劉琦 張燕楠 孫啟全

缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusion injury，IRI）是一個復雜的過程，當流向組織或器官的血流暫時受限后重新恢復時就會導致組織損傷和功能障礙，包括氧化應激、炎癥反應、鈣超載和細胞死亡[1]。IRI 可在心肌梗死、卒中、器官移植、涉及暫時中斷血流的手術等過程中發(fā)生[2-4]。避免發(fā)生IRI 對于醫(yī)師來說是一個重要的治療挑戰(zhàn)。

巨噬細胞來源于骨髓中產(chǎn)生的單核細胞，是免疫系統(tǒng)的重要組成部分[5]。除此之外，胚胎來源的組織駐留巨噬細胞是機體天然免疫的核心要件之一[6]。巨噬細胞在免疫反應的早期階段能吞噬入侵的病原體，并將其碎片提呈給其他免疫細胞如T 細胞并促進其激活和增殖[7]。巨噬細胞影響著IRI 的病理生理發(fā)展過程。在缺血期，巨噬細胞被各種信號激活，通過釋放活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）、促炎因子和趨化因子等來啟動炎癥反應[8]。在再灌注期，巨噬細胞大量聚集到損傷部位并發(fā)揮雙重作用，一方面通過產(chǎn)生細胞因子誘導進一步的炎癥和氧化應激，導致組織損傷和功能障礙[9-10]，另一方面通過清除細胞碎片、促進血管生成和釋放有助于組織愈合的生長因子來促進組織修復和再生。因此，了解巨噬細胞這兩個方面功能之間的復雜平衡對于制定減輕IRI 的治療策略至關重要。

1 巨噬細胞表型平衡的機制

M1/M2 分型是廣泛使用的巨噬細胞分型[11]。M1 型巨噬細胞是促炎細胞，參與病原體的清除[12]，而M2 型巨噬細胞具有抗炎作用，參與組織修復和重塑以及細胞外基質(zhì)重塑[13]。巨噬細胞最初的促炎激活會導致組織損傷，而它們隨后向抗炎和修復表型的過渡則促進組織愈合和損傷消退。這些巨噬細胞表型之間的平衡對于IRI 的結(jié)局和治療十分重要。細胞因子環(huán)境的變化與IRI 中巨噬細胞的極化有著緊密的聯(lián)系。白細胞介素（interleukin，IL）-6 和干擾素（interferon，IFN）-γ 等促炎因子會促進M1 極化[14-15]，而IL-10 和轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β 等抗炎因子則會推動M2 極化[16]，細胞因子環(huán)境紊亂，如促炎因子分泌過多或抗炎因子信號不足，都會阻礙向M2 表型的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)節(jié)基因表達的細胞蛋白，過氧化物酶體增殖激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR-γ）、信號傳導和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）1 和Krüppel 樣因子4（Krüppel-like factor 4，KLF4）等轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控可誘導M2 特異性基因的表達[17-20]。另外，局部微環(huán)境如凋亡細胞碎片、細胞外基質(zhì)成分和特定免疫細胞亞群等因素也可促進M2 極化[21]。而巨噬細胞表型之間的平衡失調(diào)會對組織穩(wěn)態(tài)和疾病結(jié)果產(chǎn)生重大影響，長期或未解決的炎癥可導致持續(xù)的M1 表型，使組織損傷永久化，并影響向抗炎M2 表型的過渡，例如，在動脈粥樣硬化和自身免疫性疾病等慢性炎癥中就會出現(xiàn)這種失衡[22-23]。

2 巨噬細胞向不同缺血組織的募集和浸潤的機制

在IRI 過程中，身體的免疫反應被激活，以修復受損的組織。巨噬細胞是浸潤缺血組織和參與組織修復這一過程中的重要的一環(huán)。在機體發(fā)生IRI 時，募集的單核細胞在局部組織因子的影響下分化為巨噬細胞。值得注意的是，巨噬細胞募集和浸潤的確切機制取決于特定的組織和缺血性損傷的情況。

