Kupffer細胞在肝移植術后免疫耐受調控機制的研究進展

劉藝飄，樊海寧

（青海大學附屬醫院 肝膽胰外科，青海 西寧 810016）

肝臟是人體內最大的實質性器官，具有清除代謝產物和毒素，參與機體固有免疫和適應性免疫應答的作用。肝臟移植術后出現的免疫耐受主要由肝竇內皮細胞、樹突狀細胞以及Kupffer細胞（Kupffer cells，KCs）介導。其中KCs位于肝血竇內，屬于單核吞噬細胞系統，主要功能是吞噬病原體、處理和提呈抗原、分泌多種細胞因子、預防感染、抵御腫瘤等，是肝穩態的第一道防線[1]。從移植后機體進行免疫調控的角度來看，KCs具有相當重要的作用。有研究表明肝移植術后移植物的存活率與KCs激活后對免疫的調節作用有關[2-3]。

1 肝移植術后微環境變化及KCs的激活

供體肝臟經過一段時間的保存常常出現缺氧、功能損傷、冷缺血等情況，從而出現不同程度的炎癥反應。肝移植術后門靜脈經短暫性斷流后恢復灌注，KCs被激活，并隨之產生一系列免疫應答[4]。供體肝臟經門靜脈再灌注后，低代謝下的肝移植物重新啟動代謝而逐漸使氧含量及三磷酸腺苷減少，K+和Ca2+水平發生明顯變化，細胞內Ca2+增多，無氧糖酵解增加，同時受體反應性釋放大量炎癥相關細胞因子如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、INF-γ等，趨化因子如CCL1、CCL2、CCL3、CCL5 和CXCL1、CXCL2、CXCL8 等，以及血管活性物質如內皮舒張因子（endothelium-derivedrelaxing factor，EDRF）、一氧化氮（NO）、前列腺素（prosta glandin，PG）等。同時激肽釋放酶-激肽系統（kallikrein-kinin system，KKS）釋放緩激肽，使肝移植受者全身阻力降低，動脈壓降低[5]。因此，移植術后內環境改變可引起肝臟的一系列變化：KCs和樹突狀細胞激活；抗原提呈細胞數量增加；炎性介質增加；誘導調節性T細胞（regulatory cells，Tregs）激活以及主要組織相容性蛋白（major histocompatibility complex，MHC）的表達增加[6]。總之，肝移植后免疫應答的病理生理過程迅速、復雜，是影響移植物存活的重要因素。

2 肝移植術后KCs的極化

肝移植術后KCs極化方向受多種機制調控，包括信號通路、轉錄因子和表觀遺傳修飾等因素。KCs不同的極化方向對肝移植術后免疫狀態有不同的影響作用[7]。研究認為KCs可極化為兩個功能不同的亞群，分別通過經典活化途徑和替代性活化途徑。M1型KCs可通過干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導激活；M2型KCs可通過IL-4和IL-13誘導激活。M1型KCs可大量分泌炎癥相關細胞因子、活性氧中間物（activated epoxy intermediate，ROI）和活性氮的中間物（reactive nitrogen intermediates，RNI），并且可降低IL-10的表達，從而發揮調控Th1細胞免疫反應、殺死病原體等作用。M2型KCs可以被進一步分類為M2a型、M2b型、M2c型。激活后的M2型KCs具有很強的吞噬活性，產生大量鳥氨酸和多胺、甘露糖、肝細胞半乳糖受體等。M2 型KCs分泌抗炎因子抑制炎癥反應，具有負性調節排斥反應的功能[8-9]。

