麻醉藥對巨噬細(xì)胞極化的影響

葉 琴，汪芳俊

1.川北醫(yī)學(xué)院麻醉學(xué)系(四川 南充 637000)

2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院麻醉科(四川 南充 637000)

巨噬細(xì)胞廣泛分布于組織和器官中，是免疫系統(tǒng)中重要組成部分[1]，它既可以啟動固有免疫又可以作為固有免疫和適應(yīng)免疫的接口發(fā)揮重要作用[2]。巨噬細(xì)胞極化是指巨噬細(xì)胞在特定時間和空間點被激活的過程，由于巨噬細(xì)胞具有極強(qiáng)的可塑性，可以整合來自微生物、受損組織和正常組織環(huán)境的多種信號，因此它的極化不是一成不變的。不同類型的巨噬細(xì)胞極化對圍手術(shù)期患者產(chǎn)生的影響不同，M1型巨噬細(xì)胞分泌促炎因子不利于非腫瘤患者術(shù)后康復(fù)，但對于腫瘤患者M(jìn)1型巨噬細(xì)胞具有的抗腫瘤活性，可抑制腫瘤生長、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，有益于患者預(yù)后。M2型巨噬細(xì)胞有抗炎、促進(jìn)傷口愈合、組織重建作用有利于患者康復(fù)，但其促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移這一特性卻不利于腫瘤患者預(yù)后。因此，要了解麻醉藥對巨噬細(xì)胞極化的影響，就需要將不同極化巨噬細(xì)胞相關(guān)的特定細(xì)胞和分子途徑與其特定功能聯(lián)系在一起作為研究的主要目標(biāo)。

1 巨噬細(xì)胞極化的分型及功能

單核-巨噬細(xì)胞系長期以來被認(rèn)為是高度分化的細(xì)胞，它們在效應(yīng)功能、細(xì)胞表面受體表達(dá)和細(xì)胞因子產(chǎn)生方面存在差異。一般情況下，巨噬細(xì)胞可以極化為兩種狀態(tài):經(jīng)典活化/炎性(M1)巨噬細(xì)胞和替代活化/再生(M2)巨噬細(xì)胞[3]。M1和M2型巨噬細(xì)胞的原始定義源自與它們各自極化相關(guān)的Th1和Th2細(xì)胞因子[4]。研究發(fā)現(xiàn)刺激巨噬細(xì)胞M1極化除了標(biāo)志性Th1細(xì)胞因子(如IFN-γ)外，還被細(xì)胞內(nèi)病原體、脂多糖(LPS)、Toll樣受體(TLR)誘導(dǎo)，導(dǎo)致白介素(IL)-1β、IL-2、IL-6、IL-12、IL- 18、IL-23、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、高活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)及其中間體一氧化氮合酶2(NOS-2)和活性氧中間體(ROI)分泌，高表達(dá)CD38、CD68、CD80和CD86等，促進(jìn)Th1反應(yīng)，呈高抗原活性，有效殺死病原體和腫瘤細(xì)胞，導(dǎo)致組織損傷并引發(fā)炎癥反應(yīng)[4-8]。M2極化除了Th2細(xì)胞因子(IL-4、IL-10和IL-13)外，真菌病原體、寄生蟲、免疫復(fù)合物、補(bǔ)體系統(tǒng)成分、凋亡細(xì)胞、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、糖皮質(zhì)激素都可激活，分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、IL-10、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和趨化因子配體18 (CL -18)，高表達(dá)精氨酸酶-1 (Arg1)、甘露糖受體(CD206)、CD163、過氧化物酶體增殖劑激活受體γ(PPARγ)和MERTK等，表現(xiàn)出較強(qiáng)的吞噬能力，具有抑制炎癥、促進(jìn)組織重建及免疫調(diào)節(jié)作用，也會促進(jìn)寄生蟲引起的晚期慢性感染和腫瘤生長，引起過敏性反應(yīng)[5-7,9]。

