糖皮質激素對傷口愈合中巨噬細胞影響的研究進展

陳遠洋 陳曉珊 周全紅

圍術期使用糖皮質激素(glucocorticoids, GCs)能有效預防術后惡心、嘔吐、減輕術后疼痛、縮短患者的住院時間[1]。但目前，其常規(guī)使用還存在爭議，焦點在于短期使用GCs對傷口愈合的影響及機制還不明確。傷口愈合是指組織在感染或被機械損傷后，修復并恢復到穩(wěn)態(tài)的過程。該過程包括4個連續(xù)且重疊的階段，即止血階段、防御/炎癥階段、增殖階段及成熟階段。止血階段血小板、凝血因子在損傷部位聚集，釋放的趨化因子激活組織駐留的巨噬細胞并招募血液中的單核-吞噬細胞，啟動傷口愈合的炎癥階段。在炎癥階段，巨噬細胞主要以促炎表型M1型存在，它們分泌大量促炎性細胞因子并吞噬傷口中的細菌、細胞碎片等，主導了炎癥的起始與進展。在增殖階段，巨噬細胞主要以M2型抗炎表型存在，在傷口愈合炎癥-增殖的轉換中起主導作用[2]。傷口愈合的最終階段，細胞凋亡/生成與細胞外基質(extracellular matrix, ECM)的降解和重塑至關重要。此階段需要多種細胞參與，其中巨噬細胞可吞噬ECM的主要成分膠原蛋白、分泌多種蛋白酶，參與ECM的降解和重塑。本文就GCs對傷口愈合防御/炎癥階段、增殖階段以及成熟階段中巨噬細胞功能的影響做一綜述。

一、GCs對炎癥階段中巨噬細胞遷移、吞噬及促炎性細胞因子分泌的影響

1.GCs對巨噬細胞遷移的影響：組織損傷后，駐留在真皮的巨噬細胞參與啟動炎性反應，同時招募血液中大量單核細胞到達傷口部位，招募的單核細胞在隨組織環(huán)境的變化而分化為巨噬細胞，在招募過程中，具有遷移能力的單核-吞噬細胞保證了后續(xù)炎性反應的順利進行[3]。GCs對巨噬細胞的遷移有調控作用，此作用因巨噬細胞的亞型而異。Diaz-Jimenez等[4]研究發(fā)現(xiàn)，GCs通過上調人巨噬細胞外肽酶二肽基肽酶4促進M1型巨噬細胞遷移，而不影響無處理(M0型)或使用白細胞介素(interleukin,IL)-4處理的(誘導M2 型巨噬細胞)巨噬細胞的遷移情況。

GCs對巨噬細胞遷移的調控是雙向的，當環(huán)境中誘導巨噬細胞遷移的因素過度堆積時，GCs可抑制巨噬細胞遷移，以控制炎癥。 Kim等[5]開展的體外實驗發(fā)現(xiàn)，脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)和27-羥基膽固醇的處理顯著誘導了人巨噬細胞的遷移及巨噬細胞遷移的關鍵因子CCL2(也稱為單核細胞趨化蛋白-1，monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)的表達，地塞米松的處理可抑制此時巨噬細胞的遷移，并降低了CCL2的過度表達。當巨噬細胞的遷移功能缺陷時，GCs可恢復巨噬細胞的遷移功能。Heming等[6]研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(peroxisome proliferatos-activated receptor-γ,PPAR-γ)，其調節(jié)許多生理過程，如脂質代謝、增殖等)基因敲除的小鼠與野生型小鼠相比，巨噬細胞的遷移顯著降低，GCs的處理不影響野生型小鼠巨噬細胞的遷移，但可促進PPAR-γ基因敲除小鼠的巨噬細胞遷移。

關于斑馬魚的研究顯示，GCs不影響巨噬細胞向傷口區(qū)域遷移的能力，這可能與斑馬魚中一些影響巨噬細胞遷移的基因對GCs不敏感有關。Chatzopoulou 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，將斑馬魚截去尾鰭后大量巨噬細胞向傷口遷移，而倍氯米松不影響巨噬細胞的遷移。使用微陣列基因分析發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞的遷移伴隨眾多基因的上調，其中CD44、ALOX5AP、ANXA1和TLR4BB對倍氯米松的處理不敏感。Xie等[8]研究發(fā)現(xiàn)，使用倍氯米松后，巨噬細胞向傷口遷移的數(shù)量無明顯變化，且誘導巨噬細胞遷移的兩個關鍵趨化因子CCL2和CXCL11的基因表達在截去尾鰭后顯著增加，但倍氯米松不影響它們的表達。

