巨噬细胞极化机制

胆碱能抗炎通路调节肺泡巨噬细胞极化减轻急性肺损伤的机制研究

背景与目的:急性肺损伤(ALI)为脓毒症的常见并发症,发病率和死亡率居高不下。肺泡巨噬细胞(AM)在ALI的防御和修复中起着重要的作用。

在不同微环境刺激下,巨噬细胞可发生M1和M2极化,但AM的极化及对ALI的影响尚不明确。GTS-21为胆碱能抗炎通路(CAP)选择性α 7烟碱型乙酰胆碱受体激动剂(α7nAChR),在ALI的治疗中具有广阔的应用前景。

然而,GTS-21介导的抑制炎症反应的分子机制仍有部分不清楚。高迁移率族蛋白-1(HMGB1)可激活黑素瘤缺乏因子2(AIM2)炎症小体复合物引起促炎反应,且两者在ALI中均具有重要的作用。

然而HMGB1与AIM2之间的相互作用机制尚不清楚。巨噬细胞可表达AIM2炎症小体复合物和HMGB1的主要受体:晚期糖基化终产物受体(RAGE)、Toll样受体2、4(TLR 2、TLR4)来传递细胞内信号。

研究目的:1.探索GTS-21通过调节AM的极化功能来参与脂多糖(LPS)所致ALI的抗炎机制;2.探索HMGB1通过调节AM的极化功能来参与LPS所致ALI的炎症反应机制。方法:第一部分:从C57BL/6小鼠肺泡灌洗液(BALF)中提取AM,刺激后极化为M1型AM和M2型AM。

再将M1和M2型AM分别注入去除AM的小鼠气道,然后建立LPS所致ALI模型,观察M1和M2型AM对LPS所致ALI小鼠肺损伤评分、肺水肿程度和肺部炎症因子的影响。第二部分:建立LPS所致ALI小鼠模型,分为空白对照组、LPS组、GTS-21组和GTS-21+LPS组。

体外培养AM,在有无LPS和有无GTS-21的刺激下,分为同样四组。通过体内和体外实验观察GTS-21对LPS所致ALI中AM的数量、AM的极化以及对HMGB1分泌的影响。

第三部分:应用anti-HMGB1或rHMGB1干预LPS所致ALI小鼠,测定干预措施对肺组织炎症损伤、AIM2炎症小体复合物的蛋白以及mRNA表达。通过流式细胞学检测M1型AM表面相关因子(MHCⅡ、CD80、CD86、CD40)和M2型AM表面相关因子(CD206、IL-10)的表达水平。

巨噬细胞极化标志物

巨噬细胞是一类重要的免疫细胞，它们在机体内起着清除异物、调节免疫反应等多种作用。而巨噬细胞的极化状态则决定了它们对不同刺激的响应方式和效果。以下是几种常见的巨噬细胞极化标志物：1.

M1型巨噬细胞M1型巨噬细胞主要由IFN-γ、LPS等刺激诱导分化而来，其特征表现为高水平产生NO、IL-12等促炎性因子，并且具有强大的吞噬能力和抗菌作用。2. M2a型巨噬细胞M2a型巨噬细胞主要由IL-4或IL-13等Th2类型淋巴细胞分泌的信号诱导分化而来，其特征表现为高水平产生Arginase 1（Arg1）、CD206（mannose receptor）等抗炎因子，并且参与组织修复和再生过程。3. M2b型巨噬细胞M2b型巨噬细胞主要由TLR激活后释放出来的IL-10、ICOSL及其他共刺激分子信号诱导分化而来，其特征表现为中度产生TNFα、IL-6等促炎性因子以及较高水平产生抗炎因子如TGFβ、VEGF等。4. M2c型/回收期

巨噬 组 M2c/回收期 巨 咪 组 主 要 通 过 IL -10 和 TGF - β 的 介 导 分

化 ， 其 特 征 表 现 为 高 水 平 补 充 组 织 内 的 Arginase I （ ArgI ）

和 CD163 （ Hemoglobin scavenger receptor） 等 抗 炎 因 子 ， 可 参 与

创伤 后 或 慢 性 疾 病 中 的 多 种 生 物 学 过 程 。 总之，在不同环境下，通过调控这些标志物可以有效地影响并改变 已经存在于人体内部或外部环境中所处状态下单个或群体级别上存在问题时借助人工干预进行治理方案制定。

