邵小娟，陳東風(fēng)

第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所消化內(nèi)科，重慶 400042

巨噬細(xì)胞是天然免疫系統(tǒng)中最重要的組成部分。巨噬細(xì)胞在不同器官形態(tài)學(xué)上的表現(xiàn)型有所不同，廣泛存在肝臟、脾、肺、腸和大腦細(xì)胞基質(zhì)和多種細(xì)胞中。巨噬細(xì)胞主要通過(guò)其組成成分誘導(dǎo)細(xì)胞吞噬作用，同時(shí)分泌的不同產(chǎn)物，包括細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和代謝產(chǎn)物等環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生影響。它們?cè)讷@得性免疫中促進(jìn)組織修復(fù)，主動(dòng)防御并參與許多疾病發(fā)生發(fā)展。

1 巨噬細(xì)胞生物學(xué)功能及機(jī)制

巨噬細(xì)胞參與了體內(nèi)的天然免疫和獲得性免疫。在天然免疫中，主要通過(guò)吞噬作用殺滅和清除病原體及異物，并介導(dǎo)炎癥反應(yīng);它能有效地阻止細(xì)菌及寄生蟲(chóng)入侵，其機(jī)理主要為:通過(guò)受體介導(dǎo)的吞噬作用及通過(guò)釋放TNF-α、氧代謝產(chǎn)物及蛋白酶類殺傷及清除細(xì)菌和寄生蟲(chóng)［1］。它作為專職的抗原遞呈細(xì)胞(antigenpresenting cells，APCs)，在獲得性免疫中，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)及抗原遞呈功能。通過(guò)主要組織相容體復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)Class Ⅰ及Class Ⅱ［2］，機(jī)體一旦出現(xiàn)病原感染及組織損害，激活的巨噬細(xì)胞將會(huì)釋放細(xì)胞因子及炎癥趨化因子以抵御感染及修復(fù)組織。巨噬細(xì)胞的功能涉及定向遷移、識(shí)別、吞噬和殺傷等環(huán)節(jié)。

2 巨噬細(xì)胞的分型及作用

人們對(duì)巨噬細(xì)胞最早的研究源于80年代，學(xué)者們從人類單核淋巴系統(tǒng)和鼠類腹膜巨噬細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)通過(guò)IL-4的調(diào)節(jié)可以引起巨噬細(xì)胞極化。同時(shí)，IL-4、IL-13等細(xì)胞因子因其抑制巨噬細(xì)胞中TNF和IL-6的產(chǎn)生，被認(rèn)為其主要作用是抗炎［3］。

目前，極化的巨噬細(xì)胞廣義分成兩類:(1)經(jīng)典活化型或Ⅰ型即M1型;(2)替代活化型或Ⅱ型即M2型。巨噬細(xì)胞表型的不同取決于受體的表達(dá)、細(xì)胞因子的產(chǎn)生和功能。巨噬細(xì)胞在不同刺激下會(huì)轉(zhuǎn)化成不同的類型。早在1970年代，經(jīng)典活化M1型被描述為Ⅰ型炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)物［4］。巨噬細(xì)胞在體內(nèi)通過(guò)GM-CSF、IFN-γ和內(nèi)毒素脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，被經(jīng)典的誘導(dǎo)成M1型巨噬細(xì)胞，M1型巨噬細(xì)胞是促炎的效應(yīng)物，能表達(dá)炎癥介質(zhì)，比如IL-12、TNFα、CC 化學(xué)增活素和NO 合成酶及IL-6等，表達(dá)高水平的MHC 分子，促進(jìn)組織損傷及殺傷腫瘤細(xì)胞等。M2型巨噬細(xì)胞通過(guò)M-CSFs 誘導(dǎo)，在TH2 因子的刺激下，被M-CSF 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞發(fā)生極化，通過(guò)免疫復(fù)合物、IL-4、IL-10、IL-13、慢性病毒及皮質(zhì)醇激素等使它們分化成M2型。M2的作用與M1 相反，能在炎癥下調(diào)、組織修復(fù)、組織殘骸的清除、凋亡小體及誘導(dǎo)血管再生中發(fā)揮重要作用。M-CSF 誘導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞可進(jìn)一步極化，通過(guò)IL-4/IL-13、免疫復(fù)合物或IL-10 使它們完全地分化成不同的亞型，分別為M2a、M2b和M2c，這些亞型有不同的細(xì)胞表面特征，能分泌不同的免疫介質(zhì)。最近的研究表明，M2型巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子能促進(jìn)血管新生因子的產(chǎn)生，它們的主要作用為組織修復(fù)和再生。同時(shí)，M2 巨噬細(xì)胞在組織修復(fù)和寄生蟲(chóng)防御中起到關(guān)鍵作用［5］。腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞普遍顯示出M2 表型，并認(rèn)為通過(guò)下調(diào)免疫和促進(jìn)血管發(fā)生的作用促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)［6］。

