巨噬細(xì)胞在移植后慢性排斥反應(yīng)中的作用研究進(jìn)展

任滌非 廖濤 苗蕓

慢性排斥反應(yīng)（chronic rejection，CR）主要在器官移植術(shù)后6 個(gè)月后發(fā)生，長(zhǎng)期CR 引起的不可逆損傷可能導(dǎo)致移植物失功[1]。最新研究表明，器官移植為激活先天免疫提供了理想的環(huán)境，巨噬細(xì)胞被認(rèn)為是觸發(fā)CR 的關(guān)鍵細(xì)胞。器官移植術(shù)后，不同亞群的巨噬細(xì)胞通過(guò)吞噬壞死細(xì)胞、分泌促炎因子、誘導(dǎo)組織修復(fù)等方式，動(dòng)態(tài)性地促進(jìn)或抑制CR[2-3]。深入挖掘巨噬細(xì)胞在CR 中的作用和機(jī)制，對(duì)于器官移植受者治療創(chuàng)新策略的發(fā)展至關(guān)重要。本文通過(guò)概述不同亞群巨噬細(xì)胞在CR 中的作用機(jī)制，總結(jié)近年巨噬細(xì)胞相關(guān)療法的研究進(jìn)展，為今后有關(guān)巨噬細(xì)胞及CR的研究提供參考。

1 CR 的主要病理變化

各類器官移植術(shù)后CR 在病理上的共同表現(xiàn)包括炎癥及組織中空結(jié)構(gòu)的纖維化和閉塞[4]。不同器官的CR 也有其特殊的病理變化。腎移植CR 主要表現(xiàn)為持續(xù)性的微血管炎癥、移植腎增生性腎小球病變及腎小管萎縮[5]；肝移植CR 最主要的兩個(gè)組織學(xué)特征是膽管缺失綜合征和大中型動(dòng)脈的閉塞性動(dòng)脈病變[6]；心臟移植術(shù)后CR 會(huì)導(dǎo)致心臟移植物血管病變和心臟間質(zhì)纖維化，繼而引發(fā)心肌梗死和舒張障礙等并發(fā)癥[7]。

2 參與CR 的巨噬細(xì)胞多樣性及功能差異

2.1 表型的多樣性及功能差異

參與CR 的巨噬細(xì)胞主要包括由休眠狀態(tài)的巨噬細(xì)胞極化而來(lái)的M1、M2 亞型和一些獨(dú)立亞型。M1型巨噬細(xì)胞通常由干擾素（interferon，IFN）-γ 等輔助性T 細(xì)胞（helper T cell，Th）1 分泌的細(xì)胞因子誘導(dǎo)極化而來(lái)，其通過(guò)分泌白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6 等促炎因子維持炎癥反應(yīng)，還會(huì)釋放大量誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）2 并在局部積聚，誘導(dǎo)CR。移植物被M1型巨噬細(xì)胞損傷后會(huì)釋放大量損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP），進(jìn)一步誘導(dǎo)M0 型向M1 型極化[3,8]。

M2 型巨噬細(xì)胞主要由Th2 分泌的細(xì)胞因子誘導(dǎo)而來(lái)，有抗炎功能，在CR 中參與組織修復(fù)、血管生成，影響纖維化進(jìn)程[9]。該亞群還可分出4 類子亞群，其中，M2a 型主要起組織重塑和損傷修復(fù)的作用，M2b型可調(diào)節(jié)免疫并抑制M1 型極化，M2c 型可清除凋亡細(xì)胞，M2d 型能促進(jìn)血管生成并誘導(dǎo)腫瘤發(fā)展[10]。