２０１９年　１月

第３９卷　第１期基础医学与临床Ｂａｓｉｃ＆ＣｌｉｎｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅＪａｎｕａｒｙ２０１９Ｖｏｌ.３９　Ｎｏ.１

收稿日期:２０１７￣１０￣１２ 修回日期:２０１８￣０１￣０３基金项目:国家自然科学基金(１３００７８００)∗通信作者(ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ):ｊｘｍｕｓｈｘ＠１２６.ｃｏｍ文章编号:１００１￣６３２５(２０１９)０１￣００９２￣０５短篇综述　

活性氧调控巨噬细胞极化的研究进展

荣建芳ꎬ余　韬ꎬ舒　徐∗

(南昌大学第一附属医院消化内科ꎬ江西南昌３３０００６)

摘要:巨噬细胞可以极化为两种表型:经典激活巨噬细胞(Ｍ１)和替代激活巨噬细胞(Ｍ２)ꎬ前者分泌促炎细胞因子来促进炎性反应ꎬ而后者分泌炎性抑制因子抑制过量炎性反应、促进血管生成、组织修复和肿瘤生长等ꎮ作为重要的第二信使ꎬ活性氧(ＲＯＳ)不仅导致促炎细胞因子的产生ꎬ而且促进肿瘤的发生和发展ꎮ在不同刺激条件下ꎬＲＯＳ可调控巨噬细胞的极化过程ꎬ使其向不同表型转换ꎬ从而发挥不同作用ꎮ

关键词:活性氧ꎻ巨噬细胞ꎻ极化中图分类号:Ｒ３４ 文献标志码:Ａ

ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＲＯＳｉｎｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｍａｃｒｏｐｈａｇｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ

ＲＯＮＧＪｉａｎ￣ｆａｎｇꎬＹＵＴａｏꎬＳＨＵＸｕ∗

(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙꎬｔｈｅＦｉｒｓｔＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３０００６ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｍａｃｒｏｐｈａｇｅｓａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｃｌａｓｓｉｃａｌｌｙ(Ｍ１)ａｎｄａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ(Ｍ２)ａｃｔｉｖａｔｅｄｍａｃｒｏｐｈａｇｅｐｈｅｎｏｔｙｐｅｓ.Ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｓｅｃｒｅｔｅｓｐｒｏ￣ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙｃｙｔｏｋｉｎｅｓｔｏａｍｐｌｉｆｙｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｓｅｃｒｅｔｅｓｉｎ￣

科学技术创新２０１９．２０巨噬细胞极化与肿瘤的发展Ｍａｃｒｏｐｈａｇｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｒｏｌｅｉｎｔｕｍｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ史曼（西安医学院基础医学部，陕西西安710021）

