姜亞麗 劉曉渭

710032 西安，空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院腎臟內科

一、巨噬細胞起源和異質性

1.巨噬細胞起源 巨噬細胞屬于單核吞噬系統(tǒng)(mononuclear phagocyte system，MPS)，是由一群發(fā)揮關鍵性作用的異質性細胞組成[1]。在正常以及病變的腎臟組織穩(wěn)態(tài)和免疫反應中發(fā)揮重要作用[2-3]。巨噬細胞是在集落刺激因子(colony-stimulating factor-1，CSF-1)的作用下起源于骨髓細胞中的祖細胞，并存在于所有組織中[4]。單核細胞的發(fā)育依次從成單核細胞到初始單核細胞再到終末單核細胞，進而從骨髓釋放到血液中。在炎癥狀態(tài)下，單核細胞從血液遷移到受損組織或補充組織中的巨噬細胞。巨噬細胞是先天免疫的重要組成部分，其主要功能是清除外來病原體，還作為抗原呈遞細胞(antigen presenting cell，APC)和通過招募其他免疫細胞例如淋巴細胞產(chǎn)生適應性免疫應答[5]。基于其不同的功能及解剖位置將巨噬細胞分為不同亞群：庫普弗細胞、朗格漢斯細胞和小膠質細胞，它們被定義為組織定居型吞噬細胞，在穩(wěn)態(tài)、免疫應答以及組織損傷和修復中發(fā)揮關鍵作用[6]。在組織損傷的情況下，血液中的單核細胞被募集到損傷部位，然后根據(jù)所暴露的微環(huán)境信號進行分化[7]。因此，腎臟中巨噬細胞浸潤是人類慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)的常見特征，且與腎損傷嚴重程度密切相關。

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CKD正在成為全球最重要的健康問題之一，極大的影響患者的生活質量。很多研究一致認為CKD所有病因中共同的致病途徑均是瘢痕形成的進行性損傷[8]。CKD的病理特征是大量的細胞外基質(extracellularmatrix，ECM)在腎小球和腎間質的沉積，通過腎小管上皮細胞、肌成纖維細胞和免疫細胞的相互作用及異常反應進一步加重，最終導致腎臟纖維化進展和腎單位喪失[9]。

2.巨噬細胞異質性 巨噬細胞根據(jù)其微環(huán)境的不同分為兩種亞型：經(jīng)典活化(M1)和選擇性活化的(M2)巨噬細胞。雖然它們與組織損傷密切相關，但它們在宿主防御和組織修復中也起關鍵作用[10]。促炎M1型巨噬細胞在γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)或脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激下產(chǎn)生，通過釋放某些細胞因子如IL-1，IL-6和腫瘤壞死因子(tumor neccosis factor-α，TNF-α)發(fā)揮促炎性作用。相反，M2型巨噬細胞通過精氨酸酶、甘露糖受體和IL-10等發(fā)揮抗炎功能[11]。另外，M2巨噬細胞可以進一步分為3個亞型：IL-4和(或)IL-13刺激下產(chǎn)生M2a，具有傷口愈合作用；M2b由免疫復合物誘導產(chǎn)生，在IL-10、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)或糖皮質激素作用下產(chǎn)生M2c，具有抗炎作用。因此，巨噬細胞具有高度的異質性，在不同的微環(huán)境刺激下表現(xiàn)出不同的表型和功能。盡管大量的體外研究支持這一分型，但這并不反映它們在體內的真實表型。

進一步研究顯示，在糖尿病腎病晚期以M2型巨噬細胞浸潤為主，導致腎小球硬化、腎小管間質性纖維化，最終腎功能衰竭。因此，不同巨噬細胞亞群可以共存于腎組織中，從腎損傷到恢復階段，某些亞型可以在不同的疾病階段占主導地位。Shen等[28]證明，M1巨噬細胞在吞噬去除壞死細胞可能僅在UUO早期，M2巨噬細胞似乎是晚期階段的主要細胞類型。這些結果與Bhatina等[29]報道的結果一致，在CKD中由于持續(xù)性損傷和炎癥的存在，M1巨噬細胞浸潤明顯多于M2型巨噬細胞。近期研究顯示，巨噬細胞通過自噬作用抵抗腎纖維化進展?？傊?，在組織修復或纖維化過程中調節(jié)M2型巨噬細胞的功能機制在很大程度上仍然是不清楚的。