調(diào)節(jié)性巨噬細(xì)胞（regulatory macrophage，Mreg）是一種多來(lái)源的獨(dú)立巨噬細(xì)胞亞型。研究表明，用IgG 免疫復(fù)合物及脂多糖刺激骨髓源性巨噬細(xì)胞，用腎上腺素、脂肪源性主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）使M0 型巨噬細(xì)胞極化，誘導(dǎo)M1 型巨噬細(xì)胞中環(huán)磷酸腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄共激活因子[cyclic adenosine monphosphate response element-binding protein（CREB）-regulated transcription coactivator，CRTC]3的去磷酸化，都可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Mreg。Mreg 可高表達(dá)MHC Ⅱ及CD80，在抗原提呈過(guò)程中起重要作用。此外，Mreg 還能分泌高水平的IL-10 和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β等免疫抑制因子，并抑制CD8+T 細(xì)胞和CD4+調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）增殖，對(duì)于移植后排斥反應(yīng)中免疫抑制、免疫耐受的形成意義重大，在CR 的治療上具有巨大的潛在價(jià)值[11-12]。

M（IL-23）型巨噬細(xì)胞由IL-23 誘導(dǎo)而成，主要表達(dá)IL-17A、IL-22 和IFN-γ[13]。且巨噬細(xì)胞表型具有動(dòng)態(tài)性，例如，在間充質(zhì)干細(xì)胞等條件的誘導(dǎo)下，M1 型可以被誘導(dǎo)為M2 型[14]。

2.2 來(lái)源的多樣性及功能差異

參與CR 的巨噬細(xì)胞來(lái)源于全身不同組織。傳統(tǒng)的巨噬細(xì)胞由骨髓源性髓樣前體細(xì)胞發(fā)育而來(lái)，參與血液循環(huán)。此外，大多數(shù)組織胚胎期就開(kāi)始存在以M2 型為主的駐留巨噬細(xì)胞，幾乎不參與血液循環(huán)，主要通過(guò)自我更新來(lái)補(bǔ)充數(shù)量，如破骨細(xì)胞、枯否細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞[15-16]。當(dāng)組織損傷時(shí)，循環(huán)中的巨噬細(xì)胞也可以被募集到相應(yīng)組織或器官中。駐留巨噬細(xì)胞以及從外周循環(huán)募集來(lái)的巨噬細(xì)胞在CR 中發(fā)揮不同作用。以肝臟為例，在肝移植術(shù)后缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusion injury，IRI）導(dǎo)致的CR 中，駐留在肝臟的枯否細(xì)胞通過(guò)識(shí)別IRI 應(yīng)激細(xì)胞釋放的DAMP，釋放趨化因子來(lái)募集免疫細(xì)胞并誘導(dǎo)組織修復(fù)。募集來(lái)的巨噬細(xì)胞中，腹腔巨噬細(xì)胞可進(jìn)行組織修復(fù)，脾源性巨噬細(xì)胞除組織修復(fù)外還有抗炎作用，而骨髓源性巨噬細(xì)胞卻會(huì)促進(jìn)炎癥、血管生成及肝臟纖維化[17]。受肝竇內(nèi)皮細(xì)胞和肝細(xì)胞表達(dá)的“Kupffer細(xì)胞增強(qiáng)子”影響，募集巨噬細(xì)胞可以通過(guò)特異性重構(gòu)，獲得駐留巨噬細(xì)胞的功能[18-19]。

