M2a巨噬细胞在过敏性哮喘发病机制中的研究进展①

邓 珊 孔晓丹 （大连医科大学附属第二医院，大连 116023）

过敏性哮喘是一种常见的慢性气道炎症性疾病，主要由吸入性过敏原引起的一系列呼吸道症状，如气道高反应、黏液分泌增多和气道阻塞等。世界卫生组织数据显示，全球约有3 亿哮喘患者，每年约25 万人死于哮喘，且发病率仍呈上升趋势，预计到2025年患病人数将达到4亿［1］。哮喘已成为全球最普遍的慢性呼吸系统疾病，严重威胁公众健康。

持久的气道炎症是过敏性哮喘的主要病理学改变。巨噬细胞是肺部最重要的免疫细胞（约占免疫细胞总数70%），是免疫应答的主要效应细胞，在变应原诱发的哮喘气道炎症中发挥重要作用［2-3］。肺巨噬细胞起源尚不清楚，近年研究表明，这些巨噬细胞由外周血单核细胞分化或驻留巨噬细胞增殖形成［4］。巨噬细胞是一异质性群体，具有促炎和抗炎双重作用［5］。巨噬细胞极化在过敏性哮喘发病中起重要作用。

1 巨噬细胞分类

机体接触变应原后，肺上皮细胞和天然免疫细胞活化产生多种细胞因子，这些细胞因子不仅将外周血单核细胞招募至肺组织，且促使巨噬细胞分化为经典活化型巨噬细胞（classically activated macrophage，即M1型）和替代活化型巨噬细胞（alternatively activated macrophage，即M2 型），在哮喘中发挥不同作 用［6］。 M1 和 M2 型 巨 噬 细 胞平 衡状 态 也 反 映Th1/Th2极化状态［7］。ROBBE 等［8］发现，非过敏性哮喘中，M1 型巨噬细胞是主要的效应性巨噬细胞，而M2 型巨噬细胞在过敏性哮喘中占主要地位。近年研究发现，M2 型巨噬细胞可进一步分为M2a、M2b、M2c 和 M2d 4 个亚型［9］。M2a 由 IL-4 和 IL-13 诱导，分泌高水平的IL-13 和趋化因子，激活Th2 细胞，促进肺部嗜酸性粒细胞浸润；M2b由IL-1受体配体、免疫复合物和LPS诱导；M2c由IL-10、TGF-β和糖皮质激素诱导分化，分泌高水平的IL-10；而M2d 由TLR联合腺苷A2A 受体配体或IL-6 诱导，高表达血管内皮生长因子和 IL-10［10-12］。

2 M2a巨噬细胞在哮喘中的作用

IL-4是影响巨噬细胞活化和哮喘发病的主要细胞因子，因此，M2a巨噬细胞在哮喘中的作用备受关注。但目前M2a的作用仍存有争议，因此，阐明M2a细胞特异性蛋白在哮喘发病机制中的作用有助于理解IL-4 诱导的巨噬细胞在过敏性哮喘中的作用。本文通过阐述不同人M2a 巨噬细胞标志物（包括表面标志物、酶、趋化因子和细胞因子）在过敏性哮喘发病机制中的作用，探讨M2a 巨噬细胞在哮喘发病中的不同功能（保护性和致病性作用）。

2.1 表面标志物

2.1.1 甘露糖C型受体1（mannose receptor C type 1，MRC1） MRC1 又称为CD206，是巨噬细胞和树突状细胞表达的模式识别受体，是C 型凝集素受体家族成员。巨噬细胞通过MRC1 识别微生物的末端糖，如N-乙酰-D-氨基葡萄糖、L-岩藻糖和D-甘露糖，对细菌、真菌、寄生虫、病毒和过敏原进行吞噬［13］。MRC1 是人和小鼠 M2 型巨噬细胞的重要标志物［14］。过敏性哮喘小鼠模型中，敲除MRC1 的小鼠巨噬细胞对过敏原的摄取和清除能力下降，并伴有支气管周围炎症及嗜酸性粒细胞浸润，IL-4、IL-13和过敏原特异性IgE水平显著升高。因此，MRC1作为一种天然防御机制，在清除过敏原及抑制变应原诱发的肺部炎症反应中发挥关键作用，该作用可能通过 miR-511-3p 介导［15］。miR-511-3p 是 miR-511 的活性链，是一种由人和小鼠甘露糖受体基因编码的内含子miRNA。巨噬细胞内，miR-511-3p 与MRC1共同转录，参与调节巨噬细胞活化［16］。

