張少波,溫春虹,何 杰綜述，張鳴青審校

0 引 言

創(chuàng)傷修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的過程，首先是血小板驅(qū)動(dòng)止血，導(dǎo)致富含纖維蛋白/纖連蛋白的臨時(shí)細(xì)胞外基質(zhì)的沉積，以及傷口邊緣上皮的活化以覆蓋封閉裸露的組織。傷口上皮以及白細(xì)胞，附近的內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞，會(huì)作為早期應(yīng)答前哨，釋放多種趨化因子和細(xì)胞因子，這些趨化因子和細(xì)胞因子會(huì)驅(qū)使嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞清除病原體，白細(xì)胞和上皮細(xì)胞衍生因子把成纖維細(xì)胞激活分化為肌成纖維細(xì)胞和臨時(shí)細(xì)胞外基質(zhì)。隨后，巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換和募集的特異性免疫細(xì)胞，如T細(xì)胞，一起起作用，抑制在炎癥早期的許多活化反應(yīng)和清除多余的瘢痕細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)[1]。創(chuàng)傷修復(fù)過程中，巨噬細(xì)胞的吞噬作用、細(xì)胞因子和生長因子的分泌以及基質(zhì)重塑等方面發(fā)揮著重要的作用。了解巨噬細(xì)胞在創(chuàng)傷修復(fù)中的作用是開展創(chuàng)傷修復(fù)愈合相關(guān)基礎(chǔ)與臨床應(yīng)用研究的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。既往對(duì)創(chuàng)傷修復(fù)的認(rèn)識(shí)主要來自于病理學(xué)和組織學(xué)，近些年來我們對(duì)其分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的認(rèn)識(shí)也不斷深化，對(duì)巨噬細(xì)胞在創(chuàng)傷修復(fù)作用的認(rèn)識(shí)也不斷豐富。本文將巨噬細(xì)胞的極化分型在創(chuàng)傷修復(fù)中對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)形成的影響及在血管組織新生與重塑中的作用等方面的研究作一綜述。

1 巨噬細(xì)胞的極化與其分泌的細(xì)胞因子

巨噬細(xì)胞是高度塑性的細(xì)胞。在環(huán)境和分子介質(zhì)的基礎(chǔ)上，這些細(xì)胞可分化為促炎的I型巨噬細(xì)胞(M1)或抗炎的II型巨噬細(xì)胞(M2)表型，并轉(zhuǎn)分化成其他細(xì)胞類型。在組織修復(fù)早期階段，活化的M1巨噬細(xì)胞分泌活性氧和炎性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)，IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)，產(chǎn)生高水平的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)。這些細(xì)胞負(fù)責(zé)殺傷微生物，清除碎片以及促進(jìn)炎癥和Th1反應(yīng)。而在修復(fù)過程后期，M2巨噬細(xì)胞被免疫調(diào)節(jié)和抗炎因子(如IL-4，IL-10)刺激?；罨腗2巨噬細(xì)胞表達(dá)IL-10、Fizz1、高水平的清道夫和甘露糖受體，并產(chǎn)生精氨酸酶代替iNOS，隨后產(chǎn)生鳥氨酸和多胺，可降低炎癥反應(yīng)，利于細(xì)胞增殖和組織修復(fù)[2-3]。

1.1M1型巨噬細(xì)胞與其分泌的細(xì)胞因子M1型細(xì)胞可分泌包括IL-6、TNF-α、iNOS等多種細(xì)胞因子。IL-6可促進(jìn)單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化，并抑制單核細(xì)胞向樹突狀細(xì)胞合成，IL-6信號(hào)傳導(dǎo)是選擇性巨噬細(xì)胞激活的重要決定因素，并賦予IL-6意想不到的穩(wěn)態(tài)作用以限制炎癥從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生[4-6]。TNF-α作為最重要的促炎細(xì)胞因子[7]，可參與血管擴(kuò)張和水腫形成，參與白細(xì)胞通過黏附分子的表達(dá)與上皮細(xì)胞黏附的過程，參與調(diào)節(jié)凝血，還能造成炎癥部位的氧化應(yīng)激，從而間接引起炎癥[8]。炎性因子能激活iNOS產(chǎn)生一氧化氮，而一氧化氮在刺激血管生成、參與機(jī)體防御等方面具有重要作用[9-10]。

