巨噬細(xì)胞在腎間質(zhì)纖維化中的研究進(jìn)展①

葉 晶 錢知知 朱思睿 張 良

(南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京210046)

腎間質(zhì)纖維化(Renal interstitial fibrosis，RIF)的一大主要特征是正常的組織結(jié)構(gòu)被細(xì)胞外基質(zhì)所取代，功能性細(xì)胞的缺失，并且伴隨多種炎癥性細(xì)胞浸潤[1]。近年來對(duì)炎癥性細(xì)胞浸潤現(xiàn)象的研究證實(shí)炎癥反應(yīng)會(huì)促進(jìn)損傷后期組織纖維化的發(fā)生[2]。巨噬細(xì)胞作為人體免疫系統(tǒng)的“哨兵”，能夠?qū)Σ≡⑸锖图?xì)胞碎片進(jìn)行吞噬攝取，同時(shí)通過呈遞抗原啟動(dòng)免疫反應(yīng)并參與免疫調(diào)節(jié)[3]。在RIF中，高度的可塑性使巨噬細(xì)胞在微環(huán)境下以多種形式促進(jìn)纖維化的發(fā)展，而巨噬細(xì)胞對(duì)組織損傷的修復(fù)能力又使其部分亞型呈現(xiàn)出對(duì)RIF不同程度的緩解作用。巨噬細(xì)胞這種“雙刃劍”角色引起廣泛關(guān)注，故本文針對(duì)巨噬細(xì)胞在RIF發(fā)生過程中的作用及其機(jī)制進(jìn)行總結(jié)，旨在探究二者間關(guān)系。

1 腎間質(zhì)纖維化發(fā)病機(jī)制

RIF是一種進(jìn)行性疾病，涉及機(jī)體內(nèi)多種相互關(guān)聯(lián)的病理過程[4]，發(fā)病原因復(fù)雜多樣，是多數(shù)慢性腎臟疾病持續(xù)發(fā)展的結(jié)果[5]。早期研究認(rèn)為腎小管上皮等部位的功能性細(xì)胞損傷是造成腎間質(zhì)纖維化的主要原因[6]，但隨著研究的深入，研究人員意識(shí)到這種理解的片面性。對(duì)細(xì)胞的直接損傷僅為誘因，而后發(fā)生的炎癥激活和纖維化信號(hào)的傳遞是纖維化發(fā)生的核心因素[4]。免疫系統(tǒng)的激活能夠促進(jìn)炎癥的發(fā)展，作為非特異性免疫的重要組成部分，巨噬細(xì)胞以其高度異質(zhì)性的特點(diǎn)在纖維化發(fā)展過程中扮演重要角色[7]。巨噬細(xì)胞與浸潤的多種炎癥細(xì)胞在異?；罨哪I小管細(xì)胞誘導(dǎo)下可產(chǎn)生如反應(yīng)性氧自由基(ROS)等分子，造成腎小管細(xì)胞的二次損傷，隨后分泌的促纖維化生長因子可刺激成纖維細(xì)胞聚集和活化以造成間質(zhì)膠原沉積[8]。

值得注意的是，纖維化發(fā)生的初始階段可能是有益于損傷緩解的。這一過程中所涉及的間質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成了機(jī)體器官的非實(shí)質(zhì)部分，在對(duì)組織環(huán)境動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)可通過自身的增殖作用有效修復(fù)受損組織[9]。而當(dāng)損傷無法緩解時(shí)，腎小管的持續(xù)萎縮及功能性細(xì)胞的缺失最終導(dǎo)致實(shí)質(zhì)部分逐漸被細(xì)胞外基質(zhì)取代，纖維化進(jìn)而發(fā)生[10]。在各種細(xì)胞事件發(fā)生過程中，纖維化信號(hào)的傳遞決定了RIF的程度。首先，腎小管上皮細(xì)胞損傷后自身可產(chǎn)生如血小板衍生生長因子(PDGF)，結(jié)締組織生長因子(CTGF)和轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)等細(xì)胞因子，刺激成纖維細(xì)胞活化，促使細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的過度沉積，同時(shí)通過p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等多種途徑介導(dǎo)纖維化發(fā)生[11]。其次，炎癥激活后免疫細(xì)胞同樣可分泌TGF-β1、ROS、PDGF等細(xì)胞因子，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化[12]。分泌的類胰島素增長因子-1(IGF-1)，成纖維細(xì)胞生長因子-2(FGF-2)等可加速周細(xì)胞的增殖和腎小球系膜細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的活化[9]。多種途徑均可誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞分化，產(chǎn)生包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型膠原、糖蛋白在內(nèi)的大量ECM，同時(shí)分泌TIMP維持基質(zhì)活性，從而促進(jìn)腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生[13]。

