巨噬细胞在代谢相关脂肪性肝病中的研究进展

田钟元 安秀琴 刘近春

[摘要] 代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）/非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已经逐渐上升为全球慢性肝病的首位。导致本病发生和发展的机制一直是众多学者和临床医师关注的重点。巨噬细胞作为参与MAFLD发病的重要细胞之一，在MAFLD的发病机制及疾病进展中占有重要的地位。本文针对肝脏巨噬细胞的来源及分类、巨噬细胞与MAFLD疾病谱的相关性，及巨噬细胞与MAFLD的发病机制如炎症、免疫应答、胰岛素抵抗（IR）、脂质代谢、肠道菌群、肥胖等的相关性进行总结，以期为临床开发以巨噬细胞为靶点的药物提供新的思路。

[关键词] 代谢相关脂肪性肝病;非酒精性脂肪性肝病;巨噬细胞;机制

[中图分类号] R575          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2021）34-0183-05

[Abstract] Metabolic dysfunction-associated fatty liver disease （MAFLD）/nonalcoholic fatty liver disease （NAFLD） has gradually risen to the top of chronic liver disease worldwide. The mechanism leading to the occurrence and development of this disease has been the focus of many scholars and clinicians. Macrophages， as one of the important cells involved in the pathogenesis of MAFLD， play an essential role in the pathogenesis and disease progression of MAFLD. In this paper， the source and classification of liver macrophages， the correlation between macrophages and MAFLD disease spectrum， and the correlation between macrophages and the pathogenesis of MAFLD such as inflammation， immune response， insulin resistance（IR）， lipid metabolism， intestinal bacteria， and obesity are summarized in order to provide new ideas for the clinical development of macrophage-targeted drugs.

[Key words] Metabolic dysfunction-associated fatty liver disease; Nonalcoholic fatty liver disease; Macrophages; Mechanisms

非酒精性脂肪性肝病（Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一种与代谢紊乱相关的肝病，鉴于代谢障碍在本病中的重要作用，众多学者建议将其更名为代谢相关脂肪性肝病（Metabolic dysfunction-associated fatty liver disease，MAFLD）[1]，全球MAFLD的发病率约25%，其中，中东患病率（32%）最高，非洲患病率（13.5%）最低[2]，我国患病率约为29.2%[3]。NAFLD长期累计医疗费用已被证明比非NAFLD高80%[4]，给患者及社会造成了极大负担。

目前MAFLD发病机制尚未阐明，1998年Day等[5]提出“二次打击”假说曾被广为接受，近些年在此基础上又提出了“多重打击”学说，包括胰岛素抵抗、脂肪组织分泌的激素、营养因素、肠道微生物群、自噬及表观遗传因素等。巨噬细胞作为固有免疫重要的細胞群体之一，可通过反应激活，发挥吞噬、抗原递呈和免疫调节等功能，在MAFLD发病中起着至关重要的作用。本文就巨噬细胞在MAFLD中的研究进展做一综述。

1 肝巨噬细胞介绍

肝巨噬细胞是一个组异质的免疫细胞群体，其起源于胎儿卵黄囊的库普弗细胞（Kupffer cells，KCs）和浸润的骨髓源性单核细胞/巨噬细胞，在先天免疫反应、维持组织稳态、疾病进展和缓解等方面发挥着重要的作用[6]。与其他器官相比，肝脏含有丰富的巨噬细胞，如KCs和浸润的巨噬细胞。据估计，每100个肝细胞有20～40个巨噬细胞。肝巨噬细胞由驻留的KCs和来自循环单核细胞/巨噬细胞组成。KCs和募集的巨噬细胞在非酒精性脂肪性肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis，NASH）的发展过程中有不同的特征。KCs是肝脏的第一道防线，内源性和外源性病原体诱导KCs活化。激活的KCs依靠其吞噬功能清除病原体。随着疾病的发展，单核细胞衍生的巨噬细胞成为肝脏中的主要巨噬细胞[7]。循环中单核细胞来源的巨噬细胞在肝脏代谢或毒性损伤发生时渗入肝脏，来保持体内巨噬细胞数量的平衡。