2.1 趨化因子

趨化因子是細胞因子的一種，介導免疫細胞向炎癥或組織區(qū)域定向運動[24]。受傷的細胞釋放趨化因子CC 趨化因子配體（CC chemokine ligand，CCL）2、CCL5 和CXC 趨化因子受體（CXC chemokine receptor，CXCR）4 等是吸引巨噬細胞到損傷部位的信號分子[25-28]。在腎IRI 的背景下，CC 趨化因子受體（CC chemokine receptor，CCR）5 協(xié)調(diào)巨噬細胞的招募和激活，CCR5 拮抗劑通過減少實驗性腎小球腎炎模型中單核細胞的沉積來減輕腎損傷[29]。此外，在急性腎損傷到慢性腎病的轉(zhuǎn)換過程中，M1/M2 型巨噬細胞衍生的CCL18 會激增而募集巨噬細胞到腎損傷部位發(fā)揮作用，CCL18 的評估可用于監(jiān)測疾病進展[30]。在心肌IRI 中，CCL1、CCL2、CCL3和CCL7 會顯著上調(diào)，影響巨噬細胞對損傷反應進行積極調(diào)節(jié)[31]。

2.2 黏附因子

黏附因子維持組織結(jié)構、介導免疫反應和實現(xiàn)各種細胞過程。值得一提的是，細胞黏附連接是心臟中一種特殊的細胞間結(jié)構，維持心臟收縮功能[32]。在人冠狀動脈和主動脈的內(nèi)皮細胞中主要表達的整合素（integrin，ITG）A3、ITGA5、ITGA9、ITGA10、ITGB1、ITGB3 以及血管細胞黏附因子（vascular cell adhesion molecule，VCAM）-1 和細胞間黏附分子（intercellular adhesion molecular，ICAM）-1，是炎癥期間心臟巨噬細胞積累的有效介質(zhì)，當這些黏附分子穿過受損組織附近的血管時，會與內(nèi)皮細胞上的互補黏附分子結(jié)合進行跨內(nèi)皮遷移進入心臟組織，導致巨噬細胞募集到受傷區(qū)域[33]。

2.3 常駐巨噬細胞

常駐巨噬細胞存在于特定組織和器官中，其中最典型的是肝臟中的枯否細胞（Küpffer cell，KC）。在沒有炎癥刺激的情況下，KC 僅從肝竇中募集少量單核細胞來源的巨噬細胞。炎癥刺激如IRI 后，一系列促炎刺激和受損肝細胞導致巨噬細胞活化增加、大量單核細胞來源的巨噬細胞和中性粒細胞侵入肝組織，樹突狀細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞和KC 的相互作用會加重炎癥和組織損傷[34]。KC 的極化狀態(tài)可以增強促炎作用或改善IRI[35]。小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織駐留巨噬細胞[36]，腦IRI 后，活化的小膠質(zhì)細胞從保護性M2 表型逆轉(zhuǎn)為有害性M1 表型并向缺血腦組織募集，引起炎癥反應，并作為引發(fā)因素參與并貫穿腦IRI 的全過程，造成一系列惡性循環(huán)，最終導致不可逆的腦損傷[37]。

2.4 其 他

組織缺血和缺氧可導致缺氧誘導因子（hypoxiainducible factor，HIF）-1α 等因子的釋放，從而影響巨噬細胞的募集和浸潤。例如，HIF-1α 因腎臟和心肌缺血而上調(diào)，影響缺氧腎臟和心臟微環(huán)境中巨噬細胞的募集和激活[38-39]。巨噬細胞還可以與細胞外基質(zhì)相互作用促進它們在組織中遷移[40]。其他免疫細胞包括中性粒細胞和T 細胞等，可以通過細胞間相互作用和細胞因子的釋放來影響巨噬細胞的募集，但是受傷部位免疫細胞的類型和豐度可能有所不同。例如在缺血期間，與腎臟相比，心臟可能具有不同的免疫細胞特征[41]。

3 IRI 中靶向巨噬細胞的治療策略

3.1 巨噬細胞的耗竭

耗竭或抑制巨噬細胞的活性能減少其有害作用，可以通過各種手段來實現(xiàn)，如使用特異性抗體或藥物來針對巨噬細胞的標志物或功能。Hu 等[16]通過使用氯膦酸鹽脂質(zhì)體消耗巨噬細胞和改變炎癥因子，有效地降低了腎臟巨噬細胞的數(shù)量，并顯著減輕了腎纖維化的程度，為開發(fā)新的治療策略提供了思路。

3.2 巨噬細胞極化調(diào)節(jié)

