消化道巨噬細(xì)胞的功能與炎性腸病和腸道腫瘤的相關(guān)性研究進(jìn)展

王田田 高琛琛 李利生 徐敬東*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)與病理生理學(xué)系，北京 100069；2.首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機能學(xué)實驗中心，北京 100069)

巨噬細(xì)胞(macrophages，Mφ)是由血液中的單核細(xì)胞(monocytes，Mo)分化而來，在人體防御功能中扮演了重要角色，消化道具有重要而復(fù)雜的免疫功能，其中Mφ在維持腸道免疫平衡中的作用引起了高度關(guān)注。此外，Mφ在不同的腸道環(huán)境下發(fā)揮多種功能，即宿主防御、傷口愈合和免疫調(diào)節(jié)。在不同的腸道微環(huán)境的作用下Mφ可分化為M1Mφ、M2Mφ和調(diào)節(jié)性Mφ(regulatory macrophages，Mregs)，并且與炎性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)、胃腸道腫瘤的關(guān)系密切。IBD包括兩種類型的疾病：潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病 (Crohn’s disease, CD)。IBD一直被認(rèn)為是典型的自身免疫性疾病，有報道[1]證實多種因素可使腸道菌群紊亂并破壞黏液層，導(dǎo)致IBD的發(fā)生。目前有研究[2-3]表明腸道Mφ功能失衡可引起IBD和胃腸道腫瘤等多種腸道疾患發(fā)生。故本綜述以Mφ在腸道免疫調(diào)節(jié)中的作用為主線，以腸道自身免疫疾病發(fā)生與Mφ的相關(guān)性為主要內(nèi)容，闡述Mφ在腸道免疫平衡中的作用，為臨床治療腸道疾患提供新視角。

1 巨噬細(xì)胞與腸道微生物

腸道中寄居著種類繁多數(shù)量龐大的微生物，寄居部位不同，其種類和數(shù)量不同。 從口腔進(jìn)入胃的細(xì)菌絕大多數(shù)被胃酸殺滅，剩下的主要是革蘭氏陽性需氧菌；小腸菌群的構(gòu)成介于胃和結(jié)腸之間，近端小腸的菌叢與胃內(nèi)相近，但常能分離出大腸桿菌和厭氧菌；遠(yuǎn)段回腸厭氧菌的數(shù)量開始超過需氧菌，其中大腸桿菌恒定存在，厭氧菌如雙歧桿菌屬、類桿菌屬、梭狀芽胞桿菌屬都有相當(dāng)數(shù)量；在回盲瓣的遠(yuǎn)側(cè)，細(xì)菌數(shù)量急劇上升，結(jié)腸細(xì)菌數(shù)量高達(dá)1011～1012CFU/mL，細(xì)菌總量幾乎占糞便干重的1/3。其中厭氧菌達(dá)需氧菌的103～104倍。主要菌種為糞桿菌屬、雙歧桿菌屬和真桿菌屬，在十二指腸約為102CFU/mL，在空腸約為102CFU/mL，在近端回腸約為103CFU/mL，在末端回腸約為107～108CFU/mL，在結(jié)腸中數(shù)量最多約為1011～1012CFU/mL[3]。在生理條件下，腸道微生物在維持腸道免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)中不可或缺，腸道微生物分為有益菌和有害菌，正常情況下它們保持動態(tài)平衡，當(dāng)發(fā)生炎性反應(yīng)時腸道菌群失調(diào)，刺激腸道Mφ遷徙與分化。Mφ是一種吞噬細(xì)胞，參與了固有免疫和獲得性免疫，通過對細(xì)胞殘片及病原體的識別、吞噬處理達(dá)到抗原呈遞的效果。由于腸道是Mφ和共生菌的最大存儲庫，因此Mφ可以被視為腸道菌群的“監(jiān)管者”而不是炎性反應(yīng)催化劑。因為Mφ產(chǎn)生的免疫抑制細(xì)胞因子可抑制腸道細(xì)菌引起的炎性反應(yīng)級聯(lián)反應(yīng)，由此保護(hù)腸免受菌群失衡引起的過度反應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重的炎性損傷。

2 巨噬細(xì)胞的分化與生物學(xué)特征

2.1 巨噬細(xì)胞的起源和分化

單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)(mononeuclear phagocyte system，MPS)來自于骨髓造血干細(xì)胞和胚胎中的卵黃囊祖細(xì)胞以及早期的胎兒肝臟。早在1980年，Johnson等[4]利用Chédiak-Higashi 標(biāo)志物實驗證實，肺的間質(zhì)和肺泡內(nèi)Mφ都來源于骨髓前體細(xì)胞。MPS由Mo、Mφ、破骨細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)等組成。

