巨噬细胞极化在非肿瘤性肝脏疾病中的作用机制及其靶向治疗

陈玮钰，覃小宾，乐滢玉，王 涵，隆晓荣，毛德文

1 广西中医药大学 研究生院，南宁 530001；2 广西中医药大学第一附属医院 肝病科，南宁 530023

肝脏是人体内维持正常生命活动的重要器官，具有强大的先天免疫力，以抵抗来自外界或胃肠道的病原体。药物损伤、病毒感染、过量饮酒等多种致病因素在很大程度上影响着肝脏的正常生理功能，进而导致组织炎症坏死、弥漫性纤维化增生、再生结节形成等病理改变[1]。据统计[2]，全球每年约有200万人死于肝病，占所有病死人数的3.5%，且上述两项数据仍呈现上升趋势。深入阐明非肿瘤性肝病的发病机制，探索潜在诊断和治疗的新靶标以阻断肝病癌变的进程，意义不容小觑。

巨噬细胞是人类天然免疫体系的一个重要部分，在肝脏免疫防御、组织重塑及动态平衡维持方面具有不可或缺的意义。未成熟巨噬细胞在内外环境改变的刺激下分化为不同的表型，表现出的特征和作用多种多样，从而在机体生理和病理活动中发挥不同的功能，这一过程称为巨噬细胞极化(macrophage polarization，MPP)[3]。研究[4-5]表明，MPP具有改善脂肪变性和炎症损伤、抑制肿瘤微环境等作用，能够阻断甚至逆转肝脏病变。然而，目前研究报道多集中在MPP的作用机制及其对肝癌发生发展的影响[6-7]，肝脏中巨噬细胞的来源、MPP的过程及其对不同类型非肿瘤性肝病的影响仍有待进一步论述。本文就MPP与病毒性肝炎、酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)和肝纤维化等非肿瘤性肝病诊疗相关的最新研究进行总结和讨论，以期为研究调节MPP靶向治疗非肿瘤性肝脏疾病提供理论依据。

1 肝巨噬细胞的来源

巨噬细胞是人体内最丰富的免疫细胞，约占人体巨噬细胞总数的90%[8]，具有异质性、高可塑性和极化特性。肝巨噬细胞由常驻的Kupffer细胞和单核细胞来源的巨噬细胞组成。Kupffer细胞起源于卵黄囊的红髓祖细胞，广泛存在于肝血窦中，具有清除病原体、调节铁代谢等作用[9]，在维持肝代谢的动态平衡中占主导地位，同时发挥着前哨作用。当肝脏受到损伤形成病变时，Kupffer细胞接收到体内平衡紊乱的信号后，一方面分化为不同的表型，产生促炎因子或抗炎因子，以促进或拮抗炎症反应；另一方面，Kupffer细胞通过释放趋化因子，将骨髓、腹膜腔和脾脏中大量的巨噬细胞招募至肝脏中分化成单核细胞来源的巨噬细胞[10]，这些细胞具有与Kupffer细胞相似的高可塑性和异质性，共同参与肝脏疾病中的多种过程，如炎症损伤加重或消退、促进或抑制肿瘤进展等。

巨噬细胞是急慢性肝损伤和修复过程的重要参与者，对维持肝稳态起到至关重要的作用，但在肝脏内细菌感染过程中发挥协调炎症反应和组织修复作用后即出现死亡，因此巨噬细胞死亡代表着体内细菌清除和炎症反应消退。值得注意的是，当前研究[11-12]中发现这一现象在无菌性肝病中的可信度却存在较大的争议。

2 MPP及其生物学特性

MPP作为肝脏疾病发病过程中的一个中间环节，在病原体、炎症反应等信号的刺激下被激活，产生不同的表型，进而通过作用于多个信号通路发挥功能。MPP的表型可分为经典激活的M1型巨噬细胞和交替激活的M2型巨噬细胞。两种表型在肝病的进展中发挥着相反的调节作用[13]，前者主要被IFNγ、脂多糖、Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)等诱导，分泌许多促炎细胞因子参与炎症反应，发挥促炎、清除病原体和抗肿瘤等作用；后者主要由IL-4和IL-13诱导而来，释放IL-10、TGFβ和精氨酸酶1等抗炎细胞因子，发挥抗炎、促进组织重塑和加速肿瘤形成等作用。M1、M2型巨噬细胞在特定环境中可以相互转换。此外，Erbel等[14]在细胞实验中发现与M1、M2型巨噬细胞具有不同形态结构、基因表达模式和生物学功能的M4型巨噬细胞，该细胞是巨噬细胞分化的最后阶段，通过依赖性调节基质金属蛋白酶7和钙结合蛋白S100A8的共表达，能够降低动脉粥样硬化病变的风险。

