巨噬細(xì)胞極化表型與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)

馬堅(jiān)妹

(大連醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 解剖學(xué)教研室，遼寧 大連 116044)

專家述評(píng)

巨噬細(xì)胞極化表型與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)

馬堅(jiān)妹

(大連醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 解剖學(xué)教研室，遼寧 大連 116044)

巨噬細(xì)胞在不同環(huán)境因素刺激下可極化為M1和M2兩種功能截然不同的表型，其機(jī)制是刺激信號(hào)通過(guò)膜受體啟動(dòng)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)不同基因表達(dá)以實(shí)現(xiàn)表型特征。巨噬細(xì)胞極化類型在炎癥和免疫相關(guān)疾病的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸方面具有重要作用。深入了解與巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，以針對(duì)轉(zhuǎn)錄因子設(shè)計(jì)相應(yīng)的干預(yù)策略，是控制炎癥和免疫相關(guān)疾病的可能途徑。

巨噬細(xì)胞；極化；炎癥；轉(zhuǎn)錄因子；調(diào)控

巨噬細(xì)胞(macrophages)和單核細(xì)胞(monocytes)雖然同屬于單核巨噬系細(xì)胞(macrophage lineage cells)，然而來(lái)源存在一定差別。目前比較公認(rèn)的是巨噬細(xì)胞主要來(lái)源于胚胎卵黃囊和肝臟，部分來(lái)源于骨髓產(chǎn)生的單核細(xì)胞[1-3]。巨噬細(xì)胞在體內(nèi)外不同微環(huán)境的影響下，尤其是炎癥反應(yīng)的不同時(shí)期，可分化出不同表型，并且表現(xiàn)出功能上的差異，這種現(xiàn)象稱為極化(polarization)[4]。極化后的巨噬細(xì)胞有M1和M2兩種表型。M1型又稱為經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞(classical activation of macrophages)，可由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、干擾素γ(interferon-γ，IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)等誘導(dǎo)，具有抗原提呈、分泌促炎性細(xì)胞因子和毒性介質(zhì)功能從而達(dá)到殺滅細(xì)菌、病原體和腫瘤細(xì)胞的目的，但是時(shí)常也會(huì)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)過(guò)度，造成組織細(xì)胞損傷。M2型巨噬細(xì)胞又稱為替代活化巨噬細(xì)胞(alternative activation of macrophages)，由Th2分泌的IL-4和IL-13激活，其功能與M1相反，具有抗炎和增加組織修復(fù)的功能。糖皮質(zhì)激素、白介素-10(interleukin-10，IL-10)和一些免疫球蛋白復(fù)合物可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2極化。M2型巨噬細(xì)胞可繼續(xù)分為3種亞型：由IL-4和或IL-13激活的M2a，由免疫復(fù)合物等配體激活的M2b，和由IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、糖皮質(zhì)激素激活的M2c。

巨噬細(xì)胞作為抗原呈遞細(xì)胞是固有免疫的始發(fā)部分，如何調(diào)控其極化和有針對(duì)性地改變極化類型，在控制疾病發(fā)展和轉(zhuǎn)歸方面具有重要意義。巨噬細(xì)胞極化為不同表型，緣于不同刺激因素通過(guò)細(xì)胞膜受體和向胞內(nèi)傳導(dǎo)，最終誘導(dǎo)特定基因表達(dá)而具有不同表型。轉(zhuǎn)錄因子是決定特定基因表達(dá)的關(guān)鍵因素，并且與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)各分子之間具有密切的聯(lián)系。因此，深入了解與巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，針對(duì)轉(zhuǎn)錄因子設(shè)計(jì)相應(yīng)的干預(yù)策略，是控制炎癥和免疫相關(guān)疾病的可能途徑。以下就近年巨噬細(xì)胞極化表型與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 核因子κB

