巨噬細胞對凋亡細胞的清除及炎癥調控作用

譚海鵬（綜述） 黃浙勇△（審校）

（1復旦大學附屬中山醫院心內科 上海 200032；2上海市心血管病研究所 上海 200032）

凋亡（apoptosis）是組織器官發生發育、組織細胞更新、疾病發生發展等生理和病理過程中細胞死亡的主要形式之一，而機體內凋亡的細胞主要通過胞葬作用（efferocytosis）被以巨噬細胞為主的吞噬細胞清除［1］。凋亡細胞的有效清除對維護機體內環境的穩態至關重要，而凋亡細胞清除障礙已經被證實與免疫系統異常應答、動脈粥樣硬化等多種疾病的發生發展密切相關［2］。

自1998 年Henson 等［3］首次報道胞葬作用可以產生主動性抗炎效應以來，細胞凋亡、胞葬作用和炎癥反應之間的關系一直備受關注。研究證實，在防御感染和修復損傷的急性炎癥反應中，凋亡的局部組織細胞或凋亡的炎癥細胞與巨噬細胞之間的相互作用，對于抑制炎癥反應的進一步放大和促進炎癥及時消退至關重要［4］。因此，胞葬作用的抗炎效應為積極干預反應過強、持續過久的炎癥提供了新的可能，但其產生的機制尚不完全清楚。本文就近年來的研究進展，對胞葬作用抗炎效應的產生機制進行綜述。

胞葬過程簡述胞葬作用是凋亡細胞和吞噬細胞之間相互適應、相互協調的生理過程，主要包括招募、識別、吞噬等3 個階段。胞葬作用的信號網絡系統主要由“find me”、“keep out”、“eat me”以及“do not eat me”信號等4 個部分構成［5］。

招募階段 細胞在發生凋亡時，會合成和釋放一系列“find me”信號分子，主要包括溶血卵磷脂（lysoph-osphatidylcholine，LysoPC）、鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1-phosphate，S1P）、趨化因子CX3CL1（fractalkine）、核苷酸ATP/UTP［6］。這些凋亡信號分子通過細胞外液傳遞給定植于其周邊的巨噬細胞，或經過血液循環傳遞給骨髓、脾臟等組織中的單核細胞，分別被這些吞噬細胞表面的G 蛋白偶聯受體G2A 家族（G2A family of G-protein-coupled receptors，G2A）、鞘氨醇-1-磷酸受體（sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR）、趨化因子受體CX3CR1和G 蛋白偶聯受體P2Y 家族（P2Y family of Gprotein-coupled receptors，P2Y）識別后，將吞噬細胞趨化到凋亡細胞所在的組織區域，實現招募過程［5，7］。與此同時，凋亡細胞還會分泌“keep out”信號來排斥粒細胞等其他炎癥細胞的募集，達到選擇性趨化單核細胞和巨噬細胞的目的。乳鐵蛋白（lactoferricin）是目前唯一認識明確的“keep out”信號［8］。

識別階段 細胞凋亡過程中，僅存在于活細胞膜內表面的磷脂酰絲氨酸（phosphatidyl serine，PS）通過半胱/天冬氨酸蛋白酶級聯反應依賴的方式外翻到細胞外表面，成為凋亡細胞表面最主要的“eat me”信號分子［9］。巨噬細胞可通過其膜表面的腦特異性血管生成抑制因子（brain-specific angiogenesis inhibitor，BAI）、T 細胞免疫球蛋白黏蛋白受體4（T cell immunoglobulin mucin receptor 4，TIM4）、清道夫受體stabilin2 和髓樣相關免疫球蛋白受體CD300f 等跨膜受體直接識別并結合PS；其也可通過分泌生長停滯特異因子6（growth arrest specific 6，Gas6）和蛋白S（protein S，PROS）作為橋梁分子，介導其膜表面的酪氨酸激酶受體家族（TYRO3、AXL、MERTK，即TAM）對PS 的識別；還可通過以牛乳脂球表皮生長因子8（milkfat globuleepidermal growth factor 8，MFGE8）或補體成分C1q 作為橋梁分子，實現整合素受體家族αvβ 系列受體對PS 識別，進而啟動后續的吞噬過程［5，10-11］。其他的“eat me”信號還包括細胞間黏附因子3（intercellular adhesion molecule 3，ICAM3）、鈣網蛋白（calreticulin）、氧化低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）、糖基化蛋白等［5］。PS 雖然是凋亡細胞的重要標志之一，但少數生理狀態下的活細胞也會有PS的外翻，而活細胞主要通過其表面的CD47 和CD31等“do not eat me”信號與巨噬細胞表面相應受體分子間的相互作用來抑制巨噬細胞對自身的清除［5］。