根据其功能，巨噬细胞一般分为两个亚类，即经典激活的（M1型）巨噬细胞和交替激活的（M2型）巨噬细胞。作为对微环境信号的响应，巨噬细胞可以迁移和极化到具有促炎和（或）抗炎反应的不同表型，而巨噬细胞自身动态的代谢状态可对微环境产生反向调节。如高水平的脂多糖和干扰素γ促进M1型巨噬细胞极化，而白细胞介素IL-4、IL-10和IL-13促进M2型巨噬细胞极化[8]。在疾病的不同时期，优势表型可能会改变。M1型巨噬细胞在炎症和损伤期间占主导地位，而M2型巨噬细胞在组织修复和恢复期大量存在。促炎的M1型巨噬细胞，其特征是增加了促炎细胞因子、趋化因子及活性氮和氧中间产物[9]。抗炎M2型巨噬细胞（如M2a、M2b和M2c），其特征是清道夫受体增加和吞噬活性增强[10]。

2巨噬细胞与MAFLD疾病谱

大量的实验和临床数据表明，巨噬细胞在MAFLD的发展中起着核心作用，促炎症的巨噬细胞决定了疾病的严重程度[11]。在人类MAFLD中，门脉巨噬细胞浸润发生在炎症明显之前，并且与进展性疾病相关。M1巨噬细胞是促炎和抗菌细胞，通过表达高水平的促炎细胞因子和产生大量的活性氧和氮物质来启动炎症过程[12]。在多饮食诱导的脂肪性肝炎小鼠模型中，p38丝裂原活化蛋白激酶在MAFLD患者的肝脏中上调，而巨噬细胞p38诱导M1极化和促炎细胞因子分泌，促进脂肪性肝炎的进展[13]。相反，M2巨噬细胞具有抗炎和修复功能，其可通过以下机制在MAFLD发挥抗炎作用，精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）通过与诱导型一氧化氮合酶（Inducible nitric oxide synthase，iNOS）底物竞争和其他机制发挥抗炎的作用;M2型KCs可通过精氨酸酶依赖的机制促进M1型KCs凋亡，限制肝损伤和NASH进展[14]。而Arg-1是M2巨噬细胞的关键标志物。

MAFLD/NAFLD疾病谱中，单纯性脂肪肝可逐渐进展为脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌，而巨噬细胞在不同疾病表现下有着重要的作用。Xiong等[15]利用单细胞分泌组基因分析鉴定了NASH相关巨噬细胞可表达高水平的髓系细胞2触发受体，与疾病的严重程度相关。巨噬细胞在纤维化中可表现出双重功能，Kupffer细胞和单核细胞来源的巨噬细胞在纤维化进展过程中都是促纤维化细胞并介导肌成纤维细胞的存活[16];当损伤去除后，单核细胞来源的巨噬细胞变得抗纤维化，有助于纤维化的消退[17]。在MAFLD的终末期阶段肝癌（Hepatocarcinoma，HCC）中，作为肿瘤微环境的关键成分，巨噬细胞也被认为具有双重作用，在HCC进展过程中具表现为促炎和促肿瘤作用，但在HCC消退过程中可能转变为抗肿瘤作用[18]。

