巨噬細胞與肝纖維化

魚康康 施光峰 李寧

摘 要 肝纖維化是一種由慢性肝損傷引起的肝臟結構及功能異常改變的病理學過程，但現(xiàn)已有大量研究顯示其是一個可逆轉(zhuǎn)的過程。既往研究表明，肝星狀細胞活化時產(chǎn)生的大量細胞外基質(zhì)在肝纖維化中起著關鍵作用。近期研究則發(fā)現(xiàn)，肝巨噬細胞才是肝纖維化的中心調(diào)控者。炎癥反應與肝纖維化密切相關，而巨噬細胞是炎癥應答中的關鍵細胞。通過促使肝星狀細胞的活化或凋亡、纖維膠原的形成或降解，巨噬細胞具有促進或逆轉(zhuǎn)肝纖維化的雙向調(diào)節(jié)作用。

關鍵詞 肝纖維化 巨噬細胞 細胞外基質(zhì)

中圖分類號：R365； R575.2 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1533（2019）05-0017-04

Macrophage and liver fibrosis

YU Kangkang， SHI Guangfeng， LI Ning*

（Department of Infectious Diseases， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT Hepatic fibrosis is a pathological process of the abnormality of hepatic structure and function caused by chronic liver injury. However， plenty of evidence now indicates that it is a reversible process. Previous studies have showed that a large number of extracellular matrices produced by the activation of hepatic stellate cells play a critical role in hepatic fibrosis. However， emerging evidence demonstrates that hepatic macrophage is the central regulator of fibrosis development and resolution. Inflammatory response is closely related to hepatic fibrosis while the macrophages are key cells in it. Macrophages have a two-way regulation of promoting or reversing hepatic fibrosis by promoting activation or apoptosis of hepatic stellate cells and formation or degradation of fibrillar collagen.

KEY WORDS hepatic fibrosis； macrophage； extracellular matrix

肝纖維化是肝臟在病毒性肝炎、酒精性肝病或非酒精性脂肪肝等慢性肝損傷后發(fā)生的修復應答反應，這一修復應答可導致細胞外基質(zhì)在肝臟過量沉積并破壞肝組織的正常結構，形成肝臟結節(jié)，最終發(fā)展為肝硬化[1]。既往研究表明，肝星狀細胞活化時產(chǎn)生的大量細胞外基質(zhì)在肝纖維化中起著關鍵作用。近期研究則發(fā)現(xiàn)，肝巨噬細胞才是肝纖維化的中心調(diào)控者。在肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展中，炎癥反應是必經(jīng)過程，而巨噬細胞是炎癥反應中的關鍵細胞[2-3]。通過促使肝星狀細胞活化或凋亡、纖維膠原的形成或降解，巨噬細胞具有促進和逆轉(zhuǎn)肝纖維化的雙向調(diào)節(jié)作用[4-5]。巨噬細胞與肝纖維化關系密切，本文就這兩者關系的研究進展作一概要介紹。

1 巨噬細胞的分類及功能

巨噬細胞是非特異性免疫的重要組成部分，在機體各組織、器官中均有分布，其中寄居于肝臟的巨噬細胞被稱為肝巨噬細胞（即枯否細胞）。根據(jù)細胞表面標志物及分泌的細胞因子種類，巨噬細胞可被分為兩型：一型是M1型巨噬細胞，即經(jīng)典活化型巨噬細胞，由脂多糖或γ-干擾素活化形成，可分泌大量的白細胞介素（interleukin， IL）-6、IL-12、IL-23、α-腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor-α， TNF-α）等細胞因子和誘導型一氧化氮合酶，分泌IL-10較少；另一型是M2型巨噬細胞，即選擇活化型巨噬細胞，由IL-4、IL-10等活化形成，可分泌大量的精氨酸酶-1、β-轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor-β， TGF-β）、IL-10等物質(zhì)[4]。M2型巨噬細胞還可被進一步分為M2a、M2b和M2c三種亞型。M1型巨噬細胞能促進1型輔助性T細胞細胞因子相關反應，具有殺菌作用；M2型巨噬細胞則能促進2型輔助性T細胞細胞因子相關反應，具有免疫調(diào)節(jié)、抑制炎癥反應等作用[6]。巨噬細胞的這種異質(zhì)性與其所處的微環(huán)境和刺激物有關，不同環(huán)境下的巨噬細胞可極化為不同表型，從而具有不同、甚至相反的功能。已有研究顯示，巨噬細胞具有促進或逆轉(zhuǎn)肝纖維化的雙向調(diào)節(jié)作用，是肝纖維化的中心調(diào)控者[3]。