2 巨噬細(xì)胞M1/M2極化的不同通路

信號分子、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子和表觀遺傳機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了巨噬細(xì)胞極化的不同形式。當(dāng)巨噬細(xì)胞被LPS、腫瘤壞死因子(IFNs)和TLR信號刺激時，可以通過核因子κB(NF-κB)、STAT1、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)和Notch信號通路，使IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α、ROS、NO等釋放增加，巨噬細(xì)胞極化趨向于M1表型[6，10]。當(dāng)被IL-4、IL-10、IL-13刺激時，巨噬細(xì)胞極化則通過STAT3/STAT6信號通路、TGF-β信號通路以及抑制TAK1及其下游途徑的p38 / JNK /ERK1/2 / p65，使IL-1β、IL-6、TNF-α等表達(dá)降低，TGF-β、IL-10等表達(dá)升高，使巨噬細(xì)胞極化趨向于M2表型[6，11-12]。WEI Y等[13]研究發(fā)現(xiàn)，程序性死亡配體1(PD-L1)可通過ERK/Akt/mTOR途徑與PD-1受體結(jié)合，高表達(dá)CD206，但不影響CD86表達(dá)，表明可通過該途徑促進(jìn)M2極化。磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)途徑可以通過誘導(dǎo)STAT6磷酸化來促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化，也可通過PI3K/Akt信號通路促進(jìn)ERK1/2激活使巨噬細(xì)胞趨于M1極化[14-15]。

3 麻醉藥對巨噬細(xì)胞極化的影響

體內(nèi)巨噬細(xì)胞M1/M2極化是一個十分復(fù)雜的過程，受眾多因素影響。當(dāng)破壞M1/M2型巨噬細(xì)胞之間平衡時，疾病的發(fā)生或發(fā)展會隨之改變。近年來研究表明，麻醉藥能夠調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)，對術(shù)后患者預(yù)后產(chǎn)生影響。

3.1靜脈麻醉藥

3.1.1 丙泊酚 丙泊酚是一種廣泛用于臨床麻醉誘導(dǎo)和維持的靜脈麻醉藥，它的結(jié)構(gòu)類似于含酚的生育酚和丁基化羥基甲苯，通過下調(diào)過氧化氫，超氧化物和羥基自由基的量而具有抗氧化作用[16]。研究發(fā)現(xiàn)[17]丙泊酚對與M2極化相關(guān)的IL-10,TGF-β1,CD206 mRNAs表達(dá)沒有影響，但通過與γ-氨基丁酸A型(GABAA)受體結(jié)合誘導(dǎo)Nrf2的核易位顯著降低M1巨噬細(xì)胞IL-6和IL-1βmRNA表達(dá)，發(fā)揮抗炎作用。丙泊酚還能顯著降低LPS刺激小鼠巨噬細(xì)胞釋放高遷移率族蛋白B1(HMGB1)，抑制HMGB1 mRNA表達(dá)，阻斷NF-kB通路[18]，使巨噬細(xì)胞趨于M2極化，減少TNF-α、IL-1等促炎因子釋放。丙泊酚也能通過抑制TLR-2和TLR-4受體介導(dǎo)的NF-κB通路降低iNOS mRNA和TNF-α mRNA表達(dá)，減少巨噬細(xì)胞中NO、ROS和TNF-α的生成[19-20]，可以部分解釋其在巨噬細(xì)胞極化中趨于M2型，發(fā)揮抗炎、抗氧化和免疫抑制作用。上述均為動物實驗研究結(jié)果，為丙泊酚使巨噬細(xì)胞極化偏向M2型，減少炎癥反應(yīng)提供依據(jù)，但臨床研究相對較少，丙泊酚能否抑制內(nèi)毒素誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)，保護(hù)機(jī)體免受多器官功能障礙影響，仍需在臨床應(yīng)用中加以驗證。

3.1.2 依托咪酯 依托咪酯是臨床實踐中常用的非巴比妥類靜脈麻醉藥，主要與GABAA受體β2和β3亞基結(jié)合發(fā)揮鎮(zhèn)靜、催眠和遺忘作用。LPS能與TLR-4受體結(jié)合，上調(diào)CD14表達(dá)并觸發(fā)髓樣細(xì)胞-1(TREM-1)，激活NF-kB信號傳導(dǎo)促進(jìn)炎性因子表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)[21]依托咪酯抑制巨噬細(xì)胞CD14和TREM-1表達(dá)以及NF-κB活化，減少LSP上調(diào)的炎性因子TNF-α、 IL-6產(chǎn)生。巨噬細(xì)胞表達(dá)包含β2和β3亞基的GABAA受體，依托咪酯主要與含β2和β3亞基的GABAA受體結(jié)合，依托咪酯可能是與GABAA受體結(jié)合從而下調(diào)CD14和TREM-1表達(dá)以及NF-kB激活使巨噬細(xì)胞M2極化。

