IRF5通过对巨噬细胞极化的调节影响脂质摄取及排出的探究

于敏?刘志河?华兴?韦建瑞

【摘要】动脉粥样硬化（AS）是严重危害人类生命健康的一類慢性血管疾病，局部胆固醇的大量蓄积和炎症的发生是其主要原因。现已证明许多细胞因子通过调节巨噬细胞向M1及M2型的转化，影响巨噬细胞对脂质的摄取及排出。该文将阐述干扰素调节因子5（IRF5）是否通过调节巨噬细胞的极化而对巨噬细胞的脂质摄取及排出产生影响，从而为以IRF5为作用靶点治疗AS的可能性提供一些前期理论研究。

【关键词】动脉粥样硬化;干扰素调节因子5;巨噬细胞;极化;脂质

IRF5 influences the uptake and excretion of lipid in macrophage through regulating macrophage polarization Yu Min， Liu Zhihe， Hua Xing， Wei Jianrui. School of Clinical Medicine， Guizhou Medical University， Guiyang 550004， China

Corresponding author， Wei Jianrui， E-mail： jianruiw@ 163. com

【Abstract】Atherosclerosis is a chronic vascular disease that seriously endangers the life and health of human. The accumulation of local cholesterol and the recurrence of inflammation are the major causes.Through the transformation to M1 and M2， macrophages play an important role in regulating the uptake and excretion of lipid.In this article， whether the interferon regulatory factor 5 （IRF5） can influence the function of uptake and excretion of lipid of the macrophage by regulating the polarization of macrophage or not was discussed，aiming to explore the possibility of IRF5 as a target for the treatment of atherosclerosis.

【Key words】Atherosclerosis;Interferon regulatory factor 5;Macrophage;Polarization;Lipid

由动脉粥样硬化（AS）引起的急性心脑血管事件的发病率和致死率呈逐年上升的趋势，其发病基础以大量蓄积的脂质和难以控制的炎症为主。巨噬细胞在调节脂质及炎症反应中发挥着重要作用。本文主要阐述巨噬细胞摄取及排出脂质的过程及干扰素调节因子5（IRF5）是否通过对巨噬细胞极化的调控进一步影响此过程，探讨治疗AS的新靶点。

一、IRF5可能通过干扰巨噬细胞内脂质的摄取及排出影响AS

动脉内皮下沉积的脂质吸引单核细胞迁移、附着并逐渐分化成巨噬细胞，随后其细胞表面的清道夫受体（SR）摄取氧化型低密度脂蛋白（oxLDL）进入细胞内，经胆固醇酰基转移酶-1和中性胆固醇酯水解酶的酯化、水解等处理后转化为游离胆固醇，堆积在巨噬细胞内。正常情况下，巨噬细胞内约80%的游离胆固醇经膜孔扩散流出细胞外，还有一部分游离胆固醇在细胞中被胆固醇转运蛋白转移至细胞外。这种将胆固醇摄取及排出的过程是维持细胞内胆固醇平衡的关键，当胆固醇的摄取大于排出时，这一平衡即被破坏，游离胆固醇将在巨噬细胞内大量蓄积，加剧巨噬细胞泡沫化程度并在血管内皮下逐渐形成脂质条纹，最终导致AS形成[1-2]。

越来越多的研究表明在AS形成过程中，IRF5发挥了重要的作用;IRF5是参与免疫反应、细胞分化、细胞信号传导的IRF家族成员之一（共有IRFl ～ IRF9），其表达水平的异常与心血管疾病、自身免疫性疾病、神经系统疾病、代谢性疾病、肿瘤等密切相关[3]。近年来，IRF5在炎症环境中发挥的核心作用对AS产生影响逐渐成为研究热点。IRF5基因位于染色体7q32上，由50个非翻译区（UTR）及8个编码外显子组成，经不同剪接可产生9个IRF5转录异构体（v1 ～ v9）。不同转录异构体在不同细胞类型中具有差异性表达，单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞中的IRF5为高表达状态[4]。实验证明AS的发生与IRF5基因表达异常有关，利用具有IRF5基因的小鼠与缺乏IRF5基因的小鼠进行对比分析，发现前者较后者更容易发生AS的变化，提示IRF5基因敲除能够减少AS斑块炎症和坏死范围的大小，这有利于降低心血管疾病中临床并发症的风险。因此，通过调控IRF5基因表达水平能够影响AS的进程，而明确IRF5基因表达水平是否对巨噬细胞的脂质摄取及排出产生影响，为开发出针对AS发病机制的选择性治疗方案提供一些新思路[5]。

