巨噬細(xì)胞在肺纖維化的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展＊

黃雁超 綜述，李流云，崔向清，黃春芳審校

（北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 100029）

巨噬細(xì)胞由組織中能增殖的巨噬細(xì)胞、造血干細(xì)胞、血液中的單核細(xì)胞增殖分化而來。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，巨噬細(xì)胞作為機(jī)體防御系統(tǒng)的一部分防止外來入侵，但過去幾十年研究表明巨噬細(xì)胞通過各種途徑參與發(fā)育過程和維持組織穩(wěn)態(tài)［1］。巨噬細(xì)胞在肺纖維化的發(fā)病機(jī)理中起重要作用，參與肺纖維化中組織異常的調(diào)節(jié)修復(fù)，本文對(duì)巨噬細(xì)胞在肺纖維化中的作用作一綜述。

1 巨噬細(xì)胞分類

根據(jù)體外研究巨噬細(xì)胞表型及功能，可以將其分為M1與M2兩種：M1巨噬細(xì)胞由IFN－γ和TNF－α誘導(dǎo)活化；M2巨噬細(xì)胞由IL－4和IL－13激活，具有 M2a、M2b、M2c3種亞型。由于缺乏特異性的分子標(biāo)記，很難將組織巨噬細(xì)胞按照這種分類方法進(jìn)行分類。

根據(jù)巨噬細(xì)胞在肺部分布情況分為兩個(gè)亞群：肺泡巨噬細(xì)胞（AMs）和間質(zhì)巨噬細(xì)胞（IMs）；AMs排列在肺泡的表面，IMs存在于肺泡上皮細(xì)胞與血管上皮細(xì)胞之間［2］。AMs并非直接來源于血液?jiǎn)魏思?xì)胞，而是由IM分化而來。IM是單核細(xì)胞與AMs之間的一種過渡類型。盡管IM與AMs存在功能差異，但他們都是維持肺組織穩(wěn)態(tài)，對(duì)抗病原物的一線衛(wèi)士。在不影響正常氣體交換的情況下，他們的表型能夠隨周圍組織環(huán)境而改變，能夠快速處理病原物。肺纖維化時(shí)，巨噬細(xì)胞數(shù)量和表型都會(huì)發(fā)生改變。

1.1 M1巨噬細(xì)胞 IFN－γ、TNF－α及LPS能夠誘導(dǎo) M1巨噬細(xì)胞活化，M1上調(diào)NO合成酶形成ROS和NO；M1巨噬細(xì)胞分泌IL－6、IL－12、IL－1β、TNF－α等前炎癥因子增加 Th1應(yīng)答反應(yīng)，來對(duì)抗細(xì)胞內(nèi)病原物。此外，M1巨噬細(xì)胞具有較強(qiáng)的吞噬病原微生物及抗原呈遞能力，分泌MMP（如MMP7、MMP9）的能力也很強(qiáng)。MMP能夠增加M1遷移能力，但MMP過度分泌會(huì)導(dǎo)致組織損傷［3］。

1.2 M2巨噬細(xì)胞 在轉(zhuǎn)錄因子（IRF4）的影響下，M2由IL－4/IL－13誘導(dǎo)活化，M2與組織損傷修復(fù)有關(guān)。在人類和小鼠，甘露糖受體及谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（TGM2）表達(dá)上升，Ym1、FIZZ1、Arg－1僅在小鼠表達(dá)上調(diào)。M2抗原呈遞能力差，清除凋亡細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)能力強(qiáng)［4－5］。

1.3 M2－like巨噬細(xì)胞 M2－Like巨噬細(xì)胞表達(dá)甘露糖受體，高表達(dá)IL－10。糖皮質(zhì)激素、前列腺素（PGE2）、抗原抗體復(fù)合物、TGF－β及IL－10能夠刺激 M2－like巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL－10［5］。由于IL－10大量表達(dá)，M2－Like巨噬細(xì)胞具有很強(qiáng)的抗炎活性，有利于炎癥反應(yīng)晚期降低炎癥反應(yīng)。M2和M2－like巨噬細(xì)胞很難區(qū)分，因其具有共同標(biāo)志物，如甘露糖受體。IL－10是可靠的標(biāo)記物，但很少用IL－10來鑒別M2－Like巨噬細(xì)胞。因此，很難區(qū)分這兩種巨噬細(xì)胞在組織分布及功能上的差異。

2 肺纖維化的發(fā)病機(jī)制

肺纖維化是由細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積導(dǎo)致的肺部疾病。細(xì)胞外基質(zhì)形成是肺損傷后組織修復(fù)的一個(gè)重要過程；持續(xù)損傷會(huì)導(dǎo)致異常修復(fù)，從而導(dǎo)致纖維化。纖維化病灶可局部存在于肺部，例如在肺結(jié)核和真菌感染之后。彌漫性纖維化，如結(jié)節(jié)病、特發(fā)性肺纖維化（IPF）、纖維化過程則彌漫貫穿整個(gè)肺部［6］。