Mφ幾乎存在于所有組織中。它們與循環(huán)外周血Mo(peripheral blood mononuclear cells，PBMcs)有區(qū)別，后者在穩(wěn)定狀態(tài)或響應(yīng)炎性反應(yīng)時遷移到組織中，PBMcs由骨髓中常見的祖細(xì)胞分化而來，這些祖細(xì)胞是許多不同細(xì)胞類型的前體細(xì)胞，包括中性粒細(xì)胞(neutrophil，NE)、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、Mφ、DC和肥大細(xì)胞(mast cell，MC)。在Mo發(fā)育期間，骨髓祖細(xì)胞又稱粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞集落形成單位granulocyte macrophage colony forming unit，GM-CFUc)依次產(chǎn)生原始Mo、幼稚Mo和最終從骨髓釋放到血液中的Mo。Mo從血液遷移到組織中以補充胃腸道的Mφ和肝臟的枯否細(xì)胞等[5]。

在血液中，關(guān)于Mo群體是否會分化為組織特定的Mφ存在很大爭議。雖然Mo異質(zhì)性尚未完全了解，但一種理論認(rèn)為，Mo在血液中繼續(xù)發(fā)育并成熟，在此過程中可遷徙至不同的組織中形成具有不同功能和結(jié)構(gòu)的細(xì)胞群。依據(jù)它們從血液中遷移到組織所發(fā)揮的功能可分為“炎性”和“定居”Mo[6]。定居Mo存在于非炎性組織中且半衰期長，而其前體炎性Mo存在于炎性組織中且存活時間較短。這兩種Mo群體可憑借細(xì)胞表面標(biāo)志物趨化因子受體CX3CR1的表達(dá)來區(qū)分。炎性Mo被定義為CC-趨化因子受體2(CCR2+)CX3CR1low和GR1+(也稱為Ly6C)；而定居Mo定義為CCR2-CX3CR1hiGR1-。人的Mo也可根據(jù)細(xì)胞表面標(biāo)志物CX3CR1的表達(dá)分為兩大類[6-7]，大多數(shù)Mo是CD14+CD16-CD64+CCR2+CX3CR1low，被稱為“經(jīng)典”Mo；或者是CD14lowCD16+CD64-CX3CR1hi，被稱為“非經(jīng)典”Mo。大約90%的人類Mo表達(dá)經(jīng)典標(biāo)記。有研究[6]顯示這些定居Mo在血管受到損傷和感染的情況下迅速侵入組織，隨后啟動固有免疫反應(yīng)并分化成Mφ。而炎性Mo的作用相反，它在感染后到達(dá)炎性反應(yīng)部位并分化為炎性DC。也有研究[8]顯示炎性Mo可分化為炎性Mφ，定居Mo的游走可能依賴于受損組織或內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)出的化學(xué)信號。

更重要的是，有研究[6]進(jìn)一步的證明，人類骨髓中的Mo可通過Ly6C/Gr1、CCR2和CX3CR1的表達(dá)被分為Ly6ChiMo和Ly6ClowMo。Ly6ChiMo表達(dá)高水平的Ly6C/GR1、CCR2和CD62L，但CX3CR1水平低。CCR2是趨化因子受體，可誘導(dǎo)Ly6ChiMo進(jìn)入血液循環(huán)。Ly6ClowMo表達(dá)低水平的Ly6C/GR1、CCR2和CD62L，但表達(dá)高水平的CX3CR1[9]。Ly6ClowMo被認(rèn)為是定居Mφ的前體,進(jìn)入血流的Mo依賴于CX3CR1表達(dá)，但也有實驗[6]結(jié)果與此相反，認(rèn)為腸道Mφ在炎性反應(yīng)和健康狀態(tài)下均依賴于循環(huán)血液Ly6ChiMo的持續(xù)快速補充。在正常結(jié)腸中，Mo通過失去Ly6C的表達(dá)，逐漸分化為組織定居Mφ，上調(diào)CX3CR1、F4/80、CD64、CD11c等Mφ標(biāo)記的表達(dá)并分泌抗炎細(xì)胞因子白介素-10(interleukin-10，IL-10)[10]。缺乏CCR2或其趨化因子配體2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL2]的小鼠腸道Mφ數(shù)量減少，這意味著Mφ前體在腸道固有層的招募可能依賴于CCR2-CCL2軸。在腸道炎性反應(yīng)中，組織中的定居Mφ仍然來自血液循環(huán)的Mo，只是從抗炎Mφ轉(zhuǎn)變?yōu)門oll樣受體(Toll-like receptor，TLR)高表達(dá)的炎性Mφ。然而，研究[9]顯示血液Ly6ChiMo也可轉(zhuǎn)化為Ly6ClowMo并返回至骨髓來補充定居Mφ。Bain等[11]提出不僅血液Mo可分化為Mφ，且定居Mφ具有自我更新的特點，但其機制尚未完全闡明，有研究[12]表明定居Mφ來自于一個在原位自我更新的胚胎前體，但是可以被進(jìn)入腸道的Ly6ChiMo“充盈”，這些Mo作為完全應(yīng)答的細(xì)胞進(jìn)入腸道，隨后又受到腸道微環(huán)境的調(diào)控。這個解釋可能有助于解釋部分定居Mφ的起源。此外，從骨髓直接進(jìn)入血液的Mo具有炎性反應(yīng)表型，這些細(xì)胞迅速離開血流并分化成組織巨噬細(xì)胞(tissue macrophages，TMφ)或DC。Auffray等[13]推測，最初未募集到組織的Mo可能在血液中進(jìn)一步成熟并最終成為血細(xì)胞的一部分，其被認(rèn)為有助于維持血管內(nèi)皮細(xì)胞的完整性，并保持組織中定居Mφ穩(wěn)定。因此，這些Mo是炎性反應(yīng)和創(chuàng)傷期間組織中Mφ的主要來源，它們從血流中的遷移增強。