二、IRF5通过调控巨噬细胞极化功能影响AS

巨噬细胞是AS形成过程中的重要参与者，它受周围不同因素影响呈现出功能不同、表面标记差异的亚型，即M1型及M2型巨噬细胞，两者在调节炎症反应中发挥不同作用。其中，M1型巨噬细胞由脂多糖（LPS）或IFN-γ等激活，通过经典活化途径产生细胞因子TNF-α、IL-6、IL-12、IL-23等，以引起促炎反应和抗肿瘤等作用为特征;M2型巨噬细胞由IL-4、IL-13等因子诱导形成，通过替代激活途径产生抗炎性细胞因子IL-10、转化生长因子-β（TGF-β）等，以发挥抗炎、促进组织愈合及免疫调节等作用为特征（见

图1）[6-8]。十几年来，许多研究者已探索出巨噬细胞与机体发生AS有密切联系，他们在小鼠模型实验中发现，使用一种具有抗炎功能的血浆蛋白减少小鼠AS斑块形成的同时检测到IL-10、精氨酸酶1等M2型巨噬细胞相关因子的表达增加，且局部炎症反应减轻，提示调控巨噬细胞至M2型可有效延缓AS的损伤程度[9]。在另一项关于冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者及非冠心病患者的心外膜脂肪组织与巨噬细胞极化的关系研究中显示，冠心病患者的心外膜脂肪组织中有较高含量的M1型巨噬细胞，并伴有明显的炎症反应[10]。以上实验表明，改变巨噬细胞极化表型能在很大程度上影响AS的进展，这将是一项延缓动脉粥样硬化性心脑血管疾病的有效治疗措施。

大量研究已证明，IRF5是调控巨噬细胞极化的关键因子之一，并且对炎性因子的产生至关重要，它能通过结合髓样分化因子88、控制Toll样受体、激活核因子-κB等机制诱导不同表型的巨噬细胞形成而发挥促炎反应或抗炎反应[11]。国内外许多实验发现，通过上调IRF5的表达能诱导M1型巨噬细胞形成，促进大量炎性细胞因子（IL-6、IL-12和TNF-α等）的产生;反之，IRF5的表达水平下调则诱导M2型巨噬细胞形成，同时发现M1型巨噬细胞数量及炎症因子的释放含量均降低[12-15]。因此，通过调节IRF5的表达水平而改变巨噬细胞的极化，可以改善或加重AS的严重程度。

三、IRF5通过调节巨噬细胞相关炎症反应影响胆固醇代谢的可能

基于IRF5能够改变巨噬细胞的极性，进而诱发炎症反应这一事实，以及大量蓄积的脂质和难以控制的炎症为AS的发病基础，探索IRF5是否影响巨噬细胞脂质的摄取及排出有一定必要性。Orekhov等[16]提供了一份颇具创新意义的关于基因表达的报告，分析了100多个引起细胞内胆固醇蓄积的主要基因，发现10个泡沫细胞形成的关键调节因子包括IL-7、IL-7受体、IL-15、趋化因子配体8、具有Ig和ITIM结构域的T淋巴细胞免疫受体、类凝血因子Ⅱ受体1、真核翻译起始因子2α激酶3、睾丸特异性蛋白Y编码样蛋白2、膜联蛋白A1和双特异性磷酸酶1，其中有7个属于炎症途径因子，而出乎意料的是没有属于胆固醇代谢途径的基因，表明促炎免疫反应增加细胞内胆固醇的积累，或者至少说明了炎症反应有助于脂质堆积的过程。该报告理论上支持了促炎性M1型巨噬细胞通过诱发炎症反应而促进细胞内胆固醇蓄积的可能性，因此，靶向治疗炎性成分将成为缓解AS的有效途径。随后，该作者在实验中利用巨噬细胞与修饰的LDL相互作用时，发现了能够刺激巨噬细胞内胆固醇大量蓄积的5个主要炎症基因，即IL-15、真核生物翻译起始因子2α激酶3、膜联蛋白A1、类凝血因子Ⅱ受体1和睾丸特异性蛋白Y编码样蛋白2，并且利用小片段干扰核糖核酸（siRNA）技术将前3个基因表达敲低后，检测到巨噬细胞中胆固醇含量明显减少[17]。由此可知，炎症因子的表达水平能够引起或者促进巨噬细胞内胆固醇的蓄积。目前，细胞因子IRF5已被证明能够通过改变巨噬细胞的极性而表现出其促炎因子的特性，因此，IRF5可能具备与上述报告中的炎症因子相似的作用，即增加巨噬细胞内胆固醇的蓄积。

