巨噬細胞在腎臟疾病發生發展中作用的研究進展

李春燕，容松

(遵義醫學院附屬醫院，貴州遵義563000)

巨噬細胞屬于單核吞噬系統，在體內同時參與先天免疫和細胞免疫。巨噬細胞不僅具有吞噬作用，還可激活多種免疫細胞，并通過釋放趨化因子、氮氧化物使機體對病原體作出反應。此外，巨噬細胞還具有減輕炎癥反應、促進血管再生、組織重塑及修復的作用。巨噬細胞可根據不同的微環境進行表型及功能的適應性轉化，在腎臟疾病不同階段發揮不同作用[1]。本文就不同表型巨噬細胞在腎臟疾病發生發展中的研究進展綜述如下。

1 促炎型(M1型)巨噬細胞與腎臟疾病發生發展的關系

炎癥反應過程中巨噬細胞通過釋放大量的趨化因子和促炎細胞因子促進炎癥反應，加重腎臟損傷；巨噬細胞產生的活性氧和腫瘤壞死因子α(TNF-α)可引發腎小管上皮細胞凋亡，從而加速腎損傷；M1型巨噬細胞產生的大量促進纖維化的細胞因子和生長因，子可引起異常的傷口愈合，最終導致腎纖維化。并且在急性腎損傷(AKI)后巨噬細胞發生較大的改變，變化的程度及功能類型取決于缺血的時間及損傷的嚴重程度。在實驗研究中鼠腎缺血再灌注損傷(IRI)到腎臟恢復的模型與臨床AKI類似，在損傷數小時內中性粒細胞浸潤達高峰，腎臟損傷也最嚴重[1～3]。在IRI小鼠模型中使用1A8抗體耗損巨噬細胞后未檢測到中性粒細胞的表達，表明在AKI中巨噬細胞參與腎臟的炎癥反應[4]。

在橫紋肌溶解所致AKI小鼠模型及IRI模型中使用氯膦酸二鈉脂質體(LC)耗損腎臟中大約75%的巨噬細胞，發現減輕了急性期腎臟損傷[5，6]。Day等[5]研究顯示，在小鼠IRI模型中將腎缺血時間延長至32 min后，發現血肌酐上升，但予以LC處理后血肌酐未升高，注射小鼠巨噬細胞(RAW264.7)后的血肌酐再次上升，證明巨噬細胞參與腎臟損傷。單核細胞向炎癥部位遷移的主要通路是CCL2/CCR2，在趨化因子CCR2的作用下單核巨噬細胞和中性粒細胞大量涌入，抑制小鼠趨化因子CCR2表達后進行腎缺血再灌注，24 h后發現單核巨噬細胞向腎臟遷移明顯減少、腎損傷減輕[7]。在另一項研究中敲除CX3Cr1同樣可以防止損傷腎臟中單核細胞來源的巨噬細胞浸潤[8]。表明腎臟巨噬細胞可促進腎損傷并引起腎損傷后腎功能下降。大多研究認為，激活巨噬細胞能夠產生多種促炎因子如TNF-α、一氧化氮(NO)和誘生型一氧化氮合酶(iNOS)等，可加重急性期腎損傷。小鼠IRI后的24 h發現腎臟巨噬細胞中iNOS呈高表達，表明在腎臟疾病的早期主要以M1型巨噬細胞浸潤為主[9]。Belliere等[10]在橫紋肌溶解所致的AKI的小鼠模型的第2天，檢測腎臟的巨噬細胞主要以F4/80low、CD11bhigh、Ly6bhigh、CD206low表達為主的M1型巨噬細胞，而在8 d后則主要是CD206高表達的抗炎型(M2型)巨噬細胞，表明在AKI早期M1型巨噬細胞具有致病作用。

促炎型巨噬細胞也參與慢性腎臟病的發生發展。Han等[11]在實驗性抗腎小球基底膜腎炎模型中運用巨噬細胞集落刺激因子(c-fms)抑制劑，結果顯示在第1、5天，腎組織中M1型巨噬細胞分泌的促炎因子(TNF-α、NOS2、MMP-12、CCL2和IL-12)表達下降，表明使用c-fms抑制劑抑制了M1型巨噬細胞浸潤，并減少相關炎性因子的產生。Fujita等[12]也同樣證實在抗腎小球基底膜性腎炎中M1型巨噬細胞促炎型細胞因子分泌增加。Cao等[13]通過使用c-fms抑制劑及應激活化蛋白酶抑制劑耗損/滅沒巨噬細胞，阻礙了抗腎小球基底膜性新月體腎炎的發展。相比之下過繼轉移骨髓來源或NR8383巨噬細胞在早期加重了AKI。M1型巨噬細胞在抗腎小球基底膜腎炎小鼠模型中發揮了重要的作用。在大腸桿菌感染所致的小鼠腎盂腎炎模型中，腎臟F4/80巨噬細胞是來至腎小管的感染的感染源第1個接觸位點，在該模型中發現巨噬細胞數量下降、中性粒細胞數量增加。隨后F4/80Int CD11b Hi(POP2)巨噬細胞增加，分析原因可能是為F4/80巨噬細胞直接參與清除感染，在AKI中具有相似的過程，但重要的區別是，其為無菌性的損傷[14]。

