巨噬細胞極化在子宮內膜異位癥中的研究進展

陳璐 林莉 朱小蘭，

江蘇大學附屬第四人民醫院1中心實驗室，2生殖醫學中心（江蘇 鎮江 212001）

子宮內膜異位癥（endometriosis，EMs）是一種常見的非惡性婦科疾病，其特征是有活性的子宮內膜細胞在子宮外的位置生長（包括腹膜、卵巢和直腸陰道隔）［1］。70%的EMs或子宮腺肌病存在慢性盆腔痛和進行性痛經等癥狀，同時可能導致盆腔纖維化和不孕［2］。由于疾病的復雜性，EMs病因尚未闡明。目前主流學說為子宮內膜種植學說，指出EMs的主要傳播途徑是經血逆流、淋巴及靜脈播散等［3］。但目前該學說尚不能解釋為何多數育齡期女性存在經血逆流現象，卻僅有少數發病。因此，越來越多的學者聚焦于EMs患者腹膜中異位子宮內膜刺激所引起的免疫反應失調［4］。當機體T細胞和自然殺傷細胞減少或腹膜巨噬細胞功能障礙時，腹膜腔中異位子宮內膜將不能被清除。巨噬細胞是參與構成機體免疫的第一道防線，是促炎趨化細胞因子的主要免疫細胞，也是神經血管生成的主要來源［5］。在特定的組織中，巨噬細胞群有著不同的基因表達模式以及功能特征，巨噬細胞可能會根據疾病階段或嚴重程度來調節其表型，本文綜述巨噬細胞不同的表型修飾和功能在EMs中潛在作用，以期更好地理解EMs的病理生理機制，為其治療提供新的理念。

1 巨噬細胞極化的不同表型

巨噬細胞是一組分化的免疫細胞，多數起源于骨髓干細胞，且隨著遷移部位和不同微環境的刺激表達廣泛的表型和不同的功能特征［6］。巨噬細胞因顯著的可塑性，在炎癥性疾病和腫瘤生長等各種疾病中起關鍵作用。由于輔助T細胞的不同，巨噬細胞大致分為M1型（即經典活化巨噬細胞）和M2型（即交替活化巨噬細胞）。

M1型主要由干擾素γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）以及脂多糖（LPS）等經典途徑激活，其參與Th1型免疫應答，通過釋放促炎細胞因子和趨化因子，參與損傷早期、促炎反應以及成肌細胞增殖［7］。相反，M2型則被白細胞介素4（IL-4）、白細胞介素10（IL-10）、白細胞介素13（IL-13）或轉化生長因子-β（TGF-β）激活，以參與Th2型免疫應答，釋放抗炎細胞因子、生長因子及修復因子，它們被認為是抗炎細胞，參與組織修復、血管生成、神經發生和促腫瘤活性等病理生理進程［8］。目前認為M2巨噬細胞可能具有致病性，因為它與急慢性炎癥刺激損傷的組織的細胞外基質重塑關系更密切［9］。此外，某些信號通路與其M1/M2極化密切相關。例如，Toll樣受體（TLR）/核因子kappa B（NF-κB）信號通路將巨噬細胞重新編程為M1表型以響應微生物入侵［10］，轉化生長因子-β（TGF-β）可以通過SMAD2/3/4依賴途徑將巨噬細胞轉化為M2表型［11］。

2 巨噬細胞極化促進EMs進展

2.1 巨噬細胞M2極化促進異位微環境的形成 早期研究發現EMs患者的腹腔液中活性巨噬細胞數量明顯增多且這些細胞的表型及功能的變化與疾病的嚴重程度密切相關［12］。EMs患者的腹膜巨噬細胞數顯著上升，呈現功能失調的表型。基質金屬蛋白酶9（MMP9）是細胞外基質降解所必需的，受前列腺素E2（PGE2）的調節，EMs患者體內MMP9的低水平和活性導致腹膜巨噬細胞吞噬能力明顯降低，最新研究發現MMP-13表達和活性與EMs發生的風險呈正相關［13］。YANG等［14］從異位病灶中分離出子宮內膜基質細胞（ESC）后，將其與巨噬細胞共培養，發現該體系中巨噬胞分泌IL-10和TGF-β，進而抑制NK細胞的細胞毒性和活力，這表明巨噬細胞在異位子宮內膜基質細胞存在時表達M2表型，發揮抗炎及免疫抑制作用。最新研究發現IL-17A與子宮內膜異位上皮細胞相互作用，誘導骨髓來源的腹腔巨噬（SPM）細胞表達M2型表面標記物CCL17和CD206，繼而促進異位內膜組織生長和血管生成。這些發現表明，IL-17A可能是一種刺激因子，首先參與巨噬細胞募集，再誘導SPM極化為致病性M2表型［15］。此外，缺氧可上調HIF-1α誘導巨噬細胞轉化為M2型巨噬細胞促進EMs的發展［16］。因此，誘導不同細胞表型的細胞因子的動態變化可能有利于促進異位子宮內膜植入和生長的微環境的形成。

