庫普弗細(xì)胞極化改變在慢性肝臟疾病中的作用

羅雯靜 華 靜

巨噬細(xì)胞是機(jī)體免疫防御機(jī)制中的重要成分，在天然免疫和適應(yīng)性免疫中具有重要的調(diào)節(jié)作用。巨噬細(xì)胞具有強(qiáng)大的吞噬、抗原遞呈和分泌細(xì)胞因子等功能，通過觸發(fā)免疫－炎性反應(yīng)清除病原微生物與衰老細(xì)胞，并誘發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，促進(jìn)損傷組織的修復(fù)和重塑，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

巨噬細(xì)胞具有高度的可塑性和多功能性，在體內(nèi)外不同微環(huán)境的影響下可分化出不同表型并表現(xiàn)出功能上的差異，這種現(xiàn)象稱為極化。巨噬細(xì)胞極化改變在炎性反應(yīng)、腫瘤及代謝性疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要的作用［1］。

巨噬細(xì)胞廣泛存在于全身各種組織中，肝臟內(nèi)的巨噬細(xì)胞即庫普弗細(xì)胞（KC）是維持肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和應(yīng)對病理改變的重要成分，以其表型的可塑性和功能的多樣性參與各種慢性肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展。

1 巨噬細(xì)胞的極化改變及調(diào)控機(jī)制

1.1 巨噬細(xì)胞極化的特點(diǎn)

早期研究發(fā)現(xiàn)，干擾素－γ（IFN－γ）伴或不伴微生物刺激［如脂多糖（LPS）］或細(xì)胞因子［如腫瘤壞死因子（TNF）和粒細(xì)胞－巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM－CSF）］可激活巨噬細(xì)胞，而白細(xì)胞介素－4（IL－4）、IL－13等細(xì)胞因子是巨噬細(xì)胞的抑制劑，抑制巨噬細(xì)胞活化及其吞噬能力和抗原遞呈功能。然而近年來研究發(fā)現(xiàn)，IL－4和IL－13并非抑制巨噬細(xì)胞活化，而是誘導(dǎo)了巨噬細(xì)胞的另一條活化通路，稱為巨噬細(xì)胞的替代性活化。另外，免疫復(fù)合物（IC）聯(lián)合LPS或白細(xì)胞介素－1受體（IL－1R）的配體、IL－10、糖皮質(zhì)激素等亦可引發(fā)巨噬細(xì)胞的替代性活化。效仿Th1／Th2細(xì)胞的分類方式，通過經(jīng)典途徑活化的巨噬細(xì)胞稱為經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞（即M1型巨噬細(xì)胞），而通過替代性通路活化的巨噬細(xì)胞稱為替代性活化的巨噬細(xì)胞（即 M2型巨噬細(xì)胞）。M2型巨噬細(xì)胞根據(jù)刺激物不同可進(jìn)一步分類：由IL－4或IL－13誘導(dǎo)產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞稱為M2a型；由IC和Toll樣受體（TLR）或IL－1R配體誘導(dǎo)產(chǎn)生的稱為M2b型；由IL－10和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的稱為 M2c型［2］。

巨噬細(xì)胞的極化功能狀態(tài)是連續(xù)的，M1型和M2型極化代表了巨噬細(xì)胞連續(xù)的功能狀態(tài)的兩個(gè)極端。M1型巨噬細(xì)胞一般具有IL－12highIL－23highIL－10low表型，表達(dá)趨化因子CXCL9和CXCL10，能生成各種效應(yīng)分子（活性氧和氮中間體）和炎性因子（IL－1β、TNF、IL－6），參與 Th1型應(yīng)答，具有殺傷微生物和腫瘤細(xì)胞的作用。M2型巨噬細(xì)胞一般具有IL－12lowIL－23lowIL－10high表型，表達(dá)趨化因子CCL17、CCL22和CCL24，具有高效的吞噬活性，高表達(dá)清道夫受體、甘露糖和半乳糖受體，參與Th2型應(yīng)答，具有清除寄生蟲感染、促進(jìn)組織重塑、血管生成、腫瘤進(jìn)展和免疫調(diào)節(jié)的作用［3］。