2 M2型巨噬細胞與腎臟疾病發生發展的關系

IRI早期主要以M1型巨噬細胞促進炎癥反應為主，隨著病程進展，逐漸轉換為促進修復的M2型巨噬細胞。IRI小鼠腎臟內M2型巨噬細胞的產生的原因有：調節性T細胞分泌白細胞介素10(IL-10)和轉化生長因子β(TGF-β)，抑制效應性T細胞，促進抗炎型巨噬細胞產生；腎小管上皮細胞產生集落刺激因子1促進腎內巨噬細胞向M2型極化；由凋亡細胞衍生的鞘氨醇-1-磷酸鹽同樣也能使IRI小鼠腎內巨噬細胞向修復型極化?？傊?，AKI過程中巨噬細胞經歷了表型的轉變。Lee等[9]在IRI和單側輸尿管梗阻腎病模型中已證實M2型巨噬細胞具有抗炎、促進組織修復的作用；此外，在IRI小鼠模型第六天通過免疫熒光技術發現iNOS逐漸減少，Ⅰ型精氨酸酶(Arg-1)呈高表達。表明在AKI修復階段巨噬細胞向M2型極化。在IRI后期損耗巨噬細胞可抑制腎小管上皮細胞的增殖延遲修復過程，而輸入IL-4后M2型巨噬細胞加速腎臟的修復。以上研究結果均表明巨噬細胞參與了腎臟損傷的修復過程。Kim等[15]研究顯示，在氯膦酸鹽處理的小鼠體內使用M2c巨噬細胞部分逆轉了纖維化的進展，轉移M1型巨噬細胞并不影響纖維化；并且發現巨噬細胞從第3天的M1型為主逐漸轉變成第7天的以M2型為主；第7～28天Arg-1表達逐漸增高，M2型巨噬細胞數量遠超過iNOS標記的M1型巨噬細胞。表明在IRI后纖維化形成的過程中，M2型巨噬細胞發揮了更重要作用。在葡萄球菌感染的Myd88KO小鼠腎臟觀察到M2型巨噬細胞參與腎臟纖維化形成[16]。此外，M2型巨噬細胞能誘導血管生成，加快內皮損傷的修復。Lin等[17]的研究表明，巨噬細胞衍生的Wnt7b信號可直接刺激上皮反應及加速干細胞或祖細胞的更新，從而促進IRI后腎臟修復。這證明抗炎型巨噬細胞可以通過產生營養因子來促進腎小管上皮細胞修復再生，減輕腎纖維化，恢復腎功能。然而，當炎癥較重或炎癥持續時間長時，會導致腎間質纖維化的發生。阻礙巨噬細胞由促炎型向抗炎型轉變，有可能導致IRI后進行性腎臟炎癥和纖維化[18]。

在橫紋肌溶解所致AKI小鼠模型中，用MRI對腎臟中M2型巨噬細胞表型標記物CD163分子進行探針定位，肌肉內注射甘油促進橫紋肌溶解小鼠模型腎臟內初期炎癥反應與M1型巨噬細胞比例升高；后期觀察到CD163表達升高，表明AKI后期M2型巨噬細胞表達增加，參與腎臟修復。在人類橫紋肌溶解所致的AKI中，CD163巨噬細胞也被證明確實存在。Rubio等[19]研究表明，CD163在人類和小鼠體內橫紋肌溶解所致的AKI具有重要作用，肌紅蛋白促進炎癥早期M1的激活以及在后期向M2型轉換，血紅素氧合酶1及IL-10的釋放促進了CD163的表達。肌紅蛋白派生的巨噬細胞可能導致纖維化過程中產生纖維介質(結締組織生長因子、TGF-β)的分泌，促進橫紋肌溶解AKI的進展。此外，使用金色涂層氧化鐵納米粒子標記CD163分子，通過MRI檢測其在腎臟的表達，結果提示M2型巨噬細胞參與橫紋肌溶解所致的腎損傷。CD163-接枝納米顆?？赡苡兄诖_定巨噬細胞亞群在其他炎性疾病中發揮的作用。

AKI時集落刺激因子1(CSF-1)主要來至于近端腎小管，其在腎小管上皮細胞以旁分泌或自分泌的方式結合其惟一受體CSF1R，并以此來調節腎小管上皮細胞應對損傷刺激。巨噬細胞CSF-1是誘導巨噬細胞極化的一個重要物質，缺乏該因子可減少M2型巨噬細胞的表達，抑制腎小管上皮細胞的增生和腎小管的修復。腎缺血再灌注及白喉毒素誘發的AKI小鼠模型中，在AKI的修復階段CSF-1可以刺激巨噬細胞和樹突細胞增殖和極化，促進巨噬細胞向M2型極化來減少功能和結構的恢復延遲，但同時也導致了腎纖維化的發生。因此，在AKI的恢復中，CSF-1是介導巨噬細胞及樹突細胞極化的關鍵因子[20]。在尿草酸鹽排泄過多小鼠模型的體內發現CSF-1可以顯著增加CD11b+F4/80+CD163+CD206high標記的M2型巨噬細胞的數量來消除腎結晶[21]。Kizivat等[22]的研究也證實，在尿酸鹽排泄過多的大鼠模型，喂養I-精氨酸(I-arg)可以保護腎臟細胞免受氧化損傷，并且可維持正常的草酸代謝來防止草酸鈣結晶的形成，I-arg減少了腎結石形成的風險并且減少了自由基形成以及高尿酸血癥，而這兩個因素與腎臟結石的形成密切相關。