3 肝臟Kupffer 細(xì)胞的生物學(xué)功能及作用

肝臟巨噬細(xì)胞由定植肝臟的Kupffer 細(xì)胞和炎性巨噬細(xì)胞組成。Kupffer 細(xì)胞是定居肝臟最多的一種巨噬細(xì)胞，主要位于肝竇，其生理結(jié)構(gòu)有利于與外周血液接觸，有利于清除體內(nèi)細(xì)菌等病原物質(zhì)，因此，Kupffer 細(xì)胞具有產(chǎn)生細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)及抗原遞呈等多種作用，該細(xì)胞參與了體內(nèi)的多種免疫原性及免疫耐受反應(yīng)［7］。在生理?xiàng)l件下，Kupffer 細(xì)胞不僅能非特異地吞噬和清除外周血中的細(xì)菌和異物等抗原性物質(zhì)，而且還具有特異性的免疫應(yīng)答、抗感染、抗腫瘤、內(nèi)毒素解毒、調(diào)節(jié)微循環(huán)及改善物質(zhì)代謝等方面的作用。Kupffer 細(xì)胞一般在體內(nèi)處于靜息狀態(tài)，在受到病原體及細(xì)胞因子的刺激下被激活。在病理?xiàng)l件下，Kupffer細(xì)胞可被LPS和TNF等激活，釋放TNF-α、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor，TGF)、IFN、IL-1、IL-6、活性氧(reactive oxygen species，ROS)和NO等炎性介質(zhì)，這些炎性介質(zhì)均參與了肝損傷的發(fā)生與發(fā)展。同時(shí)，Kupffer 細(xì)胞表面具有許多與免疫反應(yīng)相關(guān)的功能受體和蛋白，如IgG Fc 受體(包括CD64、CD32和CD16)、補(bǔ)體受體(包括補(bǔ)體受體-1、補(bǔ)體受體-3和補(bǔ)體受體-4)、甘露糖受體、Ia 抗原以及其他表面分子如CD13、CD15、CD68等，這些分子是參與肝細(xì)胞損傷的重要蛋白。因此，學(xué)者們認(rèn)為在肝細(xì)胞損傷中，Kupffer細(xì)胞的激活程度與肝細(xì)胞損害程度呈正相關(guān)。

4 巨噬細(xì)胞極性與肥胖的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞與肥胖是有密切關(guān)系的。在肥胖大鼠及人類脂肪組織中，巨噬細(xì)胞明顯增加，并且這些巨噬細(xì)胞的數(shù)量也與肥胖程度呈正相關(guān)［8］。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，M2 激活受損的大鼠，通過(guò)高脂飲食更容易誘導(dǎo)肥胖和胰島素抵抗(insulin resistance，IR)［9］，并且肥胖大鼠抗炎的M2型巨噬細(xì)胞是減少的，促炎的M1型巨噬細(xì)胞是增加的［10］。有研究表明，在人類脂肪組織中的巨噬細(xì)胞，M1/M2 表型轉(zhuǎn)化和細(xì)胞因子表達(dá)的特點(diǎn)與飲食或肥胖誘導(dǎo)有關(guān)［11］。

