巨噬细胞与肝纤维化

鱼康康 施光峰 李宁

摘 要 肝纤维化是一种由慢性肝损伤引起的肝脏结构及功能异常改变的病理学过程，但现已有大量研究显示其是一个可逆转的过程。既往研究表明，肝星状细胞活化时产生的大量细胞外基质在肝纤维化中起着关键作用。近期研究则发现，肝巨噬细胞才是肝纤维化的中心调控者。炎症反应与肝纤维化密切相关，而巨噬细胞是炎症应答中的关键细胞。通过促使肝星状细胞的活化或凋亡、纤维胶原的形成或降解，巨噬细胞具有促进或逆转肝纤维化的双向调节作用。

关键词 肝纤维化 巨噬细胞 细胞外基质

中图分类号：R365； R575.2 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）05-0017-04

Macrophage and liver fibrosis

YU Kangkang， SHI Guangfeng， LI Ning*

（Department of Infectious Diseases， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT Hepatic fibrosis is a pathological process of the abnormality of hepatic structure and function caused by chronic liver injury. However， plenty of evidence now indicates that it is a reversible process. Previous studies have showed that a large number of extracellular matrices produced by the activation of hepatic stellate cells play a critical role in hepatic fibrosis. However， emerging evidence demonstrates that hepatic macrophage is the central regulator of fibrosis development and resolution. Inflammatory response is closely related to hepatic fibrosis while the macrophages are key cells in it. Macrophages have a two-way regulation of promoting or reversing hepatic fibrosis by promoting activation or apoptosis of hepatic stellate cells and formation or degradation of fibrillar collagen.

KEY WORDS hepatic fibrosis； macrophage； extracellular matrix

肝纖维化是肝脏在病毒性肝炎、酒精性肝病或非酒精性脂肪肝等慢性肝损伤后发生的修复应答反应，这一修复应答可导致细胞外基质在肝脏过量沉积并破坏肝组织的正常结构，形成肝脏结节，最终发展为肝硬化[1]。既往研究表明，肝星状细胞活化时产生的大量细胞外基质在肝纤维化中起着关键作用。近期研究则发现，肝巨噬细胞才是肝纤维化的中心调控者。在肝纤维化的发生、发展中，炎症反应是必经过程，而巨噬细胞是炎症反应中的关键细胞[2-3]。通过促使肝星状细胞活化或凋亡、纤维胶原的形成或降解，巨噬细胞具有促进和逆转肝纤维化的双向调节作用[4-5]。巨噬细胞与肝纤维化关系密切，本文就这两者关系的研究进展作一概要介绍。

1 巨噬细胞的分类及功能

巨噬细胞是非特异性免疫的重要组成部分，在机体各组织、器官中均有分布，其中寄居于肝脏的巨噬细胞被称为肝巨噬细胞（即枯否细胞）。根据细胞表面标志物及分泌的细胞因子种类，巨噬细胞可被分为两型：一型是M1型巨噬细胞，即经典活化型巨噬细胞，由脂多糖或γ-干扰素活化形成，可分泌大量的白细胞介素（interleukin， IL）-6、IL-12、IL-23、α-肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor-α， TNF-α）等细胞因子和诱导型一氧化氮合酶，分泌IL-10较少；另一型是M2型巨噬细胞，即选择活化型巨噬细胞，由IL-4、IL-10等活化形成，可分泌大量的精氨酸酶-1、β-转化生长因子（transforming growth factor-β， TGF-β）、IL-10等物质[4]。M2型巨噬细胞还可被进一步分为M2a、M2b和M2c三种亚型。M1型巨噬细胞能促进1型辅助性T细胞细胞因子相关反应，具有杀菌作用；M2型巨噬细胞则能促进2型辅助性T细胞细胞因子相关反应，具有免疫调节、抑制炎症反应等作用[6]。巨噬细胞的这种异质性与其所处的微环境和刺激物有关，不同环境下的巨噬细胞可极化为不同表型，从而具有不同、甚至相反的功能。已有研究显示，巨噬细胞具有促进或逆转肝纤维化的双向调节作用，是肝纤维化的中心调控者[3]。