核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)活化后，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核后直接與免疫球蛋白的κ輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列特異性結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因mRNA合成，從而促進(jìn)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)。在LPS刺激巨噬細(xì)胞向M1極化過(guò)程中，NF-κB起到了不可或缺的作用[5]。LPS作為胞外刺激信號(hào)，先被宿主的LPS結(jié)合蛋白 (lipopolysaccharide binding protein，LBP) 識(shí)別并形成高親和力復(fù)合體。此高親和力復(fù)合體再通過(guò)CD14蛋白的參與，與細(xì)胞表面髓樣分化蛋白-2 (myeloid differentiation protein-2，MD-2) /TLR4復(fù)合體結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)下游NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子的激活。TLR4介導(dǎo)的LPS激活反應(yīng)存在兩條信號(hào)通路，即早期的MyD88依賴的信號(hào)通路和晚期的MyD88非依賴的信號(hào)通路。這兩條信號(hào)通路都通過(guò)活化IKK而使IκB磷酸化，從而使NF-κB解離活化。除此之外，由LPS刺激細(xì)胞自分泌產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α等，通過(guò)前饋?zhàn)饔眠M(jìn)一步維持NF-κB的活化。M1巨噬細(xì)胞特異標(biāo)志物基因的啟動(dòng)子區(qū)域含有κB位點(diǎn)，如： iNOS、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、CCL2、CCL5等，活化的NF-κB可與這些標(biāo)志性基因的κB位點(diǎn)結(jié)合，從而促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞標(biāo)志性基因的表達(dá)[6]。

通常所說(shuō)的NF-κB是由兩個(gè)亞基形成的同源或異源二聚體，主要包括P50-P50、P52-P52和P50-P65，其中P50-P65是主要發(fā)揮生理功能的異源二聚體。而無(wú)活性的P50-P50和P52-P52同源二聚體則扮演著轉(zhuǎn)錄抑制因子的角色。當(dāng)嚙齒類動(dòng)物體內(nèi)P50-P50缺失時(shí)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)毒素感染后M1型巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)的炎癥加重及寄生蟲(chóng)感染后M2趨化能力障礙。將小鼠P50基因敲除之后投與LPS，發(fā)現(xiàn)IFN-β的mRNA和蛋白的表達(dá)水平升高，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動(dòng)子1的磷酸化增加，并且大量誘導(dǎo)iNOS等炎性基因表達(dá)。在體外條件性敲除巨噬細(xì)胞內(nèi)的P50基因，在LPS刺激后出現(xiàn)了Pol II集聚障礙，阻礙了包括Arg1和CCL17在內(nèi)的M2相關(guān)基因表達(dá)，同時(shí)放大包括iNOS、IFN-β和TNF-α在內(nèi)的M1相關(guān)基因表達(dá)[7]?？梢?jiàn)，不論是體內(nèi)還是體外，P50的缺失都會(huì)促進(jìn)M1極化，減少M(fèi)2極化。然而與上述觀點(diǎn)不同，也有研究認(rèn)為IKKβ可以通過(guò)激活NF-κB通路促進(jìn)M2極化。分析可能的原因是研究中使用的細(xì)胞類型不同。黏膜上皮細(xì)胞的NF-κB活化，具有促進(jìn)炎癥、激活巨噬細(xì)胞向M1極化的功能；而在腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞胞內(nèi)NF-κB活化則促進(jìn)其向M2極化。可見(jiàn)，細(xì)胞類型的差異會(huì)帶來(lái)不同的研究結(jié)果[8]。對(duì)NF-κB在巨噬細(xì)胞極化中的作用，需要具體問(wèn)題具體分析，不能一概而論。

2 轉(zhuǎn)錄激活蛋白1

轉(zhuǎn)錄激活蛋白1(activator protein, AP-1) 是一類即刻早期基因編碼的核轉(zhuǎn)錄因子，其特點(diǎn)是靜止細(xì)胞受到誘導(dǎo)劑刺激時(shí)能很快地瞬時(shí)性地表達(dá)增強(qiáng)。1987年Lee等[9]首次發(fā)現(xiàn)AP-1參與人metallothionein IIa基因和佛波酯誘導(dǎo)基因的調(diào)控，并證明其為轉(zhuǎn)錄因子。1988年Angel等利用DNA親和層析法首次鑒定了轉(zhuǎn)錄因子AP-1是由原癌基因編碼的蛋白質(zhì)Jun和Fos組成的二聚體，稱為即刻早期基因(immediate early gene)。

