巨噬细胞极化在子宫内膜异位症中的研究进展

陈璐 林莉 朱小兰，

江苏大学附属第四人民医院1中心实验室，2生殖医学中心（江苏 镇江 212001）

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是一种常见的非恶性妇科疾病，其特征是有活性的子宫内膜细胞在子宫外的位置生长（包括腹膜、卵巢和直肠阴道隔）［1］。70%的EMs或子宫腺肌病存在慢性盆腔痛和进行性痛经等症状，同时可能导致盆腔纤维化和不孕［2］。由于疾病的复杂性，EMs病因尚未阐明。目前主流学说为子宫内膜种植学说，指出EMs的主要传播途径是经血逆流、淋巴及静脉播散等［3］。但目前该学说尚不能解释为何多数育龄期女性存在经血逆流现象，却仅有少数发病。因此，越来越多的学者聚焦于EMs患者腹膜中异位子宫内膜刺激所引起的免疫反应失调［4］。当机体T细胞和自然杀伤细胞减少或腹膜巨噬细胞功能障碍时，腹膜腔中异位子宫内膜将不能被清除。巨噬细胞是参与构成机体免疫的第一道防线，是促炎趋化细胞因子的主要免疫细胞，也是神经血管生成的主要来源［5］。在特定的组织中，巨噬细胞群有着不同的基因表达模式以及功能特征，巨噬细胞可能会根据疾病阶段或严重程度来调节其表型，本文综述巨噬细胞不同的表型修饰和功能在EMs中潜在作用，以期更好地理解EMs的病理生理机制，为其治疗提供新的理念。

1 巨噬细胞极化的不同表型

巨噬细胞是一组分化的免疫细胞，多数起源于骨髓干细胞，且随着迁移部位和不同微环境的刺激表达广泛的表型和不同的功能特征［6］。巨噬细胞因显著的可塑性，在炎症性疾病和肿瘤生长等各种疾病中起关键作用。由于辅助T细胞的不同，巨噬细胞大致分为M1型（即经典活化巨噬细胞）和M2型（即交替活化巨噬细胞）。

M1型主要由干扰素γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）以及脂多糖（LPS）等经典途径激活，其参与Th1型免疫应答，通过释放促炎细胞因子和趋化因子，参与损伤早期、促炎反应以及成肌细胞增殖［7］。相反，M2型则被白细胞介素4（IL-4）、白细胞介素10（IL-10）、白细胞介素13（IL-13）或转化生长因子-β（TGF-β）激活，以参与Th2型免疫应答，释放抗炎细胞因子、生长因子及修复因子，它们被认为是抗炎细胞，参与组织修复、血管生成、神经发生和促肿瘤活性等病理生理进程［8］。目前认为M2巨噬细胞可能具有致病性，因为它与急慢性炎症刺激损伤的组织的细胞外基质重塑关系更密切［9］。此外，某些信号通路与其M1/M2极化密切相关。例如，Toll样受体（TLR）/核因子kappa B（NF-κB）信号通路将巨噬细胞重新编程为M1表型以响应微生物入侵［10］，转化生长因子-β（TGF-β）可以通过SMAD2/3/4依赖途径将巨噬细胞转化为M2表型［11］。

2 巨噬细胞极化促进EMs进展

2.1 巨噬细胞M2极化促进异位微环境的形成 早期研究发现EMs患者的腹腔液中活性巨噬细胞数量明显增多且这些细胞的表型及功能的变化与疾病的严重程度密切相关［12］。EMs患者的腹膜巨噬细胞数显著上升，呈现功能失调的表型。基质金属蛋白酶9（MMP9）是细胞外基质降解所必需的，受前列腺素E2（PGE2）的调节，EMs患者体内MMP9的低水平和活性导致腹膜巨噬细胞吞噬能力明显降低，最新研究发现MMP-13表达和活性与EMs发生的风险呈正相关［13］。YANG等［14］从异位病灶中分离出子宫内膜基质细胞（ESC）后，将其与巨噬细胞共培养，发现该体系中巨噬胞分泌IL-10和TGF-β，进而抑制NK细胞的细胞毒性和活力，这表明巨噬细胞在异位子宫内膜基质细胞存在时表达M2表型，发挥抗炎及免疫抑制作用。最新研究发现IL-17A与子宫内膜异位上皮细胞相互作用，诱导骨髓来源的腹腔巨噬（SPM）细胞表达M2型表面标记物CCL17和CD206，继而促进异位内膜组织生长和血管生成。这些发现表明，IL-17A可能是一种刺激因子，首先参与巨噬细胞募集，再诱导SPM极化为致病性M2表型［15］。此外，缺氧可上调HIF-1α诱导巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞促进EMs的发展［16］。因此，诱导不同细胞表型的细胞因子的动态变化可能有利于促进异位子宫内膜植入和生长的微环境的形成。