此外，信號傳導及轉錄激活蛋白（signal transducer and activator of transcription，STAT）和干擾素凋節因子（interferon regulatory factors，IRFs）也可影響KCs的極化[10]。STAT1、STAT3、STAT5和STAT6磷酸化后可以很好地調節KCs的極化及其活性。核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的優勢活化、STAT1、IRF3、IRF5和IRF8的磷酸化可以促進M1 型KCs極化，增加細胞毒性和促炎反應。M1 型KCs分泌白細胞介素引發局部炎癥，同時促進細胞因子間相互作用放大炎癥反應，最終可能導致肝移植手術失敗。M1型KCs是缺血-再灌注過程的主要參與者，能夠通過招募其他免疫細胞加重缺血-再灌注導致的肝細胞損傷。KCs向M1型極化后，抗原提呈能力提升，從而在免疫反應中發揮正向增強作用，導致移植后急性排斥反應加重[11]。有研究發現，M2 型KCs可以減少促炎因子的分泌，增加IL-10、TNF-β等抗炎因子的分泌，有利于肝移植術后免疫耐受的形成。其中，IL-10可抑制NF-κB的活化，并強烈抑制TNF-α、IL-1β、IFN-γ、IL-2和巨噬細胞炎癥蛋白-2的分泌，從而減輕肝移植后的缺血再灌注損傷[10，12]。而STAT3、STAT5和STAT6的磷酸化激活有利于M2型KCs極化[13]。IL-34在M2型KCs極化依賴性急性排斥反應（acute rejection，AR）的大鼠肝移植中起重要的免疫抑制作用[14]。另外有研究發現IL-34在體外通過PI3K/Akt途徑將具有M1型分化傾向的KCs轉換為M2型KCs。

3 KCs參與肝移植術后T淋巴細胞的活化和分化

目前免疫學研究認為肝移植后免疫耐受與T淋巴細胞活化和分化有著密不可分的聯系，肝移植后的免疫應答主要由T淋巴細胞驅動[15]?，F已知T淋巴細胞活化需要通過兩個信號途徑激活：T淋巴細胞活化的第一信號為抗原呈遞細胞（antigen-presenting cells，APCs）將抗原肽-MHC分子復合物提呈給T淋巴細胞，T細胞抗原受體（TCR）特異性識別抗原肽-MHC分子復合物，使CD4 與MHC-Ⅱ類分子結合，CD3與CD4向下激活與之相連的酪氨酸激酶，啟動級聯反應。T淋巴細胞活化的第二信號為T淋巴細胞與APC表面多個共刺激分子對相互識別結合。雙信號激活后，PLC-PKC、IP3及PI3K-Ras-MAPK信號通路激活各種轉錄因子，誘導促進T淋巴細胞增殖和分化[16]。KCs較常處于腸道來源的病原體環境中，在正常生理條件下為了維持穩態和避免過度炎癥反應對自身的損傷，自動地降低自身的抗原呈遞作用。但是，一旦受到INF-γ等刺激時，KCs發揮其抗原呈遞作用，可以迅速激活T淋巴細胞并啟動適應性免疫反應[17-18]。

T淋巴細胞激活后，可繼續分化為Th1、Th2、Th17和Tregs等輔助性T淋巴細胞。Th1/Th17與Th2/Treg維持相互平衡狀態是擁有正常免疫功能的基礎，而其功能的異?；蚴Ш猓梢鸲喾N免疫性疾病。Th1釋放的細胞因子如IL-2、IFN-γ，Th17釋放的細胞因子如IL-17、IL-23等，都具有促進炎癥細胞聚集、增加炎癥相關細胞因子釋放、加速肝細胞壞死凋亡和正向參與免疫調節的作用。這些細胞因子與移植術后缺血再灌注損傷、AR的發生密切相關，并可以抑制Th2 的分化。Th2 釋放的細胞因子如IL-4、IL-10、IL-13等，Tregs釋放的細胞因子如IL-10和轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等，都具有降低免疫應答的作用，與移植后增加免疫耐受密切相關[19-22]。肝移植后激活的KCs既可以上調MHC-Ⅱ類抗原和共刺激分子的表達，以提高抗原提呈作用，正向誘導Th1細胞因子的分泌，從而激活更多T淋巴細胞而誘發AR；也可以促進Th2 細胞因子的分泌，從而抑制免疫的過度反應[23]。目前，KCs對Th1/Th17與Th2/Treg維持穩態的雙重調控機制仍需探索。