1.2M2型巨噬細(xì)胞與其分泌的細(xì)胞因子M2型細(xì)胞可分泌包括IL-10、TGF-β、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等多種細(xì)胞因子。IL-10是一種多效細(xì)胞因子，能夠通過抑制抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell，APC)功能來抑制T細(xì)胞活化、抑制樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的TLR信號(hào)傳導(dǎo)、抑制單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的γ-干擾素(Interferon-γ,IFN-γ)信號(hào)傳導(dǎo)、刺激E3連接酶March-1在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中的表達(dá)等多種機(jī)制抑制免疫應(yīng)答，其在特定激活階段在不同的APC亞組中起不同的作用，從而限制炎癥反應(yīng)[11]。TGF-β可以驅(qū)動(dòng)促炎癥或抗炎反應(yīng)，這取決于呈遞給細(xì)胞的TGF-β的量和存在于細(xì)胞內(nèi)和局部細(xì)胞外的因子與TGF-β接觸的時(shí)間[12]。VEGF通過減少活化的NF-κB，降低IRF-1表達(dá)，抑制STAT1激活和活化STAT3，有效地阻斷ISRE和NF-κb驅(qū)動(dòng)促進(jìn)劑的轉(zhuǎn)錄激活來抑制TNF-α誘導(dǎo)的趨化因子的表達(dá)，從而抑制NF-κB通路以限制炎癥信號(hào)[13]。

2 巨噬細(xì)胞分型與新生血管的形成

血管形成過程包括纖維細(xì)胞的增殖遷移，細(xì)胞外基質(zhì)成分的積聚和纖維組織的重建。M1巨噬細(xì)胞出現(xiàn)在傷口愈合的早期階段(1～3 d)，后被M2巨噬細(xì)胞(4～7 d)替代，而M2a和M2c巨噬細(xì)胞在這個(gè)過程中的表達(dá)沒有明顯區(qū)別。M1型巨噬細(xì)胞分泌的因子，包括VEGF，啟動(dòng)了血管生成的過程。M1分泌的TNF-α，IL1-β和VEGF可通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表型促進(jìn)血管發(fā)芽，TNF能刺激纖維母細(xì)胞的增殖，其可結(jié)合TNFR2，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞在炎癥的早期階段促血管生成功能，IL1-β可調(diào)動(dòng)VEGF依賴性內(nèi)皮細(xì)胞中CD34-/B220-CD3-Flk1+的表達(dá)及上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中VEGF, VEGFR-2和黏附分子的表達(dá)來間接促進(jìn)新生血管的形成，VEGF可為纖維母細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞長入提供臨時(shí)基質(zhì)，可通過上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞生長與存活而在初級(jí)血管網(wǎng)絡(luò)形成中起關(guān)鍵作用[14-16]。M2a巨噬細(xì)胞分泌的因子，尤其是PDGF-BB，參與了血管生成接下去的階段，通過尚未識(shí)別的分泌因子促進(jìn)血管融合，產(chǎn)生金屬蛋白酶組織抑制劑3(tissue inhibitors of metalloproteinases 3，TIMP3)來調(diào)節(jié)M1巨噬細(xì)胞的作用，分泌PDGF-BB募集周細(xì)胞這3個(gè)方面來促進(jìn)新生血管的形成。M2c巨噬細(xì)胞則通過高表達(dá)量的基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloprotein 9，MMP9)參與血管的重塑[17-19]。

3 巨噬細(xì)胞分型與成纖維細(xì)胞增殖和膠原生成

巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞是組織修復(fù)和纖維化的2大主要參與者。纖維化是一種瘢痕形成過程，其特征是由于成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞的積累，增殖和活化，膠原和非膠原ECM的過度沉積。

3.1巨噬細(xì)胞分泌MMP與組織修復(fù)巨噬細(xì)胞是參與組織重塑和纖維化不可或缺的效應(yīng)細(xì)胞，既是幾種類型MMP(MMP-1，-7，-8，-9和-12)的主要來源又是TIMPs的主要來源[20]。MMP和TIMP的適當(dāng)平衡是ECM正常沉積和降解的關(guān)鍵。由巨噬細(xì)胞釋放的MMP不僅通過ECM和非基質(zhì)底物的蛋白水解來介導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)，還擴(kuò)大了炎癥反應(yīng)并影響組織重塑的進(jìn)展。Ploeger等[21]發(fā)現(xiàn)不同的MMP在受到來自M1巨噬細(xì)胞的旁分泌因子的成纖維細(xì)胞中高度上調(diào)。由M1刺激后分泌的MMPs通過吸引更多的促炎細(xì)胞以及成纖維細(xì)胞的促炎狀態(tài)可能延長傷口愈合中的炎癥狀態(tài)。