以往研究表明，JNK (c-jun amino-terminal kinase, JNK)/AP-1是巨噬細(xì)胞內(nèi)除NF-κB以外的另一個(gè)與促炎性細(xì)胞因子表達(dá)有關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并且與NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有部分重疊。炎性刺激可激活JNK并使c-Jun N末端發(fā)生磷酸化，促進(jìn)c-Jun/c-Fos異源二聚體形成，此二聚體轉(zhuǎn)位入核，激活促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，炎性因子再通過(guò)正反饋環(huán)路激活JNK進(jìn)一步活化AP-1。在M1巨噬細(xì)胞內(nèi)，NF-κB和AP-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路具有重疊部分，包括相同的胞外刺激信號(hào)、絲裂原活化蛋白激酶通路誘導(dǎo)的JNK和IκB的激活以及相同的下游激活基因，這些均提示它們具有協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子活性[10]。目前還沒(méi)有直接證據(jù)闡明AP-1影響巨噬細(xì)胞極化的具體機(jī)制，因此尚需進(jìn)一步深入研究來(lái)揭示。

3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動(dòng)子

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動(dòng)子(signal transducers and activators of transcription, STAT)首次被發(fā)現(xiàn)時(shí)是作為DNA結(jié)合蛋白，后來(lái)的研究表明它屬于核轉(zhuǎn)錄因子,能將信息傳遞和靶基因表達(dá)兩重功能偶聯(lián)在一起。STAT分布廣泛，在靜息狀態(tài)下存在于細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞外配體、細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子等刺激下，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)至少有6種STAT：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5和STAT6，對(duì)多種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，對(duì)細(xì)胞分化、增殖、遷移、凋亡等生物學(xué)過(guò)程發(fā)揮重要作用。

3.1 STAT1 和STAT2

IFN-γ作用于細(xì)胞表面的IFN受體之后，誘導(dǎo)胞內(nèi)JAK1/2介導(dǎo)的酪氨酸磷酸化，繼而誘導(dǎo)STAT1磷酸化，磷酸化的STAT1進(jìn)一步二聚化形成同源二聚體[11]。此同源二聚體轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，與促進(jìn)M1極化的靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，直接啟動(dòng)iNOS、IL-12和CXCL10等靶基因的轉(zhuǎn)錄[12]。在對(duì)STAT1缺失小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，被Ⅰ型IFNs(-α和β)和Ⅱ型IFN(-γ)誘導(dǎo)表達(dá)的基因都依賴于STAT1。STAT1信號(hào)受損時(shí)IFN-β表達(dá)降低，抑制巨噬細(xì)胞向M1表型極化，造成小鼠對(duì)細(xì)胞內(nèi)病原體清除能力的嚴(yán)重?fù)p害及感染死亡率升高[13]。將腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞中STAT1條件性敲除時(shí)，發(fā)現(xiàn)上調(diào)了大部分M2標(biāo)志基因的轉(zhuǎn)錄[14]?？梢?jiàn)STAT1活化可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型極化。

STAT1和STAT2均與LPS介導(dǎo)的M1極化有關(guān)。LPS刺激后，由IFN-βTIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白(TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF)依賴的TLR4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活調(diào)節(jié)I型IFN表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子IRF3(IFN regulatory factor 3,IRF3)。IRF3在細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)以無(wú)活性的單體形式存在于胞漿中。細(xì)胞激活后，IRF3即發(fā)生磷酸化，形成IRF3-IRF3同源二聚體或與IRF7形成IRF3-IRF7異源二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核引起I型IFN的表達(dá)。繼而自分泌產(chǎn)物IFN-β活化Ⅰ型IFN受體，進(jìn)一步觸發(fā)STAT1和STAT2磷酸化。如前所述，STAT1磷酸化可直接促進(jìn)M1極化。STAT1-STAT2異源二聚體能夠募集IRF9，IRF9作為IFN激活基因因子-3(IFN-stimulated gene factor-3，ISGF-3)復(fù)合物的一部分，轉(zhuǎn)位入核，結(jié)合NOS2(iNOS), Ciita ( MHC class Ⅱ transactivator )和IL-12等基因啟動(dòng)子區(qū)域，激活這些基因表達(dá)。以NOS2表達(dá)為代表的殺菌活性、以MHCⅡ表達(dá)為代表的抗原呈遞能力以及IL-12產(chǎn)物的高表達(dá)，均為M1巨噬細(xì)胞的特征[12]。提示STAT1-STAT2異源二聚體可促進(jìn)M1極化。近來(lái)，Lawrence等[15]報(bào)道了STAT1和IRF5相互作用也可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M1極化。

