巨噬细胞在肾间质纤维化中的研究进展①

叶 晶 钱知知 朱思睿 张 良

(南京中医药大学药学院，南京210046)

肾间质纤维化(Renal interstitial fibrosis，RIF)的一大主要特征是正常的组织结构被细胞外基质所取代，功能性细胞的缺失，并且伴随多种炎症性细胞浸润[1]。近年来对炎症性细胞浸润现象的研究证实炎症反应会促进损伤后期组织纤维化的发生[2]。巨噬细胞作为人体免疫系统的“哨兵”，能够对病原微生物和细胞碎片进行吞噬摄取，同时通过呈递抗原启动免疫反应并参与免疫调节[3]。在RIF中，高度的可塑性使巨噬细胞在微环境下以多种形式促进纤维化的发展，而巨噬细胞对组织损伤的修复能力又使其部分亚型呈现出对RIF不同程度的缓解作用。巨噬细胞这种“双刃剑”角色引起广泛关注，故本文针对巨噬细胞在RIF发生过程中的作用及其机制进行总结，旨在探究二者间关系。

1 肾间质纤维化发病机制

RIF是一种进行性疾病，涉及机体内多种相互关联的病理过程[4]，发病原因复杂多样，是多数慢性肾脏疾病持续发展的结果[5]。早期研究认为肾小管上皮等部位的功能性细胞损伤是造成肾间质纤维化的主要原因[6]，但随着研究的深入，研究人员意识到这种理解的片面性。对细胞的直接损伤仅为诱因，而后发生的炎症激活和纤维化信号的传递是纤维化发生的核心因素[4]。免疫系统的激活能够促进炎症的发展，作为非特异性免疫的重要组成部分，巨噬细胞以其高度异质性的特点在纤维化发展过程中扮演重要角色[7]。巨噬细胞与浸润的多种炎症细胞在异常活化的肾小管细胞诱导下可产生如反应性氧自由基(ROS)等分子，造成肾小管细胞的二次损伤，随后分泌的促纤维化生长因子可刺激成纤维细胞聚集和活化以造成间质胶原沉积[8]。

值得注意的是，纤维化发生的初始阶段可能是有益于损伤缓解的。这一过程中所涉及的间质细胞和细胞外基质构成了机体器官的非实质部分，在对组织环境动态响应的同时可通过自身的增殖作用有效修复受损组织[9]。而当损伤无法缓解时，肾小管的持续萎缩及功能性细胞的缺失最终导致实质部分逐渐被细胞外基质取代，纤维化进而发生[10]。在各种细胞事件发生过程中，纤维化信号的传递决定了RIF的程度。首先，肾小管上皮细胞损伤后自身可产生如血小板衍生生长因子(PDGF)，结缔组织生长因子(CTGF)和转化生长因子-β1(TGF-β1)等细胞因子，刺激成纤维细胞活化，促使细胞外基质(ECM)的过度沉积，同时通过p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等多种途径介导纤维化发生[11]。其次，炎症激活后免疫细胞同样可分泌TGF-β1、ROS、PDGF等细胞因子，促进肾小管上皮细胞和内皮细胞向间充质细胞转化[12]。分泌的类胰岛素增长因子-1(IGF-1)，成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)等可加速周细胞的增殖和肾小球系膜细胞、成纤维细胞的活化[9]。多种途径均可诱导肌成纤维细胞分化，产生包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型胶原、糖蛋白在内的大量ECM，同时分泌TIMP维持基质活性，从而促进肾间质纤维化的发生[13]。