2 巨噬细胞与肝纤维化发展

2.1 巨噬细胞与肝星状细胞

肝星状细胞活化形成的肌成纤维细胞是公认的肝纤维化中细胞外基质的主要来源，而巨噬细胞既能诱导肝星状细胞活化，又能促进肌成纤维细胞存活[4]。研究发现，在丙型肝炎病毒感染引起的肝纤维化中，浸润的巨噬细胞可分泌血小板衍生生长因子、TGF-β等细胞因子，进而诱导肝星状细胞活化，促进胶原合成[7]。然而，Pradere等[8]的研究发现，小鼠肝巨噬细胞并不诱导肝星状细胞活化相关信号通路的激活，而是激活肝星状细胞中核因子-κB（nuclear factor-κB， NF-κB）信号通路。如清除掉肝纤维化小鼠体内的单核巨噬细胞，则能抑制肝星状细胞中NF-κB信号通路的活化。该研究还发现，巨噬细胞诱导NF-κB活化是经IL-1和TNF-α介导的，IL-1和TNF-α并不能激活肝星状细胞，而是促进肌成纤维细胞存活，致使肝纤维化发展。此外，研究者也证实，树突状细胞对肝星状细胞中NF-κB信号通路活化的作用很小，且与肝纤维化发展无关[8]。

趋化因子受体可介导免疫细胞入肝，促进肝脏炎症发展。有研究发现，在趋化因子配基CCL4诱导的小鼠肝纤维化模型中聚集了大量的趋化因子受体CCR9阳性巨噬细胞，而敲除CCR9则可使小鼠的肝纤维化获得明显缓解[9]。该研究还发现，活化的肝星状细胞也高表达CCR9，CCR9阳性巨噬细胞能通过CCR9-CCL25轴活化肝星状细胞，进而促进肝纤维化发展[9]。另有研究发现，蛋白酶激活受体-1（protease-activated receptor-1， PAR-1）对骨髓来源的巨噬细胞具有趋化诱导作用[10]。将PAR-1缺陷小鼠的骨髓移植给野生型肝纤维化小鼠后，野生型小鼠肝内的瘢痕相关巨噬细胞（scar-associated macrophages， SAM）和骨髓来源的巨噬细胞均减少，且肝内胶原降解、肝星状细胞活化受到抑制，提示PAR-1诱导的骨髓来源的巨噬细胞能通过增加胶原生成和促进肝星状细胞活化而加重肝纤维化[10]。

2.2 巨噬细胞与自噬

自噬是细胞将衰老的细胞器、多余的蛋白等通过溶酶体降解的过程，其产物可循环利用，对维持细胞内环境稳态及应激状态下细胞的存活有重要作用[11]。有关研究表明，巨噬细胞自噬能调控天然免疫并引发组织炎症，肝巨噬细胞自噬在调控炎性小体中起着重要作用[12]。Ilyas等[13]发现，在由急性毒性引起的肝损伤小鼠中，巨噬细胞自噬能抑制炎性小体IL-1β的产生及分泌，从而限制肝脏损伤、阻止病情发展。Lodder等[14]也发现，在CCL4诱导的小鼠肝损伤模型中，敲除自噬基因Atg5后的巨噬细胞表达的IL-1A/1B增多，对炎症细胞的募集能力增强，小鼠肝损伤加重，更易发生肝纤维化。

2.3 巨噬细胞与促纤维化因子

巨噬细胞具有强大的分泌炎症因子和促纤维化因子的功能，其中包括典型的促纤维化因子TGF-β，后者能促进肌成纤维细胞活化及细胞外基质的合成[15]。巨噬细胞还能通过高表达血小板反应素-1而间接促进TGF-β的产生，进而导致肝纤维化发展[7]。

在小鼠肝纤维化模型中，研究发现在肝损伤早期有大量高表达淋巴细胞抗原6复合物（lymphocyte antigen 6 complex， Ly-6C）的巨噬细胞浸润，此类细胞的CCL2表达上调，并伴TNF-α等炎症因子的分泌增加，会促进肝纤维化发展[16]。另有研究发现，肝损伤时巨噬细胞介导的慢性炎症可激活NF-κB激酶抑制因子-NF-κB信号通路并直接引发肝纤维化[17]。CCR8在肝损伤后巨噬细胞的募集中起着重要作用，能调控炎症应答，并影响巨噬细胞、树突状细胞和辅助性T细胞的分化，促进肝脏炎症和纤维化的发展[18]。

2.4 巨噬细胞与血管生成

肝纤维化时肝脏血管结构改变，形成低氧环境，易诱导血管生成。在这种环境下，肝星状细胞会分泌多种促血管生成因子，促进肝纤维化发展[19]。高表达Ly-6C的巨噬细胞具有促肝纤维化作用。近期研究发现，在感染、损伤等情况下，大量高表達Ly-6C的巨噬细胞会被募集至损伤部位的新生血管周围，且其CCL2表达上调，能通过提高血管内皮生长因子和基质金属蛋白酶（matrix matalloproteinase， MMP）-9的水平而促进炎症相关的血管生成，导致肝纤维化发展[20]。但如使用CCL2抑制剂阻止此类巨噬细胞的募集，则肝纤维化可快速消退[20]。