為了更好闡明肺纖維化發(fā)病機(jī)制與巨噬細(xì)胞的作用，將組織損傷修復(fù)分為4個(gè)階段：急性修復(fù)的凝血階段；炎癥階段；永久修復(fù)的瘢痕形成，組織纖維化階段；瘢痕組織分離，組織穩(wěn)態(tài)恢復(fù)階段。在纖維化進(jìn)程中的某個(gè)階段，甚至4階段都有可能失控。

肺纖維化是肺泡上皮細(xì)胞持續(xù)損傷的結(jié)果。損傷始于凝血，凝血可以防止嚴(yán)重失血，維持組織穩(wěn)態(tài)，包括血小板凝聚和上皮細(xì)胞產(chǎn)生纖維蛋白。為了恢復(fù)受損組織功能，纖溶酶原激活物（PA）分解纖維蛋白。凝血異常，或是組織損傷修復(fù)異常都會(huì)導(dǎo)致肺纖維化［7］。纖維蛋白降解異常會(huì)影響上皮細(xì)胞存活。PA的缺失或PA抑制劑PAI－1、PAI－2的增多，引起纖維蛋白降解異常。

細(xì)胞損傷會(huì)在肺組織中觸發(fā)炎癥反應(yīng)，此階段很難被發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)通常已經(jīng)是疾病晚期。脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)曾被廣泛研究［8］。上皮細(xì)胞損傷會(huì)誘導(dǎo)釋放一些生長(zhǎng)因子或趨化因子，引起中性粒細(xì)胞滲出，隨后單核細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)在損傷部位。上皮細(xì)胞還分泌生長(zhǎng)因子，如 TGF－β、TNF－α、EGFα，通過激活成纖維細(xì)胞分泌膠原蛋白和其他細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）來促進(jìn)組織修復(fù)［9］。

控制炎癥反應(yīng)，對(duì)正常損傷修復(fù)是非常重要的。炎癥被認(rèn)為是肺纖維化發(fā)展的重要因素。IL－10和TGF－β可以抑制炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)。損傷上皮細(xì)胞及血小板分泌的TGF－β和PDGF，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖并分化為肌成纖維細(xì)胞，產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)ECM。此外，成纖維細(xì)胞自身分泌TGF－β促進(jìn)組織修復(fù)。由于肌成纖維細(xì)胞數(shù)量增加、過多細(xì)胞外基質(zhì)合成，導(dǎo)致組織修復(fù)異常而促進(jìn)肺纖維化形成。M2巨噬細(xì)胞數(shù)量增加也與組織修復(fù)異常有關(guān)，提示M2巨噬細(xì)胞在肺纖維化形成過程中起重要作用。

在正常的組織修復(fù)中，過多的ECM被清除以恢復(fù)肺功能。巨噬細(xì)胞是降解和吸收ECM的重要細(xì)胞。為了行使這項(xiàng)功能，巨噬細(xì)胞合成MMP及其抑制劑TIMP。MMP與TIMP之間的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)維持組織穩(wěn)態(tài)非常重要［10］。在肺纖維化患者和鼠模型中，MMP和TIMP的水平都會(huì)升高，但是，如果肺中ECM分泌過多，MMP和TIMP的平衡最終會(huì)被打破。

3 巨噬細(xì)胞與肺纖維化

3.1 M1巨噬細(xì)胞與肺纖維化 研究發(fā)現(xiàn)，在特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化（IPF）患者中，葉酸受體－β（FR－β）陽性患者的巨噬細(xì)胞高于對(duì)照組，這些巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF－α和氧自由基，他們極有可能是M1型巨噬細(xì)胞［11］。

研究表明，M1巨噬細(xì)胞不僅在炎性階段發(fā)揮作用，在炎癥的消退期也發(fā)揮作用。上皮細(xì)胞損傷時(shí)，單核細(xì)胞聚集到炎癥部位，在促炎癥因子的影響下，分化為M1巨噬細(xì)胞。M1巨噬細(xì)胞一旦激活，會(huì)產(chǎn)生TNFα，IL－1β和氧自由基殺滅和吞噬微生物以對(duì)抗感染或清除外源物［12］。研究表明這些促炎癥因子和氧自由基與肺纖維化發(fā)生發(fā)展有關(guān)。有研究表明，博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化模型，在炎癥階段，抑制 M1巨噬細(xì)胞FR－β表達(dá)，可以減輕肺纖維化［11］。然而，抗感染治療對(duì)肺纖維化患者無療效，炎癥在肺纖維化中的作用受到質(zhì)疑。Gibbons［13］用博萊霉素造小鼠肺纖維化模型，研究發(fā)現(xiàn)炎癥階段清除掉小鼠肺部固有巨噬細(xì)胞和循環(huán)單核細(xì)胞，不影響肺纖維化的發(fā)生和發(fā)展。另有研究指出，M1型巨噬細(xì)胞細(xì)胞因子TNF－α有利于肺泡上皮細(xì)胞損傷修復(fù)，對(duì)肺纖維化恢復(fù)有利［14］。