2.GCs對巨噬細胞吞噬功能的影響：傷口愈合早期，巨噬細胞可識別并吞噬細菌或真菌等病原體，并通過如清道夫受體(scavenger receptor,CD163)、甘露糖受體(mannose receptor,CD206)等受體對細胞碎片和凋亡的中性粒細胞進行吞噬和清除[9]。GCs對巨噬細胞的吞噬作用可能因機體的病理狀態(tài)而異，在急性炎癥時GCs促進巨噬細胞的吞噬。體外研究表明，GCs可上調巨噬細胞CD163、CD206等受體，增強巨噬細胞對酵母多糖、熱滅活酵母、凋亡中性粒細胞、結合珠蛋白、細菌等的吞噬作用[10,11]。Garabuczi 等[12]研究認為，GCs可誘導C/EBPβ調節(jié)核受體(肝X受體、類視黃醇X受體α和過氧化物酶體增殖物激活受體δ)的表達，使小鼠骨髓來源巨噬細胞持續(xù)吞噬凋亡細胞。另外，GCs對巨噬細胞吞噬的調節(jié)需要細胞間的相互作用，小鼠血清轉移性關節(jié)炎模型中，GCs通過作用于滑膜成纖維細胞而上調巨噬細胞Axl、MerTK 和 CD163的表達，以此增強巨噬細胞的吞噬作用[13]。

但在慢性或感染相關的炎癥中，GCs通常抑制或不影響巨噬細胞的吞噬作用。Okada等[14]研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松減少了股骨損傷的小鼠病灶中的巨噬細胞數(shù)量并抑制了巨噬細胞對紅細胞碎片的吞噬，這可能是GCs延遲骨修復，導致炎癥遷延不愈的原因。GCs可能部分通過一種纖溶酶原激活物抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)介導此作用，在PAI-1基因敲除的小鼠中，GCs的作用被削弱。Xie等[15]研究顯示，倍氯米松抑制斑馬魚巨噬細胞對分枝桿菌的吞噬，致使感染情況惡化，這種作用是通過巨噬細胞膜上的GR(糖皮質激素受體)，GR是一種配體調節(jié)的轉錄因子，它通過直接或間接與基因組結合來調節(jié)基因表達)介導的，并且與其抑制巨噬細胞吞噬相關基因(SPARCL1、UCHL1、MARCKSA、MARCKSB)的表達有關。而Belchamber等[16]研究發(fā)現(xiàn)，GCs不影響慢性阻塞性肺疾病患者外周血巨噬細胞對細菌的吞噬，Higham等[17]使用 GCs處理人肺巨噬細胞時也未觀察到GCs對巨噬細胞吞噬金黃色葡萄球菌的影響。

3.GCs對巨噬細胞分泌促炎性細胞因子的影響：炎癥階段，巨噬細胞產(chǎn)生大量促炎性細胞因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、IL-6、IL-1β、一氧化氮(NO)等以啟動機體防御[12]。GCs可抑制炎癥階段巨噬細胞對促炎性細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6，NO的分泌。Espírito-Santo等[18]研究發(fā)現(xiàn)，GCs作用于GR，降低了小鼠腹腔巨噬細胞中NF-κB的轉錄活性以此抑制了促炎性細胞因子的分泌。GCs對巨噬細胞分泌促炎性細胞因子的影響因劑量而異，Lim等[19]研究發(fā)現(xiàn)，較低劑量GCs可促進小鼠腹腔巨噬細胞NO的產(chǎn)生，而較高劑量的GCs則會抑制NO的產(chǎn)生，可能是介導不同劑量GCs的GR構象不同或GCs對GR的占有率不同而造成的差異。

二、GCs對增殖階段中巨噬細胞的影響

1. GCs促進巨噬細胞M1型向M2型的轉變：炎癥-增殖的轉換在傷口愈合過程中至關重要，促炎型巨噬細胞M1型逐漸向抗炎M2表型轉化是這一階段中的決定性事件，轉化成為M2型巨噬細胞膜高表達膜標志物CD206、CD163和CD169，并分泌IL-10和生長因子[如轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、血小板衍生生長因子(platelet derived growth factor,PDGF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等]，促進組織修復[20]。M2型巨噬細胞可進一步分化為3種不同亞型的巨噬細胞，即M2a、M2b、M2c型[21]。3種亞型的M2型巨噬細胞都可促進血管生成，成纖維細胞的增殖、遷移和分化。其中M2c型巨噬細胞還可通過促進調節(jié)性T細胞的活動，發(fā)揮組織修復、抗炎的功能[22]。GCs可促進巨噬細胞M1型向M2型的轉換。研究表明，GCs可上調單核-吞噬細胞CD206、CD163和CD169的表達, 以促進單核-吞噬細胞向M2型巨噬細胞分化[23,24]。Tu等[25]研究發(fā)現(xiàn)，使用GCs后，肺損傷小鼠的肺中M2型巨噬細胞數(shù)量增加，離體實驗(小鼠肺巨噬細胞與T淋巴細胞共培養(yǎng)的體系)中，GCs可誘導小鼠肺M2型巨噬細胞向M2a、M2c型分化，而 M2c型巨噬細胞促進T淋巴細胞向調節(jié)型T細胞分化，以此促進炎癥-增殖的轉換及組織修復。