巨噬細胞可以表現(xiàn)出不同的表型，將巨噬細胞從促炎表型轉(zhuǎn)化為抗炎表型可能有助于減少組織損傷。這可以通過使用促進M2 極化的藥物來實現(xiàn)，如某些細胞因子或小分子化合物。PPARγ 作為一種轉(zhuǎn)錄因子，已被證明在調(diào)控巨噬細胞極化和炎癥反應中發(fā)揮關鍵作用。Wang 等[18]證明PPARγ 激動劑可以抑制巨噬細胞向M1 型極化的轉(zhuǎn)變，增加巨噬細胞向M2 型極化的傾向，并且是通過抑制Janus 激酶（Janus kinase，JAK）/STAT 途徑來調(diào)節(jié)的，從而減輕心肌IRI。長春西汀是一種神經(jīng)保護性血管擴張藥物，研究發(fā)現(xiàn)長春西汀通過調(diào)節(jié)Sirt1/SOCS3/STAT3信號通路，在大鼠腸道IRI 中發(fā)揮了顯著的保護作用，并且能夠促進巨噬細胞的M2 型極化，該研究為腸道IRI 的治療提供了新的治療策略，并且為相關炎癥反應的調(diào)控機制提供了新的認識[42]。

3.3 抗炎劑

各種抗炎劑可用于抑制巨噬細胞介導的炎癥反應，包括糖皮質(zhì)激素、非甾體抗炎藥、黃酮類藥物和免疫調(diào)節(jié)劑。這些藥物可以幫助抑制巨噬細胞的活化和減少炎癥因子的釋放。山奈酚是一種天然產(chǎn)物，具有抗炎和抗氧化的作用，實驗證明與感染組相比，山奈酚處理組顯著降低了腎臟炎癥因子的水平，減少了巨噬細胞的浸潤，并改善了急性腎損傷的臨床表現(xiàn)[43]。

3.4 靶向給藥

納米顆?；蛑|(zhì)體可以被設計成特異性靶向巨噬細胞，并將治療劑直接輸送到這些細胞。這種方法可以進行局部治療，增強治療效果同時最大限度地減少脫靶效應。一氧化碳因其有益的特性如抗炎、抗凋亡和促進線粒體生物生成特性而成為一種治療分子，Zhang 等[44]成功設計并合成了一種納米發(fā)生器，該納米發(fā)生器能夠在缺血區(qū)域釋放一氧化碳，并對過氧亞硝酸根進行高效清除，從而預防心肌IRI。

3.5 巨噬細胞遷移調(diào)節(jié)

通過抑制巨噬細胞遷移到損傷或炎癥的部位，有可能限制巨噬細胞向損傷組織的浸潤。靶向參與巨噬細胞遷移的趨化因子受體或黏附分子可以幫助實現(xiàn)這一目標。Chang 等[45]在輸尿管梗阻或IRI 誘導進行性腎病的小鼠中，發(fā)現(xiàn)血管生成素-1 過表達減少了損傷后巨噬細胞浸潤以及活化的巨噬細胞遷移，并保護內(nèi)皮細胞免受細胞凋亡。研究人員使用選擇性的α2 腎上腺素受體激動劑右美托咪定處理心肌IRI 的小鼠，發(fā)現(xiàn)右美托咪定處理能通過抑制巨噬細胞遷移抑制因子的表達，減少炎癥反應和氧化應激的發(fā)生[46]，從而顯著減輕心肌IRI。

3.6 干細胞治療

間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）在調(diào)節(jié)巨噬細胞活性和減輕IRI 方面顯示出潛力。MSC 可分泌抗炎因子，改變巨噬細胞功能，促進組織修復[47]。Zhao 等[48]發(fā)現(xiàn)MSC 來源的細胞外囊泡通過上調(diào)微小RNA（microRNA，miRNA，miR）-182 的表達來調(diào)節(jié)巨噬細胞極化。miR-182 的過表達能夠促進巨噬細胞向抗炎M2 型極化，并減輕心肌IRI。

總而言之，針對巨噬細胞在IRI 中的治療策略仍在探索中，需要進一步的研究才能充分了解其有效性和安全性。

4 小結(jié)

巨噬細胞的激活和極化在炎癥反應、組織損傷以及隨后的修復過程中發(fā)揮重要作用。深入了解巨噬細胞在IRI 過程中的不同活化狀態(tài)和亞型特征，確定與其相關的信號通路和分子機制，揭示這些網(wǎng)絡的關鍵組成部分、相互作用，并且探索巨噬細胞釋放的細胞因子及其相互作用，以及在不同時間點和環(huán)境中的動態(tài)平衡，有助于開發(fā)和優(yōu)化針對巨噬細胞的治療干預策略，這可能包括藥物干預、基因工程技術、細胞治療等，以推動IRI 領域的研究進展。