在消退期，巨噬細(xì)胞參與過量細(xì)胞外基質(zhì)的降解和基質(zhì)成分吸收。在修復(fù)階段，清除巨噬細(xì)胞，可以減少ECM的降解，形成纖維化。但哪種類型巨噬細(xì)胞降解ECM，目前還不清楚。M1巨噬細(xì)胞可以產(chǎn)生幾種基質(zhì)金屬蛋白酶包括MMP7和MMP9。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IPF患者M(jìn)MP9水平增加，至于為何沒有降解過多的ECM，可能與TIMP－1水平增加有關(guān)。

總之，在炎性階段，M1巨噬細(xì)胞具有重要作用，但M1不會(huì)影響隨后的纖維化階段。在瘢痕組織消退時(shí)，巨噬細(xì)胞降解ECM，這可能與M1的表型有關(guān)，因此，刺激M1巨噬細(xì)胞聚集有利于抗纖維化。

3.2 M2巨噬細(xì)胞與肺纖維化 M2巨噬細(xì)胞分泌的IL－13是纖維化反應(yīng)中主要的細(xì)胞因子。與對(duì)照組相比，肺纖維化患者IL－13的水平較高。盡管沒有研究報(bào)道稱肺纖維化患者肺組織M2巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，但M2巨噬細(xì)胞與肺纖維化具有相關(guān)性。有報(bào)道稱，IPF患者肺泡灌洗液中M2巨噬細(xì)胞數(shù)量增加。另有報(bào)道稱，IPF患者的肺組織胰島素樣生長(zhǎng)因子－I（IGF－I）陽性肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞和PDGF陽性肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，這兩種細(xì)胞因子是促進(jìn)肺纖維化的介質(zhì)。Chen等［15］研究小鼠結(jié)果表明，巨噬細(xì)胞同時(shí)表達(dá)IGF－Ⅰ與精氨酸酶，而不表達(dá)IL－10，提示其為M2巨噬細(xì)胞而非M2－like巨噬細(xì)胞。

肺纖維化時(shí)M2細(xì)胞的標(biāo)記物增多，半乳糖凝集素－3在IPF患者的肺泡灌洗液中也高，IPF患者的巨噬細(xì)胞分泌的M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記物CCL18增多，這與肺功能呈負(fù)相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)IPF患者血清和肺組織幾丁質(zhì)酶YKL－40水平增高，幾丁質(zhì)酶是否是人類巨噬細(xì)胞的標(biāo)志物還不確定［16］。精氨酸酶是小鼠巨噬細(xì)胞的標(biāo)記物，但精氨酸酶是否是人類巨噬細(xì)胞的標(biāo)記物尚存爭(zhēng)議。然而，IPF患者的巨噬細(xì)胞高表達(dá)精氨酸酶。有肺纖維化合并系統(tǒng)性硬化癥患者循環(huán)單核細(xì)胞CD163表達(dá)增加，CD163具有促纖維化作用［17］。

研究表明，在肺纖維化階段清除巨噬細(xì)胞，能減少肺部ECM沉積。為了確定M2巨噬細(xì)胞的作用，分別測(cè)定清除巨噬細(xì)胞前后Ym1、精氨酸酶1水平。清除巨噬細(xì)胞之后，Ym1、精氨酸酶1的表達(dá)均下降。M1標(biāo)記物iNOS表達(dá)沒有減少，表明M2巨噬細(xì)胞促進(jìn)肺纖維化發(fā)展。此外，M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記物MMP12對(duì)肺纖維化具有至關(guān)重要作用。

抵抗素樣分子α（FIZZ1）可以增加成纖維細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)；Pesce等［18］研究表明，F(xiàn)IZZ1通過負(fù)調(diào)控Th2應(yīng)答反應(yīng)，減輕纖維化發(fā)展。這一結(jié)果提示，M2巨噬細(xì)胞可能具有抗纖維化作用。以肝吸蟲誘導(dǎo)肝纖維化模型為研究對(duì)象，并特異性清除骨髓細(xì)胞IL－4Rα，抑制巨噬細(xì)胞活化，研究發(fā)現(xiàn)，M2巨噬細(xì)胞對(duì)纖維化并不是必需的。研究表明，M2巨噬細(xì)胞表達(dá)精氨酸酶1可抑制纖維化。吸收ECM似乎由M2巨噬細(xì)胞所介導(dǎo)。吸收ECM是由多種甘露糖受體和糖蛋白乳脂肪球表皮生長(zhǎng)因子8（MFGE8）所介導(dǎo)。已知甘露糖受體是M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記物，但并不清楚MFGE8是否是M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記物。研究表明，甘露糖2型受體和MFGE8都具有抗纖維化作用［19－20］。

