許亞萍，付佳美，閆玉潔

0 引言

放射相關(guān)性肺炎及肺纖維化是胸部腫瘤患者放療后的常見不良反應(yīng)，影響患者預(yù)后和生活質(zhì)量。正常肺組織受照后機體免疫系統(tǒng)被激活，免疫細(xì)胞被招募到損傷部位，其中巨噬細(xì)胞的過度活化在肺炎性反應(yīng)及纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。根據(jù)激活方式和行使功能的不同，巨噬細(xì)胞主要分為M1和M2型。細(xì)胞毒性M1型巨噬細(xì)胞主要參與放射相關(guān)性肺炎的發(fā)生，促炎M1型巨噬細(xì)胞向抗炎M2表型轉(zhuǎn)變，參與晚期肺纖維化的進展，最終的病理表現(xiàn)取決于M1/M2巨噬細(xì)胞的相對平衡[1]。因此，本文就近年來巨噬細(xì)胞在放射相關(guān)性肺炎和肺纖維化中的研究進行綜述，深入了解巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化及其在肺損傷改變中的調(diào)控機制，有助于開發(fā)潛在的巨噬細(xì)胞靶向藥物用于預(yù)防和控制疾病。

1 巨噬細(xì)胞參與放射性肺損傷病理過程

巨噬細(xì)胞是氣道和肺泡防御的第一道防線，胸部腫瘤患者放療后，肺損傷病理過程主要包括急性滲出期、放射相關(guān)性炎性反應(yīng)和放射相關(guān)性纖維化三個階段，肺泡巨噬細(xì)胞（AMs）和肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞（IMs）的動態(tài)變化參與肺損傷微環(huán)境中細(xì)胞間復(fù)雜的信號傳遞，在調(diào)節(jié)肺內(nèi)免疫應(yīng)答和維持穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。急性反應(yīng)發(fā)生于受照射后數(shù)小時至數(shù)天，肺泡內(nèi)蛋白滲出合并間質(zhì)水腫，其中IMs數(shù)量于放療后先逐漸增加然后再下降，1周左右達(dá)到峰值，而AMs數(shù)量在受照后先逐漸減少，至2周左右耗竭，隨后逐漸增多并恢復(fù)，此階段組織炎性反應(yīng)與傷口愈合并存。經(jīng)過數(shù)周的潛伏期，臨床表現(xiàn)為長短不一的無癥狀窗口期，AMs和IMs數(shù)量急劇上升并參與肺組織炎性反應(yīng)及纖維化進展[2]。研究表明，放射相關(guān)性炎性反應(yīng)主要表現(xiàn)為肺間質(zhì)增厚伴有大量炎性細(xì)胞浸潤，浸潤的巨噬細(xì)胞以促炎M1型為主，通過釋放大量促炎因子和活性氧（ROS）等加重肺部炎性反應(yīng)。在放射相關(guān)性纖維化階段，巨噬細(xì)胞主要表現(xiàn)為M2型極化，通過分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）和白細(xì)胞介素10（IL-10）等抗炎因子參與細(xì)胞外基質(zhì)和膠原沉積、纖維組織增生和組織重塑[3]。巨噬細(xì)胞的表型和功能具有高度可塑性，它們接受刺激后被極化為M1或M2型，當(dāng)微環(huán)境變化后可再去極化為M0巨噬細(xì)胞，M1/M2失衡是許多疾病的致病因素，如果平衡向M1巨噬細(xì)胞傾斜，則會導(dǎo)致促炎介質(zhì)的過度產(chǎn)生而誘發(fā)炎性反應(yīng)；如果平衡向M2巨噬細(xì)胞傾斜，則會導(dǎo)致組織修復(fù)過度而纖維化。

