)表型及形態(tài)分化，即巨噬細(xì)胞的極化現(xiàn)象[2]。根據(jù)對(duì)環(huán)境刺激反應(yīng)的不同，巨噬細(xì)胞主要被激活為M1和M2 2種表型。M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞的概念是通過類比輔助性T細(xì)胞1(helper T cell 1，Th1)/輔助性T細(xì)胞2(helper T cell 2，Th2)極化的概念來命名的[3]。此外，M1/M2以外的巨噬細(xì)胞也參與了某些疾病的發(fā)生發(fā)展，如腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、CD169+巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞受體+(T cell receptor，TCR)巨噬細(xì)胞，因此，目前將CD169+巨噬細(xì)胞以及TCR+巨噬細(xì)胞亦列入到巨噬細(xì)胞分型中[4]。M1型巨噬細(xì)胞主要由γ-干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等刺激活化因子，分泌促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、巨噬細(xì)胞炎性蛋白2、IL-23、CCL-5，表達(dá)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthesis，iNOS)、CD16、CD32，能促進(jìn)炎癥的發(fā)展，加速細(xì)胞外基質(zhì)降解和細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)并促進(jìn)Th1型免疫應(yīng)答[2,5]。M2型巨噬細(xì)胞主要由巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor，MCSF)、IL-4、IL-13等刺激活化因子，分泌抗炎細(xì)胞因子(IL-10)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、白介素1受體拮抗劑(interleukin-1 receptor antagonist，IL-1ra)、CCL18、表達(dá)精氨酸酶1(arginase 1，Arg1)、Fizz1(found in inflammatory zone 1)，抑制T細(xì)胞的增殖和活化，調(diào)節(jié)Th2型免疫應(yīng)答，有助于組織重塑[6]。此外，根據(jù)誘導(dǎo)分化的分子不同，可將M2分為M2a、M2b、M2c和M2d 4種亞型[7]：①M(fèi)2a巨噬細(xì)胞由IL-4或IL-13誘導(dǎo)產(chǎn)生，表達(dá)甘露糖受體、巨噬細(xì)胞清除受體1、Arg1、Fizz1、主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ(major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ)，分泌IL-12、IL-1ra、IL-8、IL-10，能促進(jìn)Th2型免疫應(yīng)答，參與過敏反應(yīng)和殺滅吞噬寄生蟲[2]；②M2b巨噬細(xì)胞由IL-1β或免疫復(fù)合物誘導(dǎo)形成，表達(dá)CD163、CD86、MHCⅡ，分泌IL-10、CCL1，主要參與免疫調(diào)控[8]；③M2c巨噬細(xì)胞由IL-10、糖皮質(zhì)激素等誘導(dǎo)形成，可分泌大量抗炎細(xì)胞因子(IL-10、TGF-β、IL-1ra)，主要參與組織重構(gòu)及基質(zhì)的沉積[2,8]；④M2d巨噬細(xì)胞由Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)和腺苷A2a受體激動(dòng)劑協(xié)同誘導(dǎo)形成，分泌IL-10和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，主要和促進(jìn)血管生成，腫瘤生長(zhǎng)有關(guān)[2]?？傊?，M1型巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出很強(qiáng)的促炎及抗原提呈能力，對(duì)病原體發(fā)揮宿主免疫清除功能；而M2型巨噬細(xì)胞具有抗炎、修復(fù)組織和促進(jìn)纖維化作用，巨噬細(xì)胞的2種極化狀態(tài)功能迥異，甚至相互拮抗。

2 M1/M2型巨噬細(xì)胞的極化調(diào)控

巨噬細(xì)胞的極化受到多種信號(hào)分子及其通路的調(diào)控。目前比較明確的主要有以下信號(hào)通路及轉(zhuǎn)錄因子：如磷酸肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinases，PI3K)/Akt信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路、兩面神激酶(janus kinase，JAK)-(signal transducers and activators of transcription，STAT)信號(hào)通路、TGF-β信號(hào)通路和TLR4/NF-κB信號(hào)通路等。

2.1 PI3K/Akt信號(hào)通路 PI3K產(chǎn)生磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸，其激活蛋白激酶Akt；Akt有3種亞型：Akt1，Akt2和Akt3[9]。Akt1表達(dá)缺失的巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的iNOS、TNF-α和IL-6，Akt2表達(dá)缺失的巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的Fizz1和IL-10。這表明Akt1促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化，抑制M1型巨噬細(xì)胞極化；而Akt2促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化，抑制M2型巨噬細(xì)胞極化。微小RNA-155(miR-155)和C/EBPβ在調(diào)節(jié)Akt依賴的巨噬細(xì)胞極化中起著重要作用。Akt2增強(qiáng)miR-155的表達(dá)，miR-155下調(diào)C/EBPβ的表達(dá)，最終促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化；Akt1抑制miR-155的表達(dá)，從而增加C/EBPβ的表達(dá)，最終促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化[10]。