總之，M2巨噬細(xì)胞與纖維化發(fā)展密切相關(guān)，研究表明，M2巨噬細(xì)胞實(shí)際上在纖維化吸收階段起作用。纖維化過程中，M2巨噬細(xì)胞試圖清除細(xì)胞外基質(zhì)，此過程異常將發(fā)展為纖維化。文獻(xiàn)中報(bào)道M2巨噬細(xì)胞在纖維化中相反作用，可能是由于難于區(qū)分M2巨噬細(xì)胞和M2樣巨噬細(xì)胞的作用，M2樣巨噬細(xì)胞似乎具有促纖維化作用。

3.3 M2－like巨噬細(xì)胞與肺纖維化 M2－like巨噬細(xì)胞在肺纖維化中的確切作用，還沒人研究。M2－like巨噬細(xì)胞可能在炎癥階段向組織修復(fù)階段轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用。M2－like巨噬細(xì)胞的特征標(biāo)記物為IL－10，IL－10是抗炎因子且具有促纖維化作用。在IPF和系統(tǒng)性硬化癥兼肺間質(zhì)疾病患者，IL－10水平增多，肺泡巨噬細(xì)胞分泌IL－10升高。有研究表明，IL－10抑制巨噬細(xì)胞合成TNFα；博來霉素誘導(dǎo)的纖維化模型小鼠研究表明，IL－10能夠減弱博萊霉素誘導(dǎo)的小鼠炎癥反應(yīng)，并減輕肺纖維化。然而，小鼠肺IL－10過度表達(dá)具有促肺纖維化作用［21］。Sun等［21］發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)IL－10在 Clara細(xì)胞高表達(dá)，介導(dǎo)循環(huán)纖維細(xì)胞聚集、激活巨噬細(xì)胞向M2巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致肺纖維化。IPF患者肺內(nèi)IL－10水平升高提示纖維化發(fā)展。TGF－β可能也是通過 M2－like巨噬細(xì)胞來清除炎癥并促進(jìn)組織修復(fù)。TGF－β是否僅在 M2－like巨噬細(xì)胞表達(dá)需進(jìn)一步研究。

綜上所述，M2－like巨噬細(xì)胞更大程度上是促進(jìn)纖維化。M2－like巨噬細(xì)胞被損傷上皮細(xì)胞趨化和誘導(dǎo)，從而抑制炎癥，參與組織修復(fù)。在持續(xù)組織損傷的情況下，M2－like巨噬細(xì)胞不斷被誘導(dǎo)或趨化，并可過度表達(dá)IL－10，促進(jìn)纖維化形成。由于糖皮質(zhì)激素可以誘導(dǎo)M2－like巨噬細(xì)胞，這解釋了糖皮質(zhì)激素治療在一些纖維化患者不但無效，還有一定害處。這一結(jié)論基于肝纖維化動(dòng)物模型研究，將糖皮質(zhì)激素特異性輸入到肝臟巨噬細(xì)胞，結(jié)果表明，纖維化更加嚴(yán)重。

總之，巨噬細(xì)胞在肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。M1巨噬細(xì)胞在炎癥階段發(fā)揮重要作用，參與組織修復(fù)。M2巨噬細(xì)胞與M2－like巨噬細(xì)胞與肺纖維化形成高度相關(guān)，新實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示，M2巨噬細(xì)胞可能有抗纖維化作用，而M2－like巨噬細(xì)胞促進(jìn)纖維化的發(fā)生。

4 展 望

巨噬細(xì)胞對(duì)維持肺組織穩(wěn)態(tài)起著重要作用。巨噬細(xì)胞通過改變表型，在不損害器官功能的情況下，維持組織穩(wěn)態(tài)。當(dāng)表型轉(zhuǎn)換失調(diào)，或當(dāng)特定表型異常，可導(dǎo)致病變。人類及呼吸系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型，健康肺組織和疾病狀態(tài)下巨噬細(xì)胞亞群分布的相關(guān)數(shù)據(jù)極度缺乏。

肺部巨噬細(xì)胞亞群表型改變是肺纖維化發(fā)生發(fā)展的特征之一。M1、M2和M2－like之間相互作用改變及其功能改變可能是疾病發(fā)生發(fā)展的原因之一。因此，或可通過特異性改變體內(nèi)巨噬細(xì)胞亞群的功能或表型，作為一種新的治療方法，防治肺纖維化。

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