巨噬细胞免疫效应与溃疡性结肠炎的研究进展*

张 丹 华雪桂 刘 婕 丰晓溟 钱 晨 魏 凯 翁志军 吴焕淦 马晓芃&

上海市针灸经络研究所1(200030) 上海市香山中医医院针灸科2 复旦大学医学院3

单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocyte system)由血液中的单核细胞(Mo)和组织器官中的巨噬细胞(Mφ)组成，是参与机体固有免疫的重要细胞群，其作用为诱导并调节特异性免疫应答。Mφ具有广泛的生物学活性，包括吞噬细菌、清除坏死细胞、抗原处理和呈递、杀伤肿瘤和病毒感染细胞、分泌多种细胞因子等，参与机体内稳态以及组织损伤和修复过程[1]。Mφ的多种免疫效应在机体组织炎症反应中起重要作用，既可参与急性期促炎损伤，又能介导缓解期抗炎修复，因此靶向调节Mφ的免疫活性有可能改善炎症反应，延缓慢性炎症性疾病的进展[2]，相关研究已逐渐成为生命科学研究领域的又一热点。

溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)均属于炎症性肠病(IBD)，以肠道局部炎性细胞浸润、可溶性炎症介质聚集为特征，大量中性粒细胞、淋巴细胞、浆细胞、Mφ和嗜酸性粒细胞交替出现于IBD的疾病活动期、缓解期和迁延期[3]。研究发现Mφ功能异常与UC的发生、发展间存在高度相关性，靶向调节Mφ的免疫活性能有效改善UC患者的临床症状和肠道组织学病变。本文就Mφ的免疫效应及其参与UC致病和作为UC治疗靶点的研究进展作一综述。

一、组织微环境对Mφ活化、细胞表型和功能的影响

Mφ受组织微环境中多种刺激因子，如病原体、坏死细胞、细胞碎片、细胞因子等的影响而激活，活化后细胞形态、表型和功能均发生相应变化，细胞状态呈现高度异质性，称之为Mφ极化(polarization)。局部微环境影响Mφ的活性状态，刺激因子的种类和数量决定Mφ的活化方式，从而形成不同表型和功能的Mφ[4-6]。根据不同刺激因子，Mφ有两种常见活化方式，即经典激活(classical activation)和替代激活(alternative activation)，分别对应M1型和M2型Mφ。

M1型Mφ主要由Th1细胞分泌的干扰素-γ(IFN-γ)、革兰阴性菌产物脂多糖(LPS)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、肿瘤坏死因子(TNF)介导激活，抗原呈递和吞噬作用增强，大量分泌促炎细胞因子如白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6、IL-12、IL-23、TNF-α等，表达诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和活性氧(ROS)，促进一氧化氮(NO)合成。细胞表面除表达共刺激分子CD86、CD80外，还表达趋化因子配体CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL8、CCL9、CCL10、CCL11等。M1型Mφ参与吞噬细菌、趋化炎性细胞、释放各类炎性因子、促进Th1型免疫应答，引起炎症反应，但其促炎效应受多种因素调控，是机体行使正常防御性免疫应答的重要前提。M2型Mφ分为几种亚型，包括由Th2细胞分泌的IL-4、IL-13激活产生的M2a型、由免疫复合物和Toll样受体(TLRs)激活产生的M2b型和由糖皮质激素、开环甾体类激素、IL-10、转化生长因子-β(TGF-β)等激活产生的M2c型。M2型Mφ表达精氨酸酶Ⅰ(ARSⅠ)，与iNOS竞争分解精氨酸，促进胶原合成，细胞表面表达特异性分子如主要组织相容性抗原Ⅱ(MHCⅡ)、甘露糖受体(MR)、清除受体1(SR1)、Mφ分化抗原CD163，分泌免疫抑制因子如IL-4、IL-13、IL-10、TGF-β等，多种细胞表面趋化因子受体或配体如CCR2、CCL1、CCL7、CCL17、CCL22、CCL24等表达上调，胞内特异性分泌蛋白YM1、YM2、FIZZ1等表达增加。与M1型Mφ不同，M2型Mφ被认为与炎症消退、肿瘤形成有关[7]。

Stout等[8]的研究发现体外培养的Mφ经LPS诱导激活成为M1型还是M2型取决于其启动因素，即动态变化的细胞因子微环境，强调了微环境对Mφ功能表型的影响，并提出了“功能适应性”(functional adaptivity)的概念，表明微环境在Mφ的功能分化中起关键作用，提示调节微环境或能有效影响Mφ的分化和功能活性。