2 巨噬細(xì)胞在早期放射相關(guān)性肺炎中的作用

放療后的早期階段，高能射線導(dǎo)致肺組織產(chǎn)生大量ROS，造成細(xì)胞DNA損傷及脂質(zhì)過氧化，受損傷的肺泡上皮細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞能夠釋放多種細(xì)胞因子和趨化因子，其中趨化因子配體2（CCL2）是一種高效的單核細(xì)胞趨化因子，能招募骨髓來源的巨噬細(xì)胞進入受損肺。研究表明，肺組織受照后肺泡表面活性蛋白D（SP-D）缺失導(dǎo)致巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）表達(dá)上調(diào)，產(chǎn)生大量一氧化氮及活性氮（RNS）介導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)。在微環(huán)境ROS、干擾素γ及活化的Th1細(xì)胞刺激下，大量巨噬細(xì)胞被極化為M1型并分泌多種炎性因子，進一步招募更多的免疫細(xì)胞浸潤[4]。其中，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、TGF-β、血小板源性生長因子（PDGF）、類胰島素生長因子-1（IGF-1）等炎性因子釋放可以持續(xù)促進ROS產(chǎn)生，同時，活化的巨噬細(xì)胞耗氧量增加導(dǎo)致組織缺氧，組織缺氧和灌注減少反過來進一步刺激巨噬細(xì)胞遷移，受照后第4至10周巨噬細(xì)胞的積聚達(dá)到高峰，巨噬細(xì)胞氧化爆發(fā)，ROS產(chǎn)生的正反饋效應(yīng)破壞了氧化還原平衡，嚴(yán)重超過體內(nèi)抗氧化能力，導(dǎo)致肺部炎性反應(yīng)持續(xù)存在[5]。

巨噬細(xì)胞不僅在活性氧級聯(lián)反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，也是細(xì)胞因子風(fēng)暴反應(yīng)中的關(guān)鍵成分。放射相關(guān)性肺炎發(fā)生階段，損傷部位M1型巨噬細(xì)胞增加，細(xì)胞內(nèi)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、核因子-κB（NF-κB）、JAK/STAT1和Notch等通路被激活，促進細(xì)胞因子類（TNF-α）、白介素類（IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-23）、集落刺激因子（CSFs）、趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）等的大量生成，這些介質(zhì)的不可控釋放能夠放大致病效應(yīng)，招募和激活中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞釋放更多的炎性反應(yīng)因子[6]。細(xì)胞因子正反饋循環(huán)會誘導(dǎo)炎性反應(yīng)風(fēng)暴發(fā)生，加重患者肺泡實質(zhì)細(xì)胞受損或凋亡，肺泡壁微血管屏障遭到破壞，炎性滲出引起肺組織血氣交換障礙，患者出現(xiàn)嚴(yán)重缺氧、急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）甚至呼吸衰竭。其中IL-6是目前公認(rèn)的發(fā)生早、敏感度高的炎性指標(biāo)，TNF-α、IL-1β及IL-6等大量炎性因子介導(dǎo)的急性免疫反應(yīng)可能是肺癌合并肺部基礎(chǔ)疾病患者放療后重癥肺炎發(fā)生的重要機制之一[7]。

肺組織內(nèi)不同空間位置巨噬細(xì)胞在炎性反應(yīng)發(fā)展中的作用不同，應(yīng)用單次高劑量胸部照射的動物模型研究發(fā)現(xiàn)，AMs是急性期炎性反應(yīng)的主要響應(yīng)細(xì)胞，比IMs的數(shù)量下降更為顯著，小鼠受照射6周后，可觀察到組織駐留巨噬細(xì)胞（TRMs）逐漸被耗竭，CD11b+髓系來源巨噬細(xì)胞流入增加，逐漸補充了AMs的消耗[8-9]。研究表明，AMs參與控制過度炎性反應(yīng)及繼發(fā)性組織損傷，AMs缺陷小鼠肺急性反應(yīng)期細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)顯著上調(diào)，包括TNF-α、IL-1β、趨化因子配體1（CXCL1）和單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）等，伴隨中性粒細(xì)胞趨化增加，然而損傷的中性粒細(xì)胞無法被AMs正常清除，導(dǎo)致組織繼發(fā)性壞死引起肺部炎性反應(yīng)，小鼠死亡率增加[10]。事實上，早期浸潤的巨噬細(xì)胞以恢復(fù)組織穩(wěn)態(tài)為目的，然而，如果損傷刺激持續(xù)存在、大量免疫細(xì)胞的過度聚集、促炎因子誘導(dǎo)炎性反應(yīng)風(fēng)暴、氧化應(yīng)激持續(xù)加劇，會促進放射相關(guān)性肺炎的發(fā)展。