2 巨噬細胞與肝纖維化發(fā)展

2.1 巨噬細胞與肝星狀細胞

肝星狀細胞活化形成的肌成纖維細胞是公認的肝纖維化中細胞外基質(zhì)的主要來源，而巨噬細胞既能誘導肝星狀細胞活化，又能促進肌成纖維細胞存活[4]。研究發(fā)現(xiàn)，在丙型肝炎病毒感染引起的肝纖維化中，浸潤的巨噬細胞可分泌血小板衍生生長因子、TGF-β等細胞因子，進而誘導肝星狀細胞活化，促進膠原合成[7]。然而，Pradere等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠肝巨噬細胞并不誘導肝星狀細胞活化相關信號通路的激活，而是激活肝星狀細胞中核因子-κB（nuclear factor-κB， NF-κB）信號通路。如清除掉肝纖維化小鼠體內(nèi)的單核巨噬細胞，則能抑制肝星狀細胞中NF-κB信號通路的活化。該研究還發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞誘導NF-κB活化是經(jīng)IL-1和TNF-α介導的，IL-1和TNF-α并不能激活肝星狀細胞，而是促進肌成纖維細胞存活，致使肝纖維化發(fā)展。此外，研究者也證實，樹突狀細胞對肝星狀細胞中NF-κB信號通路活化的作用很小，且與肝纖維化發(fā)展無關[8]。

趨化因子受體可介導免疫細胞入肝，促進肝臟炎癥發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，在趨化因子配基CCL4誘導的小鼠肝纖維化模型中聚集了大量的趨化因子受體CCR9陽性巨噬細胞，而敲除CCR9則可使小鼠的肝纖維化獲得明顯緩解[9]。該研究還發(fā)現(xiàn)，活化的肝星狀細胞也高表達CCR9，CCR9陽性巨噬細胞能通過CCR9-CCL25軸活化肝星狀細胞，進而促進肝纖維化發(fā)展[9]。另有研究發(fā)現(xiàn)，蛋白酶激活受體-1（protease-activated receptor-1， PAR-1）對骨髓來源的巨噬細胞具有趨化誘導作用[10]。將PAR-1缺陷小鼠的骨髓移植給野生型肝纖維化小鼠后，野生型小鼠肝內(nèi)的瘢痕相關巨噬細胞（scar-associated macrophages， SAM）和骨髓來源的巨噬細胞均減少，且肝內(nèi)膠原降解、肝星狀細胞活化受到抑制，提示PAR-1誘導的骨髓來源的巨噬細胞能通過增加膠原生成和促進肝星狀細胞活化而加重肝纖維化[10]。

2.2 巨噬細胞與自噬

自噬是細胞將衰老的細胞器、多余的蛋白等通過溶酶體降解的過程，其產(chǎn)物可循環(huán)利用，對維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及應激狀態(tài)下細胞的存活有重要作用[11]。有關研究表明，巨噬細胞自噬能調(diào)控天然免疫并引發(fā)組織炎癥，肝巨噬細胞自噬在調(diào)控炎性小體中起著重要作用[12]。Ilyas等[13]發(fā)現(xiàn)，在由急性毒性引起的肝損傷小鼠中，巨噬細胞自噬能抑制炎性小體IL-1β的產(chǎn)生及分泌，從而限制肝臟損傷、阻止病情發(fā)展。Lodder等[14]也發(fā)現(xiàn)，在CCL4誘導的小鼠肝損傷模型中，敲除自噬基因Atg5后的巨噬細胞表達的IL-1A/1B增多，對炎癥細胞的募集能力增強，小鼠肝損傷加重，更易發(fā)生肝纖維化。

2.3 巨噬細胞與促纖維化因子

巨噬細胞具有強大的分泌炎癥因子和促纖維化因子的功能，其中包括典型的促纖維化因子TGF-β，后者能促進肌成纖維細胞活化及細胞外基質(zhì)的合成[15]。巨噬細胞還能通過高表達血小板反應素-1而間接促進TGF-β的產(chǎn)生，進而導致肝纖維化發(fā)展[7]。

在小鼠肝纖維化模型中，研究發(fā)現(xiàn)在肝損傷早期有大量高表達淋巴細胞抗原6復合物（lymphocyte antigen 6 complex， Ly-6C）的巨噬細胞浸潤，此類細胞的CCL2表達上調(diào)，并伴TNF-α等炎癥因子的分泌增加，會促進肝纖維化發(fā)展[16]。另有研究發(fā)現(xiàn)，肝損傷時巨噬細胞介導的慢性炎癥可激活NF-κB激酶抑制因子-NF-κB信號通路并直接引發(fā)肝纖維化[17]。CCR8在肝損傷后巨噬細胞的募集中起著重要作用，能調(diào)控炎癥應答，并影響巨噬細胞、樹突狀細胞和輔助性T細胞的分化，促進肝臟炎癥和纖維化的發(fā)展[18]。

2.4 巨噬細胞與血管生成

肝纖維化時肝臟血管結構改變，形成低氧環(huán)境，易誘導血管生成。在這種環(huán)境下，肝星狀細胞會分泌多種促血管生成因子，促進肝纖維化發(fā)展[19]。高表達Ly-6C的巨噬細胞具有促肝纖維化作用。近期研究發(fā)現(xiàn)，在感染、損傷等情況下，大量高表達Ly-6C的巨噬細胞會被募集至損傷部位的新生血管周圍，且其CCL2表達上調(diào)，能通過提高血管內(nèi)皮生長因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix matalloproteinase， MMP）-9的水平而促進炎癥相關的血管生成，導致肝纖維化發(fā)展[20]。但如使用CCL2抑制劑阻止此類巨噬細胞的募集，則肝纖維化可快速消退[20]。