MPP与各种肝脏疾病、肺系疾病及癌症密切相关，深入了解MPP的作用机制，并通过转换MPP的生物学状态从而调控疾病的炎症反应或抑制肿瘤进展具有重要的临床意义，是当前研究热点。回顾国内外近3年对MPP相关信号通路的研究，主要涉及TLR/NF-κB、JAK/STAT、TGFβ/Smads、Notch、PPARγ、微小RNA(microRNA，miRNA)、Wnt/β-catenin、JNK/MAPK、PI3K/Akt/mTOR、Caspases等信号通路[3,15-18]，一个或多个信号通路的共同参与是MPP在肝脏非肿瘤性疾病中发挥多层次、多方位调控作用的重要因素。

3 MPP与非肿瘤性肝脏疾病的相关性

3.1 MPP与HBV感染 肝炎病毒感染提高了慢性肝炎形成的风险，进一步发展可导致肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的发生。在我国，HBV感染是导致肝细胞癌的首要病因[19]。然而，目前临床上除丙型肝炎可治愈外，其余病毒性肝炎的治疗主要是通过调节人体免疫系统的功能以降低病毒的复制率[20]。巨噬细胞在清除病原体和抗病毒的过程中起着关键作用。

HBV感染相关肝损伤与CD8+T淋巴细胞杀伤感染的肝细胞有关，并且CD8+T淋巴细胞的抗病毒能力受到肝脏T淋巴细胞的调控[20]。Yi等[21]研究发现HBcAg通过激活TLR2/NF-κB信号通路，显著抑制M2极化分子的表达，并促进了IL-6和TNFα等促炎细胞因子的产生，从而下调肝脏T淋巴细胞的免疫抑制活性，增强CD8+T淋巴细胞的抗病毒作用。此外，HBV编码的miRNA在巨噬细胞极化中的作用也逐渐受到重视，Zhao等[22]研究证实，HBV编码的miRNA-3可以促进M1型巨噬细胞极化，发挥抗HBV的作用，其机制可能是作用于细胞因子信号抑制因子5(sup-pressor of cytokine signaling 5，SoCs5)的低表达，而SoCs5是JAK/STAT信号的正反馈抑制因子，从而抑制该信号通路以促进M2型巨噬细胞向M1表型转换；同时，外泌体中的miRNA-3也促进了M1型巨噬细胞的极化，以上2个层面的综合作用使肝脏清除病原体的能力得以加强。但最新研究[23-24]却提出了不同的观点，MPP能够在HBV诱导的免疫损伤和肝脏病理学中发挥治疗作用，关键在于HBsAg和HBeAg的分泌有助于MPP从M1向M2表型极化发展，其作用机制是HBsAg和HBeAg通过上调去乙酰化酶1(sirtuins 1，SIRT1)的表达，进而促进Notch1胞内结构域的去乙酰化，导致Akt磷酸化增加和巨噬细胞中NF-κB核转位减少，抑制肝脏中M1表型表达的同时增加M2标志物，导致细胞内促炎因子与抗炎因子的比例下调，实现靶向巨噬细胞中SIRT1/Notch1通路对HBV的免疫治疗。

乙型肝炎疫苗接种是预防和控制慢性乙型肝炎的重要手段，当今治疗聚焦在如何消除或灭活病毒感染肝细胞中的共价闭合环状DNA(cccDNA)，cccDNA在肝细胞核中的持续存在是HBV在患者体内长期潜伏的主要原因[20]。HBV感染所致的肝细胞损伤主要通过参与病毒抗原的免疫反应所介导，而干预MPP的不同状态是调节肝内免疫微环境的关键手段。虽然目前对于HBV调节巨噬细胞功能的分子机制存在不同的观点，但这也为慢性乙型肝炎免疫新疗法的研发提出了重要的思路，以有效干预cccDNA的形成和活性，从而治愈HBV感染。