腸道定居Mφ產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，特別是IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)，而炎性Mφ在炎性反應(yīng)部位起作用并具有強殺菌特性。在腸道中，IL-10可在Mφ、Th2細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷樣T細(xì)胞(natural killer T-like cells，NKT)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory cells，Tregs )中表達(dá)。

活化的Mo和Mφ是IL-10的主要來源，IL-10可抑制在脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)[14]的刺激下Mφ產(chǎn)生的多種促炎因子，如一氧化氮(nitric oxide，NO)等，以免造成更嚴(yán)重的組織損傷，其機制是通過 LPS-IκBα-NF-κB信號軸發(fā)揮作用的[15]。實驗[16]表明Mφ產(chǎn)生的IL-10對Foxp3+Tregs表達(dá)具有重要的調(diào)節(jié)作用，CD4+Foxp3+T細(xì)胞通過IL-10和TGF-β依賴性機制維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)。最近，關(guān)于具有Mφ類型特異性缺失IL-10的檸檬酸桿菌感染小鼠的研究[17]證明，IL-10通過調(diào)節(jié)IL-23的產(chǎn)生以限制固有免疫防止急性細(xì)菌感染中的過度炎性反應(yīng)，而IL-10的缺乏可導(dǎo)致腸道Mφ染色質(zhì)穩(wěn)定性改變[18]，這些結(jié)果提示IL-10在抑制炎性反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。

同時腸道定居Mφ高表達(dá)TGF-β受體并參與活化的TGF-β信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，在TGF-β作用下通過TLRs激活并可轉(zhuǎn)移NF-κB[8]。而TGF-β可與Tregs表達(dá)的Foxp3結(jié)合，形成CD4+Foxp3+Tregs降低黏膜Mφ激活和轉(zhuǎn)位NF-κB的能力。此外，Smad7可表達(dá)阻斷TGF-β信號傳導(dǎo)并激活炎性Mφ，這一發(fā)現(xiàn)在壞死性小腸結(jié)腸炎Mφ 實驗中得到證實[12]。

粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)是促進(jìn)造血干細(xì)胞分化成原始Mo、幼稚Mo和Mo的主要因子。血流中循環(huán)中有不同類型Mo，部分血中Mo經(jīng)歷成熟，適應(yīng)其局部微環(huán)境變?yōu)楦鞣N定居Mφ，部分Mo則分化成游離Mφ，在不同組織中如阿米巴蟲一樣遷移(圖1)。

2.2 巨噬細(xì)胞的生物學(xué)特征和功能

Mφ的體積是Mo的5～10倍，且有更多的細(xì)胞器(特別是溶酶體)、褶皺和偽足。而定居Mφ分布廣泛，表型眾多，例如胃腸道的Mφ、肺中的塵細(xì)胞、皮膚中的朗格漢斯細(xì)胞等。Mφ是以其吞噬作用命名的，其通過調(diào)理素(Fc受體和C3b受體)或非調(diào)理素受體[甘露糖受體(mannose receptor，MMR)、清道夫受體(scavenger receptor，SR)、模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)、特別是TLRs]，使Mφ可以參與固有免疫和獲得性免疫。Mφ具有強大的吞噬功能，每天可清除約2×1011個紅細(xì)胞，這相當(dāng)于每年接近3 kg的鐵和血紅蛋白被“回收”以供機體重復(fù)使用，此過程一旦受阻機體將無法生存。同時Mφ還參與清除組織重塑過程中產(chǎn)生的細(xì)胞碎片，并快速有效地清除已經(jīng)凋亡的細(xì)胞。此過程不依賴于免疫細(xì)胞的信號傳導(dǎo)而發(fā)生，使未被刺激的Mφ產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生免疫介質(zhì)，即介導(dǎo)吞噬作用的受體不能轉(zhuǎn)導(dǎo)誘導(dǎo)細(xì)胞因子基因轉(zhuǎn)錄的信號，或產(chǎn)生抑制信號和細(xì)胞因子，使Mφ每天發(fā)生的大部分吞噬作用與其他免疫細(xì)胞無關(guān)。因此，Mφ的主要作用不是免疫效應(yīng)細(xì)胞的作用，而是作為普通的“清潔細(xì)胞”，清除細(xì)胞外基質(zhì)的間隙環(huán)境[19]。