2.5 巨噬细胞的亚群变化

Bility等[21]利用人源化小鼠建立了慢性乙型肝炎病毒（hepatitis B virus， HBV）感染模型，发现小鼠的肝脏炎症及纤维化程度与高水平的M2样活化表型的巨噬细胞浸润相关，且后证实在慢性乙型肝炎患者的肝脏中也有此类巨噬细胞的聚集，并发现此类巨噬细胞可加速急性乙型肝炎肝衰竭患者肝脏的纤维化及坏死。Bility等最后还通过细胞实验证实，M1和M2型巨噬细胞均能在HBV刺激下发生M2样活化[21]。近期研究显示，M1和M2型巨噬细胞的极化发生于肝纤维化发展过程中，并在纤维化的肝脏中表现明显，提示巨噬细胞极化与肝纤维化相关[5]。此外，临床研究发现，巨噬细胞活化的标志物CD163水平与慢性病毒性肝炎患者的肝纤维化独立相关[22]。

3 巨噬细胞与肝纤维化逆转

大量研究显示，巨噬细胞在细胞外基质降解中同样起着关键作用：慢性肝损伤后，在瘢痕组织及肌成纤维细胞附近存在大量SAM，后者能动态调控肝星状细胞的活化和细胞外基质的降解[23]。Barnes等[24]的研究发现，在肝纤维化中，巨噬细胞迁移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor， MMIF）是募集SAM所必需的。该研究在CCL4诱导的肝纤维化小鼠模型中发现，与野生型小鼠相比，MMIF缺陷型小鼠的SAM募集减少，肝星状细胞活化和Ⅰ型胶原生成也减少，但两组小鼠的细胞外基质沉积程度相似，提示MMIF缺陷组小鼠的细胞外基质降解减少。该研究还证实，SAM募集减少与MMP-13表达降低相关，表明MMIF能募集SAM并通过MMP-13降解细胞外基质，促进肝纤维化逆转。另有研究发现，M1型（细胞表面分子包含干扰素调控因子-5等）和M2型（细胞表面分子包含几丁质酶样蛋白-3等）SAM均大量存在于纤维化的肝脏中，但当肝纤维化改善时，M2型SAM几近消失，而M1型SAM的数量无明显变化，且MMP-9活性增强，提示M1型SAM在肝纤维化逆转中起着更重要的作用[25]。

在肝纤维化小鼠模型中，低表达Ly-6C的巨噬细胞能逆转CCL4诱导的慢性肝损伤[16]。研究发现，在瘢痕组织降解期，低表达Ly-6C的巨噬细胞大量积累于肝脏中，其主要来源可能是促肝纤维化的高表达Ly-6C的巨噬细胞在吞噬作用的诱导下发生表型转换，导致炎症因子和趋化因子表达下调，同时MMP等抗纤维化因子表达上调，使得肝纤维化改善[16]。研究还发现，使用CCL2抑制剂阻止高表达Ly-6C的巨噬细胞的募集能明显加快肝纤维化改善[16， 20]。肝脏出现炎症时肝细胞和肝星状细胞会产生趋化因子CXC3L1，CXC3L1与巨噬细胞表面的趋化因子受体CXC3R1结合后能促进巨噬细胞存活并产生抗炎表型，阻止肝脏炎症及纤维化的进一步发展[19]。总之，巨噬细胞是通过表达MMP降解细胞外基质及转变为抗炎表型等而在肝纤维化逆转中发挥重要作用的，这为开展基于巨噬细胞的抗肝纤维化治疗研究提供了理论依据[26]。

4 结语

肝纤维化乃至肝硬化的可逆转性已得到越来越多研究的揭示，因而深入研究其逆转背后的具体机制意义重大，相关成果有望用于改善此类患者的预后。巨噬细胞在肝纤维化中的作用近年来已逐渐被人们所认识，通过调控肝星状细胞的活化与凋亡、细胞外基质的形成与降解、血管生成、促炎症细胞因子的分泌、自噬等，巨噬细胞深刻地影响着肝纤维化的发展与转归。巨噬细胞的表型转换可能与肝纤维化的发生和逆转均存在着密切的关系。然而，巨噬细胞对肝纤维化的双向调节作用与其不同亚型的功能是否相关及如何相关，仍有待进一步的研究和探索。期待相关研究能为肝纤维化防治带来新的突破性的進展。

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