2 巨噬細(xì)胞促進(jìn)腎間質(zhì)纖維化發(fā)展

2.1巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化 肌成纖維細(xì)胞是以表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)為特征的成纖維細(xì)胞子集，在組織纖維化過程中能夠觸發(fā)纖維狀膠原沉積而引起器官變形[14]。在對(duì)RIF小鼠肌成纖維細(xì)胞來源進(jìn)行追蹤后，Lebleu等[15]證實(shí)約有35%的非增殖性肌成纖維細(xì)胞來自骨髓。同時(shí)根據(jù)體外培養(yǎng)的巨噬細(xì)胞可被誘導(dǎo)發(fā)育為能夠產(chǎn)生膠原的α-SMA+型肌成纖維細(xì)胞等發(fā)現(xiàn)[16]，有學(xué)者推斷存在于纖維化腎臟中的CD45+Coll+細(xì)胞是浸潤的單核細(xì)胞在受損腎臟局部微環(huán)境誘導(dǎo)下產(chǎn)生的肌成纖維細(xì)胞，而以單核/巨噬細(xì)胞為代表的髓系白細(xì)胞或可直接轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞促進(jìn)纖維化的發(fā)生發(fā)展。在UUO模型中，使用GFP標(biāo)記骨髓的小鼠已被證實(shí)其梗阻腎臟中存在較多α-SMA+肌成纖維細(xì)胞共表達(dá)F4/80和GFP標(biāo)記物[17]。近期在腎臟移植排斥患者的活檢標(biāo)本中，巨噬細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物的共表達(dá)鑒定也進(jìn)一步驗(yàn)證了巨噬細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，且這些細(xì)胞的數(shù)量與腎間質(zhì)纖維化的嚴(yán)重程度相關(guān)[18]。除此之外，隨著對(duì)巨噬細(xì)胞來源的追溯，研究表明大多數(shù)組織中駐留的巨噬細(xì)胞來源于卵黃囊，而并非從外周單核細(xì)胞中分化而來[19]，常駐于腎臟的巨噬細(xì)胞與來源于外周血的骨髓源單核/巨噬細(xì)胞在RIF病程發(fā)展中的作用有何區(qū)別仍有待進(jìn)一步的闡明。

2.2巨噬細(xì)胞極化的促纖維化作用 巨噬細(xì)胞發(fā)育過程受到周圍環(huán)境多種信號(hào)的調(diào)節(jié)，其在局部微環(huán)境作用下表面抗原及分泌因子等發(fā)生改變，且功能表達(dá)呈現(xiàn)出向某一方向的偏移現(xiàn)象被稱為極化[20]。在RIF的發(fā)生過程中，不同極化類型的巨噬細(xì)胞在急慢性腎損傷和組織纖維化中起關(guān)鍵作用。M1型巨噬細(xì)胞在損傷早期病原體與壞死細(xì)胞的誘導(dǎo)下可產(chǎn)生大量促炎因子觸發(fā)炎癥反應(yīng)，M2型則可通過對(duì)肌成纖維細(xì)胞的募集，促進(jìn)其增殖和活化實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維化的誘導(dǎo)[21]。前期研究證實(shí)，在小鼠單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)模型中，腎損傷早期階段招募的F4/80+CD301-M1型巨噬細(xì)胞在損傷后期可轉(zhuǎn)化為F4/80+CD301+M2型，進(jìn)一步釋放的TGF-β1、血管緊張素Ⅱ、PDGF等可促進(jìn)成纖維母細(xì)胞增殖，刺激間質(zhì)膠原和黏連蛋白的合成，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)沉積，誘導(dǎo)腎間質(zhì)纖維化[22]。Feng等[23]通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中β-鏈蛋白的缺失抑制了M2型巨噬細(xì)胞的分化，減少了單側(cè)輸尿管梗阻小鼠腎臟中巨噬細(xì)胞的積聚，從而減輕腎間質(zhì)纖維化程度。

