急性呼吸窘迫綜合征肺纖維化中巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞相互作用的研究進(jìn)展

李愛琴 張震 徐雅楠 朱金源，4 張旭

寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，1醫(yī)學(xué)研究院，2日間病房，3老年與特需醫(yī)學(xué)科，4重癥醫(yī)學(xué)科 （銀川 750004）

急性呼吸窘迫綜合征（acute respimtory distress syndrome，ARDS）主要是由于各種肺內(nèi)外損傷因素所導(dǎo)致的急性彌漫性炎癥性肺損傷，進(jìn)行性呼吸窘迫和難以糾正的低氧血癥為其主要臨床特征［1］。ARDS的診斷標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜，診斷標(biāo)準(zhǔn)可參考2023年最新發(fā)布的《中國(guó)成人急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）診斷與非機(jī)械通氣治療指南（2023）》［2］。新近研究［3-4］表明，ARDS是急性肺損傷的嚴(yán)重階段，起病急且病死率高，全球范圍病死率為30%～40%。目前ARDS尚無有效的治療手段，嚴(yán)重危害人類生命健康，對(duì)其發(fā)病機(jī)制的深入研究將為ARDS的防治提供更多的思路和潛在靶點(diǎn)。肺纖維化是ARDS發(fā)生發(fā)展的重要病理過程之一，是導(dǎo)致ARDS患者死亡的重要原因［5］。ARDS中肺纖維化的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間與機(jī)體免疫細(xì)胞相互作用維持的動(dòng)態(tài)平衡密切相關(guān)，尤其是巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的相互作用［6］。本文旨在綜述巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在ARDS肺纖維化過程中相互作用的機(jī)制，為ARDS的診斷和治療提供新的方法和思路。

1 ARDS肺纖維化可能的發(fā)病機(jī)制

ARDS的病理生理過程包括滲出期、增殖期和纖維化期三個(gè)階段，不同階段可能相互疊加。ARDS滲出期是對(duì)急性肺損傷的初始反應(yīng)，可引起肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞-肺泡上皮細(xì)胞屏障破壞，肺泡和肺間質(zhì)聚集大量的水腫液，其中富含免疫細(xì)胞；ARDS增殖期通過吸收滲出液及重建肺泡屏障來修復(fù)組織損傷；ARDS纖維化期表現(xiàn)為膠原蛋白沉積增加和肺纖維化形成［7］。既往研究［8］表明，ARDS肺纖維化是修復(fù)組織損傷的過程，但其具體機(jī)制尚不完全清楚，其可能涉及炎癥反應(yīng)的過度激活，促纖維化生長(zhǎng)因子、趨化因子、血管抑制劑和促凝介質(zhì)的過度分泌，金屬基質(zhì)蛋白失調(diào)和肺泡液體清除能力的下降等多種機(jī)制。值得注意的是，ARDS肺纖維化是由多種免疫細(xì)胞參與并維持穩(wěn)態(tài)的復(fù)雜過程，巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在其中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，巨噬細(xì)胞可以通過細(xì)胞極化和誘導(dǎo)細(xì)胞因子分泌參與肺成纖維細(xì)胞的活化［9-10］。而肺成纖維細(xì)胞的異常激活和分化是肺纖維化反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因素［11］。因此，巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的相互作用對(duì)ARDS肺纖維化的調(diào)控作用具有重要意義，其相互作用的動(dòng)態(tài)平衡可以影響ARDS肺纖維化的進(jìn)展和轉(zhuǎn)歸。