3 巨噬細(xì)胞在晚期放射相關(guān)性肺纖維化中的作用

肺纖維化是放療晚期的主要不良事件，在纖維化反應(yīng)的高峰期可觀察到M2巨噬細(xì)胞高表達(dá)，并簇樣分布于纖維化明顯部位。不同于炎性反應(yīng)中AMs的重要作用，應(yīng)用中和抗體耗竭IMs能夠更好地控制肺纖維化，提示IMs在促進肺纖維化中更為重要[11]。研究表明，M2巨噬細(xì)胞通過諸多分子機制參與肺纖維化的調(diào)控，損傷刺激的持續(xù)存在通過激活經(jīng)典的JAK-STAT6通路，促進M2巨噬細(xì)胞極化并產(chǎn)生多種介質(zhì)，如TGF-β1、結(jié)締組織生長因子（CTGF）、IL-10、PDGF、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、IGF-1和半乳糖凝集素-3等。其中，TGF-β是目前公認(rèn)的纖維化關(guān)鍵驅(qū)動因素之一，TGF-β通過與絲氨酸/蘇氨酸激酶的跨膜蛋白結(jié)合，激活包括ERK/GSK3β/Snail、Smad/Snail和PI3K/AKT/mTOR等信號通路，通過級聯(lián)放大反應(yīng)發(fā)揮促纖維化作用[12]。

肌成纖維細(xì)胞可產(chǎn)生大量ECM成分，包括膠原蛋白、糖蛋白和蛋白聚糖等，在纖維化的發(fā)病中發(fā)揮核心作用。M2巨噬細(xì)胞表達(dá)的精氨酸酶可將L-精氨酸代謝為L-鳥氨酸、L-脯氨酸和多胺，直接參與促進成纖維細(xì)胞增殖。此外，M2巨噬細(xì)胞通過誘導(dǎo)肺泡上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）間接導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞數(shù)量增加。小鼠胸部受照后，上皮細(xì)胞經(jīng)歷從圓形鵝卵石樣細(xì)胞到成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化，從而分化為表達(dá)ECM標(biāo)記物的肌成纖維細(xì)胞，并且這一轉(zhuǎn)化過程受到TGF-β的調(diào)控作用[13]。TGF-β能夠增強胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白（IGFBP7）的表達(dá)，通過激活ERK信號通路促進EMT發(fā)生，受照射的肺成纖維細(xì)胞本身也可以通過分泌CSF等因子刺激巨噬細(xì)胞極化，這一正反饋調(diào)節(jié)通路在維持IMs和成纖維細(xì)胞的活化、促進纖維化進展中占有重要地位[14]。

衰老是一種可調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)，應(yīng)用p16INK4a熒光素酶轉(zhuǎn)基因小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，立體定向放療能夠誘導(dǎo)受照射肺組織周圍浸潤大量衰老細(xì)胞群，包括Ⅱ型肺上皮細(xì)胞（AECⅡ）、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞[15]。纖維化敏感小鼠受照后，衰老的AECⅡ可促進IL-13等因子的釋放，進而誘導(dǎo)TRMs極化為M2巨噬細(xì)胞，抑制衰老和衰老相關(guān)分泌表型（SASP）可以減弱M2巨噬細(xì)胞在損傷部位積聚[16-17]。同時，M2巨噬細(xì)胞也可以通過NOX2衍生的超氧化物誘導(dǎo)AECⅡ衰老，M2巨噬細(xì)胞與AECⅡ之間的這一正反饋回路參與驅(qū)動放療后慢性纖維化進展[18]。體內(nèi)體外研究均證實，放療能夠促進巨噬細(xì)胞衰老相關(guān)基因、促纖維化因子、SASP趨化因子、SASP基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)[19]。scRNA-seq顯示衰老巨噬細(xì)胞酪氨酸激酶Fgr表達(dá)上調(diào)，并在放療后第50天顯著增加，衰老巨噬細(xì)胞的聚集參與促進肺組織基質(zhì)重塑，刺激肺成纖維細(xì)胞的纖維化表型，從而加重肺纖維化[20]。