巨噬细胞是免疫系统中非常重要的细胞群体，由来源于骨髓的单核细胞系分化而来，在炎症反应和宿主防御中发挥着重要作用。对于建立起完整的固有免疫应答，以及参与生物体的稳态的维持，包括纤维化，脂质代谢，和组织重塑等方面，对具有至关重要的作用［１］。巨噬细胞在先天免疫应答中扮演一个相当重要的角色，其通过模式识别受体（ｐａｔｔｅｒｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｒｅｃｅｐｔｏｒ，ＰＲＲ）可非特异的识别外来的病原菌（ｐａｔｈｏｇｅｎ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｐａｔｔｅｒｎ，ＰＡＭＰ）或组织损伤（ｄａｍａｇｅ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｐａｔｔｅｒｎ，ＤＡＭＰ）。巨噬细胞的作用包括吞噬，抗原提呈和分泌细胞因子等功能。其中最主要的作用是吞噬作用，来自血管的单核细胞迁移到组织中，它们遇到并吞噬微生物。在吞噬过程之后巨噬细胞增加多种炎性介质的产生和分泌，增加炎症反应，如肿瘤坏死因子－α（ＴＮＦ－α）和白细胞介素１β（ＩＬ－１β）。另一方面，在某些情况下，巨噬细胞参与组织重塑，分泌抗炎物质，如白细胞介素－１０（ＩＬ－１０）和转化生长因子β（ＴＧＦ－β），这将控制炎症反应，有助于胶原蛋白的产生和组织重塑。１巨噬细胞的极化巨噬细胞具有高度的可塑性和异质性，在不同的炎症微环境下来改变其表型以参与相应的炎症反应。根据已被激活的受体的表型和他们所在的微环境，这些巨噬细胞可以极化为经典活化型（Ｃｌａｓｓｉｃａｌｌｙａｃｔｉｖａｔｅｄｍａｃｒｏｐｈａｇｅｓ，Ｍ１型）巨噬细胞和替代活化型（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙａｃｔｉｖａｔｅｄｍａｃｒｏｐｈａｇｅｓ，Ｍ２型）巨噬细胞［２］。Ｍ１型巨噬细胞是巨噬细胞在ＴＮＦ－α、脂多糖（ＬＰＳ）和γ干扰素（ＩＦＮ－γ）等因子作用下，分化为具有宿主防御功能的细胞。Ｍ１型巨噬细胞的表面标志为ＣＤ１９７，分泌炎性细胞因子ＴＮＦ－α，ＩＬ－１，ＩＬ－１２，ＩＬ－２３和炎性介质ＮＯ（一氧化氮），ＲＯＳ（活性氧）等［３］。Ｍ１型巨噬细胞主要发挥对微生物的免疫反应，而过量的Ｍ１型巨噬细胞会导致正常组织的炎症损伤。相反，Ｍ２型巨噬细胞是在ＩＬ－４，ＩＬ－１３，ＩＬ－１０，ＴＧＦ－β的作用下分化的一类能降低炎症反应，发挥组织修复作用的巨噬细胞亚群。其表面标志为ＣＤ２０６，ＣＤ３０１等，Ｍ２巨噬细胞具有高表达甘露糖受体，精氨酸酶－１和ＴＧＦ－β。分泌抗炎细胞因子ＴＧＦ－β，ＶＥＧＦ，ＩＬ－１０和ＥＧＦ等。Ｍ２型巨噬细胞参与抗炎反应，纤维变性和促进创伤修复等反应［３］。２巨噬细胞极化与肿瘤最新的研究表明，巨噬细胞的极化状态与肿瘤发生发展预后有着密切的关系，这是由于巨噬细胞以极化的方式参与着对本项研究得到陕西省教育厅科研项目（14JK1615）“CYR61介导类风湿性关节炎滑膜细胞侵袭和软骨破坏的机制研究”的资助;本项研究得到西安医学院博士启动基金0000060027的资助；本项研究得到陕西省普通高校优势学科建设项目-基础医学的资助。作者简介：史曼（1979，9-），女，汉族，陕西西安人，西安医学院讲师，研究方向：炎症与肿瘤。摘要：肿瘤生物学的最新进展尤为关注肿瘤细胞与其邻近微环境的复杂相互作用，以了解肿瘤生长和转移的各种机制。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是肿瘤组织浸润免疫细胞的重要组成部分，与多种肿瘤的生长、血管生成和转移有关。临床和实验表明，TAMs极化到M2（替代）型的高浸润肿瘤组织与患者预后差和对治疗的抵抗有关，因此，TAMs靶向治疗被认为是一种有前景的免疫治疗策略。