甘达凯，朱萱

(南昌大学第一附属医院，南昌330006)

·综述·

肝巨噬细胞的生物学特性及其与肝纤维化发生、发展关系的研究进展

甘达凯，朱萱

(南昌大学第一附属医院，南昌330006)

肝纤维化是由不同病因持续慢性肝损害所导致的肝脏损伤-愈合的过程，主要表现为大量细胞外基质沉积或瘢痕形成。肝星状细胞是调控细胞外基质沉积的主要的效应细胞。肝巨噬细胞通过释放各种促或抗炎症因子作用于肝星状细胞，调节肝纤维化。肝巨噬细胞具有异质性和极化的特性。局部微环境不同，肝巨噬细胞激活或极化的类型也不同，表型各异的巨噬细胞具有促进或逆转肝纤维化的作用。

肝巨噬细胞；肝纤维化；肝星状细胞；炎症因子；双向调节

肝纤维化是各种病因引起肝损伤后细胞外基质(ECM)沉积或瘢痕形成的过程，可继发生于病毒性肝炎、非酒精性脂肪肝、酒精性脂肪肝、胆汁性或自身免疫性肝病等多种肝脏疾病[1]；可发展为肝硬化，甚至肝癌。静止型肝星状细胞(HSCs)向增殖型肌纤维母细胞(MFBs)转化是肝纤维化发病的中心事件[1]。研究发现，肝巨噬细胞是肝纤维化过程中的主要调节细胞，巨噬细胞激活静息状态的肝星状细胞可促进肝纤维化形成；巨噬细胞使活化的肝星状细胞凋亡和纤维胶原降解则可逆转肝纤维化[2]。本研究对肝巨噬细胞的生物学特性及其与肝纤维化发生、发展的关系进行综述。

1 肝巨噬细胞的生物学特性

肝巨噬细胞主要来源于骨髓单核细胞，外周循环中未成熟的Ly-6Chigh巨噬细胞在巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)的作用下发展为成熟的Ly-6Clow巨噬细胞，亦有部分来源于定居巨噬细胞(也称枯否细胞)的自我更新[2]。肝巨噬细胞作为肝脏内重要的天然免疫细胞之一，在肝纤维化发病机制中发挥重要作用，被认为是抗纤维化的潜在靶标[3]。肝巨噬细胞具有异质性、极化等特性。

1.1 异质性 巨噬细胞的表型和功能可塑性都很强，环境不同，表型也不同，且在肝脏疾病发生、发展中发挥的作用不同。研究发现，肝巨噬细胞在肝纤维化发生、发展及逆转过程中具有双重作用[4]。肝巨噬细胞主要分为促进纤维化的M1型和抑制肝纤维化的M2型，M2型巨噬细胞又可分为M2a、M2b及M2c三种亚型[2,5]。在IFN-γ、IL-12或脂多糖(LPS)作用下，巨噬细胞极化成为经典的M1型巨噬细胞，释放促炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6及活性氧族(ROS)等加重炎症损伤；在IL-4或IL-13作用下，巨噬细胞极化为M2a型巨噬细胞，合成和分泌抗炎细胞因子IL-10，发挥抗炎作用；在Toll样受体/白介素1受体(TLR/IL-1R)配体作用下，巨噬细胞向M2b型分化，合成IL-1、IL-6，发挥免疫调节作用；在IL-10作用下，巨噬细胞主要表现为M2c型细胞特性，分泌转化生长因子β(TGF-β)、表皮细胞生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍化生长因子(PDGF)等，以及分泌基质金属蛋白酶(MMPs)，参与组织重塑及细胞外基质降解。各型巨噬细胞均表达F4/80，其中M1和M2b型巨噬细胞特异性表达CD86，而M2a和M2c型巨噬细胞表达CD206/CD163[6，7]。不同类型巨噬细胞之间存在相互转化，且同一种巨噬细胞在不同时期的功能也可能不同。研究发现，瘢痕相关巨噬细胞(SMAs)具有炎症和组织修复两种表型，在肝损伤早期，巨噬细胞移动抑制因子(MIF)招募外周SAMs至肝脏，产生各种促炎症因子，激活HSCs，导致肝纤维化；在肝纤维化形成后，SAMs经历炎症表型向组织修复型表型的转变，并分泌MMP-13，促进纤维化基质降解，逆转肝纤维化[8]。由上可知，不同表型的肝巨噬细胞通过分泌不同的细胞因子在肝纤维化发生、发展及逆转过程中实现双向调节作用。