Mφ可通過TLRs、PRR和IL-1R識別壞死細(xì)胞碎片中存在的內(nèi)源性危險信號，其中大部分信號通過髓樣分化因子(myeloid differentiation factor88，MyD88)呈遞。該功能使Mφ成為宿主危險的主要傳感器之一。內(nèi)源性危險信號可引起組織中Mφ活化，使其在固有免疫和適應(yīng)性免疫中分化成不同表型。除此之外，Mφ也可被IL-8激活并釋放IL-1、IL-6、IL-12和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)，其將NE募集至炎性反應(yīng)部位并產(chǎn)生殺菌物質(zhì)，導(dǎo)致組織液化并形成膿液以消除入侵的病原體。而NE通過分泌存儲在顆粒中乳鐵蛋白、脂籠蛋白、溶菌酶、IL-37、CX3C-趨化因子配體1(chemokine CX3C motif ligand 1，CX3CL1)活化Mφ[20]，使Mφ可以識別進(jìn)入上皮或黏膜屏障的微生物，并伸出偽足以吞噬這些微生物，隨后通過溶酶體進(jìn)行消化。自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)通過釋放γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)或通過細(xì)胞毒性來影響Mφ的活化，同時Mφ產(chǎn)生的IL-1β、IL-10和TGF-β可抑制固有免疫應(yīng)答，而吞噬衰老的NE，脂氧素、保護(hù)素和分解素有助于保護(hù)固有免疫應(yīng)答。

3 腸內(nèi)Mφ特性與功能

3.1 腸道Mφ的一般特征

Spoettl 等[21]通過體外三維共培養(yǎng)模型證實腸道Mφ的分化依賴于腸上皮細(xì)胞。Mφ廣泛分布于所有哺乳動物的腸道中，包括黏膜層和黏膜下層。研究[22]顯示腸道Mφ數(shù)量變化與腸道細(xì)菌數(shù)量相關(guān)。使用成熟小鼠Mφ標(biāo)志物F4/80發(fā)現(xiàn)，小腸中F4/80總量為1.3×107，大腸中為1.4×107，在無菌小鼠的腸道中，Mφ的數(shù)量減少，F(xiàn)4/80明顯降低[23]，這提示Mφ具有腸道病原防御功能。

腸道中Mφ與其他組織存在差異。在生理狀態(tài)下[24]，Mφ不表達(dá)共刺激分子，如CD40、CD80和CD86，或誘導(dǎo)呼吸爆發(fā)來消滅微生物，且腸道定居Mφ對TLRs配體的反應(yīng)與其他組織中有所不同[8]。TLRs是位于細(xì)胞表面或內(nèi)部的膜糖蛋白，具有結(jié)合配體的胞外區(qū)和觸發(fā)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)級聯(lián)的外質(zhì)域?？梢孕纬僧愒椿蛲炊垠w，或與其他受體結(jié)合以識別各種微生物。Mφ可通過MyD88、TLRs結(jié)構(gòu)域銜接蛋白(TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β，TRIF)和NF-κB介導(dǎo)的多種途徑被激活[25]，而TLRs是最具特色的PRR。然而，腸道定居Mφ對TLRs配體無反應(yīng)且不產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子或趨化因子，如IL-1、IL-6、IL-12、IL-23、TNF-α、趨化因子CXC配體(chemokine C-X-C motif ligand，CXCL)10(IP-10)[8,24]。推測可能是腸道的Mφ通過各種機制阻斷了TLRs的下游信號，包括缺乏關(guān)鍵的適配器信號分子，如MyD88、白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶(interleukin-1 receptor-associated kinase，IRAK) 和TNF受體相關(guān)因子6(TNF receptor associated factor 6，TRAF6)，或存在抑制分子，如IRAK-M?？偟膩碚f，這些結(jié)果導(dǎo)致NF-κB不能轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，或不能激活基因轉(zhuǎn)錄[26]。當(dāng)然，這并不意味著TLRs在腸道Mφ中表達(dá)或不表達(dá)不重要。事實上，Mφ中的TLRs信號通路對于保護(hù)腸道上皮免受機械和毒性損傷必不可少[27]。