2.1.2 巨噬细胞半乳糖型C 型凝集素受体（macrophage galactose type C-type lectin receptors，MGL/CD301） MGL/CD301 是识别末端半乳糖抗原的模式识别受体。多种诱发哮喘发作的强效变应原均有半乳糖末端，如蟑螂和猫的变应原。MGL 在人（hMGL）和小鼠巨噬细胞（mMGL）上均有表达，但小鼠 有 1 型 和 2 型（mMGL1 和 mMGL2），hMGL 与mMGL1 同源性为 60%［17］。IL-4 可上调其表达，因此被认为是 M2a 细胞标志物之一［18］。目前 MGL 在过敏性哮喘中的作用尚不清楚。因此，需进一步研究阐明MGL在变应原诱发的免疫应答中的作用。

2.1.3 CD163 CD163 是清道夫受体超家族重要成员，是一种跨膜蛋白，仅表达于巨噬细胞/单核细胞系表面，被认为是M2 型巨噬细胞标志物［19］。研究发现，重症哮喘患者肺组织中CD163+巨噬细胞显著高于正常人群。与卵清蛋白致敏的野生型小鼠相比，CD163敲除小鼠气道炎症和高反应性减轻，支气管灌洗液中嗜酸性粒细胞数量、IL-5 和IFN-γ 水平下降［20］。但也有研究报道，CD163 敲除小鼠的嗜酸性气道炎症加重而非减轻［21］。因此，CD163 在哮喘中的作用及临床意义有待进一步研究。

2.2 酶 谷氨酰胺转氨酶2（transglutaminase 2，TGM2）广泛存在于人体中，可催化蛋白分子间交联、蛋白和氨基酸间连接以及蛋白分子内谷氨酰胺残基水解，改善各种蛋白功能。TGM2 还参与细胞黏附、迁移和细胞外基质调节，在巨噬细胞的细胞质中合成，然后运输至细胞表面与乙酰肝素蛋白聚糖结合。

TGM2 被认为是IL-4 诱导的巨噬细胞新标志物［22］。过敏性哮喘中，TGM2 通过上调肥大细胞CD40L表达促使B细胞生成IgE，并诱导气道炎症和气道重塑相关信号分子表达［23］。TGM2 敲除小鼠中，气道炎症和高反应性减轻，嗜酸性粒细胞减少，Th2 及其主要细胞因子（IL-4 和IL-13）、IL-33 与特异性IgE 受抑制。此外，TGM2抑制剂处理的过敏性哮喘小鼠模型中也观察到同样结果［24］。以上研究证实TGM2在过敏性哮喘中具有致病作用。

2.3 趋化因子CCL17 和CCL22 CCL17 称为胸腺活化调节趋化因子；CCL22 称为巨噬细胞来源的趋化因子，CCL17 和 CCL22 是 CCR4 的配体，而 CCR4高表达于Th2 细胞。CCL17 和CCL22 被认为是人和鼠的M2a 巨噬细胞标志物［25］。过敏性哮喘中，当暴露于过敏原后，CCL17 和 CCL22 与 CCR4 表达均上调，以募集更多的 Th2 细胞［26］。CCL17 和 CCL22 可诱导天然T 细胞向Th2 细胞分化，提示CCL17 和CCL22 在过敏性哮喘中的致病作用［27］。此外，阻断CCR4 可降低气道高反应性，抑制嗜酸性粒细胞和Th2 细胞聚集，提示CCL17 和CCL22 可能成为哮喘治疗的有效靶点［28］。

2.4 细胞因子

2.4.1 IL-10 IL-10 是一种主要由巨噬细胞分泌的具有强效免疫抑制作用的细胞因子，可抑制巨噬细胞MHCⅡ类分子、CD80 和CD86 表达。因此，M1型巨噬细胞功能被抑制，如递呈抗原和分泌促炎细胞因子（IL-12、IL-1β 和 TNF-α），进而抑制Th1 细胞活性。

IL-10 是人和小鼠M2a 巨噬细胞的重要标志物之一［29］。过敏性哮喘患者中，血清IL-10 水平升高，而支气管肺泡灌洗液IL-10 水平降低，可能体现了IL-10与其受体的结合，由于哮喘患者支气管肺泡灌洗液细胞中IL-10 mRNA 表达升高［30］。IL-10可抑制Th2 细胞因子生成，该抑制作用是通过诱导Th2 细胞死亡的颗粒酶B 介导的，也可通过抑制变应原提呈功能和树突状细胞向局部淋巴结迁移实现。此外，哮喘患者血清中高水平IL-10 与哮喘发作风险降低相关［31］。类固醇激素通过促进IL-10 分泌发挥其抗炎作用；而特异性免疫治疗通过IL-10 和调节性T细胞抑制气道高反应和气道炎症［32］。提示IL-10在过敏性哮喘中发挥保护作用。但也有研究者持不同观点，其发现IL-10 治疗后可加重变应原诱发的气道高反应性，同时抑制嗜酸性粒细胞聚集，这是一种矛盾的现象，因为嗜酸性粒细胞在气道高反应中有重要作用。因此，IL-10与气道高反应的关系以及IL-10 对平滑肌细胞的作用有待进一步研究证实。此外，研究发现，过敏性哮喘中IL-10 可通过IL-13/STAT6 信号通路或TGF-β 生成诱导气道纤维化和增加黏液分泌［33］。可见IL-10 在哮喘的关键特征（气道高反应、气道炎症和重塑）中具有多效性作用。因此，需进一步研究其下游细胞因子的影响及其可能的相互作用，从而更好地阐明IL-10 在过敏性哮喘中的作用。