不同極化類型的巨噬細(xì)胞在營養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有不同的表現(xiàn)。在氨基酸代謝中，M1型巨噬細(xì)胞利用誘導(dǎo)性一氧化氮合酶（iNOS）催化L－精氨酸為活性氮中間體，M2型巨噬細(xì)胞上調(diào)精氨酸酶－1（Arg－1）的活性，催化L－精氨酸為鳥氨酸和多胺類。在糖代謝中，M1型巨噬細(xì)胞參與糖酵解途徑，M2型巨噬細(xì)胞則利用氧化磷酸化途徑。在脂代謝中，M1型巨噬細(xì)胞下調(diào)脂肪酸氧化相關(guān)基因，M2型巨噬細(xì)胞則上調(diào)這些基因［4］。

1.2 巨噬細(xì)胞的極化調(diào)控機(jī)制

近年來，隨著人們對轉(zhuǎn)錄組學(xué)、轉(zhuǎn)基因?qū)W的不斷研究，對巨噬細(xì)胞極化和可塑性的分子機(jī)制有了更深入的認(rèn)識。研究發(fā)現(xiàn)，信號分子、轉(zhuǎn)錄因子、組蛋白修飾以及miRNA等對巨噬細(xì)胞的極化及可塑性均有重要的調(diào)控作用。參與巨噬細(xì)胞極化的重要的轉(zhuǎn)錄因子包括信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）、核因子－κB（NF－κB）、干擾素調(diào)節(jié)因子（IRF）、細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子（SOCS）以及過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）等。NF－κB與M1型巨噬細(xì)胞的活化相關(guān)，可調(diào)節(jié) TNF－α、IL－1β、環(huán)氧合酶－2（COX－2）、IL－6和IL－12p40等炎性因子的表達(dá)［1］。IFN和 TLR通過STAT－1促進(jìn) M1型極化，IL－4 和IL－13通 過 STAT－6以 及IL－3 通 過STAT－5促進(jìn) M2型極化，IL－10通過STAT－3促進(jìn)M2型極化［3］。IRF－5和IRF－8參與調(diào)節(jié) M1型基因轉(zhuǎn)錄，IRF－4參與調(diào)節(jié) M2型基因轉(zhuǎn)錄［5］。IFN－γ可協(xié)同TLR的刺激，上調(diào)SOCS－1和SOCS－3，分別抑制 STAT－1 和 STAT－3 的 活 性［6－7］。SOCS－2 和SOCS－3分別是M1型和M2型巨噬細(xì)胞極化的調(diào)節(jié)因子［8］。PPAR 通 過 干 擾 激 活蛋 白－1（AP－1）／NF－κB信號通路表現(xiàn)出抗炎活性，其中PPAR－γ和PPAR－δ是巨噬細(xì)胞M2型活化所必需的［9］。

近年來的研究逐漸認(rèn)識到表觀遺傳修飾對巨噬細(xì)胞極化的影響。IL－4可上調(diào)組蛋白去甲基化酶JMJD3，減少M(fèi)2型基因啟動(dòng)子H3K27的甲基化而激活轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)M2型基因的表達(dá)并抑制M1型基因的表達(dá)。此外，JMJD3亦可通過誘導(dǎo)IRF－4的表達(dá)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M2型極化［10］。miRNA主要參與巨噬細(xì)胞極化的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。miRNA let－7c的過度表達(dá)通過影響轉(zhuǎn)錄因子C／EBP－δ促進(jìn) M2型并抑制 M1型巨噬細(xì)胞極化［11］，miR－19a－3p的表達(dá)也可促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化［12］。

2 KC極化改變在慢性肝臟疾病中的作用

KC主要位于門靜脈周圍的肝竇狀隙，亦可遷移至Disse間隙。KC是肝臟內(nèi)天然免疫和適應(yīng)性免疫網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)細(xì)胞。KC在肝臟內(nèi)的特殊解剖位置賦予其獨(dú)特的功能表型，既能作為肝臟內(nèi)防御外來細(xì)菌、病毒侵襲的首要防御線，又可避免過度炎性－免疫反應(yīng)以維持肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。目前研究已發(fā)現(xiàn)KC可能存在不同的亞群，并在特定的微環(huán)境下發(fā)揮截然不同的功能（即促炎或抗炎作用），這種“雙刃劍”作用提示KC存在異質(zhì)性以及基于微環(huán)境改變的表型轉(zhuǎn)換潛能。

