巨噬細胞參與腎纖維化的機制及其作為治療靶點抗腎纖維化治療的研究進展

楊霜，王麗，樊均明

(1 西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000；2西南醫科大學附屬中醫醫院中西醫結合研究中心)

·綜述·

巨噬細胞參與腎纖維化的機制及其作為治療靶點抗腎纖維化治療的研究進展

楊霜1，王麗2，樊均明2

(1 西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000；2西南醫科大學附屬中醫醫院中西醫結合研究中心)

腎纖維化是不同病因所致慢性腎臟病的共同病理特點。巨噬細胞在腎纖維化的發生發展中發揮重要作用，巨噬細胞具有高度異質性，可在局部微環境作用下分化為不同亞型，發揮促炎、促纖維化、抗炎、損傷修復作用。近年研究發現，抑制巨噬細胞浸潤、活化及改變巨噬細胞極化有抗腎纖維化作用，因此以巨噬細胞為靶點的抗腎纖維化治療可能成為治療慢性腎臟病、延緩腎纖維化的新途徑。

巨噬細胞；抗纖維化；腎纖維化；慢性腎臟病

慢性腎臟病(CKD)是影響公眾健康的主要疾病之一，近年來其發病率明顯增加。腎纖維化是不同病因所致慢性腎臟病的共同病理特點，主要病理改變為腎小管萎縮、擴張，腎間質炎性細胞浸潤，肌成纖維細胞增生并產生大量細胞外基質(ECM)，最終導致纖維化的發生發展。腎纖維化發病機制復雜，多條信號通路參與纖維化的發生發展，如TGF-β/Smads、Wnt/β-catenin、JNK/STAT3及MAPKs等通路。近年研究發現，巨噬細胞在腎纖維化中發揮重要作用，成為該領域研究的熱點。本文就近年來關于腎損傷后巨噬細胞在腎纖維化中作用及以巨噬細胞為靶點抗腎纖維化治療的研究進展進行綜述，探討巨噬細胞在腎間質纖維化中的作用機制，為防治腎纖維化找到新的靶點。

1 巨噬細胞與腎纖維化

1.1 巨噬細胞浸潤與活化 各種損傷刺激可引起巨噬細胞浸潤到腎臟，且巨噬細胞浸潤程度與腎功能損害程度相關。腎損傷可引起巨噬細胞浸潤到腎臟，使腎臟固有細胞(如內皮細胞、系膜細胞、腎小管上皮細胞等)活化并釋放趨化因子如白介素-1(IL-1)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、活性氧(ROS)等，趨化循壞中的炎細胞浸潤到腎間質，并進一步釋放各種細胞因子，使炎癥反應放大和持續。目前，巨噬細胞在腎組織中的浸潤機制尚不明確。研究發現，巨噬細胞可通過分泌細胞因子促進肌成纖維細胞生成，肌成纖維細胞大量聚集于間質中可產生大量ECM，最終導致腎小球硬化、腎小管萎縮、間質纖維化，正常腎結構破壞并逐漸被ECM取代，進而腎功能下降[1]。研究表明，在腎損傷早期階段，腎小管上皮細胞高表達腎損傷分子-1(KIM-1)，KIM-1通過MAPK信號通路引起巨噬細胞遷移、浸潤到腎損傷區域，并引起巨噬細胞發生表型轉換[2]。總之，損傷因素的刺激可引起腎臟局部免疫微環境的改變，使腎臟固有細胞(內皮細胞、系膜細胞、腎小管上皮細胞等)活化，釋放大量趨化因子如單核細胞趨化蛋白有-1(MCP-1)、CC類趨化因子CCL2、CCL3等。在趨化因子作用下，巨噬細胞到達受損腎組織，且MCP-1、CCL2、CCL3能特異性趨化單核細胞/巨噬細胞到達受損腎組織。

1.2 M1型巨噬細胞與腎纖維化 在腎損傷早期階段以M1型巨噬細胞浸潤為主，局部微環境在巨噬細胞活化及極化中起重要作用。腎損傷時局部微環境取決于損傷相關分子模式(DAMPs)或病原相關分子模式(PAMPs)。PAMPs是病原體上的保守分子結構，DAMPs是損傷刺激引起細胞壞死、凋亡釋放的一類物質，如高遷移率族蛋白B1(HMGB1)等，兩者均可被模式識別受體(PRR)識別引起免疫應答。感染性損傷中，PAMPs與PRR結合后，可促進巨噬細胞活化為M1型并分泌促炎細胞因子；無菌性炎癥中，DAMPs與PRR結合后，可促進M1型巨噬細胞表型轉化。HMGB1屬于DAMPs的一種，其表達于多種類型細胞表面如腎小管上皮細胞。腎小管損傷時，HMGB1表達增加，作用于相應受體促進M1型巨噬細胞極化，使促炎細胞因子表達增加，加重腎臟炎癥及纖維化，而抑制HMGB1釋放可改變巨噬細胞表型減輕腎纖維化[3]。研究表明，CKD可干擾巨噬細胞極化，CKD大鼠巨噬細胞及尿毒素血清培養的巨噬細胞主要表現為M1型巨噬細胞增多、M2型巨噬細胞減少，其可能機制為抑制AMPK，從而抑制線粒體的合成而干擾巨噬細胞極化[4]。M1型巨噬細胞參與腎纖維化的機制可能為：M1型巨噬細胞表達細胞因子受體CCR-2，與CC類細胞因子配體CCL-2結合，促進巨噬細胞浸潤到損傷部位。促炎M1型巨噬細胞可分泌基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)，通過β-catenin信號通路促進小管上皮細胞轉分化，促進腎纖維化。同時MMP-9可使骨橋蛋白裂解，裂解的骨橋蛋白進一步引起巨噬細胞集聚，從而抑制MMP-9，使裂解的骨橋蛋白及浸潤巨噬細胞數量明顯減少，上皮細胞轉分化及腎纖維化明顯減輕[5]。