二、Mφ的免疫活性与UC致病

机体免疫反应异常是IBD发病的重要机制，Mφ功能异常及其促炎效应一直以来都是IBD研究的热点。UC患者普遍存在固有免疫反应(Mφ、中性粒细胞)和获得性免疫反应(T细胞、B细胞)异常激活以及肠黏膜对肠道共生菌以及外源性抗原的耐受性缺失。正常结肠黏膜固有层存在M2型Mφ，相对于M1型Mφ，其不表达固有免疫反应受体，对细菌刺激的反应能力微弱，对炎性刺激不产生促炎细胞因子，但保有吞噬功能和抗菌活性，可维持肠道耐受能力[9]；而IBD患者的结肠黏膜固有层存在M1型Mφ，表现为对细菌及其产物的刺激呈现高敏感性以及产生大量促炎细胞因子[10]。与正常结肠黏膜固有层Mφ相比，IBD患者病变局部结肠组织中弥漫性浸润的Mφ更趋向于激活状态[11]。

UC患者结肠黏膜局部存在多种细胞因子分泌异常以及促炎/抗炎效应失衡现象。在各种因素的作用下，肠道局部趋化聚集大量活化的Mφ，吞噬、处理抗原，持续高水平分泌IL-12，而IL-12能促进Mφ合成TNF-α和T细胞分泌IFN-γ，引发Mφ分泌一系列促炎细胞因子如IL-6、TNF、IL-1以及NO、前列腺素E2(PGE2)等而诱发炎症反应[12]。活化的Mφ分泌TNF-α，刺激黏膜T细胞产生IFN-γ，两者协同引起上皮细胞凋亡、上皮黏膜屏障破坏，启动病理性免疫应答，促使Mφ和活化的T细胞进一步浸润结肠黏膜，破坏Th1/Th2平衡，使结肠炎症反应加重并持续[13]。但亦有研究发现结肠定居Mφ因细菌识别受体如TLRs、CD14下调而对细菌刺激呈现低反应性，不分泌大量炎性因子，促炎细胞因子主要由趋化至炎症部位的单核、多核细胞产生[14]。Grimm等[15]的研究发现，活动期IBD炎症黏膜中25.1%的Mφ表面LPS-LPS结合蛋白复合物受体CD14表达阳性，而非炎症黏膜中CD14+Mφ仅占3.7%，炎症黏膜固有层CD14+Mφ明显增多，使Mφ由肠腔内LPS等抗原刺激诱导的活化进一步增强，介导炎症介质异常分泌；Mφ异常活化增强CD14分子表达，促进抗原呈递，调节结肠固有细胞经LPS刺激后由TLRs介导的细胞内信号转导，影响炎性因子转录。Hetzenecker等[16]对肠黏膜固有层Mφ的研究显示，正常结肠黏膜中的Mφ泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS)相关蛋白表达下调以维持Mφ的非活化状态，而在IBD结肠黏膜中，Mφ重新高表达UPS相关蛋白，提示Mφ内UPS异常活化是促进结肠炎症反应的机制之一。上述研究证据支持Mφ的免疫活性与UC致病密切相关。

另有一些研究发现Mφ功能不足，活性介质分泌减少，不能有效清除致病菌，同样影响着结肠炎症的发生、发展。Smith等[17]予CD患者皮下注射灭活的E.coli，发现注射处中性粒细胞聚集减少，细菌清除时间延长，Mφ经E.coli或特异性TLRs激动剂刺激后，分泌促炎细胞因子如TNF-α、IL-12等的能力显著降低，由此推测患者炎症黏膜内Mφ功能受损，无法有效分泌炎症介质以清除感染微生物，导致炎症加重。其可能的解释为，IBD患者炎症黏膜内Mφ的胞质中编码囊泡运输相关蛋白的基因表达异常，促进胞内促炎细胞因子如TNF转运至溶酶体并降解，导致胞内促炎细胞因子含量降低，释放减少。Rahman等[18]的研究发现UC患者外周血来源的Mφ经细菌和TLR配体刺激后，表现为TLR4应答特异性缺失，导致受TRIF转录调控的一系列促炎分子如与白细胞募集和激活相关的分子过表达，最终引起UC标志性的慢性免疫介导的炎症反应。上述结果表明Mφ活性异常、功能失调是UC结肠局部炎症产生并持续的关键影响因素。

总之，免疫细胞功能异常、细胞因子网络失衡是UC结肠局部炎症反应的重要免疫发病机制。Mφ或是作为固有免疫反应的重要细胞，参与吞噬细菌、趋化炎性细胞、分泌炎性因子，或是作为抗原呈递细胞，促进T细胞异常活化、引起Th1/Th2失衡、激活NF-κB信号通路和UPS等，影响UC病变和病程。由此推论，调节Mφ的活化及其免疫效应，使免疫系统调控网络恢复正常化或是治疗UC的有效途径。

