巨噬細胞極化在狼瘡性腎炎發(fā)病機制中的研究進展

·綜述·

巨噬細胞極化在狼瘡性腎炎發(fā)病機制中的研究進展

胡瓊依王強

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院皮膚科， 上海200032)

Research Progress in Polarization of Macrophages in the Pathogenesis of Lupus NephritisHUQiongyiWANGQiang

DepartmentofDermatology,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)是累及多個系統(tǒng)的自身免疫性疾病。狼瘡性腎炎(lupus nephritis, LN)是SLE最常見的臨床表現(xiàn)，也是致死和致殘的主要原因。巨噬細胞和T細胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)在LN的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。巨噬細胞作為一類重要的人體固有免疫細胞，可多方面介導(dǎo)LN的發(fā)生與發(fā)展。一方面，作為抗原提呈細胞，巨噬細胞通過將自身抗原提呈給T細胞，使機體產(chǎn)生抗體，導(dǎo)致LN；另一方面，巨噬細胞通過產(chǎn)生各種促炎介質(zhì)介導(dǎo)使LN發(fā)生?，F(xiàn)對巨噬細胞與LN發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進展綜述如下。

1巨噬細胞的亞型和命名

巨噬細胞由血循環(huán)系統(tǒng)中的單核細胞進入外周組織分化而來，具有高度異質(zhì)性，其生物學(xué)功能因其定居的組織和局部微環(huán)境的不同而異。巨噬細胞是器官和系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)和效應(yīng)細胞，它的作用包括固有性及獲得性免疫、調(diào)節(jié)代謝、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、參與血管形成及細胞增殖等作用，在炎性反應(yīng)中充當(dāng)橋梁作用[1]。機體外周血中單核細胞遷移至血管壁并進入各組織后分化為巨噬細胞，這個過程受到黏附分子、趨化因子以及微環(huán)境中的細胞因子的影響[2]。巨噬細胞的極化是指完全分化并定居于特定組織的巨噬細胞在外界的刺激下發(fā)生形態(tài)和功能上的改變，進而成為具有顯著特征性差異的不同細胞群。定居于組織中的巨噬細胞根據(jù)激活方式和免疫功能的不同可分為經(jīng)典激活的M1型巨噬細胞(classically activated macrophage, CAMs or M1)和替代激活的M2型巨噬細胞(alternatively activated macrophage, AAMs or M2)[3]。

2巨噬細胞亞型在LN中的功能

在LN發(fā)生發(fā)展的不同階段，腎臟的微環(huán)境隨之變化，使M1/M2型巨噬細胞處于動態(tài)變化狀態(tài)，并進一步影響LN的進展和預(yù)后。在腎臟損傷前期， M1型巨噬細胞聚集到腎臟，分泌促炎因子，促進腎臟細胞的損傷；在腎臟損傷后期，小管增生修復(fù)，腎臟中主要以 M2型巨噬細胞浸潤為主，促進上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞的修復(fù)，若上皮細胞和血管不完全修復(fù)，則會促進M2型巨噬細胞的極化，導(dǎo)致腎臟纖維化[4]

2.1M1型巨噬細胞M1型巨噬細胞的激活主要依賴于脂多糖(LPS)、γ干擾素(IFN-γ)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和顆粒巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)的誘導(dǎo)。M1型巨噬細胞主要的表面標志物為CD86和主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ(MHCⅡ)。M1型巨噬細胞能分泌TNF-α、白介素1β(IL-1β)、IL-6、IL-23、趨化因子配體-9(CXCL-9)、CXCL-10等促炎因子，合成環(huán)氧化酶-2(COX-2)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)，增強抗原提呈能力和補體介導(dǎo)的吞噬能力，從而促進炎性反應(yīng)。此外，M1型巨噬細胞能促進Th1免疫應(yīng)答[5]。狼瘡易感小鼠發(fā)生缺血再灌注損傷后，缺血后的腎小管細胞通過產(chǎn)生大量集落刺激因子介導(dǎo)M1型巨噬細胞的活化，加重修復(fù)功能障礙和炎性反應(yīng)，導(dǎo)致LN的發(fā)生[6]。Louren?o 等[7]研究顯示，拉喹莫德能緩解小鼠LN的發(fā)生，在處理組小鼠的脾臟和腎臟內(nèi)，發(fā)現(xiàn)M1型巨噬細胞的數(shù)量和促炎因子TNF-α的分泌明顯減少，而抗炎因子IL-10大量表達，說明拉喹莫德通過誘導(dǎo)M1型巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉(zhuǎn)化，從而緩解LN的進展。

