巨噬细胞在肺纤维化的发病机制研究进展＊

黄雁超 综述，李流云，崔向清，黄春芳审校

（北京中医药大学基础医学院 100029）

巨噬细胞由组织中能增殖的巨噬细胞、造血干细胞、血液中的单核细胞增殖分化而来。传统观点认为，巨噬细胞作为机体防御系统的一部分防止外来入侵，但过去几十年研究表明巨噬细胞通过各种途径参与发育过程和维持组织稳态［1］。巨噬细胞在肺纤维化的发病机理中起重要作用，参与肺纤维化中组织异常的调节修复，本文对巨噬细胞在肺纤维化中的作用作一综述。

1 巨噬细胞分类

根据体外研究巨噬细胞表型及功能，可以将其分为M1与M2两种：M1巨噬细胞由IFN－γ和TNF－α诱导活化；M2巨噬细胞由IL－4和IL－13激活，具有 M2a、M2b、M2c3种亚型。由于缺乏特异性的分子标记，很难将组织巨噬细胞按照这种分类方法进行分类。

根据巨噬细胞在肺部分布情况分为两个亚群：肺泡巨噬细胞（AMs）和间质巨噬细胞（IMs）；AMs排列在肺泡的表面，IMs存在于肺泡上皮细胞与血管上皮细胞之间［2］。AMs并非直接来源于血液单核细胞，而是由IM分化而来。IM是单核细胞与AMs之间的一种过渡类型。尽管IM与AMs存在功能差异，但他们都是维持肺组织稳态，对抗病原物的一线卫士。在不影响正常气体交换的情况下，他们的表型能够随周围组织环境而改变，能够快速处理病原物。肺纤维化时，巨噬细胞数量和表型都会发生改变。

1.1 M1巨噬细胞 IFN－γ、TNF－α及LPS能够诱导 M1巨噬细胞活化，M1上调NO合成酶形成ROS和NO；M1巨噬细胞分泌IL－6、IL－12、IL－1β、TNF－α等前炎症因子增加 Th1应答反应，来对抗细胞内病原物。此外，M1巨噬细胞具有较强的吞噬病原微生物及抗原呈递能力，分泌MMP（如MMP7、MMP9）的能力也很强。MMP能够增加M1迁移能力，但MMP过度分泌会导致组织损伤［3］。

1.2 M2巨噬细胞 在转录因子（IRF4）的影响下，M2由IL－4/IL－13诱导活化，M2与组织损伤修复有关。在人类和小鼠，甘露糖受体及谷氨酰胺转移酶（TGM2）表达上升，Ym1、FIZZ1、Arg－1仅在小鼠表达上调。M2抗原呈递能力差，清除凋亡细胞及细胞外基质能力强［4－5］。

1.3 M2－like巨噬细胞 M2－Like巨噬细胞表达甘露糖受体，高表达IL－10。糖皮质激素、前列腺素（PGE2）、抗原抗体复合物、TGF－β及IL－10能够刺激 M2－like巨噬细胞产生IL－10［5］。由于IL－10大量表达，M2－Like巨噬细胞具有很强的抗炎活性，有利于炎症反应晚期降低炎症反应。M2和M2－like巨噬细胞很难区分，因其具有共同标志物，如甘露糖受体。IL－10是可靠的标记物，但很少用IL－10来鉴别M2－Like巨噬细胞。因此，很难区分这两种巨噬细胞在组织分布及功能上的差异。

2 肺纤维化的发病机制

肺纤维化是由细胞外基质过度沉积导致的肺部疾病。细胞外基质形成是肺损伤后组织修复的一个重要过程；持续损伤会导致异常修复，从而导致纤维化。纤维化病灶可局部存在于肺部，例如在肺结核和真菌感染之后。弥漫性纤维化，如结节病、特发性肺纤维化（IPF）、纤维化过程则弥漫贯穿整个肺部［6］。

为了更好阐明肺纤维化发病机制与巨噬细胞的作用，将组织损伤修复分为4个阶段：急性修复的凝血阶段；炎症阶段；永久修复的瘢痕形成，组织纤维化阶段；瘢痕组织分离，组织稳态恢复阶段。在纤维化进程中的某个阶段，甚至4阶段都有可能失控。

肺纤维化是肺泡上皮细胞持续损伤的结果。损伤始于凝血，凝血可以防止严重失血，维持组织稳态，包括血小板凝聚和上皮细胞产生纤维蛋白。为了恢复受损组织功能，纤溶酶原激活物（PA）分解纤维蛋白。凝血异常，或是组织损伤修复异常都会导致肺纤维化［7］。纤维蛋白降解异常会影响上皮细胞存活。PA的缺失或PA抑制剂PAI－1、PAI－2的增多，引起纤维蛋白降解异常。

细胞损伤会在肺组织中触发炎症反应，此阶段很难被发现，发现时通常已经是疾病晚期。脂多糖（LPS）诱导的炎症反应曾被广泛研究［8］。上皮细胞损伤会诱导释放一些生长因子或趋化因子，引起中性粒细胞渗出，随后单核细胞会出现在损伤部位。上皮细胞还分泌生长因子，如 TGF－β、TNF－α、EGFα，通过激活成纤维细胞分泌胶原蛋白和其他细胞外基质（ECM）来促进组织修复［9］。