2 ARDS肺纖維化中巨噬細(xì)胞對(duì)成纖維細(xì)胞的調(diào)節(jié)

2.1 巨噬細(xì)胞提供成纖維細(xì)胞生存所需的血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）配體在急性肺損傷的早期階段，即可發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞分泌的血小板衍生生長(zhǎng)因子的（PDGF）水平升高，PDGF可促進(jìn)損傷區(qū)域成纖維細(xì)胞的活化、聚集和增殖，進(jìn)而加速細(xì)胞外基質(zhì)合成及肺纖維化形成［12］。既往研究［13］發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞可以高表達(dá)PDGF，PDGF家族成員是成纖維細(xì)胞生存和增殖的關(guān)鍵生長(zhǎng)因子，而PDGF的受體PDGFRA和PDGFRB僅在成纖維細(xì)胞上表達(dá)。有研究［14］表明，碳納米管（CNT）可誘發(fā)肺纖維化，CNT通過促使巨噬細(xì)胞分泌PDGF間接激活成纖維細(xì)胞，其可能的機(jī)制是CNT可通過炎癥小體激活、NF-κB和氧化應(yīng)激等途徑促進(jìn)巨噬細(xì)胞中IL-1β的釋放，IL-1β進(jìn)一步誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分泌PDGF，從而促進(jìn)肺纖維化形成。IVEY等［15］研究發(fā)現(xiàn)，使用PDGFRAflox標(biāo)記的等位基因，由他莫昔芬介導(dǎo)PDGFRA缺失后，心臟中由Tcf21mcrem和Gli1creERT2標(biāo)記的成纖維細(xì)胞減少了50%，表明體內(nèi)成纖維細(xì)胞需要這種受體；突變小鼠和體外研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，PDGFRA可以通過PI3K信號(hào)激活A(yù)TF3蛋白促使成纖維細(xì)胞存活，PI3K/ATF3可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)和吞噬功能，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖及膠原蛋白等基質(zhì)分子合成。以上結(jié)果表明，巨噬細(xì)胞分泌的PDGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞的活化、聚集和增殖，從而調(diào)控肺纖維化的形成。

2.2 巨噬細(xì)胞可分泌生長(zhǎng)因子β（TGF?β）促進(jìn)成纖維細(xì)胞的聚集和增殖TGF-β是啟動(dòng)和調(diào)節(jié)纖維化的關(guān)鍵因子，活化的巨噬細(xì)胞可通過分泌TGF-β調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞。研究［16］表明，TGF-β可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞募集、成纖維細(xì)胞外基質(zhì)沉積來促進(jìn)纖維化。研究顯示，巨噬細(xì)胞分泌的TGF-β可通過Smad3信號(hào)通路直接刺激膠原的合成，驅(qū)動(dòng)上皮細(xì)胞凋亡、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、成纖維細(xì)胞增殖和膠原沉積，進(jìn)而啟動(dòng)肺纖維化并促進(jìn)肺纖維化進(jìn)展［17-18］。FRANGOGIANNIS［19］研究發(fā)現(xiàn)，在成纖維細(xì)胞中TGF-β通過TGF-β1/ALK5通路激活Smad3后，誘導(dǎo)活化的成纖維細(xì)胞可以表達(dá)許多促纖維化因子，包括alpha平滑肌肌動(dòng)蛋白（αSMA）、Ⅰ型膠原蛋白、軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（Comp）、骨膜蛋白和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（CTGF），進(jìn)一步促進(jìn)肺纖維化的進(jìn)展。另一項(xiàng)研究［20］發(fā)現(xiàn)，微囊藻毒素LR可以減弱巨噬細(xì)胞向M2型的極化，從而抑制上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中EMT信號(hào)傳導(dǎo)，M2型巨噬細(xì)胞的減少可以進(jìn)一步減少TGF-β1表達(dá)，有效改善肺纖維化的進(jìn)展。由此可知，在ARDS肺纖維化過程中，巨噬細(xì)胞分泌TGF-β調(diào)節(jié)肺纖維化是其重要機(jī)制，巨噬細(xì)胞和TGF-β可能成為改善肺纖維化發(fā)生和發(fā)展的潛在靶點(diǎn)。