1.3 M2型巨噬細胞與腎纖維化 腎間質纖維化(UUO)后第3天至第10天，巨噬細胞發生表型轉換，M1/M2比率改變，M2型巨噬細胞成為主要類型。但M1型巨噬細胞表型轉換為具有抗炎及促進損傷修復的M2型巨噬細胞的機制尚不清楚。Wang等[6]研究發現，腎近端小管上皮分泌的集落刺激因子-1(CSF-1)對于M1/M2向M2方向極化有可能發揮了關鍵作用。同時CSF敲除的小鼠在缺血再灌注損傷(IRI)后腎損傷程度加重，印證了CSF及M2型巨噬細胞的腎保護作用。另有研究表明，IL-1受體相關激酶-M(IRAK-M)可促進巨噬細胞極化為M2型，而轉染IRAK-M siRNA的巨噬細胞表現為促炎巨噬細胞表型(M1型)而非經典激活M2型[7]。

M2型巨噬細胞是促進損傷修復的主要類型，其機制可能為M2型巨噬細胞能通過促進細胞外基質的降解而抑制腎纖維化，從而有利于恢復腎臟功能。M2型巨噬細胞通過增強吞噬能力,產生抗炎因子如IL-4、IL-10等,減少炎癥因子分泌減輕炎癥，從而改善腎纖維化[8]。Lin 等[9]研究證實，M2可通過釋放 Wnt 配體Wnt7b，作用于受損的腎小管上皮細胞，維持細胞周期，促進細胞增殖，修復腎小管基底膜，重建腎功能，減少腎纖維化。然而，有研究表明，持續存在的M2型巨噬細胞具有促腎纖維化作用，M2型巨噬細胞浸潤可持續產生損傷修復生長因子，最初參與修復的機制可能隨后變得有害。持續存在的損傷修復過程可導致纖維化及進行性腎損害。骨形態發生蛋白-7(BMP-7)為腎保護因子，能拮抗TGF-β致纖維化作用。研究表明，在大鼠UUO腎纖維化模型的早期階段，以F4/80+、CD301-的M1型巨噬細胞浸潤為主，而F4/80+、CD301-的M1型巨噬細胞短期內轉化為F4/80+、CD301+M2型巨噬細胞并釋放大量TGF-β1，抑制BMP-7的作用，促進腎小管上皮發生上皮間充質轉分化(EMT)，而特異性敲除M2型巨噬細胞，則抑制EMT減輕腎纖維化[10]。Yu等[11]研究表明，與腎小管上皮細胞共培養的巨噬細胞在順鉑作用下主要極化為M2型；而與M2型巨噬細胞共培養的腎小管上皮細胞在順鉑作用下，發生EMT。表明順鉑誘導巨噬細胞極化為M2型，而M2型巨噬細胞反之又促進腎小管上皮細胞發生EMT，導致ECM分泌增加，纖維化形成。因此，在腎損傷后期(損傷修復及纖維化階段)，M2型巨噬細胞發揮著重要作用。

1.4 巨噬細胞與肌成纖維細胞 正常情況下，少量ECM主要由組織中的成纖維細胞產生，并具有維持組織骨架形態的作用。在病理情況下，過量ECM沉積于腎小球及間質區域，可導致間質纖維化、腎小管萎縮等一系列病理變化。大量研究表明，慢性腎臟疾病UUO過程中肌成纖維細胞是產生大量ECM的主要細胞。肌成纖維細胞來源于多條途徑，其可來源于腎間質中成纖維細胞、周細胞增生、循環中纖維細胞浸潤及腎臟固有細胞轉分化如EMT、內皮間充質轉化(EndoMT)及骨髓來源巨噬細胞直接轉分化(MMT)等。而巨噬細胞與肌成纖維細胞的形成密切相關。大量研究發現，巨噬細胞可通過分泌促炎細胞因子、活性氧等促進肌成纖維細胞的活化。腎小管上皮細胞EMT是間質中肌成纖維細胞的一個重要來源。在腎損傷的炎癥反應過程中，CCL2/CCL3作為趨化因子，趨化炎癥細胞浸潤，導致細胞因子持續活化和局部蛋白酶破壞基膜啟動EMT，大量分泌膠原纖維，導致間質纖維化。巨噬細胞產生的MMP-9可介導上皮間充質轉化[12]。研究表明，骨髓來源的巨噬細胞可通過巨噬細胞MMT轉分化為肌成纖維細胞，促進腎臟纖維化[13]。進一步研究表明，MMT主要發生于M2型巨噬細胞，其機制可能為通過TGF-β/Smad3信號通路實現[14]。Meng等[15]分析了58例不同類型腎臟疾病病理組織，證實MMT細胞(即同時表達巨噬細胞表面標記CD68及肌成纖維細胞表面標記α-SMA的細胞)的存在，證實MMT過程發生于人的受損傷腎臟，并且利用細胞譜系追蹤技術證實，在UUO模型中，Tomato骨髓來源F4/80+表型巨噬細胞表達α-SMA及Ⅰ型膠原，而特異性敲除巨噬細胞的小鼠，腎臟α-SMA肌成纖維細胞及膠原沉積減少。因此，巨噬細胞可通過多種途徑激活肌成纖維細胞，也可通過分泌細胞因子促進上皮細胞、內皮細胞轉分化為肌成纖維細胞，骨髓來源巨噬細胞可直接轉分化為肌成纖維細胞，參與腎纖維化的過程。