控制炎症反应，对正常损伤修复是非常重要的。炎症被认为是肺纤维化发展的重要因素。IL－10和TGF－β可以抑制炎症反应，并促进肌成纤维细胞分泌细胞外基质。损伤上皮细胞及血小板分泌的TGF－β和PDGF，促进成纤维细胞增殖并分化为肌成纤维细胞，产生细胞外基质ECM。此外，成纤维细胞自身分泌TGF－β促进组织修复。由于肌成纤维细胞数量增加、过多细胞外基质合成，导致组织修复异常而促进肺纤维化形成。M2巨噬细胞数量增加也与组织修复异常有关，提示M2巨噬细胞在肺纤维化形成过程中起重要作用。

在正常的组织修复中，过多的ECM被清除以恢复肺功能。巨噬细胞是降解和吸收ECM的重要细胞。为了行使这项功能，巨噬细胞合成MMP及其抑制剂TIMP。MMP与TIMP之间的动态平衡对维持组织稳态非常重要［10］。在肺纤维化患者和鼠模型中，MMP和TIMP的水平都会升高，但是，如果肺中ECM分泌过多，MMP和TIMP的平衡最终会被打破。

3 巨噬细胞与肺纤维化

3.1 M1巨噬细胞与肺纤维化 研究发现，在特发性肺间质纤维化（IPF）患者中，叶酸受体－β（FR－β）阳性患者的巨噬细胞高于对照组，这些巨噬细胞产生TNF－α和氧自由基，他们极有可能是M1型巨噬细胞［11］。

研究表明，M1巨噬细胞不仅在炎性阶段发挥作用，在炎症的消退期也发挥作用。上皮细胞损伤时，单核细胞聚集到炎症部位，在促炎症因子的影响下，分化为M1巨噬细胞。M1巨噬细胞一旦激活，会产生TNFα，IL－1β和氧自由基杀灭和吞噬微生物以对抗感染或清除外源物［12］。研究表明这些促炎症因子和氧自由基与肺纤维化发生发展有关。有研究表明，博莱霉素诱导的肺纤维化模型，在炎症阶段，抑制 M1巨噬细胞FR－β表达，可以减轻肺纤维化［11］。然而，抗感染治疗对肺纤维化患者无疗效，炎症在肺纤维化中的作用受到质疑。Gibbons［13］用博莱霉素造小鼠肺纤维化模型，研究发现炎症阶段清除掉小鼠肺部固有巨噬细胞和循环单核细胞，不影响肺纤维化的发生和发展。另有研究指出，M1型巨噬细胞细胞因子TNF－α有利于肺泡上皮细胞损伤修复，对肺纤维化恢复有利［14］。

在消退期，巨噬细胞参与过量细胞外基质的降解和基质成分吸收。在修复阶段，清除巨噬细胞，可以减少ECM的降解，形成纤维化。但哪种类型巨噬细胞降解ECM，目前还不清楚。M1巨噬细胞可以产生几种基质金属蛋白酶包括MMP7和MMP9。实验发现，IPF患者MMP9水平增加，至于为何没有降解过多的ECM，可能与TIMP－1水平增加有关。

总之，在炎性阶段，M1巨噬细胞具有重要作用，但M1不会影响随后的纤维化阶段。在瘢痕组织消退时，巨噬细胞降解ECM，这可能与M1的表型有关，因此，刺激M1巨噬细胞聚集有利于抗纤维化。

3.2 M2巨噬细胞与肺纤维化 M2巨噬细胞分泌的IL－13是纤维化反应中主要的细胞因子。与对照组相比，肺纤维化患者IL－13的水平较高。尽管没有研究报道称肺纤维化患者肺组织M2巨噬细胞数量增多，但M2巨噬细胞与肺纤维化具有相关性。有报道称，IPF患者肺泡灌洗液中M2巨噬细胞数量增加。另有报道称，IPF患者的肺组织胰岛素样生长因子－I（IGF－I）阳性肺间质巨噬细胞和PDGF阳性肺间质巨噬细胞数量增多，这两种细胞因子是促进肺纤维化的介质。Chen等［15］研究小鼠结果表明，巨噬细胞同时表达IGF－Ⅰ与精氨酸酶，而不表达IL－10，提示其为M2巨噬细胞而非M2－like巨噬细胞。

肺纤维化时M2细胞的标记物增多，半乳糖凝集素－3在IPF患者的肺泡灌洗液中也高，IPF患者的巨噬细胞分泌的M2巨噬细胞标记物CCL18增多，这与肺功能呈负相关性。研究发现IPF患者血清和肺组织几丁质酶YKL－40水平增高，几丁质酶是否是人类巨噬细胞的标志物还不确定［16］。精氨酸酶是小鼠巨噬细胞的标记物，但精氨酸酶是否是人类巨噬细胞的标记物尚存争议。然而，IPF患者的巨噬细胞高表达精氨酸酶。有肺纤维化合并系统性硬化症患者循环单核细胞CD163表达增加，CD163具有促纤维化作用［17］。