3.2 腸Mφ可塑性特征

Mφ可根據(jù)環(huán)境因素改變其生理功能，而表現(xiàn)出一定的可塑性。Mφ可以對受傷或感染后迅速產(chǎn)生的內(nèi)源性刺激作出反應(yīng)，這些早期刺激通常由固有免疫細(xì)胞產(chǎn)生，并對Mφ的功能產(chǎn)生快速調(diào)節(jié)。同時Mφ可對由抗原特異性免疫細(xì)胞產(chǎn)生的信號作出反應(yīng)。這些信號比固有免疫刺激局限但持續(xù)時間長，通常會引起Mφ結(jié)構(gòu)和功能的改變。目前，Mφ可根據(jù)宿主防御、傷口愈合和免疫調(diào)節(jié)的自我平衡不同可分化為M1Mφ、M2Mφ、TAM和Mregs[19](圖2)。

圖2 Mφ的分型和各自的刺激因素、表面標(biāo)記和細(xì)胞因子關(guān)聯(lián)性Fig.2 Classification of Mφ and its correlation with stimulating factors, surface markers and cytokines

Black arrows represent stimulation; blue arrows represent release; green arrows represent expression;IFN-γ/β：interferon-γ/β；LPS：lipopolysaccharide；GM-CSF：granulocytemacrophage colony stimulating factor；MHC-II：major histocompatility complex class II;SOCS3： suppressor of cytokine signaling 3;TNF：tumor necrosis factor；iNOS：inducible nitric oxide synthase；GC：glucocorticoid；IL：interleukin；CSF-1：macrophage colony-stimulating factor 1；TGF-β：transforming growth factor-β；Helminth；Arg-1：arginine-1；VEGF：vascular endothelial growth factor；CCL：the chemokine (C-C motif) Ligand；CH13L1：chitinase-3-like protein-1；TME：tumor microenvironment；VCAM-1：vascular cell adhesion molecule-1；CTSC：cathepsin C；apoptotic cells;GPCRS：g-protein-coupled receptors.

3.2.1 經(jīng)典活化的Mφ(classically activated macrophages，M1Mφ)

M1Mφ特指在細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答過程中產(chǎn)生效應(yīng)的Mφ，可產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，具有很強的殺死微生物特性，但是這些特性也容易引起組織破壞。IFN-γ、LPS、GM-CSF等可激活M1Mφ[28]，在M1Mφ激活過程中觸發(fā)的基因是由轉(zhuǎn)錄因子組合誘導(dǎo)的，包括在IFN-γ受體后激活的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活(signal transducer and activator of transcription，STAT)分子，以及作用于TLRs或TNF受體活化的NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)。其特征在于分泌IL-1β、TNF、IL-12和IL-18和趨化因子CXCL9、CXCL10的能力增強，可高表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類分子(major histocompatility complex class Ⅱ，MHC-Ⅱ)、CD68、CD80、CD86共刺激分子。M1Mφ細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子3(suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3)的表達(dá)增加，激活誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)產(chǎn)生NO，加劇了炎性反應(yīng)[29]。 由此可見，M1Mφ具有吞噬大量病原體的能力，并殺死吞噬的細(xì)菌。

在M1Mφ的激活中，IFN-γ和TNF兩種信號介導(dǎo)下可使Mφ具有強殺傷能力并分泌促炎細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)。NK細(xì)胞通過產(chǎn)生IFN-γ，這可使Mφ分泌促炎細(xì)胞因子，產(chǎn)生更多的·O2-和NO-以增加其殺傷能力。因此，免疫介質(zhì)使M1Mφ發(fā)揮抗感染能力，而IFN-γ作用于M1Mφ的效應(yīng)短暫[30]。所以，通常需要適應(yīng)性免疫應(yīng)答來維持M1Mφ穩(wěn)定的宿主防御。TNF以MyD88依賴性方式發(fā)揮作用，TLRs配體誘導(dǎo)TNF mRNA的轉(zhuǎn)錄，TNF-α與IFN-γ共同作用活化Mφ群。除了MyD88，TLRs配體還可以激活TRIF依賴性途徑，通過IFN調(diào)節(jié)因子3(interferon regulatory factor 3，IRF3)調(diào)節(jié)IFN-β的產(chǎn)生[31]。這種內(nèi)源性產(chǎn)生的IFN-β可以代替由NK細(xì)胞和T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ并激活M1Mφ。由M1Mφ產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子不僅參與宿主防御，也會造成宿主損傷。M1Mφ產(chǎn)生的IL-1、IL-6和IL-23與TH17細(xì)胞的發(fā)育和增生有關(guān)[32]，而TH17細(xì)胞分泌的IL-17與多形核白細(xì)胞(polymorphonuclear leukocyte，PMN)募集有關(guān)，這可導(dǎo)致炎性反應(yīng)性自身免疫病變[33]。同時M1Mφ不僅通過分泌TGF-β清除凋亡的PMNs抑制炎性反應(yīng)的發(fā)生，還可激活T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ參與 Th1 型免疫應(yīng)答，由此可見，M1Mφ發(fā)揮細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。這提示M1Mφ是宿主防御的重要組成部分，但M1Mφ活化是一把雙刃劍。M1Mφ是幾種自身免疫性疾病的關(guān)鍵介質(zhì)，包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、IBD[9]、多發(fā)性硬化癥、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、肥胖、1型糖尿病[34]。這一特性引起了科學(xué)家的高度重視。

