巨噬细胞参与肾纤维化的机制及其作为治疗靶点抗肾纤维化治疗的研究进展

杨霜，王丽，樊均明

(1 西南医科大学附属医院，四川泸州646000；2西南医科大学附属中医医院中西医结合研究中心)

·综述·

巨噬细胞参与肾纤维化的机制及其作为治疗靶点抗肾纤维化治疗的研究进展

杨霜1，王丽2，樊均明2

(1 西南医科大学附属医院，四川泸州646000；2西南医科大学附属中医医院中西医结合研究中心)

肾纤维化是不同病因所致慢性肾脏病的共同病理特点。巨噬细胞在肾纤维化的发生发展中发挥重要作用，巨噬细胞具有高度异质性，可在局部微环境作用下分化为不同亚型，发挥促炎、促纤维化、抗炎、损伤修复作用。近年研究发现，抑制巨噬细胞浸润、活化及改变巨噬细胞极化有抗肾纤维化作用，因此以巨噬细胞为靶点的抗肾纤维化治疗可能成为治疗慢性肾脏病、延缓肾纤维化的新途径。

巨噬细胞；抗纤维化；肾纤维化；慢性肾脏病

慢性肾脏病(CKD)是影响公众健康的主要疾病之一，近年来其发病率明显增加。肾纤维化是不同病因所致慢性肾脏病的共同病理特点，主要病理改变为肾小管萎缩、扩张，肾间质炎性细胞浸润，肌成纤维细胞增生并产生大量细胞外基质(ECM)，最终导致纤维化的发生发展。肾纤维化发病机制复杂，多条信号通路参与纤维化的发生发展，如TGF-β/Smads、Wnt/β-catenin、JNK/STAT3及MAPKs等通路。近年研究发现，巨噬细胞在肾纤维化中发挥重要作用，成为该领域研究的热点。本文就近年来关于肾损伤后巨噬细胞在肾纤维化中作用及以巨噬细胞为靶点抗肾纤维化治疗的研究进展进行综述，探讨巨噬细胞在肾间质纤维化中的作用机制，为防治肾纤维化找到新的靶点。

1 巨噬细胞与肾纤维化

1.1 巨噬细胞浸润与活化 各种损伤刺激可引起巨噬细胞浸润到肾脏，且巨噬细胞浸润程度与肾功能损害程度相关。肾损伤可引起巨噬细胞浸润到肾脏，使肾脏固有细胞(如内皮细胞、系膜细胞、肾小管上皮细胞等)活化并释放趋化因子如白介素-1(IL-1)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、活性氧(ROS)等，趋化循坏中的炎细胞浸润到肾间质，并进一步释放各种细胞因子，使炎症反应放大和持续。目前，巨噬细胞在肾组织中的浸润机制尚不明确。研究发现，巨噬细胞可通过分泌细胞因子促进肌成纤维细胞生成，肌成纤维细胞大量聚集于间质中可产生大量ECM，最终导致肾小球硬化、肾小管萎缩、间质纤维化，正常肾结构破坏并逐渐被ECM取代，进而肾功能下降[1]。研究表明，在肾损伤早期阶段，肾小管上皮细胞高表达肾损伤分子-1(KIM-1)，KIM-1通过MAPK信号通路引起巨噬细胞迁移、浸润到肾损伤区域，并引起巨噬细胞发生表型转换[2]。总之，损伤因素的刺激可引起肾脏局部免疫微环境的改变，使肾脏固有细胞(内皮细胞、系膜细胞、肾小管上皮细胞等)活化，释放大量趋化因子如单核细胞趋化蛋白有-1(MCP-1)、CC类趋化因子CCL2、CCL3等。在趋化因子作用下，巨噬细胞到达受损肾组织，且MCP-1、CCL2、CCL3能特异性趋化单核细胞/巨噬细胞到达受损肾组织。

1.2 M1型巨噬细胞与肾纤维化 在肾损伤早期阶段以M1型巨噬细胞浸润为主，局部微环境在巨噬细胞活化及极化中起重要作用。肾损伤时局部微环境取决于损伤相关分子模式(DAMPs)或病原相关分子模式(PAMPs)。PAMPs是病原体上的保守分子结构，DAMPs是损伤刺激引起细胞坏死、凋亡释放的一类物质，如高迁移率族蛋白B1(HMGB1)等，两者均可被模式识别受体(PRR)识别引起免疫应答。感染性损伤中，PAMPs与PRR结合后，可促进巨噬细胞活化为M1型并分泌促炎细胞因子；无菌性炎症中，DAMPs与PRR结合后，可促进M1型巨噬细胞表型转化。HMGB1属于DAMPs的一种，其表达于多种类型细胞表面如肾小管上皮细胞。肾小管损伤时，HMGB1表达增加，作用于相应受体促进M1型巨噬细胞极化，使促炎细胞因子表达增加，加重肾脏炎症及纤维化，而抑制HMGB1释放可改变巨噬细胞表型减轻肾纤维化[3]。研究表明，CKD可干扰巨噬细胞极化，CKD大鼠巨噬细胞及尿毒素血清培养的巨噬细胞主要表现为M1型巨噬细胞增多、M2型巨噬细胞减少，其可能机制为抑制AMPK，从而抑制线粒体的合成而干扰巨噬细胞极化[4]。M1型巨噬细胞参与肾纤维化的机制可能为：M1型巨噬细胞表达细胞因子受体CCR-2，与CC类细胞因子配体CCL-2结合，促进巨噬细胞浸润到损伤部位。促炎M1型巨噬细胞可分泌基质金属蛋白酶-9(MMP-9)，通过β-catenin信号通路促进小管上皮细胞转分化，促进肾纤维化。同时MMP-9可使骨桥蛋白裂解，裂解的骨桥蛋白进一步引起巨噬细胞集聚，从而抑制MMP-9，使裂解的骨桥蛋白及浸润巨噬细胞数量明显减少，上皮细胞转分化及肾纤维化明显减轻[5]。