3 巨噬細(xì)胞參與CR 的作用及機(jī)制

3.1 不同組織CR 中巨噬細(xì)胞優(yōu)勢(shì)亞群的差異

不同組織的CR 中，巨噬細(xì)胞優(yōu)勢(shì)亞群的種類和細(xì)胞數(shù)量不盡相同。有研究顯示，在同種異體腎移植小鼠模型從急性排斥反應(yīng)向CR 發(fā)展的過(guò)程中，Ly6cloMrc1+型和Ly6cloEar2+型等對(duì)IFN-γ 反應(yīng)弱的巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著增長(zhǎng)[20]。有研究表明，慢性抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)（chronic antibody-mediated rejection，cAMR）受者腎活組織檢查樣本的腎小球中，68%的巨噬細(xì)胞為M2 型巨噬細(xì)胞，而腎小管間質(zhì)區(qū)域中，61%的巨噬細(xì)胞為M1 型巨噬細(xì)胞[21]。還有研究證明，與T 細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)和急性抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)相比，cAMR 中M2 型巨噬細(xì)胞在腎小球中浸潤(rùn)程度更高[22]。另一項(xiàng)研究表明，在心臟移植術(shù)后由急性排斥反應(yīng)轉(zhuǎn)向CR 的過(guò)程中，心實(shí)質(zhì)內(nèi)的巨噬細(xì)胞優(yōu)勢(shì)亞群由M2 型轉(zhuǎn)變?yōu)镸1 型，而在心間質(zhì)中，優(yōu)勢(shì)亞群的巨噬細(xì)胞則是由M1 型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2 型[23]。

3.2 巨噬細(xì)胞與CR 導(dǎo)致的移植物血管病

移植物血管?。╣raft vascular disease，GVD）主要表現(xiàn)為血管內(nèi)膜向心性增生和進(jìn)行性血管狹窄，最終導(dǎo)致移植物缺血。有研究者將卡拉膠應(yīng)用于異種心臟移植小鼠，在保全其他免疫細(xì)胞的情況下消耗了30%～80%的巨噬細(xì)胞，使GVD 的發(fā)生率降低了約70%，而聯(lián)合使用細(xì)胞毒T 淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4-免疫球蛋白（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4-immunoglobulin，CTLA4-Ig）和M2 型巨噬細(xì)胞極化抑制劑P2×7R 也可預(yù)防GVD，并提高移植物存活率，表明M2 型巨噬細(xì)胞在CR 中有重要作用[24-25]。此外，M1 型巨噬細(xì)胞可以通過(guò)表達(dá)iNOS 加重GVD，該過(guò)程受IFN-γ 調(diào)控[26]。

同種異體心臟移植術(shù)后，多種巨噬細(xì)胞會(huì)被誘導(dǎo)表達(dá)CXC 趨化因子受體（CXC chemokine receptor，CXCR）1 并產(chǎn)生趨化因子CX3CL1，將外周巨噬細(xì)胞募集到移植物血管，使內(nèi)皮平滑肌細(xì)胞過(guò)度增生而導(dǎo)致血管壁增厚、血管阻塞，進(jìn)而發(fā)生GVD。外周巨噬細(xì)胞的趨化運(yùn)動(dòng)依賴于細(xì)胞骨架中由肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的微絲，而肌動(dòng)蛋白受Rho GTP 酶等多種因素調(diào)節(jié)[27]。Rho GTP 酶中的RhoA 缺失時(shí)，巨噬細(xì)胞會(huì)減少CX3CL1 受體的表達(dá)而無(wú)法感知信號(hào)，抑制RhoA還會(huì)使肌動(dòng)蛋白依賴的局部黏附物在偽足尖聚集，拉長(zhǎng)巨噬細(xì)胞[28]。此過(guò)程具有亞群特異性，成熟M1、M0、M2 型巨噬細(xì)胞長(zhǎng)度變化依次增大[29]。

部分巨噬細(xì)胞亞群能起到減輕IRI 的作用。在肝臟發(fā)生IRI 時(shí)，其駐留巨噬細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生血紅素加氧酶（heme oxygenase，HO）-1 降解溶血過(guò)程中釋放到紅細(xì)胞外的血紅素，以避免氧自由基的產(chǎn)生，減輕CR產(chǎn)生的GVD。移植前HO-1 低表達(dá)的患者預(yù)后更好，而移植后HO-1 低表達(dá)的患者臨床結(jié)果更差[30]。