1.2 极化作用 肝巨噬细胞的极化或激活是其发挥作用的第一步，巨噬细胞的极化由信号通路分子、转录因子、转录后调节及表观遗传学调控[4,9]，主要通过以下途径活化：①当肝脏受到炎症或机械刺激损伤时，肝细胞释放损伤相关分子模式分子(DAMPs)，如RNA、DNA或高迁移率族蛋白1(HMBG-1)等激活巨噬细胞[10]。②由病原体相关分子模式(PAMPs)激活。肠道菌群失调、肠道渗透性增加时，细菌或细菌产物(LPS)通过门静脉循环进入肝脏，激活Toll样受体(TLR2、3、4、9)，活化M1型巨噬细胞[11]；或肠道乙醇通过肠肝循环到达肝脏，激活巨噬细胞。③烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶(NOX)活化产生的ROS。肝细胞表面NOX(NOX1、2、4)活化后产生的ROS，可激活枯否细胞，并使其表面NOX2活化产生更多的ROS[12]。④信号通路作用。TLR、JNK、PI3K/Akt、Notch、JAK/STAT、NF-κB等信号通路均能使肝巨噬细胞激活[4]。⑤转录因子调控。信号转导及转录激活因子(STAT，其中STAT1/2主要激活M1巨噬细胞，STAT3/6主要激活M2型巨噬细胞)、NF-κB、活化蛋白1(AP1)、干扰素调节因子(IRFs，其中IRF3、5、8、9活化M1型巨噬细胞，IRF4活化M2型巨噬细胞)、缺氧诱导因子(HIFs，HIF-1α活化M1型巨噬细胞，HIF-2α激活M2型巨噬细胞)、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs，主要有PPARγ和PPARδ)、糖皮质激素受体(GRs)、Krüppel 样因子(KLFs，KLF2活化M1型巨噬细胞、KLF4激活M2型巨噬细胞)、原癌基因(c-Myc、c-Myf)等[7,13]。⑥表观遗传学修饰。组蛋白去甲基化酶(JMJD3)可促进M2型巨噬细胞激活，组蛋白脱乙酰基酶(HDAC3)则抑制M2型巨噬细胞活化；MicroRNAs(miR-9、21、27、29、33、101、124、125、146、147、155、181、187、203、222、223、342、378、511)在调控巨噬细胞活化中同样发挥重要作用[13,14]。⑦炎症因子作用。TGF-β、IFN-γ激活M1型巨噬细胞，IL-4、IL-13激活M2a巨噬细胞，TLR/IL-1R配体激活M2b型巨噬细胞，IL-10活化M2c型巨噬细胞[13]。⑧病毒感染。如HBV或HCV感染后激活M2型巨噬细胞[15,16]。⑨其他。由肝细胞合成的富含组胺酸糖蛋白(HRG) 可通过调控胎盘生长因子(PGF)而抑制M1型巨噬细胞极化[16]。

2 肝巨噬细胞与肝纤维化发生、发展的关系

2.1 促进肝纤维化发生、发展 在肝纤维化形成期，肝巨噬细胞具有促纤维化作用，具体作用机制包括：①吞噬坏死肝细胞和碎片，合成和分泌转化生长因子β1(TGF-β1)、血小板衍生生长因子(PDGF)，促进星状细胞激活、促进纤维化[16]。②合成和分泌多种趋化因子，包括趋化因子α亚家族(CXCL1、2、8、9、10、11、16)和β亚家族(CCL1、2、3、4、5、7、8、15、20、25)以及δ亚家族(CX3C1)[17,18]。趋化因子配体和一些受体结合，形成受体/配体轴，如CCR2/CCL2轴、CCR9/CCL25轴等，进而募集更多的骨髓来源的经典Ly-6Chigh单核细胞进入肝脏，这些单核细胞发展成熟为Ly-6Clow巨噬细胞，加重肝脏炎症[19]。③调节肝巨噬细胞来源的MMPs合成和分泌，如合成 MMP-9来降解基底膜，促进成纤维细胞和炎症细胞浸润，促进TGF-β1释放，进而促进纤维形成。④释放炎症因子，如IL-1、12、15、18、23和TNF-α等。⑤产生ROS或一氧化氮合酶(iNOS)。巨噬细胞表达NOX2产生的ROS，进而产生TGF-β1，促进肝纤维化[12]；M1型巨噬细胞合成iNOS，生成O-2，加重肝纤维化[20]。⑥激活炎症小体。肝巨噬细胞活化后激活NLRP3炎症小体，导致促炎症因子释放，诱导肝细胞调亡及肝纤维化[21]。以上因素均可激活HSCs，促使其向肌成纤维细胞转化，导致MMPs及其抑制剂TIMPs表达失调，使ECM合成与降解失衡，促进纤维化的发生、发展。