三、Mφ免疫调节是缓解UC进展的重要靶点

随着Mφ相关研究的不断进展，其作为免疫调节的靶细胞已逐渐引起研究者的关注。调节Mφ活性可用于治疗包括IBD在内的多种慢性炎症性疾病，有效改善UC、CD患者的临床症状和肠道组织学病变[19-21]。Vos等[22]以英夫利西单抗治疗IBD，结果显示黏膜愈合的患者结肠组织中具有抗炎特性的调节性Mφ显著增加，如英夫利西单抗与硫唑嘌呤联用，CD206+CD68+调节性Mφ的诱导产生更为显著，发挥强烈的免疫抑制作用，此作用与IL-4/IL-13诱导产生的调节性Mφ相似。Lührs等[23]予远端UC患者丁酸盐灌肠治疗，发现黏膜固有层Mφ中的NF-κB激活显著减少，继而隐窝、表面上皮中性粒细胞浸润和黏膜固有层淋巴细胞/浆细胞浸润显著减轻，伴疾病活动指数显著降低。上述发现证实UC炎症过程的维持主要是由Mφ来源的细胞因子所介导，调节Mφ的免疫活性是缓解UC的潜在靶点之一。

腹腔Mφ是一类相对特殊的Mφ，其功能稳定且具有迁移特性和活性可逆性，决定了其在慢性炎症性疾病治疗中的潜在优势。肠道黏膜免疫系统的重要组成部分肠道集合淋巴结是腹腔Mφ趋化的重要部位[24]。Ghia等[25]关于抑郁与UC易感性的研究发现，予M-CSF缺失小鼠腹腔注射有抑郁样行为小鼠的腹腔Mφ，可增强小鼠对结肠炎的易感性，并发现该过程须有迷走神经参与，证实迷走神经影响腹腔Mφ活性是抑郁增加结肠炎易感性的重要机制，腹腔Mφ是副交感神经调控肠道炎症易感性的重要靶细胞，为控制伴抑郁状态的UC提供了新的思路。Chiang等[26]的研究显示，LPS和IFN-γ刺激分别可在体内和体外实验中使腹腔Mφ的功能表型以M1型为主，可见腹腔Mφ的表型和功能与结肠炎症的发生、发展存在密切联系，其活性的可塑性奠定了通过改善腹腔微环境、调节腹腔Mφ活性以有效治疗UC的可行性。

四、Mφ在艾灸治疗UC中的作用

作为补充替代医学的重要组成部分，中国传统医学中的针灸疗法已为越来越多的临床医师和患者所关注。临床研究显示艾灸腹部中脘、天枢、气海、关元等穴能改善UC患者的临床症状，同时下调结肠黏膜促炎细胞因子如TNF-α及其受体表达，从而改善结肠黏膜炎症，促进组织修复[27-28]。另有研究发现艾灸经穴能调节Mφ活性及其功能，如艾灸大椎穴可显著增强免疫低下小鼠腹腔Mφ的吞噬能力，提高其非特异性免疫功能[29]；对于LPS诱导的小鼠腹腔Mφ TNF-α分泌，艾灸命门穴有明显抑制作用[30]。上述结果提示活化的Mφ是艾灸发挥免疫调节作用的重要靶点。基于Mφ活性异常与UC高度相关以及艾灸对Mφ活性的调节作用，可以推断通过改善微环境以调节Mφ的活化、迁移可能是艾灸治疗UC的起效机制之一，这一发现为针灸疗法用于UC的治疗提供了科学依据。

五、结语与展望

总之，Mφ在机体免疫反应的调节中起重要作用，其功能失调与UC发生、发展密切相关。不同组织微环境能影响Mφ的细胞表型和功能，以调控不同免疫反应。靶向调节Mφ活性及其相关细胞因子分泌能有效改善UC患者的临床症状和肠道组织学病变。目前用于调节Mφ活性及其相关炎性因子分泌的药物种类繁多，属性包括合成药物和生物制剂，起效方式有特异性和非特异性之分。这些药物一般属于内服药，药物作用影响全身，尽管短期临床疗效肯定，但长期安全性以及疗效的稳定性和持续性有待系统观察和评估，且无法排除长期应用引起的不良反应或不耐受。而艾灸是一种外治法，作用温和，具有扶正祛邪之功效，对多系统疾病临床疗效肯定，近年日益受到国内外患者和研究者的接受和认可。艾灸对Mφ的功能活性具有良好的调节作用，或能通过靶向调节腹腔Mφ活性而有效治疗UC，从而为IBD提供更有效、安全、可行的临床治疗方案。

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