在EMs小鼠模型中，BACCI等［17］使用氯膦酸鹽脂質體和單克隆抗F4/80抗體來消耗腹膜巨噬細胞或抑制其功能，發現兩種方法都能減少病灶的生長和血管形成。進一步研究發現將“非極化”巨噬細胞注入小鼠腹腔，病變數量或重量沒有變化，而注入活化的M1型巨噬細胞可以明顯抑制病灶生長，并且其病變結構也被破壞。然而，注入活化的M2型巨噬細胞則促進病灶生長。表明M1/M2型巨噬細胞可能對異位內膜組織的生長和發展至關重要。為進一步證實巨噬細胞在異位內膜植入后的變化及其機制，FERRARIS等［18］在異源小鼠模型中動態監測子宮內膜異位病灶中不同時間段浸潤巨噬細胞表型的變化，研究發現隨著時間的推移巨噬細胞表型逐漸改變。巨噬細胞主要表達促炎標志物（iNOS）和組織相容性復合物Ⅱ（MHCⅡ），但在損傷誘導后第7天和第14天，巨噬細胞表達較高的精氨酸酶1和CD204（清道夫受體A），此時巨噬細胞發揮抗炎和組織重塑功能，這與巨噬細胞從經典的激活M1型過渡到替代激活的M2表型相一致。這些體內實驗表明，異位病灶中的巨噬細胞表型處于動態變化中，且這種表型的漸進性轉變提示巨噬細胞的不同表型可能在EMs的發病過程中發揮核心作用。

2.2 巨噬細胞極化調節異位內膜組織修復和再生 異位子宮內膜組織與在位內膜對卵巢類固醇的反應性相似，也具有周期性出血的表現，因此病變部位也經歷反復組織損傷和修復的過程。病變損傷修復過程包括上皮-間質轉化、成纖維細胞-肌成纖維細胞轉化、平滑肌細胞化生和纖維化［19］。巨噬細胞對于組織的成功修復和再生至關重要；它們刺激局部成纖維細胞分化成肌成纖維細胞以促進病灶血管收縮［20-21］。在傷口修復過程中，巨噬細胞的不同表型也參與調節局部基質細胞的增殖。CHAN等［22］發現從EMs女性中分離出的自體巨噬細胞可以增強內膜基質細胞的侵襲和克隆形成能力。此外，與子宮內膜基質細胞共培養的巨噬細胞中，異位者的吞噬能力較在位者顯著降低，而其基質細胞的存活和增殖能力明顯增強［23］。來自異位內膜的MSC促進單核細胞分化為高表達CD14和CD163的M2型巨噬細胞，發揮免疫抑制作用，促進異位病灶生長［24］。因此，異位子宮內膜基質細胞和巨噬細胞之間可能存在著一些信號傳導。對M1/M2巨噬細胞在異位內膜組織修復過程的深入了解，為探究EMs發生發展機制上提供了新的思路。

2.3 巨噬細胞極化參與神經纖維發生和刺激 EMs以慢性盆腔痛為主要臨床表現，但相關疼痛產生的機制尚未明確，越來越多的研究致力于EMs與神經系統之間的異常調控機制。已有證據表明內異病灶中神經纖維的存在與EMs患者的疼痛程度密切相關，且炎癥反應和神經過度支配都是引發EMs患者的炎癥性疼痛的重要因素［25］。先前的研究表明，腹膜巨噬細胞的消耗對病變大小和血管形成有顯著影響［17］，該群體的消耗轉化為病變中巨噬細胞數量的減少并減輕小鼠的疼痛［26］。作為EMs中重要的炎癥反應效應細胞，巨噬細胞已經明確了在EMs病變的神經支配中發揮重要作用。