3.1.3 氯胺酮 氯胺酮作為N-甲基-D天冬氨酸受體拮抗劑(NMDAR)，是一種具有穩(wěn)定血流動力學(xué)特性的靜脈麻醉藥，可用于危重患者的麻醉誘導(dǎo)。氯胺酮通過下調(diào)TLR2介導(dǎo)的ERK1/2磷酸化抑制NF-κB激活以及從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的移位和下調(diào)TLR4依賴的JNK激活以及激活蛋白1(AP-1)易位和反式激活來減少巨噬細(xì)胞中TNF-α、IL-6、ROS和NO的表達(dá)，在機(jī)體中發(fā)揮抗炎作用[22-23]。還可通過NMDAR和mTOR途徑增加CD163和MERTK基因的表達(dá)使巨噬細(xì)胞極化偏向M2型，并且抑制巨噬細(xì)胞M1型極化，使炎性因子TNF-α，IL-6和IL-12生成減少[24]。

3.1.4 咪達(dá)唑侖 咪達(dá)唑侖是水溶性的苯二氮卓類藥物，其鎮(zhèn)靜和催眠作用主要依賴于GABAA受體調(diào)節(jié)，GABAA受體因此被稱為中樞苯二氮卓類藥物受體。轉(zhuǎn)運蛋白(Translocator protein,TSPO)是外周苯二氮卓類受體，作為一種跨膜蛋白，在全身的外周組織中廣泛表達(dá)，主要與苯二氮卓類藥物結(jié)合。TSPO減少巨噬細(xì)胞促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，是巨噬細(xì)胞內(nèi)炎癥介質(zhì)的內(nèi)源性負(fù)調(diào)控因子[25]。Horiguchi Y等[26]發(fā)現(xiàn)，咪達(dá)唑侖可劑量依賴性地通過TSPO抑制NF-κB/AP-1和促絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路的激活，對LPS刺激的巨噬細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用，從而降低CD80、IL-6、TNF-α和NO的表達(dá)。因此，咪達(dá)唑侖對巨噬細(xì)胞極化的影響可能更偏向于M2極化而非M1極化。

3.2吸入麻醉藥

3.2.1 七氟烷 七氟烷常用于成人和兒童全身麻醉誘導(dǎo)和維持，因無刺激性、誘導(dǎo)迅速、麻醉深度易掌握，是目前最常用的吸入麻醉藥之一。七氟烷在體內(nèi)外可通過抑制TLR4/NF-κB途徑和降低Akt和ERK1/2磷酸化水平，減少IL-1、IL-6、TNF-α、IL-8產(chǎn)生，減輕肺炎性損傷[27-28]。七氟烷不僅可減少促炎性細(xì)胞因子釋放，也可增強(qiáng)抗微生物誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)七氟烷降低ERK磷酸化并增強(qiáng)NF-κB活化，導(dǎo)致誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的表達(dá)增強(qiáng)[29]。但ERK是激活NF-κB激酶抑制劑的上游蛋白激酶，ERK激活后NF-κB抑制劑-α(IκBα)磷酸化。一旦IκBα被磷酸化，就會被降解，NF-κB不再被抑制，從而增強(qiáng)NF-κB活性。因此，NF-κB表達(dá)增加與抑制ERK磷酸化無關(guān)，而是七氟烷和NF-κB直接作用，但其機(jī)制尚不清楚，七氟烷對巨噬細(xì)胞極化的影響也需進(jìn)一步研究。

3.2.2 異氟烷 異氟烷是一種很少在體內(nèi)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，麻醉蘇醒時能以95%原型從呼吸道排出，可控性好的吸入麻醉藥。異氟烷對損傷肺組織具有保護(hù)作用，能夠通過抑制大鼠細(xì)胞內(nèi)NF-κB的活化，降低IL-8、TNF-α、IL-1、IL-6表達(dá)[30]。異氟烷也能改善電磁場引起的神經(jīng)損傷，小膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中的巨噬細(xì)胞，異氟烷通過上調(diào)小膠質(zhì)細(xì)胞中細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1(SOCS1)抑制TLR4/MyD88/NFκB途徑，減少NFκB的活化和易位，使小膠質(zhì)細(xì)胞從促炎性(M1)表型向抗炎性(M2)表型轉(zhuǎn)變，減少IL-1β，IL-6和TNF-α產(chǎn)生。因此，異氟烷使巨噬細(xì)胞極化偏向于M2型[31]。