吞噬階段 巨噬細胞對來自凋亡細胞的各種信號進行整合處理后，匯集到ELMO1/Dock180 和GULP1 這兩條吞噬信號通路，繼而激活進化上高度保守的一種GTP 酶Rac1，胞葬進入吞噬階段［12］?；罨蟮腞ac1 形成吞噬環，最終通過Scar/WAVE復合體促進肌動蛋白聚合和細胞骨架的重排，完成對凋亡細胞的吞噬過程［13］。

巨噬細胞的活化和極化巨噬細胞在各種局部微環境不同刺激物的作用下，主要通過三大信號通路活化，并最終分化為經典活化型巨噬細胞（即M1）和替代活化型巨噬細胞（即M2）。這三大信號通路分別為：轉錄因子核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、激活劑蛋白1（activator protein1，AP-1）和干擾素調節因子（interferon regulatory factor，IRF）相關信號通路，信號轉導子及轉錄激活子（signal transducer and activator of transcription，STAT）相關信號通路和核受體相關信號通路［14］。

轉錄因子NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路 巨噬細胞內轉錄因子NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路主要接受Toll 樣受體家族（Toll-like receptors，TLRs）、腫瘤壞死因子受體（tumor necrosis factor receptor，TNFR）和IL-1 受體（IL-1 receptor，IL-1R）的信號轉入［15-16］。3 個受體家族被相應的配體激活后，通過下游的酶聯反應，活化轉錄因子NF-kB、AP-1 和IRF，調控巨噬細胞活化和極化相關基因的表達［16］。NF-κB 主要以異二聚體或同源二聚體結構發揮作用，主要包括p65 和p50 亞基。其中p50 是促進M2 極化的關鍵分子，而p65 則是巨噬細胞向M1 極化的標志之一［17］。

轉錄因子STAT 相關信號通路 巨噬細胞內轉錄因子STAT 上游的受體主要包括Ⅰ型干擾素受體（type ⅠIFN receptor，IFNAR）、Ⅱ型干擾素受體（IFNBR）和IL-4R［18］。這些受體下游通路中主要的STAT 家族成員是STAT1/3/6，其中STAT1/3主要促進巨噬細胞炎癥因子表達及其向M1 極化，而STAT6 則可調控多種M2 標志物基因表達，是促進巨噬細胞向M2 極化的核心轉錄因子［18-20］。

核受體相關信號通路 巨噬細胞胞內的核受體被相應的脂類信號激活后，也會影響巨噬細胞狀態和功能［21］。識別凋亡細胞降解產物的核受體主要包括氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator activated receptor，PPAR）、肝X 受體（liver X receptor，LXR）、維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）和維甲酸類受體（retinoic acid receptor，RR），其中RR 包括RAR 和RXR 兩種亞型［5］。巨噬細胞吞噬并降解凋亡細胞后產生的代謝產物作用于巨噬細胞胞內的核受體，可直接調控相關基因的表達，也可通過與胞內其他信號轉導通路之間的相互調節發揮作用［22］。

胞葬作用主動抗炎效應的產生機制胞葬過程中，巨噬細胞膜表面或基質內凋亡信號識別受體被激活，其下游信號通路中的效應分子活化；通過與巨噬細胞活化和極化相關信號通路中的信號分子之間的相互作用，這些效應分子可以影響巨噬細胞的狀態和功能（圖1）。

胞葬作用調控轉錄因子NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路 在轉錄因子NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路的級聯反應中，TNFR 相關因子3/6（TNFR associated factor 3/6，TRAF3/6）、轉化生長因子-β-活化蛋白激酶1（transforming growth factorβ-activated kinase 1，TAK1）、髓樣分化因子適配蛋白（MyD88-adaptor-like protein，MAL）、轉錄因子NF-kB 的亞基P65 和凋亡信號調節激酶1（apoptosis signal regulating kinase 1，ASK1）等關鍵分子都是胞葬作用調控巨噬細胞活化和抑制其向M1 極化的介入節點。巨噬細胞TAM 受體被凋亡細胞表面的PS 活化后，通過STAT 相關信號通路上調細胞因子信號轉導抑制因子（suppressor of cytokine signaling，SOCS）的表達［23］。值得注意的是，轉錄因子NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路的激活是促進TAM 受體和SOCS 表達上調的始動因素，而PS 對TAM 受體的活化使巨噬細胞內SOCS的表達量增加10 倍以上，形成一個正反饋效應［24］。SOCS 具有泛素連接酶活性，通過識別目標蛋白并促進其泛素化降解而發揮作用［25］。SOCS 家族共有SOCS1～7 和CIS 等8 個成員，目前研究較為深入的是SOCS1 和SOCS3［26］。通過SOCS1 促進MAL、ASK1 和P65 降解，以及SOCS3 促進TRAF3/6、TAK1 降解，巨噬細胞內NF-κB/AP-1/IRF 相關信號通路受到全方位的抑制，其炎癥因子的表達水平下調，M1 極化相關基因的表達也明顯降低［24］。