2.2M2型巨噬細胞M2型巨噬細胞與M1型巨噬細胞明顯不同，根據(jù)其活化后不同的功能表型分為M2a、M2b和M2c型。M2a型細胞依賴于IL-4、IL-13的激活，分泌轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)，合成精氨酸酶1和細胞外基質(zhì)，主要參與膠原產(chǎn)生、組織修復(fù)和傷口愈合，并促進Th2免疫應(yīng)答。M2b的激活主要由免疫復(fù)合物和Toll樣受體介導(dǎo)，分泌IL-10，抑制細菌內(nèi)毒素引起的急性炎性反應(yīng)，促進 Th2免疫應(yīng)答；M2c由IL-10和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)，分泌IL-10和TGF-β1，主要起到調(diào)節(jié)和抑制炎性反應(yīng)的作用[8]?；罨馨图毎麃碓吹腄NA誘導(dǎo)產(chǎn)生的巨噬細胞易導(dǎo)致LN的發(fā)生，這種LN小鼠模型腎臟中浸潤的巨噬細胞主要為M2b型巨噬細胞[9]。Zizzo等[10]發(fā)現(xiàn)，在抗ds-DNA抗體和抗Ro-60抗體陽性的LN患者血清里，M2c型巨噬細胞標志物CD163和Mer明顯升高，而且與疾病活動程度有關(guān)。寄生蟲代謝產(chǎn)物ES-62處理LN小鼠2周后，腎臟中的免疫復(fù)合物和補體的沉積明顯減少，主要與M2型巨噬細胞在腎臟中的浸潤明顯增加有關(guān)[11]。Bignon 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體1抑制劑會緩解LN小鼠的腎小球和腎小管的損傷，延緩蛋白尿的發(fā)生，認為可能與腎臟內(nèi)的M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞數(shù)目減少有關(guān)。因此，通過檢測M1/M2 特征性標志物，可以進一步判斷疾病的轉(zhuǎn)歸。

3LN中巨噬細胞極化的調(diào)控因子與治療靶點

巨噬細胞和LN的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，因此近年來對巨噬細胞的異質(zhì)性和可塑性以及對巨噬細胞極化的調(diào)控因子的研究成為熱門。大量研究表明，巨噬細胞的極化與信號通路、轉(zhuǎn)錄因子、非編碼RNA、表觀遺傳學(xué)等都有關(guān)。這些調(diào)控機制的研究已深入到基因水平，對靶向性治療LN有重要的意義。