巨噬細(xì)胞極性能被TH 細(xì)胞明確。通過(guò)Th1 產(chǎn)生的細(xì)胞因子、IL-2、IFNγ、TNFα和分泌的細(xì)胞因子，能誘導(dǎo)產(chǎn)生M1型巨噬細(xì)胞，從而引起細(xì)胞免疫和炎癥。Th2 細(xì)胞分泌的IL-4和IL-13，能誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞減少炎癥介質(zhì)產(chǎn)生，同時(shí)控制FFA 氧化［12］。M1 促炎的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，誘導(dǎo)了IR和前脂肪細(xì)胞及脂肪細(xì)胞的炎癥［13］。巨噬細(xì)胞在肥胖受試者的脂肪組織含量更高，主要原因是與胰島素抵抗相關(guān)的炎癥介質(zhì)增加，比如TNFα等。脂肪細(xì)胞及巨噬細(xì)胞都能釋放細(xì)胞因子及化學(xué)增活素，如TNFα、IL-6、CCL2、IL-1β、MIF。其中TNFα、IL-6 顯示與糖尿病與IR 有關(guān)［14］。因此，巨噬細(xì)胞的極性轉(zhuǎn)化與肥胖有密切聯(lián)系。M1型巨噬細(xì)胞促進(jìn)了肥胖的發(fā)展，M2型巨噬細(xì)胞可以抑制肥胖的發(fā)展。促炎的M1 與抗炎的M2 在內(nèi)臟脂肪中的平衡是肥胖相關(guān)IR及代謝異常的關(guān)鍵因素。

5 Kupffer 細(xì)胞的異常與非酒精性脂肪性肝病的關(guān)系

肝臟組織中固有的巨噬細(xì)胞是肝臟產(chǎn)生炎癥介質(zhì)的根源，肝臟Kupffer 細(xì)胞是肥胖和IR中炎癥介質(zhì)的核心細(xì)胞。有學(xué)者對(duì)細(xì)針肝穿刺活檢標(biāo)本進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)正常肝臟的Kupffer 細(xì)胞呈梭型，散在分布于肝竇;而NASH患者肝臟中的Kupffer 細(xì)胞則主要聚集在中央靜脈周圍，形態(tài)增大變圓，胞內(nèi)可見(jiàn)濃染的溶菌酶顆粒。T 細(xì)胞在門(mén)脈區(qū)和纖維間隔僅輕度增加，B 細(xì)胞則無(wú)變化。因此，研究者認(rèn)為Kupffer 細(xì)胞是NASH發(fā)病中最主要的免疫細(xì)胞［15］。