2 巨噬细胞促进肾间质纤维化发展

2.1巨噬细胞-肌成纤维细胞转化 肌成纤维细胞是以表达α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)为特征的成纤维细胞子集，在组织纤维化过程中能够触发纤维状胶原沉积而引起器官变形[14]。在对RIF小鼠肌成纤维细胞来源进行追踪后，Lebleu等[15]证实约有35%的非增殖性肌成纤维细胞来自骨髓。同时根据体外培养的巨噬细胞可被诱导发育为能够产生胶原的α-SMA+型肌成纤维细胞等发现[16]，有学者推断存在于纤维化肾脏中的CD45+Coll+细胞是浸润的单核细胞在受损肾脏局部微环境诱导下产生的肌成纤维细胞，而以单核/巨噬细胞为代表的髓系白细胞或可直接转化为肌成纤维细胞促进纤维化的发生发展。在UUO模型中，使用GFP标记骨髓的小鼠已被证实其梗阻肾脏中存在较多α-SMA+肌成纤维细胞共表达F4/80和GFP标记物[17]。近期在肾脏移植排斥患者的活检标本中，巨噬细胞和肌成纤维细胞标志物的共表达鉴定也进一步验证了巨噬细胞向肌成纤维细胞的转变，且这些细胞的数量与肾间质纤维化的严重程度相关[18]。除此之外，随着对巨噬细胞来源的追溯，研究表明大多数组织中驻留的巨噬细胞来源于卵黄囊，而并非从外周单核细胞中分化而来[19]，常驻于肾脏的巨噬细胞与来源于外周血的骨髓源单核/巨噬细胞在RIF病程发展中的作用有何区别仍有待进一步的阐明。

2.2巨噬细胞极化的促纤维化作用 巨噬细胞发育过程受到周围环境多种信号的调节，其在局部微环境作用下表面抗原及分泌因子等发生改变，且功能表达呈现出向某一方向的偏移现象被称为极化[20]。在RIF的发生过程中，不同极化类型的巨噬细胞在急慢性肾损伤和组织纤维化中起关键作用。M1型巨噬细胞在损伤早期病原体与坏死细胞的诱导下可产生大量促炎因子触发炎症反应，M2型则可通过对肌成纤维细胞的募集，促进其增殖和活化实现对纤维化的诱导[21]。前期研究证实，在小鼠单侧输尿管梗阻(UUO)模型中，肾损伤早期阶段招募的F4/80+CD301-M1型巨噬细胞在损伤后期可转化为F4/80+CD301+M2型，进一步释放的TGF-β1、血管紧张素Ⅱ、PDGF等可促进成纤维母细胞增殖，刺激间质胶原和黏连蛋白的合成，导致细胞外基质沉积，诱导肾间质纤维化[22]。Feng等[23]通过诱导巨噬细胞中β-链蛋白的缺失抑制了M2型巨噬细胞的分化，减少了单侧输尿管梗阻小鼠肾脏中巨噬细胞的积聚，从而减轻肾间质纤维化程度。

巨噬细胞极化受细胞内外多种信号调节。其中PI3K/AKT/mTOR信号通路作为细胞内重要的信号转导途径，在细胞的生长、存活、增殖等过程中发挥着极其重要的作用[24]。Ren等[25]发现Rictor/mTORC2信号可以促进巨噬细胞活化和肾间质纤维化的发生，Rictor的缺失或上游Akt的阻断则可消除IL-4或TGF-β1刺激的M2型巨噬细胞极化。同样对包括细胞分化、增殖和凋亡有调控作用的Notch信号传导也可影响巨噬细胞的极化分型，Pagie等[26]对人血中单核细胞的体外诱导后，发现Notch受体的选择性DLL4配体不仅可以促进M1型巨噬细胞分化而驱动Notch信号选择过程，而且还可以通过抑制M2型的特异性基因表达和诱导细胞凋亡来阻止向M2型巨噬细胞分化。上述结果表明，与巨噬细胞募集和极化相关的免疫调节分子可作为治疗肾间质纤维化的有效治疗靶点，而在慢性肾脏疾病的治疗期间靶向调节M1/M2极化，清除肾小管上皮细胞外的基质沉积代表了一种潜在的抗纤维化治疗方法[27]。

2.3巨噬细胞与其他免疫细胞间的作用 肾间质纤维化通常伴随多种炎性细胞浸润，包括树突状细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和肥大细胞[9]。这些炎症细胞的参与过程已有学者做出较为系统的论述，即在纤维化发生的早期阶段，淋巴细胞先于巨噬细胞流入损伤部位[28]，激活的细胞毒性CD8+T细胞攻击肾小管上皮细胞，大量的B淋巴细胞同时向损伤的肾脏渗透[29]，形成肾炎性免疫应答，产生间质性肾炎。随着单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和调节活化正常T细胞表达与分泌的趋化因子(RANTES)等多种细胞因子的释放，招募的巨噬细胞被激活并诱导肾间质纤维化。巨噬细胞产生的细胞因子以及对T/B细胞的抗原呈递作用进一步引发肾间质损害，导致损伤的自我延续[30]。