3.2.2 選擇性活化Mφ(alternative activated macrophages，M2Mφ)

又名替代性活化Mφ，在促進(jìn)傷口愈合，寄生蟲感染、組織重塑、血管生成和過敏性疾病的反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。巨噬細(xì)胞集落刺激因子-1(macrophage colony-stimulating factor-1，CSF-1)、IL-4、IL-13、TGF-β、糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid，GC)、真菌和蠕蟲感染等可使M2Mφ激活，M2Mφ使MMR上調(diào)，誘導(dǎo)產(chǎn)生精氨酸酶-1(arginine-1，Arg-1)，抑制合成NO，降低殺傷細(xì)胞內(nèi)病原體的能力[35]。M2Mφ可分泌CCL17、CCL18、CCL22[36]。而IL-10 作用于Mφ可下調(diào)MHCⅡ分子、MMR和SR，降低Mφ對抗原的吞噬能力[37]。且特征性表達(dá)MMR(CD206)。然而，在2013年Jaguin等[38]觀察到M1Mφ和M2Mφ之間CD206表達(dá)沒有差異，并提出M2Mφ的特異性是CD200R膜糖蛋白的上調(diào)。CD163被認(rèn)為是M2Mφ標(biāo)志物，但最近在人體組織中檢測發(fā)現(xiàn)，CD163必須與轉(zhuǎn)錄因子CMAF共同標(biāo)記陽性才能作為M2Mφ標(biāo)志物，單純一個CD163不能認(rèn)為是M2Mφ標(biāo)志物[39]。

與M1Mφ類似，M2Mφ也可對固有免疫或適應(yīng)性免疫發(fā)生反應(yīng)。在組織損傷時釋放IL-4，其可將定居Mφ轉(zhuǎn)變?yōu)镸2Mφ促進(jìn)傷口愈合。同時嗜堿性粒細(xì)胞和MC是IL-4產(chǎn)生的早期重要來源，其他粒細(xì)胞也能產(chǎn)生[40]。IL-4刺激Mφ中的Arg-1活性，使其能將精氨酸轉(zhuǎn)化為鳥氨酸，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，在IL-4存在下產(chǎn)生的M2Mφ上調(diào)了MMR的表達(dá)，并且產(chǎn)生·O2-和NO-的水平比M1Mφ低?？梢奙2Mφ主要與傷口愈合有關(guān)，M1Mφ高表達(dá)IL-12和低表達(dá)IL-10，而M2Mφ則變化正好相反，M2Mφ可表達(dá)IL-13α1，而M1Mφ則不表達(dá)[41]，在此過程中，兩者相互協(xié)調(diào)。

3.2.3 調(diào)節(jié)性Mφ(regulatory macrophages，Mregs)

類似于上述的兩個Mφ群，Mregs也可在固有免疫或適應(yīng)性免疫應(yīng)答后產(chǎn)生，其主要作用是與細(xì)胞增生和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)[42]。Mregs具有明顯抑制T細(xì)胞功能。Mregs通過IFN-γ誘導(dǎo)吲哚胺2，3-加雙氧酶活動來抑制有絲分裂原刺激T細(xì)胞增生，同時通過iNOS依賴性機制抑制多克隆T細(xì)胞的增生，并可使活化的T細(xì)胞失活。用IgG免疫復(fù)合物(immune complex，IC)和TLRs激動劑共同刺激后會導(dǎo)致免疫抑制性細(xì)胞因子IL-10+Mφ群發(fā)育[43-44]。除了IC之外，其他因子包括前列腺素(prostaglandin，PG)、凋亡細(xì)胞(apoptotic cell)、腺苷(adenosine)、IL-10和一些G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptors，GPCRs)配體也可以為Mregs的產(chǎn)生提供信號[45]。Mregs表型為CD80low/intermediate、CD86+、CD163low和CD206low[42]，M1Mφ、Mregs的CD86均呈高度陽性，而人Mregs與小鼠Mregs表型并不完全相同。Mregs也可能在適應(yīng)性免疫反應(yīng)的后期階段產(chǎn)生，其主要作用是抑制免疫反應(yīng)并限制炎性反應(yīng)[46]。人類骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow-derived mesenchymal stromal cells，MSCs)和間充質(zhì)干細(xì)胞來源的囊泡(MSC-derived extracellular vesicles，MSC-EVs)影響人Mregs的功能[42]。MSC和MSC-EVs可下調(diào)IL-23和IL-22的生成，同時上調(diào)免疫抑制因子PGE2的生成，增強了Mregs的抗炎表型，使用PGE2與MSCs共培養(yǎng)，MSC-EVs可通過PGE2介導(dǎo)Mregs表型變化。Lo等[47]報道，MSCs能夠在C57體內(nèi)、外觸發(fā)M1Mφ到M2Mφ表型的變化。有研究[48]顯示MSCs通過增加IL-10的產(chǎn)生、SR的表達(dá)和吞噬能力等途徑，使Mo和Mφ向M2Mφ表型分化。