脂肪變性和脂肪性肝炎被認(rèn)為是NAFLD的突出表現(xiàn)，肝細(xì)胞的脂質(zhì)聚集是NAFLD 形態(tài)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)，與巨噬細(xì)胞極化有密切關(guān)系。在NAFLD中，肝組織脂類的多少和組成的改變可能通過(guò)許多機(jī)制調(diào)節(jié)了肝細(xì)胞內(nèi)多種物質(zhì)的生物活性［16］。首先，脂質(zhì)過(guò)載的肝細(xì)胞的空間占用效應(yīng)可能導(dǎo)致竇狀灌注受損。在微血管的炎癥反應(yīng)下，白細(xì)胞陷入狹窄的竇狀間隙可能增加參與的Kupffer 細(xì)胞數(shù)量。第二，Kupffer 細(xì)胞可能通過(guò)與細(xì)胞表面的受體及胞內(nèi)的炎癥介質(zhì)接觸，調(diào)節(jié)炎癥通路和IR。第三，質(zhì)膜中脂質(zhì)的不規(guī)則沉積可能改變脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)區(qū)域和細(xì)胞表面受體功能。改變的脂質(zhì)成分當(dāng)遇到線粒體的游離膽固醇可能也會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)膜的功能［17］。最終，豐富的或異常的脂質(zhì)可能影響脂肪肝細(xì)胞的識(shí)別，從而促進(jìn)Kupffer 細(xì)胞的極化［18］。當(dāng)進(jìn)入肝臟或合成的脂質(zhì)超過(guò)了脂質(zhì)本身氧化或脂質(zhì)輸出，使其在肝細(xì)胞中聚集，產(chǎn)生脂肪變性。脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)TNF-α的水平增高，會(huì)進(jìn)一步抑制脂聯(lián)素的活性［19］。脂聯(lián)素活性的降低，通過(guò)增加脂肪酸吸收、抑制其氧化以及減少脂質(zhì)輸出，使肝細(xì)胞發(fā)生脂肪變性。貯留的脂肪酸進(jìn)而啟動(dòng)肝細(xì)胞中NF-κB 信號(hào)，誘導(dǎo)NF-κB 敏感基因，最終使各種炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生增加。肝臟NKT 細(xì)胞的消耗引起的抗炎TH2 細(xì)胞因子相對(duì)缺乏，使肝臟長(zhǎng)期處于促炎的環(huán)境［20］，其持續(xù)釋放炎癥介質(zhì)，如IL-6，可以引起機(jī)體系統(tǒng)性的IR。TNF-α、IL-8可促進(jìn)肝臟的氧化應(yīng)激，從而使肝細(xì)胞發(fā)生凋亡，并且招募炎癥細(xì)胞進(jìn)入肝臟［21］。當(dāng)肝臟抗氧化和抗凋亡的防御系統(tǒng)不能阻止肝細(xì)胞的死亡和炎癥細(xì)胞的聚集時(shí)，則預(yù)示著脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)的出現(xiàn)。在 NAFLD中，在Kupffer 細(xì)胞中PPARδ的作用被脂肪酸調(diào)節(jié)［22］，從內(nèi)臟脂肪組織產(chǎn)生的FFA和被氧化低密度脂蛋白通過(guò)TLR的激活促進(jìn)了M1 轉(zhuǎn)化，PPARδ 則促進(jìn)了M2 轉(zhuǎn)化。有研究表明，在NAFLD中，脂肪變性促進(jìn)了細(xì)胞因子平衡的TH1 極化有利的免疫或巨噬細(xì)胞的經(jīng)典活化［23］。在NAFLD中TH1 免疫反應(yīng)起主要作用，促進(jìn)了Kupffer 細(xì)胞的M1 激活［24］。大鼠中Kupffer 細(xì)胞的M1 激活對(duì)肝臟的脂肪變性有促進(jìn)作用［25］。在NASH中，Kupffer 細(xì)胞增加了硬脂酸向精氨酸轉(zhuǎn)變的比率，從而促進(jìn)NASH 向肝纖維化發(fā)展。

膽固醇代謝的改變可能直接影響了Kupffer 細(xì)胞的功能。因此，高脂飲食喂養(yǎng)LDL 受體缺陷的大鼠很快導(dǎo)致了顯著的肝臟炎癥?！芭菽瓲睢盞upffer 細(xì)胞的存在促成了脂蛋白的清除，可能誘導(dǎo)了早期的炎癥反應(yīng)［26］。學(xué)者們根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)推測(cè)人類NAFLD的發(fā)生也存在類似的變化，提示膽固醇代謝異常的重要性。PPAR-α、PPAR-γ、PPAR-σ和肝臟X 受體家族LXR-α、LXR-β 是細(xì)胞核激素受體轉(zhuǎn)錄因子超家族的成員，等同于復(fù)雜的基因代謝程序［27］。PPAR-γ 在肝細(xì)胞內(nèi)可以促進(jìn)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)［28］，同時(shí)PPAR-γ 促進(jìn)了M2 激活增加了胰島素敏感性。細(xì)胞核激素受體識(shí)別相關(guān)的脂質(zhì)代謝對(duì)巨噬細(xì)胞M2 激活被認(rèn)為是針對(duì)NAFLD的治療方法［29］。

巨噬細(xì)胞及M1和M2的相互轉(zhuǎn)化在多種疾病，特別是肥胖和炎癥相關(guān)的疾病中起到了重要的因素。促炎的M1 與抗炎的M2 在內(nèi)臟脂肪中的平衡是肥胖相關(guān)IR 代謝異常的重要環(huán)節(jié)。M2 巨噬細(xì)胞有可能成為治療代謝疾病、肥胖、脂肪肝的新靶點(diǎn)。

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