3.3局部麻醉藥

3.3.1 利多卡因 利多卡因是酰胺類局麻藥(LA)，一種電壓敏感的Na+通道阻滯劑，除具有局部鎮(zhèn)痛、控制室性心律失常外，還具有使巨噬細(xì)胞極化趨于M2型發(fā)揮抗炎作用，抑制TNF-α、IL-2、IL-6等炎性物質(zhì)表達(dá)。高遷移率族蛋白B1(HMGB1)是一種染色質(zhì)結(jié)合蛋白，能與細(xì)胞表面受體如TLR2或TLR4結(jié)合介導(dǎo)各種細(xì)胞應(yīng)答，引起NF-κB信號通路激活和促炎性細(xì)胞因子釋放。利多卡因能劑量依賴性地降低HMGB1mRNA表達(dá)并通過NF-κB信號通路減少HMGB1和NF-κB從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，發(fā)揮抗炎作用[32]。外源性間充質(zhì)干細(xì)胞能抑制Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子(JAK/STAT)通路下調(diào)HMGB1的表達(dá)，減輕對腎臟的損傷[33]，但利多卡因?qū)奘杉?xì)胞中JAK/STAT通路與HMGB1之間的影響還需進(jìn)一步研究。

3.3.2 羅哌卡因 羅哌卡因是一種較新的LA，屬于以外消旋體形式存在的氨基酰胺類化合物，臨床上除了用于外科手術(shù)區(qū)域阻滯和椎管內(nèi)麻醉，其抗炎特性也被認(rèn)為比常規(guī)的非甾體類抗炎藥(NSAIDs)或類固醇藥物更有效。羅哌卡因能引起LPS激活的RAW 264.7巨噬細(xì)胞通過抑制NF-κB和MAPKs(p38、JNK、ERK)激活使iNOS和COX-2表達(dá)減弱，顯著抑制NO、TNF-α，IL-6和IL-1β生成及其合成酶表達(dá)[34]。伍小敏等[35]還發(fā)現(xiàn)，局部浸潤羅哌卡因可促進(jìn)小鼠損傷皮膚愈合，并且增加粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)的表達(dá)，而在卵巢癌微環(huán)境中GM-CSF表達(dá)升高可誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞的極化和浸潤，進(jìn)而促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移[36]。因此，目前研究表明羅哌卡因使巨噬細(xì)胞極化更偏向于M2型。

3.3.3 布比卡因 布比卡因為酰胺類長效局部麻醉藥，同利多卡因與羅哌卡因一樣，除具有局麻藥特性，還具有抗炎作用?？娠@著抑制內(nèi)毒素激活的巨噬細(xì)胞COX-2表達(dá)和細(xì)胞因子TNF-α，IL-6，IL-10產(chǎn)生[37]。目前顯示可以通過TLR、NF-kB、MAPKs幾種途徑在敗血癥期間調(diào)節(jié)COX-2表達(dá)和細(xì)胞因子產(chǎn)生，但布比卡因在膿毒癥巨噬細(xì)胞中是否通過抑制上述上游調(diào)節(jié)途徑影響巨噬細(xì)胞M2極化尚無定論，需更進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

圍術(shù)期手術(shù)操作往往會誘發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致術(shù)后傷口愈合障礙、吻合口漏、感染等并發(fā)癥，嚴(yán)重者可導(dǎo)致敗血癥和多器官功能衰竭，抑制圍手術(shù)期炎癥反應(yīng)可減少這些術(shù)后并發(fā)癥。因此，圍術(shù)期調(diào)控巨噬細(xì)胞趨向于M2極化在控制炎癥和促進(jìn)傷口愈合中是一種重要策略。目前研究發(fā)現(xiàn)麻醉藥具有調(diào)控巨噬細(xì)胞M1/M2極化作用，并且多項結(jié)果顯示其偏向于M2型巨噬細(xì)胞極化。但是對于腫瘤患者，圍術(shù)期應(yīng)當(dāng)抑制巨噬細(xì)胞M2極化，促進(jìn)M1極化，破壞腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤生長及轉(zhuǎn)移。但目前這方面研究較少，需進(jìn)一步探究麻醉藥對腫瘤患者術(shù)后產(chǎn)生的近期或遠(yuǎn)期影響。麻醉藥對細(xì)胞極化調(diào)控的確切分子機(jī)制也不十分清晰明確，仍需對麻醉藥參與M1/M2極化調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子途徑進(jìn)行深入探究。