也有研究認(rèn)為，STAT2與STAT1結(jié)合，并與IRF9共同形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，組成ISGF-3，誘導(dǎo)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1方向極化[16]。不過(guò)，在對(duì)嗜肺性軍團(tuán)菌的研究中發(fā)現(xiàn)， STAT2亦可不依賴STAT1直接與IRF9結(jié)合成STAT2-IRF9復(fù)合物入核，與ISRE(IFN-αβ-stimulated responsive element，ISRE)順式作用元件結(jié)合，啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄[17]。Park C等[18]通過(guò)STAT2缺陷小鼠進(jìn)一步闡明了STAT2對(duì)巨噬細(xì)胞極化的作用。STAT2敲除后，由于細(xì)胞失去了I型IFN的自分泌環(huán)路或?qū)型IFN刺激的反應(yīng)能力，ISGF-3無(wú)法被激活，出現(xiàn)ISGF-3靶基因表達(dá)能力和抗病毒反應(yīng)能力的缺失，致使小鼠對(duì)病毒感染非常敏感，體內(nèi)出現(xiàn)更高水平的病毒負(fù)荷，推測(cè)是由于STAT2的缺失導(dǎo)致巨噬細(xì)胞向M1方向極化不能，進(jìn)而造成小鼠清除病毒能力下降所致。

3.2 STAT3

STAT3最初是作為DNA結(jié)合活化蛋白在用IL-6刺激肝細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)的。后續(xù)研究表明，STAT3是IL-10發(fā)揮抗炎介質(zhì)作用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[19]。IL-10與IL-10受體結(jié)合形成復(fù)合物后，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)JAK1活化STAT3，抑制包括TNFα、IL-1β、IL-12、IFN-γ在內(nèi)的促炎細(xì)胞因子表達(dá)[19-20]。而上述促炎性細(xì)胞因子均由M1型巨噬細(xì)胞分泌，由此推測(cè)STAT3的活化造成促炎細(xì)胞因子的減少可能使巨噬細(xì)胞向M1方向極化的能力受到抑制。利用重癥聯(lián)合免疫缺陷小鼠直接證實(shí)，來(lái)源于調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的IL-10誘導(dǎo)STAT3活化，可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2方向極化[20]。

3.3 STAT4

STAT4蛋白于1994年由Zhong和Yamamoto等分別利用與STAT1的同源性克隆出來(lái)[21]。STAT4基因的選擇性剪接形式缺乏C-末端氨基酸組成的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，剪接體稱為STAT4β，而全長(zhǎng)基因被稱為STATα[22]。STAT4作用的發(fā)揮與細(xì)胞因子密切相關(guān)。多種細(xì)胞因子與各自受體結(jié)合后激活JAK，激活的JAK可使STAT4發(fā)生磷酸化，進(jìn)而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。最初研究發(fā)現(xiàn)IL-12可誘導(dǎo)STAT4活化，雖然后來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)I型IFN、IL-23、IL-2、IL-18、IL-21和IL-35等也可激活STAT4，但I(xiàn)L-12仍為STAT4標(biāo)志性的激活因子[23]。當(dāng)IL-12與細(xì)胞膜表面IL-12R(IL-12 receptor, IL-12R)結(jié)合后(IL-12p35、IL-12p40分別與IL-12Rβ2和IL-12Rβ1結(jié)合)，引發(fā)受體亞基二聚體化，使與其結(jié)合的JAK激酶相互作用而活化(JAK2、TYK2分別與IL-12Rβ2、IL-12Rβ1結(jié)合)，引起胞內(nèi)受體酪氨酸殘基磷酸化，募集具有SH2結(jié)構(gòu)域的STAT4結(jié)合到IL-12Rβ2鏈的G-pY800-L上，此時(shí)活化的JAK激酶使STAT4快速磷酸化而被激活，STAT4與受體解離并形成同源二聚體，繼而轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，結(jié)合于特異基因的啟動(dòng)子序列上，促進(jìn)基因表達(dá)[24]。