3.3 巨噬細(xì)胞與CR 導(dǎo)致的移植物纖維化

CR 過(guò)程中，血管移植物小動(dòng)脈內(nèi)膜下的成纖維細(xì)胞受移植后慢性損傷刺激，產(chǎn)生了過(guò)量的細(xì)胞外基質(zhì)?；|(zhì)在內(nèi)膜下積聚，導(dǎo)致了移植物纖維化。CR在移植術(shù)后機(jī)體促纖維化、抗纖維化因素的失衡上有重要作用。同種異體腎移植術(shù)后CR 中，纖維化面積與M2 型巨噬細(xì)胞數(shù)量呈高度正相關(guān)[31]。M2 型巨噬細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生TGF-β1 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子緩解組織炎癥，但也促進(jìn)了組織纖維化[32]。一些研究對(duì)臨床上CR 受者的腎活組織檢查樣本和異種移植術(shù)后CR小鼠腎組織樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在CR 導(dǎo)致的進(jìn)行性腎纖維化過(guò)程中，骨髓源性巨噬細(xì)胞亞群（以M2 型巨噬細(xì)胞為主）可以通過(guò)巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)換過(guò)程，轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞。此種轉(zhuǎn)換細(xì)胞可以共表達(dá)巨噬細(xì)胞標(biāo)志物（F4/80 或CD68）和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白，其數(shù)量約為肌成纖維細(xì)胞總數(shù)的50%，與移植物功能和腎間質(zhì)纖維化的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。該過(guò)程受TGF-β/Smad3 信號(hào)調(diào)節(jié)[33]。心臟移植術(shù)后，移植物內(nèi)產(chǎn)生大量促炎因子高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1），促進(jìn)其成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放活性TGF-β1，進(jìn)而加速Smad2 和Smad3 的磷酸化而導(dǎo)致移植心臟纖維化[34]。有研究通過(guò)分析小鼠腎移植CR 發(fā)生前后表達(dá)的微小RNA（micro RNA，miRNA，miR），發(fā)現(xiàn)與纖維化相關(guān)的miR-21a-5p 明顯上調(diào)。巨噬細(xì)胞中成熟的miR-21a-5p 經(jīng)囊泡分泌后被腎成纖維細(xì)胞內(nèi)化，可以起到促纖維化和促炎癥作用[35]。

另外，一些巨噬細(xì)胞亞群可以減緩纖維化進(jìn)程。有研究通過(guò)細(xì)胞特異性敲除實(shí)驗(yàn)證明，在小鼠心臟移植中，清除供體來(lái)源以M2 型為主的駐留巨噬細(xì)胞會(huì)加劇移植物的纖維化，這可能是因?yàn)轳v留巨噬細(xì)胞吞噬壞死細(xì)胞并通過(guò)釋放IL-10 等免疫抑制因子阻礙了移植物中T 細(xì)胞的增殖和激活[36]。該實(shí)驗(yàn)證明了供體來(lái)源的駐留巨噬細(xì)胞對(duì)同種異體移植物纖維化有保護(hù)作用。

4 巨噬細(xì)胞相關(guān)CR 的治療

近年巨噬細(xì)胞相關(guān)CR 治療的研究逐漸增多，但目前仍主要局限于細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中[37-38]。通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞中RhoA 和肌動(dòng)蛋白的結(jié)合來(lái)阻止巨噬細(xì)胞進(jìn)入移植器官，有可能阻止CR 的發(fā)生[39-40]。研究表明，有RhoA 缺陷的小鼠接受心臟移植后，巨噬細(xì)胞的CX3CR1/CX3CL1 信號(hào)明顯下調(diào)，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、血管閉塞被抑制，GVD 發(fā)生率顯著下降[41]。法舒地爾等多種RhoA 抑制劑也對(duì)CR 有抑制作用。有研究證實(shí)，在小鼠或大鼠心臟移植術(shù)后1 周內(nèi)給予受體3～4 次RhoA 抑制劑，可以消除其CR[28，42]。

