巨噬細胞極化在肝纖維化中的調控作用機制

白小洋， 張旭， 海龍， 丁向春

1 寧夏醫科大學總醫院 a.感染科， b.醫學科學研究院外科學研究室， 銀川 750000

2 寧夏醫科大學臨床醫學院， 銀川 750000

肝星狀細胞（HSC）的活化被認為是肝纖維化的中心事件，其中活化的HSC轉分化為肌成纖維細胞并分泌大量沉積在細胞之間的細胞外基質（ECM），導致肝纖維化［1］。HSC是肝纖維化發病機制中的關鍵細胞，但某些免疫細胞如T和B淋巴細胞、NK細胞和巨噬細胞也發揮了重要作用［2］。其中，巨噬細胞是最豐富的肝免疫細胞，在肝損傷和隨后的肝纖維化過程中也起著關鍵作用［3］。

巨噬細胞是先天免疫系統的重要組成部分，巨噬細胞的激活已被證明在某些方面是不可缺少的，如免疫防御、炎癥反應、組織重塑和穩態［4］。巨噬細胞在不同因素的刺激下分化為不同的表型，表現出不同的特征和作用，從而在機體的生理和病理活動中發揮不同的調節功能，這也被稱為巨噬細胞的極化效應［5］。

近年來，大量文獻表明巨噬細胞在許多病理生理過程中起著至關重要的作用，如炎癥、腫瘤、組織修復和代謝［6-8］。這些病理過程也發生于肝纖維化中，這表明巨噬細胞可能對肝纖維化的發展和逆轉起著關鍵作用［9-11］。隨著進一步研究肝纖維化中巨噬細胞的作用，通過靶向巨噬細胞來阻斷甚至逆轉纖維化病理改變，已被認為是治療肝纖維化的潛在策略［12］。然而，肝巨噬細胞的起源和巨噬細胞極化的機制是復雜的，它們對不同類型的肝病，甚至對一種肝病的不同階段的影響并不相同［13］。此外，在肝纖維化的病理過程中，巨噬細胞可以分化為具有促炎功能的M1型，以及具有促纖維化和組織重塑作用的M2型。探討巨噬細胞極化在肝纖維化中的作用機制，以期為肝纖維化的防治提供新的思路。

1 巨噬細胞概述

1.1 巨噬細胞的來源 巨噬細胞按照來源不同可以分為Kupffer細胞和單核細胞衍生巨噬細胞兩類。Kupffer細胞多來源于胚胎卵黃囊細胞、骨髓造血干細胞，有自我維持性、局部增殖性和致耐受性等，單核細胞衍生巨噬細胞多由外周血中循環的單核細胞分化而來，更容易接受信號來促進其功能的分化和浸潤。在肝損傷時，Kupffer細胞與單核細胞衍生巨噬細胞有著不同的作用，Kupffer細胞具有吞噬有害物質和調節肝臟免疫反應的哨兵功能，單核衍生巨噬細胞則主要產生炎性因子，并調節肝臟炎癥和創傷修復［5-14］。

1.2 巨噬細胞的分型及功能 按照功能異質性常分為M1和M2型巨噬細胞，M1型巨噬細胞多為促炎和抗腫瘤表型，能被脂多糖（LPS）刺激而激活，表達一系列促炎的細胞因子和招募其他免疫細胞的趨化因子如TNF-α、IL-1β、IL-12、CCL2和活性氧（ROS），在纖維化過程中的肝損傷期起促炎作用。相反，M2型巨噬細胞多具有抗炎和促腫瘤作用，能被IL-4、IL-13等細胞因子極化，促進組織修復、重塑與血管生成等，在肝纖維化過程中的肝修復期起抗炎作用。M2型巨噬細胞根據激活條件的不同，還能再分為M2a、M2b、M2c和M2d四個亞群，M2a亞群主要受IL-4、IL-13激活，能產生CD206、IL-1Ra等，發揮抗炎與組織重塑的功能；M2b亞群主要受Toll樣受體激動劑或免疫復合物激活，能產生IL-10、IL-6、TNF-α等，既有抗炎也有促炎的作用；M2c主要受糖皮質激素和IL-10激活，能產生大量IL-10與TGF-β，有較強抗炎活性，主要介導對凋亡細胞的吞噬作用；M2d亞群是利用Toll樣受體激動劑通過腺苷受體刺激產生，包括VEGF與IL-10，有促進血管生成的作用［5-14］。在慢性肝病發展時，巨噬細胞會根據炎癥和纖維化的程度及時間發生動態變化，產生不同表型。在纖維化進程中，M1型巨噬細胞通常會先出現，針對損傷區域釋放一系列促炎因子，而持續高水平的M1型會造成組織的損傷。當M1型巨噬細胞到達峰值時，M2表型會被激活，通過釋放抗炎因子，促進組織的修復、重塑與血管生成。可以說M1與M2型巨噬細胞極化的平衡決定了肝纖維化的發生發展與結局。巨噬細胞可以在不同的局部微環境下極化成不同的亞群，在肝纖維化組織炎癥和損傷的起始、進展中發揮重要作用［12］。