2.2 抑制肝纤维化发生、发展 在肝纤维化逆转期，肝巨噬细胞具有抗肝纤维化作用，作用机制包括：①分泌抗炎因子。肝巨噬细胞通过产生抗炎因子IL-4、10、13等，减轻肝脏炎症[2]；M2型巨噬细胞可通过分泌IL-6促进肝细胞衰老，衰老的肝细胞具有抗凋亡作用，可减缓酒精性肝脏疾病的发展[22]；肝巨噬细胞分泌CX3CL1，通过CX3CR1/CX3CL1轴负性调控巨噬细胞浸润，抑制肝脏炎症[17]。②分泌MMP1、2、8、9、12、13，降解ECM[2]。③分泌巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)，抑制巨噬细胞迁移活化，阻断非酒精性脂肪肝发展[23]。④促进活化型HSCs凋亡。肝巨噬细胞通过分泌MMP9或肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)加速HSCs凋亡[18]。⑤吞噬作用。肝巨噬细胞可通过吞噬作用，清除促炎症因子，减轻肝纤维化[18]。⑥表达miRNA let-7c。肝巨噬细胞过表达的miRNA let-7c作用于增强子结合蛋白(C/EBPβ)可以抑制M1型巨噬细胞极化，促进M2型巨噬细胞极化。⑦维持M1/M2型巨噬细胞平衡。M2型巨噬细胞分泌IL-10，激活精氨酸酶1(Arg1)，促进M1型巨噬细胞凋亡[20]。研究发现，通过脂质体包裹氯膦酸二钠(Cl2MDP)剔除大鼠肝脏枯否细胞可以减轻肝脏炎症[4]。通过RNA干扰技术、药物抑制或基因敲除CCL2(亦称单核细胞趋化蛋白1，MCP-1)[24]，或抑制趋化因子受体CCR2/CCR9等，减少血管生成，可减轻肝纤维化[19]。采用选择性γ分泌酶抑制剂Avagacestat阻断Notch信号通路后，可以阻断M1型巨噬细胞极化，并上调M2型巨噬细胞表达，减少HSCs活化[25]。

综上所述，肝巨噬细胞与肝纤维化的发生与发展密切相关，且不同表型的肝巨噬细胞(M1、M2型)在肝纤维化中的作用不同。研究不同类型肝巨噬细胞的功能和作用可为治疗肝纤维化提供潜在靶点。限制肝巨噬细胞向M1型转化，促使巨噬细胞向M2型活化，使活化的M1型巨噬细胞凋亡，维持M1/M2型巨噬细胞平衡均为肝纤维化治疗的新方向。

[1] Lee YA, Wallace MC, Friedman SL. Pathobiology of liver fibrosis: a translational success story[J]. Gut, 2015,64(5):830-841.

[2] Tacke F, Zimmermann HW. Macrophage heterogeneity in liver injury and fibrosis[J]. J Hepatol, 2014,60(5):1090-1096.

[3] Schuppan D, Kim YO. Evolving therapies for liver fibrosis[J]. J Clin Invest, 2013,123(5):1887-1901.

[4] Sun YY, Li XF, Meng XM, et al. Macrophage phenotype in liver injury and repair[J]. Scand J Immunol, 2017,85(3):166-174.

[5] Murray PJ, Wynn TA. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets[J]. Nat Rev Immunol, 2011,11(11):723-737.

[6] Bartneck M, Fech V, Ehling J, et al. Histidine-rich glycoprotein promotes macrophage activation and inflammation in chronic liver disease[J]. Hepatology, 2016,63(4):1310-1324.