3.2 MPP与ALD ALD是指乙醇在肝代谢过程中直接或间接诱发的炎症反应，其特征是进行性肝脂肪堆积与变性、肝纤维化甚至肝硬化，占全球酒精相关性死亡病因的25%[25]。酒精摄入不仅会导致肠道菌群失调，还会引起细菌过度生长，增加肠道通透性使内毒素从肠道转移至肝脏，从而激活肝脏中的免疫反应。当ALD发生时，以Kupffer细胞为主的巨噬细胞将根据肝微环境极化为M1型或M2型，对抗乙醇诱导的正常肝细胞凋亡和脂肪变性。

Pan等[25]研究发现，在ALD小鼠模型中，前列环素合酶通过JAK/STAT信号通路促进巨噬细胞由M1向M2表型极化，同时增强了IL-6的表达。IL-6是一种促炎细胞因子，但其可以通过抑制STAT1的激活起到抗凋亡、保肝护肝的作用。同样的，Luo等[26]研究发现Kupffer细胞中TLR2的低表达和TLR3的高表达可激活STAT3，进一步诱导抗炎细胞因子IL-10的产生，促进巨噬细胞由M1向M2表型转换，减轻ALD。此外，在乙醇刺激下，肝脏中的巨噬细胞表现出对脂多糖更高的敏感性，从而分泌更多的促炎细胞因子，并使参与M1/M2超极化的miRNA在ALD中聚集并协调表达，其中细胞外囊泡中的miRNA-27a诱导未成熟的巨噬细胞向M2表型极化，减轻酒精性肝损伤[27]。在另一项乙醇诱导的体内外实验[28]中发现，脑和肌肉芳香烃受体核转运样蛋白1作为巨噬细胞转化的关键调节因子，在过表达条件下会阻断糖酵解途径从而显著抑制M1型极化，减轻炎症反应的程度。因此，ALD的发病机制与MPP密切相关，巨噬细胞的M2型极化可能更有利于对ALD的治疗。

迄今为止，ALD相关研究尽管在控制肝损伤方面取得一定的进展，但依然没有确切的预防性治疗手段。近期一项研究[29]表明，在ALD小鼠动物实验中，随着肝脏中Kupffer细胞的耗竭，高丰度的细胞毒性神经酰胺和游离胆固醇可加剧肝内脂质积累和脂肪变性的程度，提示Kupffer细胞对ALD相关肝损伤具有一定的修复和保护作用。Patel等[30]研究发现，二甲双胍和益生菌可有效改善乙醇诱导的氧化应激和炎症反应，增强M2型巨噬细胞的极化。因此，针对ALD早期有效的治疗，可从平衡肝脏中Kupffer细胞水平和干预巨噬细胞向M2型极化两方面入手。

3.3 MPP与NAFLD 肝脏的先天免疫机制是NAFLD中炎性反应及其他病理表现的关键驱动因素[31]。Yoshii等[32]在NAFLD的动物模型中发现，脂肪堆积引发了巨噬细胞在肝内聚集，在早期阶段分化的M2型巨噬细胞增多，而晚期则促进M1型巨噬细胞的极化。这一发现为探索巨噬细胞在NAFLD中的作用提供了一定启示，可能通过调节MPP控制疾病的进展。

MPP在NAFLD中发挥作用需涉及多个信号通路的共同调节，靶向调节MPP可能是一个潜在的治疗策略。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是NAFLD较为严重的阶段，此时肝细胞发生了以脂肪变性为基础的全身性促炎反应。肝脏中M1型巨噬细胞的浸润和促炎细胞因子分泌的增加可激活TNF样配体1畸变的过表达，加重肝内的炎症损伤和细胞凋亡[4]。另有研究[33]证实，与高脂饮食喂养下的正常小鼠相比，肝细胞特异性X-box结合蛋白-1基因敲除小鼠通过增加M2型巨噬细胞的极化，减少促炎细胞因子的分泌，可降低体内脂质积累的程度以治疗NASH；X-box结合蛋白-1抑制剂可降低TGFβ1的表达，从而阻断肝星状细胞(HSC)的活化，以预防肝纤维化的发生。