2 巨噬細胞極化的機制

2.1 Notch信號通路 Notch信號通路包括一系列高度保守的表面受體，參與細胞增殖和凋亡，影響各種生物器官和組織的發育。研究［15］發現，M1型巨噬細胞的Notch1受體表達顯著增加，而抑制Notch1受體導致M1極化減少，M2極化增加。近年來，大量文獻報道，許多藥物可以通過靶向Notch信號通路來調節巨噬細胞的極化。例如，黃芪多糖激活Notch信號通路，誘導M1極化［16］。此外，Zheng等［17］發現，Notch1/Jagged1信號通路可以抑制血吸蟲感染誘導的M2極化。因此，這提示Notch/Jagged1通路可能是與M2型巨噬細胞極化相關的一些疾病的治療靶點。

2.2 TGF-β/Smad信號通路 TGF-β首先作用于Ⅱ型受體，然后與Ⅰ型受體結合形成受體復合物，導致Ⅰ型受體結構域的磷酸化，從而通過激活其下游信號分子（Smad2和Smad）來調節相關基因的表達［18］。TGF-β家族的生長分化因子3通過促進Smad2和Smad3的磷酸化，抑制M1、促進M2型的極化。同樣，也有多項研究分析TGF-β/Smad信號通路在促進M2型巨噬細胞極化中的作用。例如，研究［19］發現，槲皮素通過抑制TGF-β1-Smad2/3通路來抑制M2型的極化。實驗［20］表明，Smad3可以被巨噬細胞吞噬直接激活，而獨立于TGF-β，這可能是通過過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）促進巨噬細胞向抗炎表型極化。

2.3 Janus激酶（JAK）/信號轉導和轉錄激活因子（STAT）信號通路 JAK/STAT通路主要介導細胞因子受體的信號轉導［21］。IFN-γ與受體結合并激活JAK，誘導STAT1的磷酸化，從而導致巨噬細胞極化為M1［22］。IFN-γ還可以促進M1巨噬細胞的代謝開關，進而通過JAK/STAT1途徑增強其細胞活力和促炎活性［23］。JAK/STAT6是IL-4抑制M1并誘導M2極化的重要途徑［24］。例如，姜黃素通過分泌IL-4和IL-13來上調STAT6的表達，從而誘導M0和M1巨噬細胞極化為M2［25］。此外，STAT3對M2巨噬細胞的極化具有重要作用。研究［26］表明，抑制IL-6/STAT3和JAK3/STAT3信號通路可導致巨噬細胞從M2表型向M1表型極化。綜上所述，M1巨噬細胞的極化與STAT1的磷酸化密切相關，而M2的極化主要依賴于STAT3和STAT6表達的增加。

2.4 微小RNA（microRNA） 根據目前的研究，microRNA對巨噬細胞極化的作用已經逐漸被強調，主要依賴于對其他信號通路的調控。例如，miR-221-3p通過抑制JAK3/STAT3信號通路促進M2巨噬細胞向M1表型極化［26］。miR-1246通過靶向TERF2IP誘導M2極化，激活STAT3，抑制NF-κB［27］。此外，miR-30c、miR-99a和miR-155均被證明可以抑制M1巨噬細胞的極化，而miR-let7和miR-32則有助于M2的極化［28-29］（圖1）。

圖1 巨噬細胞極化在肝纖維化中的調控作用機制Figure 1 The regulatory mechanism of macrophage polarization in liver fibrosis