在EMs小鼠模型中，BACCI等［17］使用氯膦酸盐脂质体和单克隆抗F4/80抗体来消耗腹膜巨噬细胞或抑制其功能，发现两种方法都能减少病灶的生长和血管形成。进一步研究发现将“非极化”巨噬细胞注入小鼠腹腔，病变数量或重量没有变化，而注入活化的M1型巨噬细胞可以明显抑制病灶生长，并且其病变结构也被破坏。然而，注入活化的M2型巨噬细胞则促进病灶生长。表明M1/M2型巨噬细胞可能对异位内膜组织的生长和发展至关重要。为进一步证实巨噬细胞在异位内膜植入后的变化及其机制，FERRARIS等［18］在异源小鼠模型中动态监测子宫内膜异位病灶中不同时间段浸润巨噬细胞表型的变化，研究发现随着时间的推移巨噬细胞表型逐渐改变。巨噬细胞主要表达促炎标志物（iNOS）和组织相容性复合物Ⅱ（MHCⅡ），但在损伤诱导后第7天和第14天，巨噬细胞表达较高的精氨酸酶1和CD204（清道夫受体A），此时巨噬细胞发挥抗炎和组织重塑功能，这与巨噬细胞从经典的激活M1型过渡到替代激活的M2表型相一致。这些体内实验表明，异位病灶中的巨噬细胞表型处于动态变化中，且这种表型的渐进性转变提示巨噬细胞的不同表型可能在EMs的发病过程中发挥核心作用。

2.2 巨噬细胞极化调节异位内膜组织修复和再生 异位子宫内膜组织与在位内膜对卵巢类固醇的反应性相似，也具有周期性出血的表现，因此病变部位也经历反复组织损伤和修复的过程。病变损伤修复过程包括上皮-间质转化、成纤维细胞-肌成纤维细胞转化、平滑肌细胞化生和纤维化［19］。巨噬细胞对于组织的成功修复和再生至关重要；它们刺激局部成纤维细胞分化成肌成纤维细胞以促进病灶血管收缩［20-21］。在伤口修复过程中，巨噬细胞的不同表型也参与调节局部基质细胞的增殖。CHAN等［22］发现从EMs女性中分离出的自体巨噬细胞可以增强内膜基质细胞的侵袭和克隆形成能力。此外，与子宫内膜基质细胞共培养的巨噬细胞中，异位者的吞噬能力较在位者显著降低，而其基质细胞的存活和增殖能力明显增强［23］。来自异位内膜的MSC促进单核细胞分化为高表达CD14和CD163的M2型巨噬细胞，发挥免疫抑制作用，促进异位病灶生长［24］。因此，异位子宫内膜基质细胞和巨噬细胞之间可能存在着一些信号传导。对M1/M2巨噬细胞在异位内膜组织修复过程的深入了解，为探究EMs发生发展机制上提供了新的思路。

2.3 巨噬细胞极化参与神经纤维发生和刺激 EMs以慢性盆腔痛为主要临床表现，但相关疼痛产生的机制尚未明确，越来越多的研究致力于EMs与神经系统之间的异常调控机制。已有证据表明内异病灶中神经纤维的存在与EMs患者的疼痛程度密切相关，且炎症反应和神经过度支配都是引发EMs患者的炎症性疼痛的重要因素［25］。先前的研究表明，腹膜巨噬细胞的消耗对病变大小和血管形成有显著影响［17］，该群体的消耗转化为病变中巨噬细胞数量的减少并减轻小鼠的疼痛［26］。作为EMs中重要的炎症反应效应细胞，巨噬细胞已经明确了在EMs病变的神经支配中发挥重要作用。