3.1核因子κB通路核因子-κB(nuclear factor -κB, NF-κB)是一類多效性的核轉(zhuǎn)錄因子，在LN病理發(fā)生中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在LN患者和狼瘡鼠的腎臟病變組織中，發(fā)現(xiàn)NF-κB通路激活；同時，受NF-κB經(jīng)典通路調(diào)控的下游因子，如TNF-α、IL-1β、IL-6 、細胞間黏附分子-1(ICAM-1)等的表達也明顯增加。TNF-α通過促進巨噬細胞相關(guān)趨化因子的分泌，能加強腎單位對免疫復(fù)合物的反應(yīng)活性，包括誘導(dǎo)巨噬細胞的浸潤。IL-6主要來源于單核細胞和巨噬細胞，在炎性區(qū)域，IL-6通過刺激內(nèi)皮細胞釋放趨化因子，促進白細胞浸潤和單核/巨噬細胞遷移[13]。在所有符合WHO標準的LN患者腎臟組織中，發(fā)現(xiàn)高遷移率族蛋白(high mobility group box-1 protein, HMGB1)沿著腎小球上皮和系膜分布[14]。這類蛋白能穩(wěn)定核小體結(jié)構(gòu)，但是從細胞核內(nèi)釋放后，就發(fā)揮促炎性作用，主要表現(xiàn)為促進樹突狀細胞的成熟、促進巨噬細胞內(nèi)促炎因子的釋放。通過激活NF-κB通路，HMGB1調(diào)控細胞增殖相關(guān)性蛋白D1的轉(zhuǎn)錄，促進系膜細胞的增殖，從而參與LN的病理過程[15]。腎小球內(nèi)NF-κB經(jīng)典通路的激活程度與SLE活動指數(shù)及巨噬細胞的浸潤有關(guān)。有研究[16]發(fā)現(xiàn)，NF-κB p65/p50能促進M1型巨噬細胞的極化。間充質(zhì)干細胞具有抗炎和免疫抑制作用，狼瘡小鼠通過尾靜脈注射間充質(zhì)干細胞28周后，發(fā)現(xiàn)腎臟炎性反應(yīng)緩解，這種作用主要通過增加M2型巨噬細胞的數(shù)量和吞噬能力來實現(xiàn)[17]。骨髓來源間充質(zhì)干細胞會促進M2型巨噬細胞極化，這種調(diào)控與骨髓來源間充質(zhì)干細胞抑制NF-κB通路有關(guān)[18]。我們近期的研究[19]同樣揭示，在MRL/lpr狼瘡小鼠模型中，用去甲澤拉木醛(T-96，一種具有重要免疫調(diào)節(jié)作用的雷公藤三萜類單體)干預(yù)治療后，狼瘡小鼠的 24 h尿蛋白量、血清抗雙鏈DNA抗體水平明顯降低，同時腎臟病理炎性反應(yīng)程度減輕，這主要與小鼠腎臟組織浸潤的巨噬細胞減少，尤其是M1型細胞分泌產(chǎn)物IL-23和TNF-α的降低同時伴隨NF-κB通路的抑制有關(guān)。因此，通過選擇性抑制NF-κB通路，調(diào)控M1/M2型巨噬細胞分化/極化類型，可以作為治療LN的一個策略。

3.2IFN調(diào)節(jié)因子IFN調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor, IRF)是一類調(diào)節(jié)宿主防御功能的轉(zhuǎn)錄因子家族，目前發(fā)現(xiàn)有9個成員。 SLE中IFN-α表達明顯增加，主要誘導(dǎo)免疫耐受的破壞，促進自身免疫反應(yīng)[20]。研究[21]表明，SLE中，有些基因僅在腎臟受累時發(fā)生去甲基化，如CD80、IFN誘導(dǎo)基因44、IFN誘導(dǎo)基因15 (IFN-stimulated gene 15, ISG15)、ISG20、整合素αX和多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-12(PARP-12)；IRF7是這類基因的上游轉(zhuǎn)錄因子，而且IRF7等位基因與SLE患者腎臟受累有關(guān)。另外，IRF5通過Toll樣受體介導(dǎo)與SLE有關(guān)的促炎因子的分泌，如IL-6、IL-12、IL-17、IL-23 和 TNF-α[22]。IRF不僅能調(diào)節(jié)IFN-α的表達，而且在巨噬細胞極化中起著重要的調(diào)控作用。IRF3、IRF5能促進M1型巨噬細胞的極化，而IRF4能促進M2型巨噬細胞的極化[23]。通過對IRF進行藥物干預(yù)，能使腎臟中M1/M2型巨噬細胞重新達到平衡狀態(tài)，進而緩解LN的病理進展。