STATα和STAT4β在IL-12誘導(dǎo)的信號(hào)通路中擔(dān)當(dāng)不同的角色。STATα激活與IFN-γ產(chǎn)生相關(guān)，而STAT4β是IL-12觸發(fā)細(xì)胞增殖反應(yīng)的關(guān)鍵分子[25]。 近年，STAT4在巨噬細(xì)胞中的作用備受關(guān)注。生理情況下，巨噬細(xì)胞內(nèi)STAT4的表達(dá)水平很低，但是在LPS刺激后，STAT4被大量誘導(dǎo)，提示STAT4在巨噬細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)是激活依賴性的。最近的研究表明，STAT4對(duì)巨噬細(xì)胞的發(fā)育以及功能都有影響。有研究發(fā)現(xiàn)，STAT4的缺失可導(dǎo)致肥胖小鼠體內(nèi)M2巨噬細(xì)胞的增多。I型IFN與其受體結(jié)合后，雖然主要誘發(fā)了STAT1和STAT2的磷酸化，但是在一定程度上也誘導(dǎo)了STAT4的磷酸化。I型IFN能夠誘導(dǎo)STAT4酪氨酸磷酸化后，形成二聚體而轉(zhuǎn)位入核。也有報(bào)道稱細(xì)胞因子可以通過(guò)STAT4依賴的方式上調(diào)IFN-γ的表達(dá)，根據(jù)前述IFN-γ對(duì)巨噬細(xì)胞極化的作用和STAT基因敲除實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，STAT4可能通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1方向極化，來(lái)進(jìn)一步對(duì)免疫進(jìn)行調(diào)節(jié)[26]。

3.4 STAT5

STAT5最早是從綿羊乳腺組織中分離出來(lái)的，由于其對(duì)催乳素刺激有特異的反應(yīng)而被確定為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子[27]。在哺乳動(dòng)物中STAT5存在2種同源異構(gòu)體：STAT5A和 STAT5B，分別由793和786個(gè)氨基酸構(gòu)成，在氨基酸序列上，它們有96%的同源性，主要不同是位于C端的磷酸化區(qū)域和轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域[28]。它們?cè)诠δ苌细饔刑攸c(diǎn)，但是也有重疊，均與巨噬細(xì)胞的活化和分化關(guān)系密切[29]。當(dāng)用IL-2刺激小鼠靜息態(tài)巨噬細(xì)胞RAW264.7細(xì)胞時(shí)，伴隨著M1型巨噬細(xì)胞特異性標(biāo)記分子TNF-α、IL-12表達(dá)上調(diào)，STAT5磷酸化蛋白水平也顯著升高[30]。Kuroda等[31]用IL-3在對(duì)野生型和STAT5基因敲除小鼠的骨髓前體細(xì)胞進(jìn)行刺激時(shí)發(fā)現(xiàn)，在STAT5基因敲除組M2巨噬細(xì)胞表面標(biāo)記物Arg1和Ym1的表達(dá)顯著低于野生型。而用IL-4刺激時(shí)，STAT5敲除組和野生型的M2標(biāo)記物的表達(dá)都明顯上調(diào)，兩組相比沒(méi)有統(tǒng)計(jì)差異。提示STAT5缺失抑制了IL-3誘導(dǎo)M2型極化，卻不影響IL-4誘導(dǎo)的M2極化。