1.3 M2型巨噬细胞与肾纤维化 肾间质纤维化(UUO)后第3天至第10天，巨噬细胞发生表型转换，M1/M2比率改变，M2型巨噬细胞成为主要类型。但M1型巨噬细胞表型转换为具有抗炎及促进损伤修复的M2型巨噬细胞的机制尚不清楚。Wang等[6]研究发现，肾近端小管上皮分泌的集落刺激因子-1(CSF-1)对于M1/M2向M2方向极化有可能发挥了关键作用。同时CSF敲除的小鼠在缺血再灌注损伤(IRI)后肾损伤程度加重，印证了CSF及M2型巨噬细胞的肾保护作用。另有研究表明，IL-1受体相关激酶-M(IRAK-M)可促进巨噬细胞极化为M2型，而转染IRAK-M siRNA的巨噬细胞表现为促炎巨噬细胞表型(M1型)而非经典激活M2型[7]。

M2型巨噬细胞是促进损伤修复的主要类型，其机制可能为M2型巨噬细胞能通过促进细胞外基质的降解而抑制肾纤维化，从而有利于恢复肾脏功能。M2型巨噬细胞通过增强吞噬能力,产生抗炎因子如IL-4、IL-10等,减少炎症因子分泌减轻炎症，从而改善肾纤维化[8]。Lin 等[9]研究证实，M2可通过释放 Wnt 配体Wnt7b，作用于受损的肾小管上皮细胞，维持细胞周期，促进细胞增殖，修复肾小管基底膜，重建肾功能，减少肾纤维化。然而，有研究表明，持续存在的M2型巨噬细胞具有促肾纤维化作用，M2型巨噬细胞浸润可持续产生损伤修复生长因子，最初参与修复的机制可能随后变得有害。持续存在的损伤修复过程可导致纤维化及进行性肾损害。骨形态发生蛋白-7(BMP-7)为肾保护因子，能拮抗TGF-β致纤维化作用。研究表明，在大鼠UUO肾纤维化模型的早期阶段，以F4/80+、CD301-的M1型巨噬细胞浸润为主，而F4/80+、CD301-的M1型巨噬细胞短期内转化为F4/80+、CD301+M2型巨噬细胞并释放大量TGF-β1，抑制BMP-7的作用，促进肾小管上皮发生上皮间充质转分化(EMT)，而特异性敲除M2型巨噬细胞，则抑制EMT减轻肾纤维化[10]。Yu等[11]研究表明，与肾小管上皮细胞共培养的巨噬细胞在顺铂作用下主要极化为M2型；而与M2型巨噬细胞共培养的肾小管上皮细胞在顺铂作用下，发生EMT。表明顺铂诱导巨噬细胞极化为M2型，而M2型巨噬细胞反之又促进肾小管上皮细胞发生EMT，导致ECM分泌增加，纤维化形成。因此，在肾损伤后期(损伤修复及纤维化阶段)，M2型巨噬细胞发挥着重要作用。

1.4 巨噬细胞与肌成纤维细胞 正常情况下，少量ECM主要由组织中的成纤维细胞产生，并具有维持组织骨架形态的作用。在病理情况下，过量ECM沉积于肾小球及间质区域，可导致间质纤维化、肾小管萎缩等一系列病理变化。大量研究表明，慢性肾脏疾病UUO过程中肌成纤维细胞是产生大量ECM的主要细胞。肌成纤维细胞来源于多条途径，其可来源于肾间质中成纤维细胞、周细胞增生、循环中纤维细胞浸润及肾脏固有细胞转分化如EMT、内皮间充质转化(EndoMT)及骨髓来源巨噬细胞直接转分化(MMT)等。而巨噬细胞与肌成纤维细胞的形成密切相关。大量研究发现，巨噬细胞可通过分泌促炎细胞因子、活性氧等促进肌成纤维细胞的活化。肾小管上皮细胞EMT是间质中肌成纤维细胞的一个重要来源。在肾损伤的炎症反应过程中，CCL2/CCL3作为趋化因子，趋化炎症细胞浸润，导致细胞因子持续活化和局部蛋白酶破坏基膜启动EMT，大量分泌胶原纤维，导致间质纤维化。巨噬细胞产生的MMP-9可介导上皮间充质转化[12]。研究表明，骨髓来源的巨噬细胞可通过巨噬细胞MMT转分化为肌成纤维细胞，促进肾脏纤维化[13]。进一步研究表明，MMT主要发生于M2型巨噬细胞，其机制可能为通过TGF-β/Smad3信号通路实现[14]。Meng等[15]分析了58例不同类型肾脏疾病病理组织，证实MMT细胞(即同时表达巨噬细胞表面标记CD68及肌成纤维细胞表面标记α-SMA的细胞)的存在，证实MMT过程发生于人的受损伤肾脏，并且利用细胞谱系追踪技术证实，在UUO模型中，Tomato骨髓来源F4/80+表型巨噬细胞表达α-SMA及Ⅰ型胶原，而特异性敲除巨噬细胞的小鼠，肾脏α-SMA肌成纤维细胞及胶原沉积减少。因此，巨噬细胞可通过多种途径激活肌成纤维细胞，也可通过分泌细胞因子促进上皮细胞、内皮细胞转分化为肌成纤维细胞，骨髓来源巨噬细胞可直接转分化为肌成纤维细胞，参与肾纤维化的过程。