2.2 Notch信號(hào)通路 哺乳動(dòng)物的Notch受體有4種:Notch1、Notch2、Notch3、Notch4,表達(dá)于多種組織器官，其中Notch1的表達(dá)更為廣泛，Notch配體分為Delta-like和Jagged 2類，前者包括Delta-like1，Delta-like3和Delta-like4(Dll1，Dll3，Dll4)，后者包括Jagged1和Jagged2[11]。這些配體與相同或不同的Notch受體結(jié)合，Notch受體被激活，通過解聚素和金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域(adisintegrin and metalloproteinase domain，ADAM)類型的蛋白質(zhì)的解離作用和γ-分泌酶復(fù)合體的作用，Notch受體胞內(nèi)段(Notch intracellular domain，NICD)部分從細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)釋放進(jìn)入核內(nèi)，通過RAM結(jié)構(gòu)域與轉(zhuǎn)錄因子RBP-J相互作用，激活含有RBP-J識(shí)別位點(diǎn)的啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄而激活Notch信號(hào)通路，參與調(diào)控許多器官、組織、細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育[12]。研究表明，配體Dll4結(jié)合Notch1受體形成復(fù)合體激活下游的ADAM蛋白酶和γ-分泌酶的調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致NICD進(jìn)入核內(nèi)，與RBP-J相互作用，最終促進(jìn)M1型極化[13]。

2.3 JAK-STAT信號(hào)通路 JAK家族有4種，JAK1、JAK2、JAK3和TYK2，屬于非受體蛋白酪氨酸激酶[14]。JAK激活的STAT蛋白家族成員是調(diào)控巨噬細(xì)胞M1/M2極化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[15]。STAT1是IFN-γ誘導(dǎo)的M1巨噬細(xì)胞極化的重要轉(zhuǎn)錄因子，IFN-γ配體與其受體結(jié)合，誘導(dǎo)Janus激酶1/2介導(dǎo)的酪氨酸磷酸化和隨后的STAT1二聚化，STAT1作為同源二聚體與M1極化相關(guān)基因啟動(dòng)子中稱為IFN-γ激活位點(diǎn)的順式元件結(jié)合，最終促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞極化[16]。在LPS誘導(dǎo)的肺損傷模型中，STAT3促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞極化；下調(diào)STAT3表達(dá)減少M(fèi)1巨噬細(xì)胞極化和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而保護(hù)了肺組織[17]。另外，STAT6是IL-4或IL-13誘導(dǎo)的M2巨噬細(xì)胞極化中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，STAT6激活M2極化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子STAT介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化受SOCS蛋白家族成員調(diào)控，上調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)抑制物1和細(xì)胞因子信號(hào)抑制物3的表達(dá)能夠分別抑制STAT1和STAT3的作用[18]。

2.4 TGF-β信號(hào)通路 TGF-β配體結(jié)合2種表面受體[Ⅰ型和Ⅱ型受體(TβRⅠ和TβRⅡ)]發(fā)出信號(hào)，激活SMAD蛋白家族的成員調(diào)節(jié)基因表達(dá)[19]。除了激活SMAD依賴性信號(hào)傳導(dǎo)途徑外，TGF-β受體還可以激活SMAD非依賴性信號(hào)傳導(dǎo)，比如激活絲裂原活化蛋白激酶和PI3K等途徑[20]。TGF-β激活的SMAD依賴性途徑促進(jìn)M2極化相關(guān)基因的表達(dá)，并將巨噬細(xì)胞重編程為M2表型[21]。TGF-SMAD非依賴性途徑可激活促炎蛋白及轉(zhuǎn)錄因子如JNK，p38和NF-κB，從而將巨噬細(xì)胞“重編程”為M1表型，尤其是當(dāng)SMAD依賴性途徑被阻斷時(shí)，TGF-SMAD非依賴性途徑的作用更為明顯。此外，TGF-β還可以激活轉(zhuǎn)錄因子SNAIL促進(jìn)M2極化；通過下調(diào)SNAIL表達(dá)消除了TGF-β誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞表型變化,并部分恢復(fù)了巨噬細(xì)胞中的促炎細(xì)胞因子表達(dá)，這表明SNAIL對(duì)于TGF-β介導(dǎo)的M2極化是非常重要的[22]。