IL-4和IL-13具有促進巨噬細胞向M2型極化的作用，二者可激活JAK3/STAT6信號通路，這是AKI恢復的重要通路。白喉毒素所致腎損傷的大鼠模型中該受體主要表達于近端小管，可加重腎臟的纖維化。托法替尼，一種相對選擇性JAK3抑制劑，均可加重腎臟損傷使腎損傷恢復延遲，并促進M1型巨噬細胞浸潤，減少M2型巨噬細胞的表達。Zhang等[23]在IRI小鼠模型中同時使用白喉毒素和托法替尼，托法替尼可抑制IL-4和IL-13產生，在它們的共同干預下小鼠腎功恢復延遲并且加重腎小管間質纖維化，腎臟M1型巨噬細胞浸潤增多，M2型巨噬細胞浸潤減少。此外，抑制IL-4和IL-13的產生并不影響抗炎型M2c的表達，而是減少組織修復型M2a的表達。因此，IL-4和IL-13可促進巨噬細胞向M2a型極化來促進AKI的恢復。在炎癥、腸道感染和自身免疫性疾病中IL-25能夠促進TH2免疫反應，是一個重要的免疫調節劑。Huang等[24]的研究中調查了IL-25對腎缺血再灌注損傷的影響，在IRI小鼠模型中使用IL-25后極大改善腎功能減少腎損傷的發生。此外，在血清及腎臟組織中均發現IL-4、IL-5、IL-13表達增加，并促進了巨噬細胞向M2型極化。值得注意的是通過體外培養巨噬細胞發現，IL-25促進2型先天淋巴細胞(ILC2s)和2型多能祖細胞(MPP type2)產生大量的Th2細胞因子，誘導巨噬細胞向M2極化，并且抑制了M1型巨噬細胞的激活。最后，過繼轉移的ILC2s和MPP type2至IRI小鼠體內，不僅可以減少腎臟功能和組織學損傷，也能誘導腎臟中M2型巨噬細胞產生。總之，以上研究結果表明，在IRI中IL-25可以增加ILC2、MPPtype2表達來調節巨噬細胞向修復型極化來防止、減輕腎臟損傷。另一項研究發現，IL-25作為一種新發現的細胞因子，在阿霉素所致大鼠腎病模型中也可增加IL-4、IL-13的表達，促進巨噬細胞向M2型極化，以發揮腎臟保護作用[25]。

缺血/再灌注所致的腎臟損傷，神經軸突導向因子(Netrin-1)主要產生于腎小管上皮細胞，是一種抗炎分子，在急性和慢性炎性疾病中其能夠針對趨化因子和NF-κB信號來抑制單核細胞遷移。Netrin-1可能具有誘導巨噬細胞向M2型極化的作用。Netrin-1轉基因小鼠顯示M2型巨噬細胞的數量增加與IL-13、IL-4、脾臟中Arg-1增加有關。此外，Netrin-1也可以通過過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR-γ)通路促進M2型巨噬細胞表達，該通路是調節巨噬細胞極化的重要調節器。在Geng等[26]的研究中發現，旁分泌的間充質干細胞(MSCs)對AKI的腎臟有保護作用，MSCs通過增加M2型巨噬細胞數量減輕橫紋肌溶解所致的腎小管損傷和腎功能下降。M1型巨噬細胞可誘導輔助T細胞因子，包括TNF-α和干擾素γ(IFN-γ)，而M2型巨噬細胞可以通過過氧化物酶誘導PPAR-γ激活。Wang等[27]研究證實，阿托伐他汀具有抗炎作用，在大鼠IRI模型中予以阿托伐他汀治療后發現TNF-α和IFN-γ表達降低，PPAR-γ表達增加，促進M1型巨噬細胞向M2型巨噬細胞轉化，以減輕缺血再灌注后腎組織的損傷，減輕腎小管的病理改變。由此可知阿托伐他汀可能通過下調IRI大鼠體內TNF-α、IFN-γ表達的同時上調PPAR-γ表達來介導巨噬細胞極化。

總之，腎損傷時巨噬細胞為了應對腎臟局部微環境改變而分化成不同的表型，不同的巨噬細胞表型在多種腎臟疾病進展及預后中分別扮演了不同的角色。在腎損傷的早期主要是M1型巨噬細胞分泌促炎細胞因子促進炎癥反應及加重組織損傷；在疾病的后期M2型巨噬細胞發揮抑制炎癥反應、促進組織修復及纖維化形成的作用。通過調節巨噬細胞的表型、功能、聚集、激活以促進腎臟損傷的內源性修復可能是腎臟疾病潛在的治療靶點。

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