2.3 ARDS中巨噬細(xì)胞調(diào)控成纖維細(xì)胞的其他機(jī)制在巨噬細(xì)胞通過TGF-β調(diào)控成纖維細(xì)胞的過程中，另外兩個(gè)需要注意的關(guān)鍵分子是雙調(diào)蛋白（AREG）和表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR），它們可由活化的巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，發(fā)揮動(dòng)態(tài)平衡作用［21-22］。在TGF-β1促進(jìn)肺纖維化模型中，沉默AREG或藥物抑制EGFR可顯著減少成纖維細(xì)胞增殖，緩解肺纖維化［23］。MINUTTI等［22］發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞分泌的AREG通過整合素αV的表達(dá)促進(jìn)TGF-β的激活，從而促進(jìn)成活化的纖維細(xì)胞增殖。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞來源的GPNMB在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可以被成纖維細(xì)胞外基質(zhì)捕獲，進(jìn)而通過CD44/Serpinb2通路激活成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致肺纖維化進(jìn)展［24］。綜上所述，活化的巨噬細(xì)胞可以產(chǎn)生成纖維細(xì)胞增殖所需的細(xì)胞因子（如PDGF、TGF-β、AREG和EGFR），進(jìn)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞的活化和增殖，最終導(dǎo)致肺纖維化的發(fā)生和進(jìn)展。筆者推測(cè)，通過對(duì)以上靶點(diǎn)的深入研究能夠?yàn)榉卫w維化的臨床防治提供依據(jù)。

3 ARDS肺纖維化中成纖維細(xì)胞對(duì)巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)

3.1 成纖維細(xì)胞可分泌集落刺激因子1（CSF1）促進(jìn)巨噬細(xì)胞生存、分化和增殖巨噬細(xì)胞-成纖維細(xì)胞的相互作用是動(dòng)態(tài)平衡的，當(dāng)平衡被破壞，肺纖維化就會(huì)向進(jìn)展或轉(zhuǎn)歸發(fā)展。巨噬細(xì)胞在通過各種機(jī)制調(diào)控成纖維的增殖和分化的同時(shí)，也受到成纖維細(xì)胞的作用，成纖維細(xì)胞可分泌巨噬細(xì)胞增殖、分化所必需的集落刺激因子CSF1，CSF1受體（CSF1R）主要由巨噬細(xì)胞及相關(guān)亞群表達(dá)。BELLOMO等［25］使用Wt1cre，Csf1fl/fl小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅髓成纖維細(xì)胞中缺失CSF1，脾臟紅髓中巨噬細(xì)胞和腹腔中巨噬細(xì)胞分布顯著減少，表明巨噬細(xì)胞在體內(nèi)的存活需要依賴成纖維細(xì)胞。同樣，MEZIANI等［26］利用16-Gy胸部照射C57BL/6小鼠構(gòu)建肺纖維化模型來研究肺部巨噬細(xì)胞在肺纖維化中的作用，結(jié)果顯示小鼠肺纖維化模型中分離的巨噬細(xì)胞可以被體外成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)活化，活化的巨噬細(xì)胞表達(dá)大量的CSF1R，又促使體外成纖維細(xì)胞大量表達(dá)CSF1和CCL2，CSF1的表達(dá)會(huì)持續(xù)向受體酪氨酸激酶CSF1R下游發(fā)出信號(hào)，并通過CSF1-CSF1R信號(hào)軸傳遞信號(hào)［6］。此外，ORDENTLICH［27］研究表明，通過阻斷CSF1R信號(hào)傳導(dǎo)會(huì)抑制成纖維細(xì)胞表達(dá)的CSF1介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活性，并降低致病性單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞前體的循環(huán)水平，為纖維化疾病的治療提供靶點(diǎn)。由此可知，肺纖維化中成纖維細(xì)胞對(duì)巨噬細(xì)胞的增殖促進(jìn)作用主要是為了滿足自身的增殖需求，如果阻斷巨噬細(xì)胞的定向分化和表達(dá)就可以阻止成纖維細(xì)胞的活化，最終緩解肺纖維化的發(fā)展。