巨噬細(xì)胞極化受細(xì)胞內(nèi)外多種信號(hào)調(diào)節(jié)。其中PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路作為細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在細(xì)胞的生長、存活、增殖等過程中發(fā)揮著極其重要的作用[24]。Ren等[25]發(fā)現(xiàn)Rictor/mTORC2信號(hào)可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化和腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生，Rictor的缺失或上游Akt的阻斷則可消除IL-4或TGF-β1刺激的M2型巨噬細(xì)胞極化。同樣對(duì)包括細(xì)胞分化、增殖和凋亡有調(diào)控作用的Notch信號(hào)傳導(dǎo)也可影響巨噬細(xì)胞的極化分型，Pagie等[26]對(duì)人血中單核細(xì)胞的體外誘導(dǎo)后，發(fā)現(xiàn)Notch受體的選擇性DLL4配體不僅可以促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞分化而驅(qū)動(dòng)Notch信號(hào)選擇過程，而且還可以通過抑制M2型的特異性基因表達(dá)和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來阻止向M2型巨噬細(xì)胞分化。上述結(jié)果表明，與巨噬細(xì)胞募集和極化相關(guān)的免疫調(diào)節(jié)分子可作為治療腎間質(zhì)纖維化的有效治療靶點(diǎn)，而在慢性腎臟疾病的治療期間靶向調(diào)節(jié)M1/M2極化，清除腎小管上皮細(xì)胞外的基質(zhì)沉積代表了一種潛在的抗纖維化治療方法[27]。

2.3巨噬細(xì)胞與其他免疫細(xì)胞間的作用 腎間質(zhì)纖維化通常伴隨多種炎性細(xì)胞浸潤，包括樹突狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞[9]。這些炎癥細(xì)胞的參與過程已有學(xué)者做出較為系統(tǒng)的論述，即在纖維化發(fā)生的早期階段，淋巴細(xì)胞先于巨噬細(xì)胞流入損傷部位[28]，激活的細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞攻擊腎小管上皮細(xì)胞，大量的B淋巴細(xì)胞同時(shí)向損傷的腎臟滲透[29]，形成腎炎性免疫應(yīng)答，產(chǎn)生間質(zhì)性腎炎。隨著單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)和調(diào)節(jié)活化正常T細(xì)胞表達(dá)與分泌的趨化因子(RANTES)等多種細(xì)胞因子的釋放，招募的巨噬細(xì)胞被激活并誘導(dǎo)腎間質(zhì)纖維化。巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子以及對(duì)T/B細(xì)胞的抗原呈遞作用進(jìn)一步引發(fā)腎間質(zhì)損害，導(dǎo)致?lián)p傷的自我延續(xù)[30]。

免疫細(xì)胞自身的功能特點(diǎn)決定了其在腎間質(zhì)纖維化病程中的參與方式，巨噬細(xì)胞作為抗原呈遞細(xì)胞在炎癥反應(yīng)過程中與T/B細(xì)胞相互作用，加速腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生。對(duì)纖維化腎臟中T細(xì)胞或B細(xì)胞的消除，通常也伴隨著巨噬細(xì)胞的表達(dá)降低和纖維化程度的減輕。Peng等[31]發(fā)現(xiàn)IL-17A的消除能夠抑制趨化因子RANTES在腎梗阻后腎小管周圍炎癥組織中的表達(dá)，RANTES抑制劑的施用則顯著減少了T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的積聚以及梗阻腎中的膠原沉積。在小鼠UUO模型中，消除作為CC趨化因子配體-2(CCL2)主要來源的B細(xì)胞能夠抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)等促炎基因表達(dá)，并且減弱CC趨化因子配體-2(CCL2)持續(xù)分泌對(duì)巨噬細(xì)胞的招募作用[19]。Tarcio等[32]認(rèn)為TH2相關(guān)細(xì)胞因子的增加與促纖維化環(huán)境具有生物學(xué)相關(guān)性，抑制TH2型細(xì)胞因子的分泌能夠干擾巨噬細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞活化，同時(shí)MyD88信號(hào)傳導(dǎo)的缺失最終導(dǎo)致TH2/M2相關(guān)性降低，進(jìn)而減緩纖維化進(jìn)程。