二、促炎性M1型巨噬細胞在CKD中作用

分泌抗炎性因子并促進傷口愈合和組織重塑的巨噬細胞被稱為替代性活化的巨噬細胞(alternatively activated macrophage，AAM)[6]，即M2型巨噬細胞。已有研究證明組織定居型M1型巨噬細胞在炎癥損傷修復過程中發(fā)生表型轉化，進而賦予其保護和修復作用[19]。此外，巨噬細胞恢復階段的消耗延遲，進一步表明巨噬細胞在腎臟修復中的作用。體外受IL-4和(或)IL-13調節(jié)的(M2a)巨噬細胞高表達甘露糖受體(CD206)和產(chǎn)生抗炎因子IL-10發(fā)揮免疫調節(jié)功能[20]。這些細胞分泌ECM，因此它們的主要功能與傷口愈合和組織重塑修復相關。已有研究證明，當細胞吞噬缺陷從而導致ECM清除不徹底時，腎損傷的功能性標記如血肌酐、血尿素氮和蛋白尿將會增加，引起炎癥持續(xù)，從而導致M1：M2比例增加。另一類AAM是M2b型巨噬細胞，其負責與B細胞對話，除上調抗原呈遞和促進Th2應答之外，也可誘導IL-10分泌[20]。因此，M2a和M2b型巨噬細胞均具有免疫調節(jié)作用。此外，M2c型巨噬細胞由IL-10、TGF-β和糖皮質激素誘導產(chǎn)生，這類細胞在體外產(chǎn)生抗炎因子和發(fā)揮抑制功能，通常稱失活巨噬細胞。類似于經(jīng)典M1型巨噬細胞，M2型巨噬細胞也參與調節(jié)先天和后天免疫。

1.M2型巨噬細胞在纖維化中起主要作用 通過巨噬細胞抗體或LC清除巨噬細胞可以減輕炎癥和纖維化發(fā)展。然而，腎纖維化不僅可以由促炎性M1型巨噬細胞觸發(fā)，也可以由M2型巨噬細胞和纖維細胞引起。持續(xù)的M2型巨噬細胞浸潤可能導致傷口愈合、生長因子的不斷產(chǎn)生，但傷口愈合的持續(xù)性可能是病理性的，導致不可逆的纖維化和進行性腎組織破壞。另外，M2型巨噬細胞可能通過內吞或產(chǎn)生促進血管生成因子來產(chǎn)生ECM，從而解決炎癥[22]。例如，在IL-4和IL-13刺激下促進向M2表型轉化，主要釋放纖維連接蛋白1和其他可能直接影響腎纖維化的ECM分子[23]。同樣，Kim等[24]最近證實，在體外順鉑刺激下，M2型巨噬細胞比M1型巨噬細胞在纖維化發(fā)展中起更重要的作用。需要注意的是，以上研究均在體外進行，體內關于巨噬細胞作為腎纖維化發(fā)展的重要因素之一仍在討論中。

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另外，M1型巨噬細胞還通過調節(jié)Th1和Th17參與啟動和維持炎癥。在炎癥小鼠中，Ly6Chigh單核細胞可分化為表達CC趨化因子受體2(recombinant chemokine c-c-motif receptor 2，CCR-2)的M1巨噬細胞，可見其配體CCL-2是單核細胞/巨噬細胞募集到損傷部位的重要趨化因子[16-17]。促炎巨噬細胞也釋放基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPS)，使其能夠遷移通過基底膜和間質ECM網(wǎng)絡。LPS/IFN-γ激活的M1巨噬細胞通過分泌MMP-9誘導腎纖維化，其通過β-連環(huán)蛋白途徑增加ECM轉換[17]。也有研究顯示，IRF5在M1型巨噬細胞極化中發(fā)揮重要作用。因此，抑制IRF5可阻止巨噬細胞誘導的炎癥[18]。

巨噬細胞的致病作用已通過脂質體氯磷酸鹽(liposome chlorophosphonate，LC)清除腎臟組織定居型的巨噬細胞得到證明[19]。然而，越來越多的證據(jù)表明，巨噬細胞在疾病進展期間也起修復作用。

