巨噬細胞在腎間質纖維化中的研究進展①

葉 晶 錢知知 朱思睿 張 良

(南京中醫藥大學藥學院，南京210046)

腎間質纖維化(Renal interstitial fibrosis，RIF)的一大主要特征是正常的組織結構被細胞外基質所取代，功能性細胞的缺失，并且伴隨多種炎癥性細胞浸潤[1]。近年來對炎癥性細胞浸潤現象的研究證實炎癥反應會促進損傷后期組織纖維化的發生[2]。巨噬細胞作為人體免疫系統的“哨兵”，能夠對病原微生物和細胞碎片進行吞噬攝取，同時通過呈遞抗原啟動免疫反應并參與免疫調節[3]。在RIF中，高度的可塑性使巨噬細胞在微環境下以多種形式促進纖維化的發展，而巨噬細胞對組織損傷的修復能力又使其部分亞型呈現出對RIF不同程度的緩解作用。巨噬細胞這種“雙刃劍”角色引起廣泛關注，故本文針對巨噬細胞在RIF發生過程中的作用及其機制進行總結，旨在探究二者間關系。

1 腎間質纖維化發病機制

RIF是一種進行性疾病，涉及機體內多種相互關聯的病理過程[4]，發病原因復雜多樣，是多數慢性腎臟疾病持續發展的結果[5]。早期研究認為腎小管上皮等部位的功能性細胞損傷是造成腎間質纖維化的主要原因[6]，但隨著研究的深入，研究人員意識到這種理解的片面性。對細胞的直接損傷僅為誘因，而后發生的炎癥激活和纖維化信號的傳遞是纖維化發生的核心因素[4]。免疫系統的激活能夠促進炎癥的發展，作為非特異性免疫的重要組成部分，巨噬細胞以其高度異質性的特點在纖維化發展過程中扮演重要角色[7]。巨噬細胞與浸潤的多種炎癥細胞在異常活化的腎小管細胞誘導下可產生如反應性氧自由基(ROS)等分子，造成腎小管細胞的二次損傷，隨后分泌的促纖維化生長因子可刺激成纖維細胞聚集和活化以造成間質膠原沉積[8]。

值得注意的是，纖維化發生的初始階段可能是有益于損傷緩解的。這一過程中所涉及的間質細胞和細胞外基質構成了機體器官的非實質部分，在對組織環境動態響應的同時可通過自身的增殖作用有效修復受損組織[9]。而當損傷無法緩解時，腎小管的持續萎縮及功能性細胞的缺失最終導致實質部分逐漸被細胞外基質取代，纖維化進而發生[10]。在各種細胞事件發生過程中，纖維化信號的傳遞決定了RIF的程度。首先，腎小管上皮細胞損傷后自身可產生如血小板衍生生長因子(PDGF)，結締組織生長因子(CTGF)和轉化生長因子-β1(TGF-β1)等細胞因子，刺激成纖維細胞活化，促使細胞外基質(ECM)的過度沉積，同時通過p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等多種途徑介導纖維化發生[11]。其次，炎癥激活后免疫細胞同樣可分泌TGF-β1、ROS、PDGF等細胞因子，促進腎小管上皮細胞和內皮細胞向間充質細胞轉化[12]。分泌的類胰島素增長因子-1(IGF-1)，成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)等可加速周細胞的增殖和腎小球系膜細胞、成纖維細胞的活化[9]。多種途徑均可誘導肌成纖維細胞分化，產生包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型膠原、糖蛋白在內的大量ECM，同時分泌TIMP維持基質活性，從而促進腎間質纖維化的發生[13]。