EMs患者的神经纤维旁，可见炎症细胞富集，表明神经纤维或参与巨噬细胞的募集［27］。KWON等［28］证明由神经组织分泌的巨噬细胞的活化因子（CSF-1与CCL-2），能促进巨噬细胞向神经纤维迁移以及M1向M2表型转化。作为一种高度保守的信号素，Sema3A是神经元轴突的排斥引导因子。在缺氧环境下，Sema3A/NRP-1信号通路引导巨噬细胞向EMs病灶迁移，并向M2表型的转化。此外，缺氧病灶中NRP-1表达降低的M2巨噬细胞更容易逃避排斥因子（如Sema3A）的负面影响，导致M2巨噬细胞聚集，从而导致血管生成和细胞增殖。因此，有学者推测Sema3A可能是调节巨噬细胞迁移极化以及与神经纤维相互作用的潜在介质。另一项研究发现EMs病灶在缺氧微环境中募集巨噬细胞并诱导其M2极化，进而增加VEGF-A释放激活血管，促进外周轴突再生［29］。另一项研究发现miR-146b在EMs患者的腹膜液和血清样本中显著增加，并可增加疼痛相关风险。这种疼痛效应可能是通过抑制由转录因子IRF5介导的M1巨噬细胞极化产生的［30］。综上所述，巨噬细胞与EMs相关的疼痛/病变发展具有直接联系，且巨噬细胞的极化可能参与EMs患者炎症性疼痛的发生机制。

3 巨噬细胞极化对EMs的潜在治疗作用

许多体内及临床研究验证了靶向巨噬细胞的肿瘤治疗策略的有效性及安全性。抑制巨噬细胞信号传导或募集，以及将与疾病相关的巨噬细胞重新培养为“健康”表型，可能是治疗内膜异位症的途径之一。目前针对巨噬细胞的干预治疗的潜在机制主要包括TAM的耗竭和阻止促进疾病的巨噬细胞群的募集。小鼠体内研究发现负载双膦酸盐（例如氯膦酸盐）的脂质体消除巨噬细胞，可以显著减少子宫内膜异位病灶［26］。此外选择性消除特定巨噬细胞亚群的也具有卓越功效。例如，消除病变内浸润的Tie2+巨噬细胞或选择性消除VEGF受体1阳性（VEGFR1+）巨噬细胞均可以抑制内膜异位症的发展［31］。

随着人们对巨噬细胞起源和疾病表型异质性等领域的不断探索，具有调节巨噬细胞表型或靶向疾病特异性巨噬细胞的精准治疗成为潜在的新型治疗策略。目前“化敌为友”促进M2向M1的极化的治疗策略已经在体内模型中得到验证。最新研究发现源自M1巨噬细胞的纳米囊泡（M1NVs）可直接抑制EMs发展，或通过将巨噬细胞从M2表型复极化为M1表型或间接抑制EMs患者在位内膜（EM-ESCs）的迁移和侵袭。同时，该研究在小鼠模型中证实M1NVs不仅可以重编程M2巨噬细胞抑制EMs的发展，而且不会对脏器造成损害［32］。因此，M1NVs的应用赋予了纳米材料在治疗EMs方面的潜在意义，也为新型材料在疾病中的应用提供了科学依据。

4 总结

EMs是一种慢性炎症性疾病，在位和异位子宫内膜中细胞因子产生失调和免疫炎症基因的差异表达均可能导致疾病发生发展。巨噬细胞作为内膜异位病灶内微环境的一个组成部分，也是免疫反应的重要效应细胞，其异常表型及功能障碍在疾病进程中起关键作用。M1和M2巨噬细胞表型之间动态平衡的破坏可能参与EMs的发病机制。M2型巨噬细胞发挥抗炎和组织修复功能，在患有EMs的女性的腹膜环境中占优势，并促进巨噬细胞募集、血管生成和内膜基质增殖。越来越多的体内外研究证实巨噬细胞的不同表型及功能异常参与异位病灶的生成和病灶纤维化修复过程，巨噬细胞极化为EMs的发病机制提供了新的科学依据，也为EMs的治疗提供了新的方向。目前针对巨噬细胞及其不同表型提出的治疗EMs的策略也受到国内外学者的重视，包括将巨噬细胞极化成具有抗EMs活性的表型、完全消除巨噬细胞或防止它们迁移到病灶。然而巨噬细胞在形态、转录谱、解剖分布和功能能力方面表现出极大的多样性，其在EMs发生发展中的机制以及针对其不同表型靶向疾病特异性巨噬细胞修饰需要进一步探索。