2 以巨噬细胞为靶点的抗纤维化治疗

抑制CKD的进展关键在于抑制肾纤维化，目前以巨噬细胞为靶点的抗肾纤维化治疗取得一定进展。通过多条信号通路及物质代谢调节巨噬细胞亚型M1/M2间的极化，可减轻肾脏纤维化的程度，在预防肾纤维化中是重要的干预方法之一。研究表明，在UUO早期阶段，松弛素可通过下调Toll样受体-4(TLR4)信号，促进巨噬细胞极化为M2型巨噬细胞，从而减轻肾纤维化[16]。肾损伤后，巨噬细胞浸润到肾脏，在局部微环境中活化产生促炎细胞因子，导致肾纤维化的发生发展，因此抑制巨噬细胞聚集及炎性细胞因子的分泌成为抗肾纤维化的另一治疗靶点。研究表明，在UUO模型中，索拉非尼可通过抑制CXCR3/CXCL11相互作用而抑制巨噬细胞浸润，从而减轻肾脏纤维化[17]。最近研究表明，糖尿病肾病模型中，肾上腺素能β2受体激动剂(β2AR)能上调NF-κB的负调控因子β-arrestin2表达，加强其与IκBα的作用，抑制IκBα磷酸化，从而抑制NF-κB信号通路及巨噬细胞炎症因子的表达，缓解糖尿病肾病及其血管并发症。而β-arrestin2特异性siRNA下调β-arrestin2表达后则消除β2AR介导的对NF-κB抑制作用及抑制炎症细胞因子表达，且β2AR广泛用于其他目的的临床治疗，已经过广泛药理毒性验证[18]。

目前，以M2型巨噬细胞为基础的治疗成为抗纤维化治疗研究的热点。研究发现，通过输注体外产生M2型巨噬细胞研究其对急性肾衰竭的作用，证实TGF-β、IL-10诱导的M2c较IL-4/13诱导的M2a可发挥更好的对肾功能的保护作用，进一步研究表明M2C高表达具有抑制T淋巴细胞增殖的共刺激分子B7-H4，而M2a不表达[19]。因此，以M2型巨噬细胞为靶点的治疗是抗肾纤维化治疗策略之一，但其用于体内治疗必须满足两个条件：一是达到能够达到受损组织及器官，二是保持稳定M2表型。这两个条件尤为重要，如果其在体内从抗炎表型转化为促炎表型将是有害的。

近年来，中药抗肾纤维化的研究也取得重大进步。黄芪的主要成分黄芪苷Ⅳ可通过抑制TLR4/NF-κB通路，减轻炎症反应，从而抑制肾纤维化的发生[20]。复方制剂清肾颗粒、六味地黄汤等可通过抑制炎症反应而减轻肾纤维化。肾脏具有有限的再生能力，目前抗肾纤维化治疗主要为延缓纤维化的进展，而基于促进肾脏修复的研究尚缺乏，还有待进一步深入研究。

3 展望

巨噬细胞在维持肾脏稳态中起重要作用，炎症是肾损伤的保护机制，但持续性炎症将导致UUO。有关巨噬细胞在UUO中作用及机制的研究已取得一定进展，但其具体信号途径尚不完全清楚，还有待进一步研究。肾纤维化的分子机制对于找到防治慢性肾脏病进展的治疗靶点尤为重要，以巨噬细胞为靶点防治肾纤维化成为治疗新途径，如减少巨噬细胞浸润、抑制炎性细胞因子及趋化因子活性、调节M1/M2型巨噬细胞极化等。但体内巨噬细胞生物活性复杂，具有异质性、可塑性，随局部微环境的变化而发生表型转化，因此诱导巨噬细胞表型转换为损伤修复型巨噬细胞具有研究前景，尚有待更深入研究。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.46.032

R392.12

A

1002-266X(2017)46-0100-04

四川省教育厅科研创新团队项目(17TD0046)。

樊均明(E-mail: junmingfan@163.com)

2017-06-28)