3.5 STAT6

STAT6是由Boothby等于1988年首次發(fā)現(xiàn)[32]，可通過(guò)JAK-STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控由細(xì)胞因子誘導(dǎo)的基因表達(dá)。STAT6是IL-4和IL-13介導(dǎo)M2極化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,而IL-4和IL-13受體分享同一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)換因子IL-4Rα[33]。研究發(fā)現(xiàn)，將IL-4Rα條件性敲除，將會(huì)造成M2巨噬細(xì)胞缺失[34]。反之，STAT6可上調(diào)包括Arg1、Mrc1 (macrophage mannose receptor 1，Mrc1；also known as CD206)、Fizzl(resistin-like-α， also known as Fizz1)和Chi3l3(chitinase 3 like 3; also known as Ym1)在內(nèi)的 M2巨噬細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)，進(jìn)一步印證了STAT6的活化可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2方向極化。

4 細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子

細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子(suppressors of cytokine signaling，SOCS)是STAT蛋白的內(nèi)源性抑制劑，通過(guò)負(fù)反饋抑制細(xì)胞因子信號(hào)抑制JAK/STAT信號(hào)通路參與巨噬細(xì)胞的極化。SOCS家族是一組胞內(nèi)蛋白，由至少8種成分組成，即SOCS1-7和CIS。它們具有相似的結(jié)構(gòu)，包括N區(qū)、中央的SH2結(jié)構(gòu)域和C區(qū)的SOCS盒。SOCS盒能夠?qū)OCS蛋白偶聯(lián)到Cullin Ring E3連接酶(泛素連接酶E3)復(fù)合物上，促使特異信號(hào)蛋白的降解[35]。 SH2結(jié)構(gòu)域能夠與其他信號(hào)蛋白的磷酸化酪氨酸殘基相結(jié)合，不同的SOCS通過(guò)此結(jié)構(gòu)來(lái)識(shí)別各自的目標(biāo)，進(jìn)而調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[36]。

最近的研究工作表明，SOCS1和SOCS3可通過(guò)特有的蛋白酶抑制區(qū)KIR(kinase inhibitory region，KIR)抑制細(xì)胞因子信號(hào)和JAKs[37]。Spence等[38]證明，LPS刺激SOCS2敲除小鼠胞內(nèi)STAT1磷酸化增加，小鼠體內(nèi)M1型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物IL-6、IFN-α升高，M2型標(biāo)記物IL-10顯著降低。而在SOCS3缺失的巨噬細(xì)胞中截然相反，即IL-10升高、IL-6、IFN-α降低，出現(xiàn)STAT6磷酸化，此現(xiàn)象可通過(guò)IL-4、IL-13刺激進(jìn)一步放大。當(dāng)SOCS3缺失時(shí)，多種信號(hào)出現(xiàn)紊亂，如:IL-6刺激后，磷酸化的STAT3明顯增多，并且壽命變長(zhǎng)，導(dǎo)致類似于IL-10過(guò)度活化介導(dǎo)的STAT3增多，進(jìn)而造成的抗炎反應(yīng)能力增強(qiáng)[39]。因而推測(cè)SOCS2可能促進(jìn)了巨噬細(xì)胞向M2方向極化，而SOCS3則促使向M1方向極化。并且外來(lái)因素刺激這些已經(jīng)極化的巨噬細(xì)胞并不能再改變它們的表型，可見(jiàn)SOCS2和SOCS3對(duì)巨噬細(xì)胞極化起到了非常重要的作用[38]。