3.3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子信號轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducers and activators of transcription, STAT)是決定巨噬細胞極化的非常重要的調(diào)控因子。非受體型酪氨酸蛋白激酶(Janus kinase, JAK)是STAT的上游信號，能進一步激活STAT通路。目前發(fā)現(xiàn)，STAT-1、STAT-3和STAT-6之間的平衡能調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化[24]。IFN-γ通過下游信號促進STAT-1磷酸化，誘導(dǎo)M1型巨噬細胞的活化；STAT3能調(diào)節(jié)炎性相關(guān)蛋白，在炎性反應(yīng)中起著重要作用，IL-10通過STAT-3促進M2型巨噬細胞的活化； IL-4和IL-13通過STAT-6促進M2型巨噬細胞表型相關(guān)蛋白的表達，如精氨酸酶1、抵抗素樣分子α[25]。在SLE患者骨髓來源單核細胞內(nèi)，STAT-3的含量和活性均高于健康人。STAT3受到抑制后，LN小鼠體內(nèi)的總T細胞數(shù)目減少，T細胞的遷移能力減弱，抗體產(chǎn)生減少[26]。JAK/STAT通路抑制劑已經(jīng)應(yīng)用于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的臨床試驗[27]。選擇性STAT信號通路抑制劑的開發(fā)和研究有望為LN治療帶來突破。

3.4微小RNA最近研究[28]發(fā)現(xiàn)，在SLE 患者外周血單個核細胞中，有6種微小RNA(microRNA,miRNA)功能失調(diào)，包括miRNA-21、 miRNA-25、 miRNA-125a、 miRNA-146a、 miRNA-148和miRNA-186，這些miRNAs調(diào)控SLE的免疫和炎性反應(yīng)。目前有多項關(guān)于miRNAs如何調(diào)控炎性疾病中巨噬細胞極化的研究。Banerjee等[29]研究發(fā)現(xiàn)， miRNA 125a-5p是通過依賴髓樣分化因子 (MyD88)的Toll樣受體途徑調(diào)控巨噬細胞的極化；在miRNA 125a-5p缺陷的小鼠中，M1型巨噬細胞的表達產(chǎn)物TNF-α、IL-12和iNOS表達增加，M2型細胞表達產(chǎn)物精氨酸酶1表達減少，miRNA 125a-5p過量表達的結(jié)果則相反；實驗還發(fā)現(xiàn)，Krüppel樣因子(Krüppel-like factor 33，KLF33)是miRNA 125a-5p的靶基因，通過抑制KLF33的表達能調(diào)控巨噬細胞極化。此外，miRNA 17、miRNA 20a和miRNA 106a也能調(diào)節(jié)巨噬細胞的功能，其共同的靶基因是信號調(diào)節(jié)蛋白α，但是具體調(diào)節(jié)機制有待進一步研究[30]。因此，通過表觀遺傳調(diào)節(jié)巨噬細胞極化可能成為LN的治療方法之一。

4總結(jié)

總之，炎性作用是LN的啟動反應(yīng)， 后期以纖維化為主。M1/M2型巨噬細胞動態(tài)平衡在LN的不同階段受到破壞，與LN預(yù)后密切相關(guān)，這些巨噬細胞由多種信號通路調(diào)控。由于巨噬細胞具有可塑性，在微環(huán)境的作用下，不僅未分型的巨噬細胞會向某一類型極化，而且已經(jīng)分化的M1/M2型巨噬細胞也會發(fā)生轉(zhuǎn)化。通過減少巨噬細胞數(shù)目或改變其表型治療LN，應(yīng)視LN活動情況及病理類型而定。因此，對巨噬細胞極化的相關(guān)調(diào)控因子進行合理干預(yù)，以及逆轉(zhuǎn)已經(jīng)存在的巨噬細胞極化失衡，有可能是治療LN的新靶點。

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文獻標識碼A

通訊作者王強，E-mail: wang.qiang@zs-hospital.sh.cn 徐燕，E-mail:xuyan3869@renji.com