2.5 巨噬細胞的亞群變化

Bility等[21]利用人源化小鼠建立了慢性乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）感染模型，發(fā)現(xiàn)小鼠的肝臟炎癥及纖維化程度與高水平的M2樣活化表型的巨噬細胞浸潤相關，且后證實在慢性乙型肝炎患者的肝臟中也有此類巨噬細胞的聚集，并發(fā)現(xiàn)此類巨噬細胞可加速急性乙型肝炎肝衰竭患者肝臟的纖維化及壞死。Bility等最后還通過細胞實驗證實，M1和M2型巨噬細胞均能在HBV刺激下發(fā)生M2樣活化[21]。近期研究顯示，M1和M2型巨噬細胞的極化發(fā)生于肝纖維化發(fā)展過程中，并在纖維化的肝臟中表現(xiàn)明顯，提示巨噬細胞極化與肝纖維化相關[5]。此外，臨床研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞活化的標志物CD163水平與慢性病毒性肝炎患者的肝纖維化獨立相關[22]。

3 巨噬細胞與肝纖維化逆轉(zhuǎn)

大量研究顯示，巨噬細胞在細胞外基質(zhì)降解中同樣起著關鍵作用：慢性肝損傷后，在瘢痕組織及肌成纖維細胞附近存在大量SAM，后者能動態(tài)調(diào)控肝星狀細胞的活化和細胞外基質(zhì)的降解[23]。Barnes等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，在肝纖維化中，巨噬細胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor， MMIF）是募集SAM所必需的。該研究在CCL4誘導的肝纖維化小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，MMIF缺陷型小鼠的SAM募集減少，肝星狀細胞活化和Ⅰ型膠原生成也減少，但兩組小鼠的細胞外基質(zhì)沉積程度相似，提示MMIF缺陷組小鼠的細胞外基質(zhì)降解減少。該研究還證實，SAM募集減少與MMP-13表達降低相關，表明MMIF能募集SAM并通過MMP-13降解細胞外基質(zhì)，促進肝纖維化逆轉(zhuǎn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，M1型（細胞表面分子包含干擾素調(diào)控因子-5等）和M2型（細胞表面分子包含幾丁質(zhì)酶樣蛋白-3等）SAM均大量存在于纖維化的肝臟中，但當肝纖維化改善時，M2型SAM幾近消失，而M1型SAM的數(shù)量無明顯變化，且MMP-9活性增強，提示M1型SAM在肝纖維化逆轉(zhuǎn)中起著更重要的作用[25]。

在肝纖維化小鼠模型中，低表達Ly-6C的巨噬細胞能逆轉(zhuǎn)CCL4誘導的慢性肝損傷[16]。研究發(fā)現(xiàn)，在瘢痕組織降解期，低表達Ly-6C的巨噬細胞大量積累于肝臟中，其主要來源可能是促肝纖維化的高表達Ly-6C的巨噬細胞在吞噬作用的誘導下發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，導致炎癥因子和趨化因子表達下調(diào)，同時MMP等抗纖維化因子表達上調(diào)，使得肝纖維化改善[16]。研究還發(fā)現(xiàn)，使用CCL2抑制劑阻止高表達Ly-6C的巨噬細胞的募集能明顯加快肝纖維化改善[16， 20]。肝臟出現(xiàn)炎癥時肝細胞和肝星狀細胞會產(chǎn)生趨化因子CXC3L1，CXC3L1與巨噬細胞表面的趨化因子受體CXC3R1結合后能促進巨噬細胞存活并產(chǎn)生抗炎表型，阻止肝臟炎癥及纖維化的進一步發(fā)展[19]?？傊奘杉毎峭ㄟ^表達MMP降解細胞外基質(zhì)及轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡妆硇偷榷诟卫w維化逆轉(zhuǎn)中發(fā)揮重要作用的，這為開展基于巨噬細胞的抗肝纖維化治療研究提供了理論依據(jù)[26]。

4 結語

肝纖維化乃至肝硬化的可逆轉(zhuǎn)性已得到越來越多研究的揭示，因而深入研究其逆轉(zhuǎn)背后的具體機制意義重大，相關成果有望用于改善此類患者的預后。巨噬細胞在肝纖維化中的作用近年來已逐漸被人們所認識，通過調(diào)控肝星狀細胞的活化與凋亡、細胞外基質(zhì)的形成與降解、血管生成、促炎癥細胞因子的分泌、自噬等，巨噬細胞深刻地影響著肝纖維化的發(fā)展與轉(zhuǎn)歸。巨噬細胞的表型轉(zhuǎn)換可能與肝纖維化的發(fā)生和逆轉(zhuǎn)均存在著密切的關系。然而，巨噬細胞對肝纖維化的雙向調(diào)節(jié)作用與其不同亞型的功能是否相關及如何相關，仍有待進一步的研究和探索。期待相關研究能為肝纖維化防治帶來新的突破性的進展。

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