2.5 TLR4/NF-κB信號(hào)通路 NF-κB是TLR4誘導(dǎo)的M1巨噬細(xì)胞極化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[15]。TLR4信號(hào)通過髓樣分化初級(jí)應(yīng)答基因88(myeloiddifferentiationfactor88，MyD88)依賴性和MyD88非依賴性途徑激活激酶磷酸化核因子κB抑制物(inhibitor of nuclear factor kappa-B，Iκ-B)，Iκ-B磷酸化引發(fā)NF-κB的激活，NF-κB轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核并通過結(jié)合特定的DNA序列促進(jìn)M1極化相關(guān)基因的表達(dá)[23]。在LPS誘導(dǎo)的肺損傷模型中，下調(diào)NF-κB表達(dá)減少了TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌，且抑制M1型巨噬細(xì)胞極化，從而減輕急性肺損傷[24]。

3 巨噬細(xì)胞極化在相關(guān)疾病中的作用

3.1 急性肺損傷 急性肺損傷是臨床常見的急危重癥，病死率高達(dá)40%左右。巨噬細(xì)胞及其極化狀態(tài)在急性肺損傷發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。在急性肺損傷的早期，組織定居的肺泡巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸1表型[25]。M1巨噬細(xì)胞釋放各種有效的促炎性細(xì)胞因子，如IL-1β、IL-6和TNF-α；中性粒細(xì)胞通過這些炎癥因子從血管內(nèi)被募集到肺部，促炎性細(xì)胞因子和中性粒細(xì)胞的過度積累導(dǎo)致肺組織損傷。在小鼠LPS誘導(dǎo)的肺損傷模型中,血漿中細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的水平顯著增加[26]。TNF-α通過局部作用刺激募集和激活中性粒細(xì)胞，還能誘導(dǎo)肺泡上皮和肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[27]。IL-1β已被證明通過誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞募集和激活以及通過整合素途徑增加血管通透性來促進(jìn)急性肺損傷[28]。由于M1巨噬細(xì)胞是TNF-α和IL-1β的重要來源，因此M1巨噬細(xì)胞在急性肺損傷中起著重要作用。

3.2 結(jié)節(jié)病 結(jié)節(jié)病是一種非干酪樣壞死性肉芽腫炎癥性疾病，病因不明，以侵犯肺實(shí)質(zhì)為主，并累及全身多臟器。經(jīng)典的結(jié)節(jié)病的特征是形成良好、緊密堆積的非壞死性肉芽腫，周圍有層狀透明膠原環(huán)繞。肉芽腫的消退或進(jìn)展以及向纖維化的轉(zhuǎn)變是由各種炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、Th1/Th2細(xì)胞因子反應(yīng)和M1/M2極化之間的平衡所決定的。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，CD163+M2巨噬細(xì)胞在肺結(jié)節(jié)病淋巴結(jié)和非淋巴結(jié)組織中高表達(dá)，這反映了肺結(jié)節(jié)病的巨噬細(xì)胞朝向M2巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。巨噬細(xì)胞的激活和募集受Th1和Th2細(xì)胞調(diào)節(jié)[29]。在肉芽腫形成后，T細(xì)胞活化被下調(diào)或者從Th1-介導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)門h2-介導(dǎo)的表型可能導(dǎo)致從M1巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸2巨噬細(xì)胞[29]。研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)節(jié)病中肺泡巨噬細(xì)胞檢測(cè)到促纖維化趨化因子CCL18的增強(qiáng)釋放[30]，這種趨化因子是主要來自M2巨噬細(xì)胞。因此，M2巨噬細(xì)胞在結(jié)節(jié)病發(fā)病過程起著至關(guān)重要的作用。

4 小結(jié)

綜上所述，巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中功能復(fù)雜的細(xì)胞。巨噬細(xì)胞根據(jù)對(duì)環(huán)境反應(yīng)的不同，主要被激活為M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞，其中M1巨噬細(xì)胞促進(jìn)炎癥的發(fā)展，加速細(xì)胞外基質(zhì)降解和細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)并促進(jìn)Th1型免疫應(yīng)答；M2巨噬細(xì)胞抑制T細(xì)胞的增殖和活化，調(diào)節(jié)Th2型免疫應(yīng)答，有助于組織重塑。M1/M2極化的不平衡在炎癥性疾病中起著重要作用，調(diào)控巨噬細(xì)胞極化的方向有望能改善炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展。對(duì)炎癥性疾病中M1/M2的轉(zhuǎn)化方向、信號(hào)傳導(dǎo)通路的探索將是今后研究的重點(diǎn)。進(jìn)一步研究巨噬細(xì)胞的極化對(duì)深入了解巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能及相關(guān)疾病的預(yù)防和治療具有重要的作用。