M2型TAMs的消耗或作为抗肿瘤效应物的“再教育”对寻找抗癌治疗的新模式具有重要作用。关键词：M1/M2；巨噬细胞极化；肿瘤相关巨噬细胞；免疫应答Abstract：Thecomplexinteractionsoftumorcellswiththeirneighboringmicroenvironmentsgotmoreconcerninrecenttumorbiology.Thuscouldmakeustobetterunderstandthevariousmechanismsoftumorgrowthandmetastasis.Tumor-associatedmacrophages(phagocytes)arethemajorcomponentsoftumorinfiltratingimmunecells,andtheyareinvolvedinthegrowth,angiogenesisandmetastasisofvarioustumors.BothclinicalandexperimentalstudieshaverevealedthatTAMspolarizationtoM2(alternative)typehashighrelationshipwithhighlyinvasionandpoorprognosisandresistancetotreatment.Therefore,TAMstargetedtherapyisconsideredtobeapromisingimmunotherapeuticstrategy.TheconsumptionofM2TAMsor“re-education”asananti-tumoreffectorplaysanimportantroleinfindingnewmodelsofanti-tumortherapy.Keywords：M1/M2；Macrophagepolarization；Tumor-associatedmacrophages；Immuneresponse中图分类号：Ｒ３９２文献标识码：A文章编号：2096-4390（2019）20-0016-02１６－－２０１９．２０科学技术创新肿瘤的免疫应答反应。肿瘤相关巨噬细胞（Ｔｕｍｏｒ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍａｃｒｏｐｈａｇｅｓ，ＴＡＭｓ）属于巨噬细胞系中的一种细胞，特指浸润在肿瘤组织周围的巨噬细胞，来源于循环中的单核细胞或原有组织局部的巨噬细胞。在肿瘤微环境的影响下，分泌多种细胞因子，与周围单核细胞的分化对肿瘤的发生、转移和侵袭起着重要作用［４］。ＴＡＭｓ在肿瘤微环境中可以发生不同性质的活化，即分为Ｍ１型和Ｍ２型巨噬细胞。其中Ｍ１型巨噬细胞具有促进炎症发生发展和抗肿瘤的作用，Ｍ２型巨噬细胞具有和Ｍ１巨噬细胞相反的［４］的致瘤作用及抑制炎症反应的作用。在肿瘤组织中，大量ＴＡＭｓ转化为Ｍ２型巨噬细胞，屏蔽肿瘤免疫监视，从而促进了肿瘤发生、侵袭和转移。ＴＡＭｓ中Ｍ１和Ｍ２巨噬细胞的比例与肿瘤的预后有关。肿瘤组织中浸润的巨噬细胞大量向Ｍ２型分化对预后不利，提示巨噬细胞的分化对肿瘤的临床治疗具有重要的指导意义。下面就Ｍ１型和Ｍ２型ＴＡＭｓ与肿瘤的关系进行叙述。２．１Ｍ１型ＴＡＭｓ与肿瘤Ｍ１型ＴＡＭｓ具有显著的抗肿瘤作用，它能够识别并杀伤肿瘤细胞。其杀伤机制目前认为有两种。第一种，通过直接杀伤机制杀死肿瘤细胞，直接杀伤机制是Ｍ１型ＴＡＭｓ通过识别肿瘤细胞并释放出ＮＯ（一氧化氮），ＲＯＳ（活性氧）等肿瘤杀伤因子直接杀死肿瘤细胞［４］。第二种，通过抗体依赖的细胞毒作用（ＡＤＣＣ）杀死肿瘤细胞，该作用是在肿瘤表面抗体的介导下将肿瘤杀伤的过程。２．２Ｍ２型ＴＡＭｓ与肿瘤与Ｍ１型相反，Ｍ２型ＴＡＭｓ具有促进肿瘤生长的功能。一方面，肿瘤细胞分泌ＩＬ－１０，ＩＬ－６和ＩＬ－１７等细胞因子促进巨噬细胞向Ｍ２型分化；另一方面，Ｍ２型ＴＡＭ也分泌ＩＬ－４，ＴＧＦ－β和Ｍ－ＣＳＦ等细胞因子促进肿瘤细胞的生长，参与肿瘤的浸润，转移和血管新生［５］。