3巨噬细胞与炎症

NASH的特点是肝脏中的炎性细胞浸润，而肝脏巨噬细胞在这一过程中起着中心作用[19]。巨噬细胞产生的细胞因子（如IL-6、TNF、IL-1b）可直接靶向肝细胞，促进脂肪变性、炎症和肝细胞损伤。IL-6是一种多功能细胞因子，在许多慢性炎症疾病中发挥重要作用。在NASH患者中，肝细胞IL-6的表达与NAFLD的严重程度呈正相关[20]。巨噬细胞极化与微环境有关，含有脂多糖和干扰素-γ的炎性微环境诱导巨噬细胞极化为促炎的M1型。炎症因子IL-4、IL-10和IL-13可诱导巨噬细胞向抗炎M2类型（如M2a、M2b和M2c）极化[21]。在NASH中，需要快速而丰富的促炎巨噬细胞，这在早期是有益的;然而，促炎巨噬细胞的持续存在会导致炎症和纤维化的加重[22]。两种巨噬细胞间也可相互作用，研究显示，抗炎巨噬细胞可以影响由IL -10驱动的M1细胞凋亡，这与非酒精性脂肪肝疾病患者疾病严重程度的改善有关[23]。此外，肝巨噬细胞上TLR4信号的激活增加了肝窦内中性粒细胞的粘附，而中性粒细胞可通过激活和增加肝星状细胞（Hepatic stellate cell，HSC）的增殖来加速纤维化[24]。

4巨噬细胞与免疫应答

先天免疫机制是肝脏炎症转变的中心，巨噬细胞起关键作用[25]。免疫应答失调是非酒精性脂肪肝发生发展的中心环节，巨噬细胞中的模式识别受体（Pattern recognition receptor，PRR）信号也有助于激活各种适应性免疫反应，其中巨噬细胞-T细胞相互作用在NAFLD进展中起着特别重要的作用。KCs是一种自我更新的巨噬细胞，排列在窦内皮细胞内，清除细胞碎片、病原体和肠源性产物。在健康的肝脏中，它们促进了对这些潜在颗粒抗原的耐受性，部分是通过扩增调节性T细胞（Regulatory cells，Treg）[26]。KCs的抗原提呈诱导CD4+T细胞停滞和分泌产生抗原特异性Treg，从而导致免疫耐受。

5 巨噬细胞与IR

MAFLD的第一次打击与胰岛素抵抗（Insulin resistance，IR）为中心，而巨噬细胞显示了与IR的密切联系。在高脂饲料喂养的模型中，Kupffer细胞特异性的核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NF-κBNF-κB）沉默改善了胰島素敏感性，减少了细胞因子的分泌[27];肝巨噬细胞中维生素D受体的激活通过诱导抗炎表型改善胰岛素抵抗、脂肪变性和肝脏炎症[28];过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（Peroxisome proliferators-activated receptors-γ，PPAR-γ）激动剂罗格列酮上调可使脂质诱导的巨噬细胞极化由M1为主表型变为M2型[29]，这些均表明巨噬细胞在肝脏胰岛素抵抗中起着关键作用。此外，巨噬细胞还是炎症介导的胰岛素抵抗的关键调节细胞[30]。缺氧诱导因子-1α（Hypoxia inducible，HIF-1α）是巨噬细胞糖酵解的主要调节因子，它可参与胰岛素抵抗的发生，在脂肪组织炎症和糖耐量恢复过程中可表现为HIF-1α的缺失[31]。相反，据报道巨噬细胞HIF-2α通过诱导M2极化改善胰岛素抵抗和脂肪组织炎症[32]。

6巨噬细胞与脂质代谢

众所周知，MAFLD是脂质在肝脏的过量沉积，且MAFLD本身与代谢相关疾病密切相关，而巨噬细胞在脂质代谢中发挥关键作用。促炎巨噬细胞可直接刺激脂解，这是增加流向骨骼肌和肝脏的脂质流量的关键[33]。KCs来源的IL-1β被证明通过下调过氧化物酶体增殖物激活受体-α（Peroxisome proliferators-activated receptors-α，PPAR-α）而加剧肝细胞三酰甘油的蓄积，导致脂肪酸氧化减少[34]。巨噬细胞通过巨噬细胞吞噬和清道夫受体介导的途径摄取低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白和氧化的脂蛋白，还可利用清道夫受体摄取富含胆固醇的脂蛋白[35]。巨噬细胞与斑块消退有关，这可能与斑块中巨噬细胞的表型发生改变相关，消退斑块中的巨噬细胞表达高水平的Arg-1和CD163，及低水平的促炎基因，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）[36]。