已有实验表明M1型巨噬细胞分泌大量TNF-α，通过上调细胞表面的SR而增加oxLDL的摄取[18]。在研究人类THP-1巨噬细胞中，使用TNF-α及IL-6处理细胞可下调其胆固醇转运蛋白的表达而抑制胆固醇的排出[19]。有学者发现M2型巨噬细胞分泌的IL-10可下调SR的表达而进一步减少脂质的摄取[20]。IL-4诱导巨噬细胞向M2型极化后通过下调胆固醇摄取基因及上调胆固醇外排基因，可导致脂质摄取减少、排出增加，有效降低细胞内脂质的蓄积[21]。因此，探索IRF5调控巨噬细胞极化及脂质代谢的遗传学操作及药物干预是控制AS的重要切入点。

四、IRF5对巨噬細胞摄取和排出脂质的影响

1.巨噬细胞摄取脂质

IRF5对巨噬细胞极化的调控可诱导促炎细胞因子及抗炎细胞因子的产生，这可能在脂质的代谢中扮演重要角色。巨噬细胞表面有多种负责介导oxLDL进入细胞的SR，包括A1型SR （SR-A1）、白细胞抗原CD36和凝集素样LDL受体-1（LOX-1）（见图2），这些受体均是巨噬细胞表面的跨膜糖蛋白，对脂质的摄取及AS形成有重要作用[1]。大量研究证明，促炎因子TNF-α及IL-6诱导巨噬细胞表面SR-A1、CD36和LOX-1的表达上调，进而增强巨噬细胞对脂质的摄取，促进AS的形成[18， 22]。而抗炎因子IL-10明显抑制SR-A1、CD36和LOX-1的表达，降低巨噬细胞对脂质的摄取，抑制泡沫细胞的形成并发挥对抗AS作用[19， 23-24]。因此，IRF5可通过诱导不同极化表型的巨噬细胞分泌促炎及抗炎细胞因子而调节SR的表达水平，进一步影响巨噬细胞对脂质的摄取、巨噬细胞泡沫化程度及AS的进展。

2.巨噬细胞排出脂质

进入巨噬细胞内的oxLDL经过酯化、水解等处理后转化为游离胆固醇，再由巨噬细胞表面的胆固醇转运蛋白将其从细胞中转运排出，这些转运蛋白主要包括三磷酸腺苷结合盒转运体A1（ABCA1）、三磷酸腺苷结合盒转运体G1（ABCG1）和B1型SR（SR-B1）（见图2）[1]。如果脂质不能及时排出，将对细胞产生毒性作用，诱发急性血管闭塞或血栓形成等恶性事件。一项关于丹吉尔疾病的报告显示巨噬细胞表面ABCA1基因突变的患者丧失ABCA1的功能，此类型患者体内巨噬细胞脂质含量显著增加，并且他们发生严重AS的风险也显著增加[25-26]。国外学者建立了ABCA1、ABCG1和SR-B1基因缺陷型的小鼠模型与基因正常型的小鼠进行对比，发现基因缺陷型小鼠的巨噬细胞内胆固醇的排出被抑制，并且此类小鼠的主动脉更容易发生AS变化[27-28]。因此，胆固醇转运蛋白对调节巨噬细胞内脂质含量及AS的进展有非常重要的影响。

大量研究顯示炎症因子TNF-α及IL-6抑制胆固醇转运蛋白（ABCA1、ABCG1和SR-B1）的表达，表明IRF5诱发炎症反应对胆固醇的转运排出有抑制作用，可能通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ、肝X受体和核因子-κB等途径导致大量胆固醇滞留在巨噬细胞内，加重巨噬细胞泡沫化程度[19， 29-30]。有学者发现了一种使IL-10在巨噬细胞中长期表达的特异性逆转录病毒载体方法，这种方法能促进巨噬细胞排出胆固醇而发挥抗AS作用，此过程与激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ-肝X受体-ABCA1/ABCG1途径相关[31]。

因此，IRF5具有通过干预巨噬细胞的极化而调控胆固醇转运蛋白的基因表达的能力，最终达到抑制AS发展的治疗目的。

五、展 望

综上所述，IRF5对巨噬细胞的极化及分泌抗炎或促炎细胞因子具有调节作用，而巨噬细胞极化影响脂质的摄取和排出，进而影响巨噬细胞泡沫化程度，赋予其对抗或促进AS的作用。目前通过改变巨噬细胞表型治疗AS仍处于初级阶段，但明确IRF5调控巨噬细胞极化表型从而影响胆固醇代谢，对AS靶向治疗具有临床参考价值。

参 考 文 献

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（收稿日期：2020-09-10）

（本文編辑：杨江瑜）