2.1 KC極化改變與非酒精性脂肪性肝病

Th1型應(yīng)答在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）相關(guān)的系統(tǒng)性輕度炎性反應(yīng)中占重要地位，促進(jìn)了KC的M1型活化。Maina等［13］通過蛋氨酸－膽堿缺乏（MCD）飲食誘導(dǎo)的小鼠非酒精性脂肪性肝炎（NASH）模型發(fā)現(xiàn)小鼠肝臟表現(xiàn)為脂肪變性和炎性反應(yīng)，從中分離的KC的M1型極化標(biāo)志物表達(dá)升高，而M2型標(biāo)志物表達(dá)無明顯改變。另有研究發(fā)現(xiàn)KC的M1型活化在肝臟異常脂質(zhì)代謝中發(fā)揮直接作用，而KC的消除可預(yù)防肝臟脂肪變性和胰島素抵抗［9］。Wan等［14］通過 NAFLD小鼠模型證實(shí)了M2型KC釋放的IL－10可促進(jìn)M1型KC細(xì)胞凋亡，提示在NAFLD中KC M1／M2型的平衡依賴于M2型KC對M1型KC的抑制作用，因此一旦這種作用減弱將促進(jìn)M1型占主導(dǎo)地位。

大量研究表明，以PPAR為代表的核受體超家族參與調(diào)節(jié)KC極化及其介導(dǎo)的肝臟脂肪變性和炎性反應(yīng)。有研究通過肝臟脂肪變性伴胰島素抵抗的小鼠模型發(fā)現(xiàn)，PPAR－γ的活化可抑制M1型KC表達(dá)iNOS、IL－6、COX－2以及基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP9）等炎性因子，指出 PPAR－γ和 PPAR－β／δ與IL－4和IL－13協(xié)同刺激M2型KC極化。研究還證實(shí)了PPAR－δ缺失的小鼠KC的M2型相關(guān)基因表達(dá)水平降低［9］。另外，Mandal等［15］發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素通過KC的M2型極化預(yù)防小鼠NASH的進(jìn)展，其機(jī)制可能是脂聯(lián)素激活PPAR－α和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶－Ⅰ（CPT－Ⅰ），促進(jìn)線粒體脂肪酸的β－氧化。

2.2 KC極化改變與酒精性肝病

Louvet等［16］研究表明，酒精性肝?。ˋLD）小鼠模型中KC表現(xiàn)為M1／M2混合型。乙醇可直接誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生具有M1型特點(diǎn)的促炎介質(zhì)，包括細(xì)胞因子 TNF－α、IL－6及趨化因子 CCL3和 CCL4，從而促進(jìn)KC的M1型活化；乙醇攝入也提高了肝臟KC的M2型標(biāo)志物表達(dá)，如Arg－1、甘露糖受體C2（Mrc2）和CD163；而大麻素受體2（CB2）使肝臟KC的M1／M2平衡主要偏向M2型應(yīng)答，并減緩乙醇誘導(dǎo)的脂肪肝的進(jìn)展。另外，Lee等［17］通過免疫組化分析發(fā)現(xiàn)M1和M2型KC相關(guān)的受體和細(xì)胞因子均參與了酒精性肝炎（AH）的進(jìn)展。