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三、抗炎性M2型巨噬細胞在CKD中的作用

CKD的早期階段觸發(fā)了免疫細胞的浸潤，首先是嗜中性粒細胞、自然殺傷細胞(natural killer cell，NK)細胞和T輔助細胞(Th1/17)細胞，緊接著是M1型巨噬細胞[2]。在組織損傷處，間質微環(huán)境主要由病原相關分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP)主導，如三磷酸腺苷、高遷移率組盒1(high mobility group box-1，HMGB-1)和尿酸以及來自壞死細胞釋放的損傷相關分子模式(damage-associated molecular pattern，DAMP)。在毒性、感染或創(chuàng)傷性因素下，PAMP通過先天模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)激活定居型巨噬細胞和實質細胞，從而導致促炎細胞因子的分泌發(fā)揮防御作用，也是阻止病原體進一步侵入屏障[12]。在無菌腎損傷中，主要由DAMP驅動炎性巨噬細胞的浸潤。

2.M2型巨噬細胞通過TGF-β促進纖維化 TGF-β超家族是來自巨噬細胞被研究最廣泛的生長因子，其主要與M2型巨噬細胞、腎小管上皮細胞和肌成纖維細胞相關。腎臟中巨噬細胞產(chǎn)生的TGF-β可通過旁分泌激活肌成纖維細胞來促進纖維化。例如，Braga等[25]證明了M2型巨噬細胞以MyD88依賴性方式和TLR信號通路促進腎纖維化。López-Guis等[26]還證明，表達甘露糖受體-2的巨噬細胞可以減輕單側輸尿管結扎(unilateral ureteral obstruction，UUO)誘導的腎纖維化，而敲除甘露糖受體-2后纖維化加重。實際上，為了研究巨噬細胞特異性的TGF-β1在腎纖維化中的作用，Huen[27]利用TGF-β1轉基因小鼠證明敲除該基因后腎臟損傷和纖維化并沒有顯著減輕。因此，他們提出特異性靶向骨髓TGF-β1可能不足以對抗腎纖維化的進展。靶向TGF-β1的幾項研究突出了細胞因子在損傷及修復過程中的復雜作用，因此需要進一步的研究來證明?？偠灾?，腎纖維化不僅由促炎性M1巨噬細胞觸發(fā)，M2巨噬細胞同樣在腎纖維化和瘢痕形成中發(fā)揮重要作用。

四、持續(xù)的M2型巨噬細胞與纖維化有關

巨噬細胞通過Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)檢測內源性危險信號，以髓樣分化蛋白(MyD88)依賴方式誘導TNF轉錄，與IFN-γ聯(lián)合激活巨噬細胞群體以及促進其分泌炎性細胞因子[13-14]。這兩個信號的組合導致巨噬細胞具有更強的殺微生物以及增加促炎細胞因子、超氧化物和自由基產(chǎn)生的能力。也可通過上調主要組織相容性復合物Ⅱ類(major histocompatibility complexⅡ，mhcⅡ)結合共刺激分子(CD40、CD80和CD86)而促進細胞適應性免疫[15]。有學者支持腎損傷和炎癥相互增強的理論，即自動擴增循環(huán)，稱為壞死性炎癥。壞死細胞釋放DAMP，通過TLR激活單核細胞向M1型巨噬細胞分化。反過來，促炎細胞因子又刺激巨噬細胞分泌大量的壞死因子。因此，抑制促炎性巨噬細胞的活化將從免疫病理學阻止腎臟受損。