3 巨噬細(xì)胞過繼性回輸緩解腎間質(zhì)纖維化

隨著對(duì)細(xì)胞功能研究的不斷深入，以細(xì)胞移植為代表的細(xì)胞治療法成為當(dāng)今世界最熱門的治療研究領(lǐng)域。其中，巨噬細(xì)胞在各組織均有分布且參與炎癥性疾病的發(fā)展，因此常將其從骨髓或脾臟中分離出來，在體外激活后灌輸回體內(nèi)進(jìn)一步測試其對(duì)疾病模型的作用[33]。

不同極化類型的巨噬細(xì)胞中，M2型巨噬細(xì)胞以抗炎和組織修復(fù)為主要功能，根據(jù)體外不同刺激物的作用又可將M2型巨噬細(xì)胞分為M2a、M2b和M2c型等。Lu等[34]發(fā)現(xiàn)將M2a和M2c型巨噬細(xì)胞過繼回輸?shù)交加邪⒚顾啬I病的小鼠后能夠減少炎性細(xì)胞浸潤并且減輕RIF。Cao等[35]將預(yù)先用IL-4/IL-13在體外誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞回輸入患有阿霉素腎病的小鼠中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腎功能和腎間質(zhì)纖維化的改善。而由于巨噬細(xì)胞的高度異質(zhì)性，Guiteras等[36]建立了一個(gè)φ-NGAL基因修飾的穩(wěn)定巨噬細(xì)胞系，同樣在體外使用IL-4/IL-13刺激后輸注回腎臟導(dǎo)致促炎基因如MCP-1和CD40以及腎纖維化標(biāo)志物TGFβ-1和MMP-9的顯著減少，并且相比單用IL-4/IL-13刺激的方法，φ-NGAL巨噬細(xì)胞在到達(dá)受損腎臟時(shí)可以維持其表型。在細(xì)胞治療法中，M2型巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)出截然不同的抗纖維化作用，可能與M2型巨噬細(xì)胞影響TH2型細(xì)胞反應(yīng)，促進(jìn)組織修復(fù)作用有關(guān)。這些結(jié)果也證實(shí)不同的巨噬細(xì)胞亞型在RIF中的作用是有顯著差異的，對(duì)于巨噬細(xì)胞在RIF中的作用根據(jù)其不同亞型的作用及相互間的轉(zhuǎn)換關(guān)系而加以區(qū)分，不能一概而論。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，巨噬細(xì)胞在RIF中的作用是具有雙重性的。并且由于巨噬細(xì)胞可根據(jù)不同的組織環(huán)境改變自身的功能，很可能仍有尚未被定義的新亞型存在，而亞型間的相互轉(zhuǎn)化也是值得進(jìn)一步探討的問題。此外，除了巨噬細(xì)胞本身，與其他炎癥細(xì)胞間的相互作用也可能是未來的研究熱點(diǎn)。正如上文所述，細(xì)胞因子作為細(xì)胞間的“信使”，是RIF中一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)的啟動(dòng)因素。對(duì)這些細(xì)胞因子進(jìn)行調(diào)控，可能是治療包括RIF在內(nèi)的一些進(jìn)行性炎癥疾病的有效手段。而作為預(yù)防終末期腎功能衰竭的替代治療方式，目前基于細(xì)胞和基因等的干預(yù)治療正在被廣泛開發(fā)，雖仍較少應(yīng)用于臨床，但以巨噬細(xì)胞為靶向的治療方案對(duì)于RIF患者而言無疑是具有重要價(jià)值的。