對(duì)miR-21a 進(jìn)行基因沉默可能對(duì)CR 有抑制作用。同種異體腎移植術(shù)后對(duì)小鼠miR-21a-5p 基因進(jìn)行治療性沉默，可以明顯減少腎組織纖維化，改善其慢性腎移植排斥反應(yīng)[35]。也有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)心臟移植小鼠使用miR-21 特異性拮抗劑，可抑制M1 型巨噬細(xì)胞的糖酵解，進(jìn)而抑制相關(guān)炎癥反應(yīng)，降低慢性GVD的發(fā)生率，并提高了移植小鼠的存活率[43]。

IL-33 可限制浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞促炎能力而抑制CR。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠心臟移植術(shù)后缺乏IL-33 時(shí)，M1型巨噬細(xì)胞會(huì)在局部釋放更多iNOS，加速移植物丟失，而局部輸送IL-33 可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞中與修復(fù)和調(diào)節(jié)相關(guān)的代謝程序，預(yù)防CR[8]。抑制同種異體移植受體的IL-33 受體ST2，也能加劇CR 導(dǎo)致的GVD和纖維化，這主要反映了IL-33/ST2 信號(hào)對(duì)受體炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)的影響；而抑制供體的ST2 卻能減輕癥狀，這反映了信號(hào)對(duì)移植物駐留細(xì)胞的影響[44]。

5 小結(jié)與展望

本文概述了不同亞群的巨噬細(xì)胞參與不同器官移植術(shù)后CR 的機(jī)制及功能多樣性。參與CR 的巨噬細(xì)胞主要分為M1 型、M2 型和一些特殊的獨(dú)立表型，來(lái)源上主要分為外周巨噬細(xì)胞及駐留巨噬細(xì)胞。在CR 產(chǎn)生的GVR 及纖維化過(guò)程中，這些巨噬細(xì)胞動(dòng)態(tài)性地發(fā)揮了抗CR 及促CR 的作用。

作為獨(dú)立于傳統(tǒng)分型，且具有免疫抑制功能的巨噬細(xì)胞亞群，Mreg 在CR 中具有巨大的潛在治療價(jià)值。我們期待Mreg 的誘導(dǎo)方法能在將來(lái)得到改良，以增強(qiáng)細(xì)胞產(chǎn)量及免疫抑制能力。研究者們還可以通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等方式，篩選出與Mreg 適配的免疫抑制藥，以加強(qiáng)相關(guān)治療方案的抗排斥反應(yīng)效果，為今后的臨床試驗(yàn)提供參考。駐留巨噬細(xì)胞的清除會(huì)加劇移植物纖維化，但目前對(duì)該現(xiàn)象的機(jī)制解釋停留在猜想層面，并未進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。未來(lái)應(yīng)完善該機(jī)制，以證實(shí)駐留巨噬細(xì)胞在CR 治療中的潛在價(jià)值。此外，巨噬細(xì)胞在CR 中依賴于肌動(dòng)蛋白的募集過(guò)程很可能與晝夜節(jié)律對(duì)免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用相關(guān)。目前，針對(duì)該過(guò)程的研究進(jìn)展緩慢，這應(yīng)該是節(jié)律相關(guān)分子標(biāo)志物的空缺而導(dǎo)致的。近年來(lái)，生物信息學(xué)及圖像分析技術(shù)發(fā)展迅速，有助于研究者們深入探究CR 中巨噬細(xì)胞的募集過(guò)程和生物節(jié)律的關(guān)系。雖然先天免疫在CR 中的作用逐漸得到重視，但現(xiàn)有的資料仍認(rèn)為，適應(yīng)性免疫在CR 進(jìn)展中起主導(dǎo)作用。巨噬細(xì)胞也通過(guò)多種途徑，在CR 中影響適應(yīng)性免疫而間接起到作用。巨噬細(xì)胞參與CR 的機(jī)制與適應(yīng)性免疫間的聯(lián)系在將來(lái)依然值得進(jìn)一步研究。