雖然不同刺激產(chǎn)生的Mregs亞群之間可能存在細(xì)微的差異，但有些特征都是共同的。大多數(shù)Mregs所共有的一個特征是需要兩種刺激來誘導(dǎo)其抗炎活性。單一刺激(例如，IC、PG等)本身基本無激活功能。然而，當(dāng)與第二個刺激物如TLRs結(jié)合時，這兩種信號共同作用可使Mregs產(chǎn)生IL-10和TGF-β，且Mregs產(chǎn)生的IL-10水平明顯高于M1Mφ和M2Mφ[49]，IL-10的產(chǎn)生是Mregs重要特征之一。除了IL-10的產(chǎn)生，Mregs可下調(diào)IL-12的產(chǎn)生[44]，由于IL-10可以抑制各種促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和活性，所以Mregs可有效抑制炎性反應(yīng)。與M2Mφ不同，Mregs不參與細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，但表達(dá)共刺激分子CD80和CD86，可以將抗原呈遞給T細(xì)胞，是有效的抗原呈遞細(xì)胞[48]。因此，Mregs和M2Mφ之間存在明確的功能以及生化差異。由于Mregs的不同亞群之間存在細(xì)微的差異，這對Mregs亞群開發(fā)可靠的生物標(biāo)志物是非常重要，可用個別亞群特異性治療藥物進(jìn)行靶向治療。

由此可見，Mφ的結(jié)構(gòu)和功能非常復(fù)雜。一方面，它們是體內(nèi)病原體防御的先驅(qū)，并且是控制免疫反應(yīng)的監(jiān)管機構(gòu)之一；另一方面，它們可以被認(rèn)為是固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁。

4 Mφ和IBD

根據(jù)腸道Mφ維持體內(nèi)平衡的機制，任何抗炎系統(tǒng)缺陷都可能導(dǎo)致免疫耐受的降低進(jìn)而導(dǎo)致IBD。1998年，發(fā)現(xiàn)在小鼠結(jié)腸炎中Mφ MHC-Ⅱ分子的低表達(dá)[50]。M1Mφ產(chǎn)生促炎因子如IL-1、IL-12、IL-23和TNF-α，而M2Mφ釋放抗炎細(xì)胞因子，包括IL-10和血管內(nèi)皮生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)。因此，當(dāng)發(fā)生炎性反應(yīng)時，Mφ可能存在適應(yīng)性免疫反應(yīng)的障礙。GM-CSF通過產(chǎn)生Mregs對CD和急性結(jié)腸炎具有保護(hù)作用[51]。經(jīng)典CD14+CD16Mo在CD患者的炎性反應(yīng)黏膜中分化為大量炎性Mφ[9]。IBD患者黏膜中的CD14+Mo促進(jìn)TNF-α、IL-1β和IL-6的產(chǎn)生[52]。此外，IL-10-/-的小鼠發(fā)生自發(fā)性IBD[8]。CD患者通過TGF-β1-Smad-Snail 通路誘導(dǎo)腸上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致腸道狹窄[53]。臨床研究[54]顯示，通過腸內(nèi)營養(yǎng)補充TGF-β可治療兒童的IBD，CD4+Foxp3+T細(xì)胞因無IL-10和TGF-β依賴性機制故無法保護(hù)腸道免受慢性炎性反應(yīng)侵害[29]。研究[55]已證實M2Mφ 可激活Wnt信號通路，該通路與UC相關(guān),并可促進(jìn)IBD中黏膜的修復(fù)。而Hippo通路分子Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein,YAP)可以通過調(diào)控Mφ極化，以及腸道菌群穩(wěn)態(tài)失衡，進(jìn)而加重IBD的發(fā)生[35]。這些研究[35，55]顯示腸道Mφ與IBD發(fā)生與發(fā)展有很大關(guān)系。此外，核副斑點包裝轉(zhuǎn)錄本1 (nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1)在IBD中表達(dá)較高，通過調(diào)節(jié)腸上皮屏障和外泌體介導(dǎo)的Mφ極化參與炎性反應(yīng)，揭示了靶向NEAT1治療IBD的潛在策略[56]。進(jìn)一步研究[57]顯示，炎性反應(yīng)性結(jié)腸中脂肪因子的上調(diào)可通過抑制M2Mφ極化而加重DSS誘導(dǎo)的IBD的發(fā)生。當(dāng)然也有研究[56-57]結(jié)果存在一些疑惑。一項研究[58]顯示RoRy+ILCs促使Mφ響應(yīng)微生物信號并產(chǎn)生促炎因子IL-1β。相反，另有研究[59]證實，Mφ通過調(diào)節(jié)RoRy+ILCs激活I(lǐng)L-22促進(jìn)負(fù)反饋調(diào)節(jié)，抑制炎性反應(yīng)發(fā)生與發(fā)展。