盡管普遍認為，在損傷恢復和組織重構中巨噬細胞主要參與凋亡和壞死細胞的清除[21]，但迄今為止，巨噬細胞的多種作用在體內研究中尚未得到認可。

3) 在預測之后使用誤差預測對其進行修正，則可以控制絕對誤差的范圍，提高預測結果的穩(wěn)定性，進一步改善預測精度。

五、以M2型巨噬細胞為基礎治療腎臟病

腎臟的再生能力有限。 因此，諸如基因和細胞療法之類的干預措施正在被廣泛研究，作為終末期腎功能衰竭的替代治療方式[30]。然而，在CKD中誘導腎臟修復的方法很少。例如，Alagesar等[31]表明，肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)基因治療能夠增強糖尿病腎病中骨髓來源的細胞數(shù)量，且位于腎小球周圍的主要是M2巨噬細胞。因此，研究CKD中巨噬細胞表型是有價值的。在許多CKD小鼠模型中，已經(jīng)使用體外誘導的巨噬細胞用于細胞治療，結果顯示有抗炎或促炎作用。M2巨噬細胞如果要用作體內細胞治療，必須至少滿足兩個條件：首先具備到達損傷組織或器官的能力，其次是穩(wěn)定的表型[6，32]。這兩個條件是特別重要的，因為輸注的巨噬細胞如果從抗炎轉向促炎表型對治療是不利的。

1.不同來源M2型巨噬細胞回輸后對腎臟作用不同 Wang等[22]的研究小組已經(jīng)研究了在嚙齒動物模型中輸注體外培養(yǎng)的M2巨噬細胞對急性腎功能衰竭和CKD的影響。使用阿霉素腎病(adriamycin nephropathy，AN)的小鼠模型，證明與IL-4/IL-13誘導的巨噬細胞(M2a)相比，回輸脾臟來源的M2c巨噬細胞可提供更多對腎臟結構和功能的保護作用，且這部分M2c表達高水平的B7-H4。因此，將M2c巨噬細胞的這種保護作用歸因于B7-H4的表達。在AN聯(lián)合嚴重免疫缺陷小鼠模型中，從脾臟分離的M2型巨噬細胞的輸注與腎損傷的改善密切相關[22]。相比之下，有學者使用相同的小鼠模型，回輸骨髓來源的M2型巨噬細胞并沒起到保護腎臟作用，原因是該過程巨噬細胞發(fā)生了表型轉化。因此，以上研究表明，回輸骨髓M2型巨噬細胞由于發(fā)生表型轉化而失去保護作用，而脾臟M2型巨噬細胞卻不發(fā)生轉變[33]。然而，骨髓是M2型巨噬細胞前體的適宜來源。因此，對于巨噬細胞的來源是另一個需要研究的關鍵問題。

2.M2型巨噬細胞通過產(chǎn)生生長因子促進腎臟再生 如今，巨噬細胞衍生的具有抗炎和再生作用的分子使用正在增加。例如，血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)是腎損傷時上調的具有保護和抗炎作用的酶，其下調與損傷易感性相關[34]。有學者在UUO小鼠模型中過表達HO-1阻止了多種與腎纖維化相關病理過程。另一方面，大量的證據(jù)表明TNF-α參與糖尿病腎病進展。此外，Awad等[35]證明阻斷TNF-α可以通過減少巨噬細胞募集和細胞因子水平，從而賦予腎臟保護作用。因此，抑制TNF-α可能是治療人類糖尿病腎病的可行策略。此外，Lin等[36]發(fā)現(xiàn)Wnt7b由巨噬細胞產(chǎn)生，通過作用于損傷的腎小管上皮細胞起到修復和再生作用，從而重建腎功能、減輕腎纖維化。

因此，巨噬細胞在腎臟修復、傷口愈合和再生過程中發(fā)揮很重要作用[2]。然而，巨噬細胞是否可以通過與其他細胞融合或轉化為新的細胞來直接促進腎臟修復過程，或向其他類型細胞對話來間接促進腎臟修復過程，目前仍不清楚。

六、未來研究

研究證明，巨噬細胞具有組織修復作用。值得注意的是，由于巨噬細胞的異質性和可塑性以及不同微環(huán)境下互相轉化特性，它們不會停留在某一特定的表型，許多表型可能共存于同一組織。巨噬細胞的功能在CKD的不同階段尚未完全知曉，因此該領域需要更多的研究。已經(jīng)證明，M2型巨噬細胞在腎臟損傷中有保護作用，但是否具有抗纖維化作用目前尚不清楚。在人類CKD中缺乏關于巨噬細胞類型、可塑性和功能的研究。因此，在測試人類基于巨噬細胞的治療之前，需要進行更多的研究，因為巨噬細胞代表活化的表型譜，而不是穩(wěn)定亞群。因此，需要開發(fā)在體內誘導真正的再生和修復巨噬細胞的更好的策略。