5 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體

過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferater-activated receptors, PPARs)是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子，屬于核激素受體超家族成員，它們通過(guò)調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄參與體內(nèi)多種生理病理過(guò)程。PPARs有3種亞型：PPAR-α、PPAR-β/δ和PPAR-γ，以PPAR-γ的研究較為廣泛和深入。生理狀態(tài)下，PPAR-γ在巨噬細(xì)胞內(nèi)表達(dá)水平很低，其高表達(dá)可被IL-4和IL-13所誘導(dǎo)，提示PPAR-γ在巨噬細(xì)胞向M2方向極化中的潛在作用[40]。在人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的巨噬細(xì)胞內(nèi)，具有抗炎特性的PPAR-γ的表達(dá)與M2表面標(biāo)記物的表達(dá)成正比。將巨噬細(xì)胞內(nèi)PPAR-γ刪除，出現(xiàn)向M2型極化的抵抗。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，在體外PPAR-γ的激活觸發(fā)了單核細(xì)胞向M2方向極化的放大，且增加其抗炎特性，可能的原因是PPAR-γ的活化抑制了NF-κB、STAT和AP-1三種重要轉(zhuǎn)錄因子的活性[41]。PPAR-γ可以直接與NF-κB的亞基p65/p50結(jié)合，發(fā)生蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物，降低了NF-κB與DNA結(jié)合活性，從而抑制基因表達(dá)。PPAR-γ還可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合輔助激活因子CBP和p300來(lái)抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄[42]。最近研究發(fā)現(xiàn)，在PPAR-γ介導(dǎo)的基因調(diào)節(jié)過(guò)程中，STAT6起到了重要作用，STAT6促進(jìn)巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞PPAR-γ調(diào)節(jié)的基因表達(dá)?？梢?jiàn)PPAR-γ與IL-4-STAT6軸之間的相互作用能夠平行調(diào)節(jié)M2表型[43]。此外，PPAR-δ的激活在代謝組織中具有誘導(dǎo)M2極化的功能，它的表達(dá)也是通過(guò)IL-4-STAT6信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的[44]。將小鼠PPAR-γ敲除，小鼠將發(fā)生肥胖和胰島素抵抗。與PPAR-γ的缺乏類似，PPAR-δ的缺乏也能夠造成巨噬細(xì)胞向M2方向極化的抑制，導(dǎo)致肥胖、胰島素抵抗和脂肪肝[44]。新近研究發(fā)現(xiàn)，PPARα也影響巨噬細(xì)胞的極化。在體外給予cruzi感染小鼠腹腔巨噬細(xì)胞PPARα配體刺激時(shí)，發(fā)現(xiàn)NOS2和NO合成下降，而M2巨噬細(xì)胞特異性標(biāo)記物Arg1、Ym1、Mrc1和TGF-β表達(dá)顯著上調(diào)，同時(shí)巨噬細(xì)胞的吞噬活性明顯增強(qiáng)，寄生蟲(chóng)負(fù)荷提高，提示PPARα可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2極化[45]。PPARs影響巨噬細(xì)胞極化的機(jī)制尚需要進(jìn)一步深入研究。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)干預(yù)轉(zhuǎn)錄因子達(dá)到操控巨噬細(xì)胞極化以影響免疫和炎癥性疾病的病程與轉(zhuǎn)歸可能是未來(lái)治療疾病，包括與中樞神經(jīng)系統(tǒng)巨噬細(xì)胞—小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病最有希望的手段。參與M1或M2極化的轉(zhuǎn)錄因子很多，不僅作用機(jī)制上有重疊，而且具有非常復(fù)雜的激活過(guò)程和生物學(xué)效應(yīng)，不同轉(zhuǎn)錄因子之間還可通過(guò)直接或者間接作用形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。因此，只有進(jìn)一步闡明轉(zhuǎn)錄因子與巨噬細(xì)胞極化之間的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操縱才能達(dá)到干預(yù)炎癥的目的。

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Macrophage polarization phenotypes and the regulation of transcription factors

MA Jianmei

(DepartmentofAnatomy,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China)

After being stimulated by different environmental factors, macrophages can be polarized into M1 and M2 phenotypes with distinct functions. The mechanisms are speculated that stimulation signals initiate intracellular signal transduction pathway through macrophage membrane receptors, then activates the transcription factors to promote expressions of specific genes and obtain different phenotypic characteristics of macrophages. Macrophage polarization plays an important role in the development and prognosis of inflammation-immune related diseases. Studies on further insight into the transcription factors associated with macrophage polarization and design of corresponding intervention strategies targeting the transcription factors may be a potentially effective way to control inflammation-immune related diseases.

macrophage; polarization; inflammation; transcription factor; regulation

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81671180)

馬堅(jiān)妹(1968-)，女，教授。研究方向：神經(jīng)膠質(zhì)功能與疾病。E-mail：Ma_jianmei@hotmail.com

10.11724/jdmu.2017.01.01

R737. 33

A

1671-7295(2017)01-0001-07

馬堅(jiān)妹.巨噬細(xì)胞極化表型與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2017,39(1)：1-7.

2016-10-23；

2016-12-21)