[7] Sica A, Erreni M, Allavena P, et al. Macrophage polarization in pathology[J]. Cell Mol Life Sci, 2015,72(21):4111-4126.

[8] Barnes MA, Mcmullen MR, Roychowdhury S, et al. Macrophage migration inhibitory factor is required for recruitment of scar-associated macrophages during liver fibrosis[J]. J Leukoc Biol, 2015,97(1):161-169.

[9] Murray PJ, Allen JE, Biswas SK, et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines[J]. Immunity, 2014,41(1):14-20.

[10] Possamai LA, Thursz MR, Wendon JA, et al. Modulation of monocyte/macrophage function: a therapeutic strategy in the treatment of acute liver failure[J]. J Hepatol, 2014,61(2):439-445.

[11] Lanthier N. Targeting Kupffer cells in non-alcoholic fatty liver disease/non-alcoholic steatohepatitis: Why and how[J]. World J Hepatol, 2015,7(19):2184-2188.

[12] Paik YH, Kim J, Aoyama T, et al. Role of NADPH oxidases in liver fibrosis[J]. Antioxid Redox Signal, 2014,20(17):2854-2872.

[13] Tugal D, Liao X, Jain MK. Transcriptional control of macrophage polarization[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2013,33(6):1135-1144.

[14] Wu XQ, Dai Y, Yang Y, et al. Emerging role of microRNAs in regulating macrophage activation and polarization in immune response and inflammation[J]. Immunology, 2016,148(3):237-248.

[15] Ohtsuki T, Kimura K, Tokunaga Y, et al. M2 macrophages play critical roles in progression of inflammatory liver disease in hepatitis C virus transgenic mice[J]. J Virol, 2015,90(1):300-307.

[16] Dultz G, Gerber L, Farnik H, et al. Soluble CD163 is an indicator of liver inflammation and fibrosis in patients chronically infected with the hepatitis B virus[J]. J Viral Hepat, 2015,22(4):427-432.

[17] Marra F, Tacke F. Roles for chemokines in liver disease[J]. Gastroenterology, 2014,147(3):577-594.

[18] Pellicoro A, Ramachandran P, Iredale JP, et al. Liver fibrosis and repair: immune regulation of wound healing in a solid organ[J]. Nat Rev Immunol, 2014,14(3):181-194.

[19] Chu PS, Nakamoto N, Ebinuma H, et al. C-C motif chemokine receptor 9 positive macrophages activate hepatic stellate cells and promote liver fibrosis in mice[J]. Hepatology, 2013,58(1):337-350.

[20] Wan J, Benkdane M, Teixeira-Clerc F, et al. M2 Kupffer cells promote M1 Kupffer cell apoptosis: a protective mechanism against alcoholic and nonalcoholic fatty liver disease[J]. Hepatology, 2014,59(1):130-142.

[21] Wree A, Eguchi A, Mcgeough MD, et al. NLRP3 inflammasome activation results in hepatocyte pyroptosis, liver inflammation, and fibrosis in mice[J]. Hepatology, 2014,59(3):898-910.

[22] Wan J, Benkdane M, Alons E, et al. M2 kupffer cells promote hepatocyte senescence: an IL-6-dependent protective mechanism against alcoholic liver disease[J]. Am J Pathol, 2014,184(6):1763-1772.

[23] Heinrichs D, Berres ML, Coeuru M, et al. Protective role of macrophage migration inhibitory factor in nonalcoholic steatohepatitis[J]. FASEB J, 2014,28(12):5136-5147.

[24] Baeck C, Wei X, Bartneck M, et al. Pharmacological inhibition of the chemokine C-C motif chemokine ligand 2 (monocyte chemoattractant protein 1) accelerates liver fibrosis regression by suppressing Ly-6C(+) macrophage infiltration in mice[J]. Hepatology, 2014,59(3):1060-1072.

[25] Bansal R, van Baarlen J, Storm G, et al. The interplay of the Notch signaling in hepatic stellate cells and macrophages determines the fate of liver fibrogenesis[J]. Sci Rep, 2015(5):18272.

国家自然科学基金资助项目(81260082)。

朱萱(E-mail： jyyfyzx@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.40.033

R575.2

A

1002-266X(2017)40-0097-03

2017-02-15)