2 以巨噬細胞為靶點的抗纖維化治療

抑制CKD的進展關鍵在于抑制腎纖維化，目前以巨噬細胞為靶點的抗腎纖維化治療取得一定進展。通過多條信號通路及物質代謝調節巨噬細胞亞型M1/M2間的極化，可減輕腎臟纖維化的程度，在預防腎纖維化中是重要的干預方法之一。研究表明，在UUO早期階段，松弛素可通過下調Toll樣受體-4(TLR4)信號，促進巨噬細胞極化為M2型巨噬細胞，從而減輕腎纖維化[16]。腎損傷后，巨噬細胞浸潤到腎臟，在局部微環境中活化產生促炎細胞因子，導致腎纖維化的發生發展，因此抑制巨噬細胞聚集及炎性細胞因子的分泌成為抗腎纖維化的另一治療靶點。研究表明，在UUO模型中，索拉非尼可通過抑制CXCR3/CXCL11相互作用而抑制巨噬細胞浸潤，從而減輕腎臟纖維化[17]。最近研究表明，糖尿病腎病模型中，腎上腺素能β2受體激動劑(β2AR)能上調NF-κB的負調控因子β-arrestin2表達，加強其與IκBα的作用，抑制IκBα磷酸化，從而抑制NF-κB信號通路及巨噬細胞炎癥因子的表達，緩解糖尿病腎病及其血管并發癥。而β-arrestin2特異性siRNA下調β-arrestin2表達后則消除β2AR介導的對NF-κB抑制作用及抑制炎癥細胞因子表達，且β2AR廣泛用于其他目的的臨床治療，已經過廣泛藥理毒性驗證[18]。

目前，以M2型巨噬細胞為基礎的治療成為抗纖維化治療研究的熱點。研究發現，通過輸注體外產生M2型巨噬細胞研究其對急性腎衰竭的作用，證實TGF-β、IL-10誘導的M2c較IL-4/13誘導的M2a可發揮更好的對腎功能的保護作用，進一步研究表明M2C高表達具有抑制T淋巴細胞增殖的共刺激分子B7-H4，而M2a不表達[19]。因此，以M2型巨噬細胞為靶點的治療是抗腎纖維化治療策略之一，但其用于體內治療必須滿足兩個條件：一是達到能夠達到受損組織及器官，二是保持穩定M2表型。這兩個條件尤為重要，如果其在體內從抗炎表型轉化為促炎表型將是有害的。

近年來，中藥抗腎纖維化的研究也取得重大進步。黃芪的主要成分黃芪苷Ⅳ可通過抑制TLR4/NF-κB通路，減輕炎癥反應，從而抑制腎纖維化的發生[20]。復方制劑清腎顆粒、六味地黃湯等可通過抑制炎癥反應而減輕腎纖維化。腎臟具有有限的再生能力，目前抗腎纖維化治療主要為延緩纖維化的進展，而基于促進腎臟修復的研究尚缺乏，還有待進一步深入研究。

3 展望

巨噬細胞在維持腎臟穩態中起重要作用，炎癥是腎損傷的保護機制，但持續性炎癥將導致UUO。有關巨噬細胞在UUO中作用及機制的研究已取得一定進展，但其具體信號途徑尚不完全清楚，還有待進一步研究。腎纖維化的分子機制對于找到防治慢性腎臟病進展的治療靶點尤為重要，以巨噬細胞為靶點防治腎纖維化成為治療新途徑，如減少巨噬細胞浸潤、抑制炎性細胞因子及趨化因子活性、調節M1/M2型巨噬細胞極化等。但體內巨噬細胞生物活性復雜，具有異質性、可塑性，隨局部微環境的變化而發生表型轉化，因此誘導巨噬細胞表型轉換為損傷修復型巨噬細胞具有研究前景，尚有待更深入研究。

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四川省教育廳科研創新團隊項目(17TD0046)。

樊均明(E-mail: junmingfan@163.com)

2017-06-28)