3.2巨噬細(xì)胞分泌TGF-β與組織修復(fù)除MMPs外，巨噬細(xì)胞也可產(chǎn)生TGF-β。TGF-β誘導(dǎo)ECM基因的表達(dá)，并抑制能夠降解ECM的MMPs基因的活性[22-23]。TGF-β不僅能誘導(dǎo)促纖維化基因的表達(dá)，TGF-β還可通過絲裂原活化蛋白激酶，促進(jìn)膠原蛋白合成[24]。此外，有研究已經(jīng)表明TGF-β對(duì)成纖維細(xì)胞分化成肌成纖維細(xì)胞的直接影響[25]。

4 巨噬細(xì)胞與基質(zhì)重塑

在傷口修復(fù)中，認(rèn)為M2巨噬細(xì)胞負(fù)責(zé)逆轉(zhuǎn)炎癥反應(yīng)，從而啟動(dòng)愈合過程。Ploeger等[21]發(fā)現(xiàn)具有炎癥表型的成纖維細(xì)胞(由M1巨噬細(xì)胞的分泌因子刺激引發(fā))可以逆轉(zhuǎn)為具有M2巨噬細(xì)胞或非CM分泌因子的抗炎表型。在這些成纖維細(xì)胞中，先前上調(diào)的促炎細(xì)胞因子，趨化因子和MMP在來自M2巨噬細(xì)胞信號(hào)刺激后表達(dá)下調(diào)。因此，雖然M2巨噬細(xì)胞的旁分泌因子對(duì)未刺激的成纖維細(xì)胞的影響相對(duì)較小，但它們可以對(duì)具有炎癥表型的成纖維細(xì)胞起作用。

5 結(jié) 語

巨噬細(xì)胞的極化分型后在創(chuàng)傷愈合的各個(gè)過程起著重要的作用，其分泌的各類因子既能促進(jìn)血管新生、白細(xì)胞聚集、上皮細(xì)胞黏附等進(jìn)程，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)又能促進(jìn)成纖維細(xì)胞和膠原形成加快組織修復(fù)，還能促進(jìn)基質(zhì)重塑，避免修復(fù)過度。M1型和M2型巨噬細(xì)胞在不同的時(shí)期在促炎與抗炎方面通過分泌各種細(xì)胞因子及相互影響發(fā)揮作用。

交替活化的巨噬細(xì)胞分泌抗炎介質(zhì)，促進(jìn)組織修復(fù)。目前極化靶向治療仍處于初級(jí)階段，我們已經(jīng)知道，微環(huán)境可以影響巨噬細(xì)胞的起源及分化，故探索揭示巨噬細(xì)胞極化轉(zhuǎn)化的機(jī)制，通過靶向信號(hào)通路和局部微環(huán)境中的分子變化將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)谋硇蛠碚{(diào)節(jié)炎性反應(yīng)的起始、發(fā)展和結(jié)束，找出炎癥性疾病治療的方向與措施將是未來科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前阻礙這些研究的困難主要有下面幾個(gè)問題，首先，炎癥性疾病期間區(qū)分巨噬細(xì)胞表型的細(xì)胞標(biāo)志物尚不明確，仍需要進(jìn)一步的研究證實(shí)；其次，在科研工作中不易獲得人體新鮮的巨噬細(xì)胞，目前的研究多為細(xì)胞系研究；最后，小鼠與人體在炎癥反應(yīng)期間巨噬細(xì)胞表達(dá)也存在著顯著的差異。如何解決這些困難，通過巨噬細(xì)胞表型變化，更好地在促炎與抗炎之間取得平衡，對(duì)促進(jìn)創(chuàng)傷愈合及防止過度炎性反應(yīng)有著重要的意義，也將是今后科學(xué)研究的熱點(diǎn)，這個(gè)問題也因與臨床一些疾病息息相關(guān)具有重大的前景與研究意義。