2.3 KC極化改變與肝纖維化

Ramachandran等［18］闡述了KC極化改變在肝纖維化演變過程中的雙重作用。在肝纖維化啟動(dòng)的早期炎性反應(yīng)期，KC主要表現(xiàn)為M1型，高表達(dá)趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白－1（MCP－1）和炎性因子TNF－α、IL－12β、IL－6、IL－10，促進(jìn)局部炎性反應(yīng)，導(dǎo)致肝臟損傷；而在肝纖維化的形成和逆轉(zhuǎn)過程中M2型KC發(fā)揮著雙向調(diào)節(jié)作用。在肝纖維化形成過程中，KC在M2型極化信號IL－13的作用下，通過 MMP9誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長因子－β1（TGF－β1）的產(chǎn)生和活化，進(jìn)而激活肝星狀細(xì)胞（HSC），促進(jìn)間質(zhì)纖維膠原的合成，導(dǎo)致纖維化的發(fā)生。在肝纖維化逆轉(zhuǎn)過程中，KC產(chǎn)生間質(zhì)膠原酶（MMP1、MMP2、MMP8、MMP9和MMP13）降解細(xì)胞外基質(zhì)，招募和／或活化其他膠原酶分泌細(xì)胞，吞噬細(xì)胞碎片，調(diào)節(jié)纖維化的消減和逆轉(zhuǎn)。此外，Murray等［19］的研究結(jié)果顯示，M2型KC也可通過抑制抗原特異性CD4＋Th2型細(xì)胞應(yīng)答而減緩肝纖維化的進(jìn)展。

2.4 KC極化改變與原發(fā)性肝細(xì)胞癌

大量研究表明，原發(fā)性肝細(xì)胞癌（HCC）微環(huán)境可促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）浸潤及其M2樣極化。TAM可促進(jìn)腫瘤生長、血管生成和侵襲轉(zhuǎn)移，并具有一定的抵抗免疫損傷和介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞抗凋亡的功能，與HCC的不良預(yù)后密切相關(guān)。Capece等［20］研究表明，TAM可通過分泌促血管生長因子如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、血小板源性生長因子（PDGF）、TGF－β、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）和血管生成趨化因子促進(jìn)腫瘤血管生長。另外，TAM分泌大量間質(zhì)膠原酶MMP2和MMP9，可溶解細(xì)胞外基質(zhì)并破壞基底膜的完整性，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移和組織重塑。Shirabe等［21］發(fā)現(xiàn)，在巨噬細(xì)胞及HCC細(xì)胞的體外共培養(yǎng)基的上清液中可檢測到Foxp3＋調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）數(shù)量增加，且部分可被抗IL－10抗體拮抗。另有研究表明KC可表達(dá) PD－L1（B7－H1），抑制腫瘤特異性 T 細(xì)胞免疫。以上研究提示在HCC的發(fā)生發(fā)展過程中，TAM具有一定的抵抗免疫損傷的作用。此外，He等［22］認(rèn)為 TAM 可通過 NF－κB調(diào)節(jié)IL－6的分泌，后者通過STAT－3途徑介導(dǎo)HCC細(xì)胞抗凋亡機(jī)制，使腫瘤細(xì)胞免受凋亡威脅。

3 總結(jié)

巨噬細(xì)胞具有高度的可塑性和異質(zhì)性，在不同的微環(huán)境信號作用下可極化為不同的表型，主要為經(jīng)典活化的M1型和替代活化的M2型，在生理和病理?xiàng)l件下表現(xiàn)功能的多樣性。肝臟內(nèi)的巨噬細(xì)胞KC在各種慢性肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中經(jīng)歷表型的可塑性和功能的多樣性。KC主要以M1型極化狀態(tài)參與NAFLD的肝臟脂肪變性和炎性反應(yīng)；在ALD發(fā)生發(fā)展過程中，長期慢性乙醇攝入可提高KC的M1／M2型標(biāo)志物的表達(dá)；在肝纖維化的形成和逆轉(zhuǎn)過程中M2型KC發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用；浸潤于HCC微環(huán)境中的TAM則表現(xiàn)為M2樣表型，與腫瘤細(xì)胞的生長和侵襲密切相關(guān)。目前關(guān)于KC在慢性肝臟疾病中的表型－功能改變的機(jī)制的研究正逐步深入，闡明KC在肝臟生理和病理?xiàng)l件下表現(xiàn)的可塑性和多樣性的分子機(jī)制將對創(chuàng)新性診療手段的發(fā)展起到積極作用，通過合理干預(yù)某些關(guān)鍵步驟，對極化的KC再定向可能是某些慢性肝臟疾病治療策略發(fā)展的新角度。

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