4 KCs誘導肝移植術后T淋巴細胞凋亡

Fas和FasL是一對誘導細胞凋亡的膜表面蛋白，FasL與Fas特異性結合后，將凋亡信號傳導至靶細胞，導致表達Fas的T細胞死亡。T淋巴細胞作為免疫活性細胞，能表達Fas受體[24-25]。而激活后的KCs通過NF-κB途徑，既可以誘導細胞因子、免疫黏附分子的產生參與免疫調節，又可以促進FasL的表達，從而誘導T淋巴細胞凋亡[24]。T淋巴細胞凋亡可一定程度達到肝移植的免疫耐受狀態，主要原因是移植后反應性T淋巴細胞的缺失[15]。有研究證明，在大鼠肝移植耐受模型中，KCs中FasL表達水平較急性排斥模型明顯升高，活化T淋巴細胞凋亡增加，而用三氯化釓封閉KCs功能后，FasL水平下降，T淋巴細胞凋亡減少，這恰恰印證了上述觀點[26-27]。

5 KCs在肝移植術后清除凋亡細胞與免疫耐受

腸道微生物與免疫系統有著相互平衡的關系。肝移植后腸道微生物群的變化與肝移植受者的感染情況以及是否發生AR之間有著密切聯系。由腸源性因素誘發的感染已經成為肝移植術后的主要并發癥，嚴重影響著移植物的存活情況。門靜脈匯集了來自腸道的靜脈血，其中可能包含各種病原體、衰老并有損傷的紅細胞和腸道細菌毒素等。KCs粘附在肝臟的血管內皮細胞周圍，等待捕獲隨血液流動的病原體及凋亡細胞[28]。此外，KCs作為一種抗原提呈細胞，在先天免疫系統和適應性免疫系統之間架起了一座橋梁。KCs可被許多可吞噬的顆粒和可溶性物質所激活，激活的KCs在肝移植術后清除凋亡細胞的過程中發揮著重要作用[29]。

肝移植術后發生的細胞凋亡及KCs對凋亡細胞的清除是維持免疫耐受的關鍵因素。細胞凋亡一般不會引起過度的炎癥反應。細胞凋亡通過多種機制受到嚴格控制和調節，包括Fas/FasL相互作用、細胞因子如TNF-α和TGF-β等的影響。肝臟中凋亡細胞的清除有賴于KCs和內皮細胞。凋亡細胞的不完全清除會使凋亡細胞積聚并導致移植物損傷，釋放大量促炎因子，從而加重急性排斥反應[30]。

肝移植術后易出現炎癥反應，KCs無法正常清除凋亡細胞時會增加局部微環境抗炎因子含量。目前研究發現，肝移植引起的肝臟炎癥反應主要由中性粒細胞和KCs釋放的炎癥相關細胞因子共同作用所致。中性粒細胞和KCs活化有關的趨化因子包括CCL2、CCL3、CCL5、CCL7、CCL8、CCL13、CCL17和CCL22。在肝移植后，這些炎癥相關細胞因子、趨化因子的活化程度更高，這些物質聚集更易引發炎癥反應及加重免疫排斥反應[31]。因此，凋亡細胞及時清除與免疫耐受微環境形成密切相關。KCs誘導T細胞凋亡或KCs及時清除凋亡細胞是建立免疫耐受的基礎。

6 小結

KCs對先天性和適應性免疫至關重要，可以迅速遏制和清除對人體有害的外源性損傷物質和免疫反應性物質。肝移植后，KCs主要參與炎癥反應和免疫耐受的相互平衡過程。目前對KCs在肝移植后的免疫耐受調控機制仍在不斷的探索當中，且由于KCs的發揮著關鍵作用，研究以KCs作為調控的重要靶點誘導肝移植術后免疫耐受以及肝細胞再生，可能成為治療肝臟疾病的新方法。