3.2 成纖維細(xì)胞可產(chǎn)生巨噬細(xì)胞趨化因子2（CCL2）募集巨噬細(xì)胞活化的成纖維細(xì)胞還可以產(chǎn)生巨噬細(xì)胞趨化因子CCL2，從循環(huán)系統(tǒng)募集單核巨噬細(xì)胞到損傷部位，并誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞，并極化成相應(yīng)亞型，以實(shí)現(xiàn)將巨噬細(xì)胞募集到纖維化或損傷的區(qū)域，修復(fù)損傷組織的作用［28］。DENG等［29］通過體外培養(yǎng)原代人纖維化肺成纖維細(xì)胞和氣管內(nèi)滴注博來霉素誘導(dǎo)肺纖維化動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)肺成纖維細(xì)胞是肺纖維化中CCL2過度表達(dá)的主要來源，CCL2表達(dá)增加可能與肺成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出促纖維化表型有關(guān)，深入研究發(fā)現(xiàn)可能的機(jī)制是肺損傷導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子與CCL2啟動(dòng)子中的核因子（NF-kB）和激活蛋白-1（AP-1）的結(jié)合增加，從而導(dǎo)致肺纖維化中CCL2表達(dá)增加，CCL2進(jìn)一步募集單核巨噬細(xì)胞到損傷區(qū)域促進(jìn)肺纖維化。同樣，GOLEC等［30］也發(fā)現(xiàn)當(dāng)脂多糖（LPS）刺激體外培養(yǎng)的肺成纖維細(xì)胞時(shí)，肺成纖維細(xì)胞分泌的CCL2表達(dá)水平較未受刺激的肺成纖維細(xì)胞表達(dá)水平顯著升高，CCL2可以募集循環(huán)系統(tǒng)中的單核-巨噬細(xì)胞，通過釋放各種炎癥因子和趨化因子，促進(jìn)肺纖維化的發(fā)展。這些研究表明，成纖維細(xì)胞對(duì)巨噬細(xì)胞的募集和誘導(dǎo)分化作用可能成為研究肺纖維化發(fā)生機(jī)制的重要科學(xué)問題。

3.3 成纖維細(xì)胞可產(chǎn)生其他細(xì)胞因子促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化成纖維細(xì)胞也可通過自分泌TGF-β和IL-6協(xié)助激活巨噬細(xì)胞。DUFOUR等［31］研究發(fā)現(xiàn)TGF-β可與IL-17A協(xié)同作用，促進(jìn)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生IL-6和CCL2。成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的CCL2可發(fā)揮巨噬細(xì)胞募集功能，而IL-6可導(dǎo)致成纖維細(xì)胞分泌TGF-β1和Smad3磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)纖維化的發(fā)生；在成纖維細(xì)胞中敲減IL-6可緩解纖維化的進(jìn)展［32］。這表明成纖維細(xì)胞可以通過增加募集和活化途徑的方式加大對(duì)巨噬細(xì)胞的募集和定向誘導(dǎo)，在肺纖維化的進(jìn)展過程中，成纖維細(xì)胞劫持巨噬細(xì)胞作為自身增殖所需因子的來源，這些巨噬細(xì)胞在肺纖維化炎性環(huán)境中的作用機(jī)制需要進(jìn)一步深入研究。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，肺纖維化是影響ARDS疾病進(jìn)展的重要臨床特征，而巨噬細(xì)胞-成纖維細(xì)胞的相互作用是決定肺纖維化發(fā)生和發(fā)展的重要因素。在ARDS肺纖維化過程中，巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞可通過分泌多種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子及炎癥因子與其他細(xì)胞及因子形成相互交錯(cuò)的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并以直接或間接的相互作用，進(jìn)而影響ARDS肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。目前ARDS肺纖維化的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，但以上內(nèi)容和綜述表明，巨噬細(xì)胞-成纖維細(xì)胞在肺纖維化中的調(diào)控作用和機(jī)制，不同單細(xì)胞亞群的作用和機(jī)制都值得深入研究，這些研究可以加深對(duì)ARDS發(fā)病機(jī)制的理解，也將提供更多ARDS診斷和治療的潛在靶點(diǎn)。這些潛在靶點(diǎn)將對(duì)未來開發(fā)安全有效、敏感性高、針對(duì)性強(qiáng)的抗纖維藥物具有重要的臨床價(jià)值。