EMs患者的神經纖維旁，可見炎癥細胞富集，表明神經纖維或參與巨噬細胞的募集［27］。KWON等［28］證明由神經組織分泌的巨噬細胞的活化因子（CSF-1與CCL-2），能促進巨噬細胞向神經纖維遷移以及M1向M2表型轉化。作為一種高度保守的信號素，Sema3A是神經元軸突的排斥引導因子。在缺氧環境下，Sema3A/NRP-1信號通路引導巨噬細胞向EMs病灶遷移，并向M2表型的轉化。此外，缺氧病灶中NRP-1表達降低的M2巨噬細胞更容易逃避排斥因子（如Sema3A）的負面影響，導致M2巨噬細胞聚集，從而導致血管生成和細胞增殖。因此，有學者推測Sema3A可能是調節巨噬細胞遷移極化以及與神經纖維相互作用的潛在介質。另一項研究發現EMs病灶在缺氧微環境中募集巨噬細胞并誘導其M2極化，進而增加VEGF-A釋放激活血管，促進外周軸突再生［29］。另一項研究發現miR-146b在EMs患者的腹膜液和血清樣本中顯著增加，并可增加疼痛相關風險。這種疼痛效應可能是通過抑制由轉錄因子IRF5介導的M1巨噬細胞極化產生的［30］。綜上所述，巨噬細胞與EMs相關的疼痛/病變發展具有直接聯系，且巨噬細胞的極化可能參與EMs患者炎癥性疼痛的發生機制。

3 巨噬細胞極化對EMs的潛在治療作用

許多體內及臨床研究驗證了靶向巨噬細胞的腫瘤治療策略的有效性及安全性。抑制巨噬細胞信號傳導或募集，以及將與疾病相關的巨噬細胞重新培養為“健康”表型，可能是治療內膜異位癥的途徑之一。目前針對巨噬細胞的干預治療的潛在機制主要包括TAM的耗竭和阻止促進疾病的巨噬細胞群的募集。小鼠體內研究發現負載雙膦酸鹽（例如氯膦酸鹽）的脂質體消除巨噬細胞，可以顯著減少子宮內膜異位病灶［26］。此外選擇性消除特定巨噬細胞亞群的也具有卓越功效。例如，消除病變內浸潤的Tie2+巨噬細胞或選擇性消除VEGF受體1陽性（VEGFR1+）巨噬細胞均可以抑制內膜異位癥的發展［31］。

隨著人們對巨噬細胞起源和疾病表型異質性等領域的不斷探索，具有調節巨噬細胞表型或靶向疾病特異性巨噬細胞的精準治療成為潛在的新型治療策略。目前“化敵為友”促進M2向M1的極化的治療策略已經在體內模型中得到驗證。最新研究發現源自M1巨噬細胞的納米囊泡（M1NVs）可直接抑制EMs發展，或通過將巨噬細胞從M2表型復極化為M1表型或間接抑制EMs患者在位內膜（EM-ESCs）的遷移和侵襲。同時，該研究在小鼠模型中證實M1NVs不僅可以重編程M2巨噬細胞抑制EMs的發展，而且不會對臟器造成損害［32］。因此，M1NVs的應用賦予了納米材料在治療EMs方面的潛在意義，也為新型材料在疾病中的應用提供了科學依據。

4 總結

EMs是一種慢性炎癥性疾病，在位和異位子宮內膜中細胞因子產生失調和免疫炎癥基因的差異表達均可能導致疾病發生發展。巨噬細胞作為內膜異位病灶內微環境的一個組成部分，也是免疫反應的重要效應細胞，其異常表型及功能障礙在疾病進程中起關鍵作用。M1和M2巨噬細胞表型之間動態平衡的破壞可能參與EMs的發病機制。M2型巨噬細胞發揮抗炎和組織修復功能，在患有EMs的女性的腹膜環境中占優勢，并促進巨噬細胞募集、血管生成和內膜基質增殖。越來越多的體內外研究證實巨噬細胞的不同表型及功能異常參與異位病灶的生成和病灶纖維化修復過程，巨噬細胞極化為EMs的發病機制提供了新的科學依據，也為EMs的治療提供了新的方向。目前針對巨噬細胞及其不同表型提出的治療EMs的策略也受到國內外學者的重視，包括將巨噬細胞極化成具有抗EMs活性的表型、完全消除巨噬細胞或防止它們遷移到病灶。然而巨噬細胞在形態、轉錄譜、解剖分布和功能能力方面表現出極大的多樣性，其在EMs發生發展中的機制以及針對其不同表型靶向疾病特異性巨噬細胞修飾需要進一步探索。