目前尚无获批的NAFLD药物上市，仍需进一步的研究与临床论证。Sun等[31]研究发现，金丝桃苷可能具有预防NAFLD病理进展的治疗潜力，其作用机制是通过上调Nr4A1的表达以促进巨噬细胞从M1表型向M2表型转化。值得注意的是，近期一项研究[34]发现，泽泻提取物可通过激活肝脂联素和法尼醇X受体通路显著抑制肝组织中巨噬细胞的内流，减少炎性细胞因子的分泌，并下调促纤维化基因的表达，进而改善高脂饮食导致的NASH。由此可见，NAFLD的治疗研究可在调整患者饮食架构的基础上，充分发挥天然植物(特别是中草药)多靶点、多途径的独特优势，进一步挖掘其中的有效成分和药理作用。

3.4 MPP与肝纤维化 肝纤维化是指由各种病原体引起肝内结缔组织弥漫性增生，导致纤维性瘢痕形成的病理过程。肝纤维化的本质是肝脏对慢性损伤反复病理修复的结果，其主要病理特征是HSC的激活导致细胞外基质过度沉积。肝内巨噬细胞对HSC的调节具有双重作用，一方面可以持续激活HSC加重肝纤维化程度，另一方面还能够促进HSC凋亡和细胞外基质降解以逆转肝纤维化进展[35]。

MPP调节肝纤维化的发病机制复杂，影响因素繁多。近期一项分别由日本血吸虫和CCl4诱导的肝纤维化动物模型实验[36]引起了广泛关注，研究表明，M1和M2型巨噬细胞均参与了肝纤维化的每一个阶段，在日本血吸虫感染模型中，极化的M2型巨噬细胞占主导地位；而在CCl4诱导模型中，M1型巨噬细胞发挥着更为关键的作用。因此，干预巨噬细胞的极化方向可能与肝内微环境中细胞因子的改变密切相关，其中具体的作用机制尚未完全清晰。最新研究[37]显示，多房棘球绦虫在感染过程中，通过激活RhoA-MAPK信号途径，驱动巨噬细胞向M2型极化，加速HSC活化并维持该状态，从而引起肝纤维化。相反，另一项研究[38]发现，卵泡抑素样蛋白1基于巨噬细胞内丙酮酸激酶M2的重编程功能，通过促进M2-型丙酮酸激酶(pyruvate kinase M2，PKM2)磷酸化和核转位，减弱PKM2的泛素化，增强PKM2的依赖性糖酵解，从而诱导M1型极化，肝内增加的中性粒细胞和促炎细胞因子使肝纤维化的程度不断加重。综上所述，MPP在这些研究中截然不同的极化方向看似方枘圆凿，实则反映的是MPP在不同肝纤维化致病因素和病理阶段中发病过程和作用机制的差异。因此，在针对肝纤维化的治疗可以根据不同的发病因素调节MPP表型的转换，发挥与病因相适应的干预功能，但这一假设仍需更多的研究数据加以佐证。

目前，M1和M2型巨噬细胞均可能是肝纤维化呈现恶化趋势的重要原因，靶向MPP调控肝脏免疫稳态是肝纤维化的一种潜在治疗策略。Liu等[39]研究发现，源于天然海洋资源的壳寡糖具有强大的免疫调节和护肝作用，可以通过JAK/STAT信号通路介导免疫效应，同时抑制Kupffer细胞的M1和M2表型极化以趋于MPP平衡，壳寡糖的免疫双重调节作用在减轻肝损伤并减少胶原沉积的过程中扮演了重要的角色。因此，肝纤维化作为一个可逆的过程，MPP对于缓解炎症和组织修复是必不可少的，肝内巨噬细胞表型转换的平衡紊乱与纤维化形成密切相关，在不同肝内微环境衍生的刺激下免疫调节MPP的平衡以减少HSC的活化是抗纤维化的关键环节。