2 巨噬細胞促進腎間質纖維化發展

2.1巨噬細胞-肌成纖維細胞轉化 肌成纖維細胞是以表達α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)為特征的成纖維細胞子集，在組織纖維化過程中能夠觸發纖維狀膠原沉積而引起器官變形[14]。在對RIF小鼠肌成纖維細胞來源進行追蹤后，Lebleu等[15]證實約有35%的非增殖性肌成纖維細胞來自骨髓。同時根據體外培養的巨噬細胞可被誘導發育為能夠產生膠原的α-SMA+型肌成纖維細胞等發現[16]，有學者推斷存在于纖維化腎臟中的CD45+Coll+細胞是浸潤的單核細胞在受損腎臟局部微環境誘導下產生的肌成纖維細胞，而以單核/巨噬細胞為代表的髓系白細胞或可直接轉化為肌成纖維細胞促進纖維化的發生發展。在UUO模型中，使用GFP標記骨髓的小鼠已被證實其梗阻腎臟中存在較多α-SMA+肌成纖維細胞共表達F4/80和GFP標記物[17]。近期在腎臟移植排斥患者的活檢標本中，巨噬細胞和肌成纖維細胞標志物的共表達鑒定也進一步驗證了巨噬細胞向肌成纖維細胞的轉變，且這些細胞的數量與腎間質纖維化的嚴重程度相關[18]。除此之外，隨著對巨噬細胞來源的追溯，研究表明大多數組織中駐留的巨噬細胞來源于卵黃囊，而并非從外周單核細胞中分化而來[19]，常駐于腎臟的巨噬細胞與來源于外周血的骨髓源單核/巨噬細胞在RIF病程發展中的作用有何區別仍有待進一步的闡明。

2.2巨噬細胞極化的促纖維化作用 巨噬細胞發育過程受到周圍環境多種信號的調節，其在局部微環境作用下表面抗原及分泌因子等發生改變，且功能表達呈現出向某一方向的偏移現象被稱為極化[20]。在RIF的發生過程中，不同極化類型的巨噬細胞在急慢性腎損傷和組織纖維化中起關鍵作用。M1型巨噬細胞在損傷早期病原體與壞死細胞的誘導下可產生大量促炎因子觸發炎癥反應，M2型則可通過對肌成纖維細胞的募集，促進其增殖和活化實現對纖維化的誘導[21]。前期研究證實，在小鼠單側輸尿管梗阻(UUO)模型中，腎損傷早期階段招募的F4/80+CD301-M1型巨噬細胞在損傷后期可轉化為F4/80+CD301+M2型，進一步釋放的TGF-β1、血管緊張素Ⅱ、PDGF等可促進成纖維母細胞增殖，刺激間質膠原和黏連蛋白的合成，導致細胞外基質沉積，誘導腎間質纖維化[22]。Feng等[23]通過誘導巨噬細胞中β-鏈蛋白的缺失抑制了M2型巨噬細胞的分化，減少了單側輸尿管梗阻小鼠腎臟中巨噬細胞的積聚，從而減輕腎間質纖維化程度。

巨噬細胞極化受細胞內外多種信號調節。其中PI3K/AKT/mTOR信號通路作為細胞內重要的信號轉導途徑，在細胞的生長、存活、增殖等過程中發揮著極其重要的作用[24]。Ren等[25]發現Rictor/mTORC2信號可以促進巨噬細胞活化和腎間質纖維化的發生，Rictor的缺失或上游Akt的阻斷則可消除IL-4或TGF-β1刺激的M2型巨噬細胞極化。同樣對包括細胞分化、增殖和凋亡有調控作用的Notch信號傳導也可影響巨噬細胞的極化分型，Pagie等[26]對人血中單核細胞的體外誘導后，發現Notch受體的選擇性DLL4配體不僅可以促進M1型巨噬細胞分化而驅動Notch信號選擇過程，而且還可以通過抑制M2型的特異性基因表達和誘導細胞凋亡來阻止向M2型巨噬細胞分化。上述結果表明，與巨噬細胞募集和極化相關的免疫調節分子可作為治療腎間質纖維化的有效治療靶點，而在慢性腎臟疾病的治療期間靶向調節M1/M2極化，清除腎小管上皮細胞外的基質沉積代表了一種潛在的抗纖維化治療方法[27]。

2.3巨噬細胞與其他免疫細胞間的作用 腎間質纖維化通常伴隨多種炎性細胞浸潤，包括樹突狀細胞、淋巴細胞、巨噬細胞和肥大細胞[9]。這些炎癥細胞的參與過程已有學者做出較為系統的論述，即在纖維化發生的早期階段，淋巴細胞先于巨噬細胞流入損傷部位[28]，激活的細胞毒性CD8+T細胞攻擊腎小管上皮細胞，大量的B淋巴細胞同時向損傷的腎臟滲透[29]，形成腎炎性免疫應答，產生間質性腎炎。隨著單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)和調節活化正常T細胞表達與分泌的趨化因子(RANTES)等多種細胞因子的釋放，招募的巨噬細胞被激活并誘導腎間質纖維化。巨噬細胞產生的細胞因子以及對T/B細胞的抗原呈遞作用進一步引發腎間質損害，導致損傷的自我延續[30]。