7 巨噬细胞与肠道菌群

内毒素（LPS）是肠道细菌的主要成分，在NAFLD的肝脏炎症和巨噬细胞极化中起关键作用。临床证据表明，在NAFLD受试者中，当结肠黏膜免疫功能因肠道生物失调而受损时，LPS不再局限于肠腔内，而是到达肝脏[37]。肝细胞质膜上的TLR-4将LPS识别为一种配体，促进受体二聚化，进而激活信号级联反应。接下来包括TNF-α、白细胞介素-1β和IL-6的产生，加剧肝脏炎症状态，促进纤维化形成。而通过益生菌、抗生素、粪便微生物区系转移和胆汁酸的隔离，恢复正常的肠道微生物群也可以抑制KCs的激活。

8小结

MAFLD/NAFLD是一种低度慢性炎症，与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病（T2DM）、高血压、高脂血症和代谢综合征密切相关。肝脏作为体内主要的免疫器官发挥作用，主要富含各种先天免疫细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞等。这些细胞的激活进一步协调多种先天免疫反应，进一步引发肝脏炎症。由于非酒精性脂肪肝（Nonalcoholic fatty liver，NAFL）到脂肪性肝炎（NASH）的一系列疾病的全球大流行及病毒性肝炎的有效控制，预计MAFLD/NAFLD将呈指数级增长，MAFLD/NAFLD及其相关的终末期肝病将带来重大的公共卫生负担。此外MAFLD/NAFLD的存在和其严重程度与严重肝外疾病发生的风险也有一定关系，如高血压、血脂异常、结肠癌、慢性肾病、2型糖尿病和心血管疾病等。但由于目前仍缺乏对驱动本病发生发展的具体致病机制的深入了解，至今临床上尚无安全有效的药物治疗本病，故此，需要迫切地寻找和开发治疗新思路和方法。

在正常生理条件下，肝脏巨噬细胞在维持肝脏稳态、促进炎症和介导NAFLD向NASH发展过程中的纤维化方面发挥着重要作用。如前文所述，巨噬细胞可以通过不同的分化、表达方式，参与了炎症、免疫应答、脂质代谢、胰岛素抵抗（IR）、肠道菌群失调等与MAFLD/NAFLD发生、发展密切相关的组分，其中巨噬细胞的功能和表型多样性在MAFLD/NAFLD的疾病谱系中起着关键作用。巨噬细胞的不同功能取决于其不同来源，及在MAFLD/NAFLD进展过程中受局部和系统信号影响的激活、分化和极化。肝脏中的巨噬细胞既能发挥炎症作用，也发挥非炎症作用。巨噬细胞的反应首先在整合环境刺激的细胞表面受体水平上被介导，信号在细胞中通过多个水平的调节被转导，特定的转录程序决定效应功能。然而，巨噬细胞的确切作用及代谢应激通过单核/巨噬细胞的招募和激活导致NASH的机制尚不完全清楚，仍需要进一步研究特定的巨噬细胞亚群及其不同调节因子在MAFLD/NAFLD发生及进展中的作用。目前巨噬细胞已被报道在MAFLD/NAFLD的进展中起关键作用，是MAFLD/NAFLD治疗的潜在靶点。如类胡萝卜素是有效的抗氧化剂和抗炎的微量营养素，可以调节巨噬细胞的极化，从而阻止NASH的进展，已被用于预防和治疗NAFLD。因此继续探索、研究巨噬细胞参与MAFLD/NAFLD发病机制的细胞和分子过程，以便更好地理解和推动针对以巨噬细胞为靶点的临床研究和药物治疗的开展，可能为MAFLD/NAFLD的治疗提供新的思路。

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（收稿日期：2021-06-21）