3 巨噬細胞在肝纖維化中的調控機制

巨噬細胞與HSC的交互作用在肝纖維化進程中起著關鍵作用，兩者通過產生各種細胞因子和趨化因子調節HSC的表型，從而導致纖維化表型的出現和細胞外基質的沉積。同時，相關研究表明，巨噬細胞浸潤的阻斷或耗竭能減少HSC的激活，延緩纖維化的進程。肝巨噬細胞能產生一系列與促纖維化相關的細胞因子和趨化因子，包括細胞因子TGF-β、血小板衍生生長因子（PDGF）、抗血管內皮生長因子（VEGF）、TNF-α、IL-1β；趨化因子CCL2、CCL3、CCL5。同樣，浸潤的單核/巨噬細胞也能產生抗纖維化的介質，如MMP-12、MMP-13等。HSC的激活是細胞外基質的主要來源，也是肝纖維化形成的中心環節［30］。HSC激活的起始和持續時間直接受到肝巨噬細胞的調控。一方面，巨噬細胞激活HSC，促進肝纖維化的進展［31］。另一方面，在肝纖維化逆轉過程中，巨噬細胞可驅動HSC凋亡和細胞外基質降解［32］。巨噬細胞調控肝纖維化的機制很復雜，涉及多種通路和信號分子。其中，Notch信號通路與多種細胞活性密切相關，通過調節星狀細胞活化和巨噬細胞極化在肝纖維化中發揮重要作用。Bansal等［33］通過實驗證明，抑制Notch通路有助于減少M1型巨噬細胞，促進M2型巨噬細胞極化，以及減少HSC和成纖維細胞的活化。在血吸蟲感染誘導的肝纖維化中，Notch通路抑制了M2型巨噬細胞的極化，從而改善了肝纖維化［19］。

目前，骨髓間充質干細胞移植是一種很有前途的抗纖維化策略。Watanane等［34］表明骨髓間充質干細胞可誘導骨髓源性巨噬細胞M2極化，在逆轉肝纖維化中發揮協同作用。同樣，Luo等［35］發現骨髓間充質干細胞移植可促進巨噬細胞M2極化，抑制巨噬細胞M1極化，增加MMP-13表達，抑制HSC的活化，具有協同抗肝纖維化作用。隨后，進一步的研究發現，TNF刺激的基因6是骨髓間充質干細胞發揮抗纖維化作用的主要細胞因子［36-37］。此外，在肝纖維化的發生發展過程中，增加的NKp46+細胞產生IFN-γ，誘導M1型巨噬細胞極化，限制了M2極化和促纖維化因子的產生，從而抑制代謝相關肝纖維化的發生［38］。

4 總結與展望

肝巨噬細胞具有顯著的異質性，是由多種來源的巨噬細胞組成。目前的研究表明，巨噬細胞主要極化為兩種表型，促炎M1型和抗炎M2型［39］。具體來說，M1和M2型巨噬細胞在被各自的激活物誘導后，產生大量的促炎或抗炎細胞因子和趨化因子，從而作用于不同的靶點，激活與多個病理過程相關的信號通路，發揮其調節功能。巨噬細胞的極化主要與Notch、TGF-β/Smad、JAK/STAT和microRNA信號通路相關。此外，TLR4/NF-κB、MAPK、mTOR等其他信號通路也可能參與其中。因此，靶向這些信號通路可能會調節巨噬細胞的極化，從而改變巨噬細胞在肝纖維化中的作用。

肝纖維化典型特征是細胞外基質在肝臟中過度沉積，不同表型的巨噬細胞對不同類型的肝纖維化有不同的作用。一般而言，M1型巨噬細胞促進CCl4誘導的肝纖維化，抑制血吸蟲感染誘導的肝纖維化，但M2型巨噬細胞的作用則相反。然而，M1型極化的增加或M2型極化的減少有時也可減輕CCl4誘導的肝纖維化［9］。此外，肝纖維化治療中常用的骨髓間充質干細胞移植也依賴于巨噬細胞極化的調節。因此，巨噬細胞的極化可能在肝纖維化中起著不可或缺的作用。

以肝巨噬細胞作為治療肝纖維化的靶點，為抗肝纖維化治療提供了新思路，進一步研究肝巨噬細胞在肝纖維化中的調控機制有助于更好地探究肝纖維化病理機制，同時對于開發安全有效、敏感性高、針對性強的抗纖維藥物具有重要意義。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：白小洋負責撰寫與修改論文；海龍參與查閱相關文獻；丁向春、張旭負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。