研究表明，在肺纤维化阶段清除巨噬细胞，能减少肺部ECM沉积。为了确定M2巨噬细胞的作用，分别测定清除巨噬细胞前后Ym1、精氨酸酶1水平。清除巨噬细胞之后，Ym1、精氨酸酶1的表达均下降。M1标记物iNOS表达没有减少，表明M2巨噬细胞促进肺纤维化发展。此外，M2巨噬细胞标记物MMP12对肺纤维化具有至关重要作用。

抵抗素样分子α（FIZZ1）可以增加成纤维细胞分泌细胞外基质；Pesce等［18］研究表明，FIZZ1通过负调控Th2应答反应，减轻纤维化发展。这一结果提示，M2巨噬细胞可能具有抗纤维化作用。以肝吸虫诱导肝纤维化模型为研究对象，并特异性清除骨髓细胞IL－4Rα，抑制巨噬细胞活化，研究发现，M2巨噬细胞对纤维化并不是必需的。研究表明，M2巨噬细胞表达精氨酸酶1可抑制纤维化。吸收ECM似乎由M2巨噬细胞所介导。吸收ECM是由多种甘露糖受体和糖蛋白乳脂肪球表皮生长因子8（MFGE8）所介导。已知甘露糖受体是M2巨噬细胞标记物，但并不清楚MFGE8是否是M2巨噬细胞标记物。研究表明，甘露糖2型受体和MFGE8都具有抗纤维化作用［19－20］。

总之，M2巨噬细胞与纤维化发展密切相关，研究表明，M2巨噬细胞实际上在纤维化吸收阶段起作用。纤维化过程中，M2巨噬细胞试图清除细胞外基质，此过程异常将发展为纤维化。文献中报道M2巨噬细胞在纤维化中相反作用，可能是由于难于区分M2巨噬细胞和M2样巨噬细胞的作用，M2样巨噬细胞似乎具有促纤维化作用。

3.3 M2－like巨噬细胞与肺纤维化 M2－like巨噬细胞在肺纤维化中的确切作用，还没人研究。M2－like巨噬细胞可能在炎症阶段向组织修复阶段转化过程中起着重要作用。M2－like巨噬细胞的特征标记物为IL－10，IL－10是抗炎因子且具有促纤维化作用。在IPF和系统性硬化症兼肺间质疾病患者，IL－10水平增多，肺泡巨噬细胞分泌IL－10升高。有研究表明，IL－10抑制巨噬细胞合成TNFα；博来霉素诱导的纤维化模型小鼠研究表明，IL－10能够减弱博莱霉素诱导的小鼠炎症反应，并减轻肺纤维化。然而，小鼠肺IL－10过度表达具有促肺纤维化作用［21］。Sun等［21］发现，诱导IL－10在 Clara细胞高表达，介导循环纤维细胞聚集、激活巨噬细胞向M2巨噬细胞转变，从而导致肺纤维化。IPF患者肺内IL－10水平升高提示纤维化发展。TGF－β可能也是通过 M2－like巨噬细胞来清除炎症并促进组织修复。TGF－β是否仅在 M2－like巨噬细胞表达需进一步研究。

综上所述，M2－like巨噬细胞更大程度上是促进纤维化。M2－like巨噬细胞被损伤上皮细胞趋化和诱导，从而抑制炎症，参与组织修复。在持续组织损伤的情况下，M2－like巨噬细胞不断被诱导或趋化，并可过度表达IL－10，促进纤维化形成。由于糖皮质激素可以诱导M2－like巨噬细胞，这解释了糖皮质激素治疗在一些纤维化患者不但无效，还有一定害处。这一结论基于肝纤维化动物模型研究，将糖皮质激素特异性输入到肝脏巨噬细胞，结果表明，纤维化更加严重。

总之，巨噬细胞在肺纤维化发生发展过程中起重要作用。M1巨噬细胞在炎症阶段发挥重要作用，参与组织修复。M2巨噬细胞与M2－like巨噬细胞与肺纤维化形成高度相关，新实验证据显示，M2巨噬细胞可能有抗纤维化作用，而M2－like巨噬细胞促进纤维化的发生。

4 展 望

巨噬细胞对维持肺组织稳态起着重要作用。巨噬细胞通过改变表型，在不损害器官功能的情况下，维持组织稳态。当表型转换失调，或当特定表型异常，可导致病变。人类及呼吸系统疾病动物模型，健康肺组织和疾病状态下巨噬细胞亚群分布的相关数据极度缺乏。

肺部巨噬细胞亚群表型改变是肺纤维化发生发展的特征之一。M1、M2和M2－like之间相互作用改变及其功能改变可能是疾病发生发展的原因之一。因此，或可通过特异性改变体内巨噬细胞亚群的功能或表型，作为一种新的治疗方法，防治肺纤维化。

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