胞葬作用調控轉錄因子STAT 相關信號通路轉錄因子STAT 相關信號通路中共有的Janus 蛋白激酶（Janus kinase，JAK）是胞葬作用調控巨噬細胞活化和極化的又一個重要靶點。PS 通過橋梁分子Gas6 和PROS 間接激活TAM 后，表達上調的SOCS1 和SOCS3 均可促進JAK 的泛素化降解，而SOCS3 則可促進STAT1/3 的降解，從而降低巨噬細胞炎癥因子的表達并抑制其向M1 的極化［26］。SOCS 對JAK-STAT6 通路的調控是否會抑制巨噬細胞向M2 的極化尚存在爭議。

胞葬作用調控核受體相關信號通路 巨噬細胞吞噬凋亡細胞后產生的維甲酸類代謝產物：如全反式維甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA）和順式維甲酸（cis-retinoic acid，CRA），作用于RAR 和RXR 會抑制TNF-α、可誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和IL-12 等炎癥因子的表達，同時促進TGF-β 和IL-10 等炎癥抑制因子的產生［27］。具體機制可能與維甲酸類受體對轉錄因子STAT 相關信號通路的調控作用有關［28］。巨噬細胞胞內維甲酸類受體活化后，可通過促進纖溶酶原激活物抑制劑2（tissue-type plasminogen activator inhibitor 2，t-PAI2）的表達來抑制炎癥部位細胞外基質的蛋白水解作用，從而減少炎癥帶來的組織損傷［29］。此外，還有報道稱ATRA 可促進M1 向M2 轉化，但其具體機制作者并未進行深入的探索［30］。PPAR 家族主要包括α、β 和γ 等3 種亞型，參與胞葬作用抗炎效應的主要是是PPAR-γ［31］。凋亡細胞降解后產生的不飽和脂肪酸、氧化低密度脂蛋白衍生物、溶血磷脂、5-羥色胺衍生物及脫氧前列腺素等代謝產物激活巨噬細胞胞內的PPAR-γ，可顯著抑制巨噬細胞炎癥因子的表達［5，32］。研究表明，PPAR-γ 活化后不僅直接調控基因表達，還可通過對轉錄因子AP-1、NF-kB、STAT 相關信號通路的阻斷來實現抗炎效應，但其具體作用節點尚不清楚［31］。還有報道稱，PPAR-γ受體活化后，可通過與JAK1-STAT6 通路間的相互作用，促進巨噬細胞向M2 極化，具體機制有待進一步研究［33-34］。凋亡細胞降解產物中的膽固醇及其各種衍生物激活LXR 后，可以直接抑制巨噬細胞內環氧化酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）、iNOS 和IL-6等炎癥因子的產生；可以通過與STAT1 相關信號通路的相互作用促進抗炎因子的表達；還可以上調巨噬細胞表面PS 識別受體MERTK 的表達量，進一步促進巨噬細胞對凋亡細胞的清除［11，35-37］。凋亡細胞降解產物激活VDR 后，也可直接入核或通過與NF-κB 相關信號通路相互作用，調控炎癥因子表達和巨噬細胞活化，并阻斷炎癥因子下游效應通路［38-39］。總的來說，核受體直接入核調控抗炎因子表達在胞葬作用抗炎效應中的作用較為確切，而核受體相關信號通路與其他信號通路之間的相互作用仍有待進一步闡明。

胞葬作用調控其他信號通路 TIM4 在識別并結合PS 結合后，可通過激活一種非典型自噬通路，下調促炎因子表達水平的同時，促進抗炎因子的表達［40-41］?；罨腃D300f 可通過與IL-4R 之間的協同作用，增強巨噬細胞對IL-4 的反應性，從而促進巨噬細胞向M2 極化［42］。

結語隨著胞葬作用分子基礎的進一步闡明，我們對胞葬作用抗炎效應的研究也有了越來越多的著手點。胞葬作用可通過調控巨噬細胞活化和向M1 極化的信號通路，下調炎癥因子的表達和抑制其向M1 的極化，具有顯著的炎癥負向調控作用。但胞葬作用是否可通過促進巨噬細胞向M2 極化來實現抗炎效應仍有待進一步探索。深入研究胞葬作用抗炎效應的產生機制，有助于理解細胞凋亡的生理意義，也可以為干預反應過強、持續過久的炎癥提供更多新的靶點。