4 靶向巨噬細(xì)胞的放射相關(guān)性肺炎和肺纖維化治療策略

巨噬細(xì)胞在放射相關(guān)性肺炎肺纖維化中發(fā)揮重要作用，所以靶向巨噬細(xì)胞的相關(guān)調(diào)控通路，探索預(yù)防和治療肺損傷改變的新策略也是近年的研究熱點，包括傳統(tǒng)中藥和合成提取的西藥正在如火如荼的開展，本文將近年來很有潛力的藥物進行匯總，見表1。研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖可以通過減少中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤，降低受照小鼠肺組織TIMP-1、CXCL1、MCP-1、MIP-2和IL-1等炎性因子的表達(dá)來減輕放射相關(guān)性肺炎[21]。穿心蓮內(nèi)酯能夠顯著抑制放療后AIM2炎性小體的激活，通過減輕巨噬細(xì)胞的焦亡來緩解TNF-α、IL-1β及IL-6等炎性因子級聯(lián)釋放，控制肺炎及肺纖維化[22]。姜黃素一方面可通過抑制巨噬細(xì)胞浸潤降低氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少iNOS和TGF-β表達(dá)來減輕炎性反應(yīng)，另一方面還能通過抑制成纖維細(xì)胞增殖和分化，抑制其介導(dǎo)的EMT及ECM沉積來緩解肺纖維化[23]。雷公藤內(nèi)酯可以有效降低成纖維細(xì)胞內(nèi)賴氨酸氧化酶（LOX）合成，通過抑制膠原交聯(lián)控制肺纖維化進展[24]。此外，抗氧化劑橙皮苷[25]、褪黑素及二甲雙胍[26]也被發(fā)現(xiàn)能夠減輕放療后肺炎和纖維化，其機制與清除氧自由基、抵抗脂質(zhì)過氧化、減少巨噬細(xì)胞等炎性反應(yīng)細(xì)胞浸潤、減輕肺泡間質(zhì)膠原沉積有關(guān)。

表1 放射相關(guān)性肺損傷中的巨噬細(xì)胞靶向藥物Table 1 Macrophage-targeted drugs in radiation-relevant lung injury

一些針對不同靶點的西藥目前也取得了可喜的成果，細(xì)胞因子抑制劑比菲尼酮能減少M2巨噬細(xì)胞浸潤，抑制IL-4和IL-13誘導(dǎo)的M2巨噬細(xì)胞極化，阻斷TGF-β1/Smad3信號的激活來改善放療誘發(fā)的肺纖維化[27]。小分子酪氨酸激酶抑制劑尼達(dá)尼布可通過抑制人重組集落刺激因子1受體（CSF1R）的激活，降低巨噬細(xì)胞的黏附及趨化，抑制巨噬細(xì)胞極化及其隨后的促炎促纖維化因子生成，從而減輕肺部炎性反應(yīng)及纖維化改變[28]。類似的，WXWH0265是一種有效的非選擇性ROCK抑制劑，能夠抑制ROCK致STAT3磷酸化，從而抑制M2巨噬細(xì)胞極化并降低放療誘導(dǎo)的纖維化[29]。此外，α7膽堿能受體（α7-nAChR）激動劑GTS-21[30]、雌二醇的天然代謝產(chǎn)物2-甲氧基雌二醇（2ME2）[31]、羥自由基清除劑尼卡芬[32]、非甲基化的CpG二核苷酸（CpG ODN）[33]均可不同程度地通過減少巨噬細(xì)胞在損傷部位的浸潤數(shù)量，下調(diào)NF-κB和TGF-β通路的激活，從而降低炎性反應(yīng)因子及促纖維化因子釋放，可能成為預(yù)防和治療放射相關(guān)肺炎及肺纖維化的潛在藥物。

5 總結(jié)

巨噬細(xì)胞是放療后機體免疫應(yīng)答的主要效應(yīng)細(xì)胞之一，在促炎和抗炎等不同表型間維持動態(tài)平衡。盡管巨噬細(xì)胞的早期激活旨在調(diào)控微環(huán)境，清除凋亡和壞死的炎性反應(yīng)細(xì)胞，促進損傷的愈合和再生，當(dāng)調(diào)控失衡，其持續(xù)激活會誘導(dǎo)炎性細(xì)胞浸潤、大量炎性因子和促纖維化因子釋放、促進成纖維細(xì)胞增殖分化、細(xì)胞外基質(zhì)沉積及肺結(jié)構(gòu)重塑等病理過程，最終導(dǎo)致放射相關(guān)性肺炎和肺纖維化。然而，仍有許多關(guān)鍵問題尚未解決，包括巨噬細(xì)胞過度激活的啟動機制、維持M1/M2巨噬細(xì)胞平衡的調(diào)控因素、眾多炎性因子中參與疾病發(fā)生的上游分子、巨噬細(xì)胞介導(dǎo)肺纖維化進展的基因分子通路等等，這些問題的深入研究有助于臨床用藥時機的選擇、預(yù)防和治療肺損傷靶向藥物的開發(fā)、推動放療后不良反應(yīng)的管理和控制，使得腫瘤患者能夠從放射治療中獲益更多。

利益沖突聲明：

所有作者均聲明不存在利益沖突。