5 Mφ和胃腸道腫瘤

Mφ與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，腫瘤中的Mφ的數(shù)量的減少與腫瘤的轉(zhuǎn)移率顯著降低有關(guān)[60]。Mφ受到不同的信號、細(xì)胞因子刺激其表型會發(fā)生變化，反映了Mφ的可塑性。M1Mφ、M2Mφ和Mregs是Mφ極化的不同狀態(tài)。M1Mφ、M2Mφ兩者均已在腫瘤中觀察到[61]。一般認(rèn)為這兩種類型的Mφ在功能上是拮抗的。M1Mφ特異性表達(dá)誘導(dǎo)型iNOS、CD197、MHC和B7分子，抑制腫瘤生長；而M2Mφ 特異性表達(dá)CD206、CD163、Arg-1，主要參與調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，促進(jìn)血管生成、組織重塑、以及腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。高水平M1Mφ浸潤與結(jié)腸癌生存率提高有關(guān)。然而，腫瘤中通常存在大量M2Mφ浸潤[62]，大腸癌組織中蛋白激酶Cα(protein kinase Cα，PKCα)的高表達(dá)與M1Mφ含量增高有關(guān)，在腸道中，PKCα抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增生[63]。推測PKCα能通過誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)中向M1Mφ樣表型極化而發(fā)揮抗癌作用，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增生。這表明，PKCα信號通路的調(diào)控可能是結(jié)腸癌治療的一種新策略。

與其他Mφ類似，TAMs來源于骨髓中的造血干細(xì)胞和胚胎卵黃囊中的祖細(xì)胞[64]。多達(dá)70%的結(jié)腸癌患者在腫瘤組織中表現(xiàn)出較高的TAMs浸潤。有關(guān) TAMs研究[65]證實，TAMs通過釋放各種細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)，如IL-6、IL-10、TGF-β、CCL2、CCL17、VEGF和組織蛋白酶C(cathepsin C，CTSC)促進(jìn)免疫抑制、免疫逃避、腫瘤發(fā)生、腫瘤轉(zhuǎn)移和血管生成以及入侵，TAMs產(chǎn)生的IL-10已經(jīng)被證明可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[66]。TAMs可在TEM中被多種細(xì)胞因子激活，腫瘤細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子影響TAMs并表達(dá)CD163、CD206、CD81、血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)、MHC-Ⅱ等。TAMs在腫瘤發(fā)展和抗腫瘤中的機制復(fù)雜，臨床研究表明在大多數(shù)癌癥中，TAMs的豐度與腫瘤預(yù)后不良有明顯的相關(guān)性，但TAMs與臨床結(jié)果之間既有正相關(guān)，也有負(fù)相關(guān)。目前找到精確抗腫瘤靶點有困難，但這是未來抗腫瘤研究的重大挑戰(zhàn)[67]。

另外，M2Mφ分泌的VEGF與腫瘤血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。M2Mφ通過與TNF協(xié)同作用募集到腫瘤[68]。大分子造影劑PG-Gd-NIR813顯示腫瘤相關(guān)M2Mφ的雙磁光成像探針，并且一些新的因素已被評估為胃腸腫瘤發(fā)展的介質(zhì)，如M2Mφ分泌的CHI3L1通過激活癌細(xì)胞的IL-13受體促進(jìn)胃癌和乳腺癌轉(zhuǎn)移[69]，Mo的MCP-1被認(rèn)為是將Mφ招募到TEM中最重要的趨化因子[70]。所有這些都可能成為抗腫瘤治療的新方法。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，Mφ可根據(jù)環(huán)境變化分化成不同的表型，充當(dāng)固有免疫和適應(yīng)性免疫的哨兵，為共生細(xì)菌及其宿主創(chuàng)造和諧環(huán)境。在腸黏膜中，起到了抑制炎性反應(yīng)維持動態(tài)平衡的重要作用，這種平衡一旦打破就會降低機體免疫耐受性，引起腸道功能紊亂，從而可見它們與急性組織損傷或慢性自身免疫性疾病的密切關(guān)聯(lián)。有關(guān)腸道Mφ和IBD以及腫瘤的新發(fā)現(xiàn)可能對研究和疾病治療非常有幫助。