免疫细胞自身的功能特点决定了其在肾间质纤维化病程中的参与方式，巨噬细胞作为抗原呈递细胞在炎症反应过程中与T/B细胞相互作用，加速肾间质纤维化的发生。对纤维化肾脏中T细胞或B细胞的消除，通常也伴随着巨噬细胞的表达降低和纤维化程度的减轻。Peng等[31]发现IL-17A的消除能够抑制趋化因子RANTES在肾梗阻后肾小管周围炎症组织中的表达，RANTES抑制剂的施用则显著减少了T细胞和巨噬细胞的积聚以及梗阻肾中的胶原沉积。在小鼠UUO模型中，消除作为CC趋化因子配体-2(CCL2)主要来源的B细胞能够抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、血管细胞黏附分子1(VCAM-1)等促炎基因表达，并且减弱CC趋化因子配体-2(CCL2)持续分泌对巨噬细胞的招募作用[19]。Tarcio等[32]认为TH2相关细胞因子的增加与促纤维化环境具有生物学相关性，抑制TH2型细胞因子的分泌能够干扰巨噬细胞和CD4+T细胞活化，同时MyD88信号传导的缺失最终导致TH2/M2相关性降低，进而减缓纤维化进程。

3 巨噬细胞过继性回输缓解肾间质纤维化

随着对细胞功能研究的不断深入，以细胞移植为代表的细胞治疗法成为当今世界最热门的治疗研究领域。其中，巨噬细胞在各组织均有分布且参与炎症性疾病的发展，因此常将其从骨髓或脾脏中分离出来，在体外激活后灌输回体内进一步测试其对疾病模型的作用[33]。

不同极化类型的巨噬细胞中，M2型巨噬细胞以抗炎和组织修复为主要功能，根据体外不同刺激物的作用又可将M2型巨噬细胞分为M2a、M2b和M2c型等。Lu等[34]发现将M2a和M2c型巨噬细胞过继回输到患有阿霉素肾病的小鼠后能够减少炎性细胞浸润并且减轻RIF。Cao等[35]将预先用IL-4/IL-13在体外诱导的巨噬细胞回输入患有阿霉素肾病的小鼠中，实现了对肾功能和肾间质纤维化的改善。而由于巨噬细胞的高度异质性，Guiteras等[36]建立了一个φ-NGAL基因修饰的稳定巨噬细胞系，同样在体外使用IL-4/IL-13刺激后输注回肾脏导致促炎基因如MCP-1和CD40以及肾纤维化标志物TGFβ-1和MMP-9的显著减少，并且相比单用IL-4/IL-13刺激的方法，φ-NGAL巨噬细胞在到达受损肾脏时可以维持其表型。在细胞治疗法中，M2型巨噬细胞呈现出截然不同的抗纤维化作用，可能与M2型巨噬细胞影响TH2型细胞反应，促进组织修复作用有关。这些结果也证实不同的巨噬细胞亚型在RIF中的作用是有显著差异的，对于巨噬细胞在RIF中的作用根据其不同亚型的作用及相互间的转换关系而加以区分，不能一概而论。

4 总结与展望

综上所述，巨噬细胞在RIF中的作用是具有双重性的。并且由于巨噬细胞可根据不同的组织环境改变自身的功能，很可能仍有尚未被定义的新亚型存在，而亚型间的相互转化也是值得进一步探讨的问题。此外，除了巨噬细胞本身，与其他炎症细胞间的相互作用也可能是未来的研究热点。正如上文所述，细胞因子作为细胞间的“信使”，是RIF中一系列级联反应的启动因素。对这些细胞因子进行调控，可能是治疗包括RIF在内的一些进行性炎症疾病的有效手段。而作为预防终末期肾功能衰竭的替代治疗方式，目前基于细胞和基因等的干预治疗正在被广泛开发，虽仍较少应用于临床，但以巨噬细胞为靶向的治疗方案对于RIF患者而言无疑是具有重要价值的。