三、GCs影響組織重塑階段和再生階段中巨噬細胞的吞噬及分泌作用

GCs可影響巨噬細胞對膠原等的吞噬、對相關蛋白酶的分泌，影響ECM的降解與轉化。Galuppo 等[26]研究證明GCs通過GR介導其調節(jié)作用，而 GR缺陷的小鼠巨噬細胞會帶來新血管形成、膠原蛋白降解和瘢痕組織形成等的失調，致使傷口愈合不良。

1.GCs抑制巨噬細胞的吞噬作用：M2型巨噬細胞可通過受體介導的途徑將膠原內(nèi)吞并通過溶酶體途徑降解，從而影響膠原的轉化[27]。GCs通過抑制 M2型巨噬細胞的吞噬作用，影響組織的重塑過程。Gratchev 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，GCs作用于巨噬細胞的hMARCO受體(一種清道夫受體)，降低了人M2型巨噬細胞的吞噬活性，抑制了ECM的重塑。

2.GCs抑制巨噬細胞分泌相關蛋白酶：M2型巨噬細胞可分泌組織重塑相關蛋白酶[如彈性蛋白酶、膠原酶和纖溶酶原激活劑、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)等]，促進損傷部位膠原沉積與組織重塑[28]。但蛋白酶的過度分泌則會導致膠原、ECM過度沉積，致使傷口愈合不良。GCs可通過抑制巨噬細胞分泌組織重塑相關蛋白酶，改善傷口愈合。Werb等[29]的體外研究發(fā)現(xiàn)，GCs可抑制小鼠巨噬細胞分泌彈性蛋白酶、膠原酶和纖溶酶原激活劑，以此調控組織重塑。Zhang等[30]使用人類單核-吞噬細胞系，發(fā)現(xiàn)GCs可以抑制巨噬細胞分泌MMP2，而不影響組織金屬蛋白酶抑制因子(tissue inhibitors of metalloproteinase 2,TIMP2)(與MMP2拮抗)的分泌，以此降低MMP2/TIMP2的比例，保護膠原蛋白和ECM免于過度降解，促進組織重塑。

四、GCs對巨噬細胞凋亡的影響

一定數(shù)量的巨噬細胞保證其功能的充分發(fā)揮，其過度增殖將對傷口愈合造成不良影響，M2型巨噬細胞的持續(xù)激活將導致傷口瘢痕形成過度[31]。因此，在正常生理傷口愈合的最后階段，巨噬細胞的數(shù)量有所下降。

GCs可誘導巨噬細胞凋亡，該作用與其劑量有關：Zeng 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，大劑量地塞米松促進大鼠肺泡巨噬細胞的凋亡。Geurtzen 等[33]使用大劑量潑尼松龍誘導斑馬魚的免疫抑制，減少了斑馬魚全身巨噬細胞的數(shù)量。Wagner[34]觀察了巨細胞動脈炎患者的顳動脈組織切片，發(fā)現(xiàn)其中凋亡巨噬細胞的數(shù)量隨GCs治療的天數(shù)的增加而增加。而Ai等[35]研究發(fā)現(xiàn)，GCs通過上調小鼠巨噬細胞Krüppel樣因子9(在調節(jié)動物發(fā)育及各種細胞的分化中有重要作用)的表達以促進巨噬細胞凋亡。Achuthan等[36]用GCs處理人外周血巨噬細胞，并發(fā)現(xiàn)GCs通過抑制ERK1/2 信號通路的活性，誘導了巨噬細胞的凋亡。

GCs可增強巨噬細胞在凋亡誘導因素下的抗凋亡作用。體外條件下，巨噬細胞會出現(xiàn)自發(fā)凋亡，一定濃度的LPS也能誘導巨噬細胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松處理后的小鼠巨噬細胞對自發(fā)/LPS誘導的凋亡更具抵抗力，而這種作用是GCs通過腺苷受體 A3 誘導ERK1/2 磷酸化介導的。總之，GCs對巨噬細胞凋亡的調節(jié)也是雙向的，它們可通過調控巨噬細胞的凋亡狀態(tài)維持巨噬細胞數(shù)量的穩(wěn)定，以此調控組織穩(wěn)態(tài)。

綜上所述，GCs對傷口愈合中巨噬細胞功能的影響并不能簡單地用促進或抑制來概括，這種影響涉及到傷口愈合多個階段、巨噬細胞的各項功能，有時GCs對巨噬細胞同一種功能的影響也會因GCs的劑量、細胞/機體狀態(tài)而異。GCs與巨噬細胞對傷口愈合的重要性不言而喻，探索并完善GCs 對傷口愈合中巨噬細胞功能的影響及相關機制，對促進GCs的合理使用、減少GCs對傷口愈合的不良影響仍有重大意義。