2.4.2 TGF-β1 TGF-β1是TGF-β家族成员，TGF-β家族包括 3 种蛋白：TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3。TGF-β1 主要由免疫细胞如巨噬细胞、调节性T 细胞和嗜酸性粒细胞等生成。TGF-β1 受体分为TGF-β R Ⅰ 和 TGF-β R Ⅱ 。 TGF-β1 与 其 受 体 结 合 促 使SMAD2 和SMAD3 转录因子磷酸化，这两种转录因子被转运至细胞核并与靶基因启动子结合。此外，TGF-β1 调控调节性 T 细胞和 Th17 细胞分化，活化B 细胞分泌IgA，促进胶原合成和血管生成，对组织修复和纤维化疾病均有促进作用［34］。

TGF-β1 可抑制M1 型极化，被认为是人类和小鼠M2a 细胞的标志物［25］。过敏性哮喘中，气道TGF-β1 表达增加与哮喘严重程度相关。TGF-β1 对过敏性哮喘患者Th2细胞和嗜酸性粒细胞的影响尚不清楚。研究显示，TGF-β1 中和抗体降低Th2 反应与嗜酸性粒细胞浸润，而另有研究未发现TGF-β1与Th2 介导的嗜酸性粒细胞炎症反应的相关性。TGF-β1 的主要作用是诱导纤维化和气道重塑。TGF-β1 被认为是上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的强诱导剂，通过SMAD3信号通路磷酸化促使来自支气管上皮细胞的肌成纤维细胞生成［35］。肌成纤维细胞表达α-SMA，调节成纤维细胞收缩功能，促进Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型胶原蛋白生成。此外，TGF-β1 可促进气道平滑肌细胞收缩、迁移和增殖［35］。TGF-β1在气道重塑和肺纤维化中的重要作用使其有望成为哮喘的治疗靶点。

2.4.3 白细胞介素-1 受体拮抗剂（interleukin-1 receptor antagonist，IL-1RA） IL-1RA 是一种抗炎细胞因子，是IL-1 细胞因子家族成员，与IL-1β 有30%结构同源性，与IL-1α同源性为19%。IL-1RA与IL-1结合的受体相同（Ⅰ型和Ⅱ型IL-1R），但IL-1RA 不激活下游信号通路。因此，IL-1RA 通过与IL-1 竞争性结合受体抑制IL-1 作用。IL-1RA 是第一个检测到的天然细胞因子抑制剂，有两种结构形式：分泌型和胞内型，均由巨噬细胞产生［36］。

IL-1RA 是人和小鼠 M2a 细胞标志物之一［37］。过敏性哮喘中，IL-1 通过表达VCAM-1 募集嗜酸性粒细胞；IL-1 激活 Th2 细胞生成 IL-4、IL-5 和 IL-13，加重气道高反应性；IL-1 刺激血小板源性生长因子分泌，诱导成纤维细胞增殖及胶原合成，导致气道重塑［30］。而IL-1RA则通过与IL-1R结合竞争性抑制IL-1作用。这种抑制作用在过敏性哮喘小鼠模型中得到证实，注射IL-1RA 可减轻小鼠气道炎症反应，降低气道高反应性［38］。此外，哮喘患者高水平的IL-1RA 与哮喘发作风险降低相关［31］。糖皮质激素通过抑制IL-1 分泌和上调IL-1RA 表达发挥治疗作用。提示IL-1RA 在哮喘中的保护作用及其作为哮喘治疗候选药物的可能性。

3 小结

综上，M2 型巨噬细胞是过敏性哮喘的双刃剑，既有保护作用也有致病作用。因此，如果仅以调控M2型巨噬细胞极化为治疗靶点，无论是激活还是抑制，均不是治疗哮喘的有效选择。采用病毒载体或其他方法选择性表达1 个或多个保护性分子，或选择性抑制1 个或多个致病分子，可能是治疗哮喘的最佳途径。因此，未来研究应关注选择性增加保护性M2a 蛋白（如MRC1 和IL-1RA）表达，或选择性抑制致病的 M2a 蛋白表达，如 TGM2、CCL17/CCL22 和TGF-β1，从而为过敏性哮喘治疗提供新思路和靶点。