免疫細胞自身的功能特點決定了其在腎間質纖維化病程中的參與方式，巨噬細胞作為抗原呈遞細胞在炎癥反應過程中與T/B細胞相互作用，加速腎間質纖維化的發生。對纖維化腎臟中T細胞或B細胞的消除，通常也伴隨著巨噬細胞的表達降低和纖維化程度的減輕。Peng等[31]發現IL-17A的消除能夠抑制趨化因子RANTES在腎梗阻后腎小管周圍炎癥組織中的表達，RANTES抑制劑的施用則顯著減少了T細胞和巨噬細胞的積聚以及梗阻腎中的膠原沉積。在小鼠UUO模型中，消除作為CC趨化因子配體-2(CCL2)主要來源的B細胞能夠抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血管細胞黏附分子1(VCAM-1)等促炎基因表達，并且減弱CC趨化因子配體-2(CCL2)持續分泌對巨噬細胞的招募作用[19]。Tarcio等[32]認為TH2相關細胞因子的增加與促纖維化環境具有生物學相關性，抑制TH2型細胞因子的分泌能夠干擾巨噬細胞和CD4+T細胞活化，同時MyD88信號傳導的缺失最終導致TH2/M2相關性降低，進而減緩纖維化進程。

3 巨噬細胞過繼性回輸緩解腎間質纖維化

隨著對細胞功能研究的不斷深入，以細胞移植為代表的細胞治療法成為當今世界最熱門的治療研究領域。其中，巨噬細胞在各組織均有分布且參與炎癥性疾病的發展，因此常將其從骨髓或脾臟中分離出來，在體外激活后灌輸回體內進一步測試其對疾病模型的作用[33]。

不同極化類型的巨噬細胞中，M2型巨噬細胞以抗炎和組織修復為主要功能，根據體外不同刺激物的作用又可將M2型巨噬細胞分為M2a、M2b和M2c型等。Lu等[34]發現將M2a和M2c型巨噬細胞過繼回輸到患有阿霉素腎病的小鼠后能夠減少炎性細胞浸潤并且減輕RIF。Cao等[35]將預先用IL-4/IL-13在體外誘導的巨噬細胞回輸入患有阿霉素腎病的小鼠中，實現了對腎功能和腎間質纖維化的改善。而由于巨噬細胞的高度異質性，Guiteras等[36]建立了一個φ-NGAL基因修飾的穩定巨噬細胞系，同樣在體外使用IL-4/IL-13刺激后輸注回腎臟導致促炎基因如MCP-1和CD40以及腎纖維化標志物TGFβ-1和MMP-9的顯著減少，并且相比單用IL-4/IL-13刺激的方法，φ-NGAL巨噬細胞在到達受損腎臟時可以維持其表型。在細胞治療法中，M2型巨噬細胞呈現出截然不同的抗纖維化作用，可能與M2型巨噬細胞影響TH2型細胞反應，促進組織修復作用有關。這些結果也證實不同的巨噬細胞亞型在RIF中的作用是有顯著差異的，對于巨噬細胞在RIF中的作用根據其不同亞型的作用及相互間的轉換關系而加以區分，不能一概而論。

4 總結與展望

綜上所述，巨噬細胞在RIF中的作用是具有雙重性的。并且由于巨噬細胞可根據不同的組織環境改變自身的功能，很可能仍有尚未被定義的新亞型存在，而亞型間的相互轉化也是值得進一步探討的問題。此外，除了巨噬細胞本身，與其他炎癥細胞間的相互作用也可能是未來的研究熱點。正如上文所述，細胞因子作為細胞間的“信使”，是RIF中一系列級聯反應的啟動因素。對這些細胞因子進行調控，可能是治療包括RIF在內的一些進行性炎癥疾病的有效手段。而作為預防終末期腎功能衰竭的替代治療方式，目前基于細胞和基因等的干預治療正在被廣泛開發，雖仍較少應用于臨床，但以巨噬細胞為靶向的治療方案對于RIF患者而言無疑是具有重要價值的。