3.5 MPP与其他非肿瘤性肝病 随着MPP作用于HBV感染、ALD、NAFLD、肝纤维化的动物实验和临床研究均取得了越来越可观的疗效，众多国内外学者逐渐关注到MPP在治疗自身免疫性肝病、肝衰竭等其他非肿瘤性肝病中广阔的研究前景。

自身免疫性肝病是一种与异常免疫刺激相关的慢性肝病，包括自身免疫性肝炎(AIH)、原发性胆汁性胆管炎(PBC)、原发性硬化性胆管炎及其重叠综合征。其中，AIH以肝实质破坏和慢性肝纤维化形成为主要特征，进一步发展可导致肝衰竭。Li等[40]研究发现，PBC患者肝内Jagged1-Notch信号通路的表达增强，促进了巨噬细胞向M1型极化，造成肝祖细胞异常扩增，恶性串扰肝内正常细胞的有效再生。另有研究[41]证实，胆管细胞来源的外泌体lncRNA H19可通过CCL-2/CCR-2信号通路促进M1型巨噬细胞的极化，加剧PBC患者的肝内炎症反应。相反，在刀豆球蛋白A诱导的AIH小鼠实验[42-43]中，脾切除和IL-34均可通过驱动M2型巨噬细胞的极化，明显抑制肝脏炎症和肝纤维化的发展，实现对肝脏的免疫保护。另有研究[44]表明，EZH2作为MPP和自身免疫炎症的共同调节因子，在介导H3K27me3过表达以诱导肝内巨噬细胞从M2表型向M1表型转换的过程中起到关键作用，加快AIH的发生发展。同时，EZH2抑制剂能够促进AIH中Kupffer细胞的M2表型极化标志物表达上调，且M1标志物的表达水平明显下降，可作为防治AIH的新型靶点。由此可见，MPP在自身免疫性肝病中的作用值得重视，当前研究结果表明M1型巨噬细胞的增加可能加重自身免疫性肝病及其炎症反应，而M2型巨噬细胞具有免疫调节功能，有利于减轻自身免疫性肝病的发展。

肝衰竭是所有慢性肝病的终末阶段，此时肝功能处于失代偿的状态，与肝脏相维系的解毒、合成、代谢、免疫等功能全面崩溃，属于肝脏疾病的急危重症。近期一项对HBV相关慢加急性肝衰竭患者的临床研究[45]结果表明，当HBV相关肝病发展至肝衰竭阶段时，肝内与免疫麻痹相关的氯离子细胞内通道3显著减少，进而通过抑制NF-κB信号通路使MPP从经典激活变为交替激活，增多的M2表型巨噬细胞与HSC相互作用刺激胶原蛋白形成，造成患者不良预后的发生。

4 总结与展望

MPP在许多非肿瘤性肝脏疾病的免疫应答和炎症调控等生理过程中扮演着重要角色。不同的肝脏疾病诱发肝内微环境紊乱，刺激MPP为功能互为拮抗的M1和M2表型，其中M1表型作用偏向于清除病原体和抑制肿瘤进展，而M2表型在抗炎和促进组织修复方面更具优势。值得注意的是，虽然MPP作用于各种非肿瘤性肝病的干预机制不尽相同，但均可产生较好的保肝护肝作用，提示其在预防和治疗肝脏疾病中具有深远的开发利用价值。然而，MPP在肝硬化、药物性肝损伤和肝缺血再灌注损伤等肝脏疾病中表达机制的相关研究却鲜有报道，故尚需对该领域进一步深入研讨。

MPP作用于各种非肿瘤性肝病的过程中，受到巨噬细胞表型转换的差异性、发病机制的复杂性、调控通路的多样性及M1/M2表型的关联性等因素的影响，当前该领域的研究主要存在两方面亟需解决的问题：一是相关研究多以动物实验研究为主，缺乏多中心大样本的临床队列研究以评估实际应用价值和适当的干预时机；二是目前研究多集中在MPP的M1/M2表型及其转换方式上，对其他表型作用于肝脏疾病的相关研究较缺乏，鉴别更多巨噬细胞表型的调节机制和特定靶点仍是一个巨大的挑战。笔者团队前期研究[46]显示，系统性免疫失衡诱发了对肝脏的首次打击，提出了以解毒化瘀温阳法为技术核心的肝衰竭免疫平衡重建的中医药临床防治方案，在控制患者的病死率方面取得了跨越性进展。MPP作为免疫机制的一种靶向治疗手段，在肝衰竭的免疫炎症中是否发挥作用？潜在的作用机制如何？中医药的药理作用是什么？上述问题或可为预防非肿瘤性肝病的发生发展提供新的研究思路。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：毛德文、陈玮钰负责研究选题并拟定写作思路；覃小宾、乐滢玉负责设计论文框架；王涵、隆晓荣负责收集、整理文献材料；毛德文、陈玮钰负责文章撰写和指导修改。