由Ｍ２型ＴＡＭｓ分泌的细胞因子等进入肿瘤微环境中，刺激肿瘤细胞的生长和增殖。Ｍ２型ＴＡＭｓ分泌的ＩＬ－１０抑制了ＮＫ细胞核细胞毒性Ｔ细胞的激活，从而抑制其他免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。Ｍ２型ＴＡＭｓ阻断ＮＯ生成途径，减少ＮＯ的合成和释放，从而抑制了巨噬细胞的杀瘤作用。Ｍ２型ＴＡＭｓ参与肿瘤的新血管生成并发挥重要作用。由Ｍ２型ＴＡＭｓ分泌的细胞因子比如ＩＬ－１７，ＶＥＧＦ和ＰＤＧＦ等促进肿瘤新生血管的生成。它们还释放ＭＭＰ－２，ＭＭＰ－９等基质金属蛋白酶降解细胞外基质，从而刺激血管内皮迁移，诱导血管新生。Ｍ２型巨噬细胞释放多种血管活性物质血管通透因子（ＶＰＦ），前列腺素Ｅ（ＰＧＥ）等增加血管通透性。此外，Ｍ２型巨噬细胞分泌ＭＭＰｓ，组织丝氨酸蛋白酶等破坏内皮细胞基底层，还能够促进肿瘤细胞的侵袭。２．３Ｍ１型和Ｍ２型ＴＡＭｓ的互相转化在肿瘤发生发展的各阶段中，两型ＴＡＭｓ均存在与肿瘤微环境中。早期的肿瘤组织中以Ｍ１型为主，而中晚期以Ｍ２型为主。随着肿瘤进展，ＴＡＭｓ逐渐由Ｍ１型向Ｍ２型极化。在动物实验和临床观察上，均得到了相同的结论：Ｍ２型ＴＡＭｓ的比例增高常提示肿瘤预后不良。这一现象同时也伴随肿瘤细胞增殖能力增强和肿瘤组织血管密度增高。利用巨噬细胞的可塑性的特点，对Ｍ２型ＴＡＭｓ进行有效调节，能逆转Ｍ１型向Ｍ２型的极化过程。促使Ｍ２型ＴＡＭｓ向Ｍ１型的极化，可以有效抑制肿瘤的发生发展。例如用ＴＬＲ４（Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅｒｅｃｅｐｔｏｒ４，Ｔｏｌｌ样受体４），ＴＬＲ７等的激动剂处理ＴＡＭｓ后，再与肿瘤细胞共培养，能够显著抑制肿瘤细胞的增殖水平。结束语巨噬细胞在肿瘤发展中起着关键作用。根据极化类型不同，它们要么攻击肿瘤细胞并参与抗肿瘤免疫，要么通过引起免疫抑制而充当肿瘤促进物。因此，抗肿瘤的免疫治疗策略应综合吸引Ｍ１型巨噬细胞和促进ＴＡＭｓ极化为Ｍ１型以及将Ｍ２型巨噬细胞重新编程为Ｍ１型。这需要对肿瘤中巨噬细胞的不同亚型以及它们与其他免疫细胞（包括辅助型Ｔ细胞和细胞毒性Ｔ细胞）的相互作用有更深入的理解。而针对不同分型的巨噬细胞的靶向治疗以及联合不同肿瘤微环境中的免疫细胞的免疫治疗将来可为肿瘤治疗提供更有效的新疗法。参考文献[1]GordonS,MartinezFO.Alternativeactivationofmacrophages:mechanismandfunctions[J].Immunity2010;32(5):593-604.[2]MantovaniA,SicaA,LocatiM.Macrophagepolarizationcomesofage[J].Immunity2005;23(4):344-6.[3]SicaA,MantovaniA.Macrophageplasticityandpolarization:invivoveritas[J].TheJournalofclinicalinvestigation2012;122(3):787-95.[4]YangL,ZhangY.Tumor-associatedmacrophages:frombasicresearchtoclinicalapplication[J].Journalofhematology&oncology2017;10(1):58.[5]GoswamiKK,GhoshT,GhoshS,SarkarM,BoseA,BaralR.Tumorpromotingroleofanti-tumormacrophagesintumormicroenvironment[J].CellularImmunology2017;316(6):1-10.１７－－