  肝纤维化是由病毒性肝炎、胆汁淤积性肝病、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病、药物及毒素等多种病因引起的持续性肝实质慢性炎症，最终导致肝细胞外基质过度沉积，形成纤维性瘢痕。若不及时干预，肝纤维化最终发展为肝硬化甚至肝细胞癌，并出现一系列严重并发症，如肝衰竭、门静脉高压症、肝性脑病等[1]。肝脏富含巨噬细胞，包括常驻巨噬细胞和单核细胞来源的巨噬细胞(MDM)。巨噬细胞作为肝脏中重要的免疫细胞，其激活、极化和生物功能受到自身新陈代谢的调控[2]。近年来，随着对免疫细胞代谢的深入研究发现，免疫细胞的代谢途径及代谢产物在其激活、分化中发挥重要调节作用[3]。本文将对肝纤维化过程中巨噬细胞的作用及其代谢变化进行综述，并讨论靶向巨噬细胞代谢的抗纤维化潜力，为肝纤维化治疗提供新的思路。 1肝脏巨噬细胞的起源及分型 肝脏巨噬细胞占人体总巨噬细胞的90%，具有显著异质性，主要由肝脏驻留巨噬细胞和各种浸润巨噬细胞组成[4]。肝脏驻留巨噬细胞，又称Kupffer细胞，通常存在于肝窦中，其起源于卵黄囊衍生的特定祖细胞，在胚胎发生期间已定植在肝脏组织中，也可通过骨髓来源的单核细胞分化进行补充[5]。Kupffer细胞在肝脏中自我更新，可清除病原体，吞噬细胞碎片和调节铁代谢等，维持肝脏稳态。浸润巨噬细胞主要包括骨髓来源的巨噬细胞、腹膜巨噬细胞和脾巨噬细胞[6]。其中，骨髓来源的巨噬细胞是浸润巨噬细胞的主要成员，主要在肝脏病理状态下发挥功能，在Kupffer细胞和肝星状细胞(HSC)活化后募集，是肝巨噬细胞耗竭后补充和再生的重要来源。当发生肝损伤时，除骨髓来源的巨噬细胞外，腹膜巨噬细胞完成自我更新，积聚在包膜下的肝脏组织中，通过间皮细胞迁移促进肝脏再生。此外，由于脾脏是单核细胞储存和分布的部位，脾巨噬细胞在肝损伤时也可被招募到肝脏发挥免疫调节作用[7]。总的来说，在正常肝脏中，Kupffer细胞作为肝脏的前哨细胞，占据肝巨噬细胞主导地位，维持肝脏稳态。当肝脏受外部因素影响形成病变时，Kupffer细胞首先接收信号并分化成不同的表型，产生促炎或抗炎因子，同时募集大量其他巨噬细胞到肝脏，即MDM。MDM具有与Kupffer细胞相似的功能和可塑性，在肝脏疾病的进展和逆转中起重要作用[8]。 巨噬细胞根据激活途径、细胞表面标志物及其释放的细胞因子可分为两种类型：经典活化(M1)型巨噬细胞和替代活化(M2)型巨噬细胞[9]。M1型巨噬细胞又称为促炎型巨噬细胞，主要由脂多糖和IFNγ诱导激活，参与Th1及Th17型免疫反应。M1型巨噬细胞可分泌IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23、TNFα等细胞因子，发挥抗原递呈功能，还具有促进炎症、清除病原微生物和抗肿瘤的生物学功能。M1型巨噬细胞极化的常见机制包括：(1)TLR4/NF-κB信号通路。目前多种药物(如小檗碱、槲皮素)已被报道可以通过抑制TLR4/NF-κB信号通路来抑制M1型巨噬细胞极化[10-11]。(2)JAK/STAT1信号通路。IFNγ与其受体结合后激活JAK，诱导STAT1的磷酸化，从而使M1型巨噬细胞极化[12]。(3)Notch信号通路。研究[13]表明M1型巨噬细胞Notch受体表达显著增加，可以通过靶向Notch信号通路来调节M1型巨噬细胞极化[14-15]。M2型巨噬细胞则被称为抑炎型巨噬细胞，主要由IL-4和IL-13诱导激活，参与Th2型免疫反应。M2型巨噬细胞可分泌抗炎因子，如IL-10、IL-4、IL-13、TGFβ等，具有抑制炎症，促进组织重塑，预防寄生虫感染以及参与血管生成、免疫调节等生物学功能[16]。M2型巨噬细胞极化的常见机制包括：(1)JAK/STAT6信号通路。JAK/STAT6是M2型巨噬细胞极化的重要途径，姜黄素通过分泌IL-4和IL-13上调STAT6表达，从而诱导M2型巨噬细胞极化[17]。(2)TGFβ/Smads信号通路。槲皮素通过抑制TGFβ1-Smad2/3途径来抑制M2型巨噬细胞极化[18]。 巨噬细胞不同极化表型在肝脏疾病的发生和进展中发挥不同作用，对肝脏疾病具有双重调节作用[19]。HSC是肝纤维化的主要效应细胞，静止的HSC转化为肌成纤维细胞是肝纤维化发病机制的核心，而巨噬细胞在HSC活化的过程中起关键作用[1]。由此，肝巨噬细胞在肝纤维化中发挥双重作用，既可促进纤维化进展，也可使纤维化消退[20]。 2肝脏巨噬细胞在肝纤维化中的双重作用 2.1 M1型巨噬细胞推动肝纤维化进展在肝纤维化的起始和进展阶段，损伤相关的模式分子及凋亡小体激活Disse空间中的Kupffer细胞并使其表型发生转变，此时肝脏巨噬细胞表型以M1型(促炎型)为主。激活的Kupffer细胞可通过如图1所示的方式促进肝纤维化的发生及发展：(1)Kupffer细胞可产生TGFβ、血小板生长因子(PDGF)等促纤维化因子，激活HSC，使其向肌成纤维细胞转化，促进肝纤维化发生[21]；(2)Kupffer细胞产生TNFγ、IL-1β等炎症因子，招募肝外炎症细胞入肝，进一步加重肝细胞损伤。同时，炎症因子可通过NF-κB途径激活HSC，并维持HSC活性，促进肝纤维化进展[22]；(3)Kupffer细胞表达MMP，如MMP-9，促进细胞外基质沉积[23]；(4)激活的Kupffer细胞吞噬死亡的红细胞，使来源于血红蛋白中的铁沉积在肝脏，诱导氧化应激与炎症反应，进而激活HSC，促进纤维化发生[24]；(5)活化的Kupffer细胞可破坏肝脏血管结构，使肝脏局部环境缺氧，从而触发缺氧诱导的肝纤维化形成[25]。
图1 肝脏Kupffer细胞在肝纤维化中的双重作用 注：MMP，基质金属蛋白酶；TIMP，组织金属蛋白酶抑制剂。 除Kupffer细胞，肝脏中MDM浸润也影响肝纤维化的发生。小鼠肝脏损伤期间Ly6C高表达(Ly6Chigh)单核巨噬细胞可促进炎症的发生；相反，Ly6C低表达(Ly6Clow)单核巨噬细胞具有抗炎作用[26]。在肝脏损伤早期，Ly6Chigh单核巨噬细胞通过趋化因子配体2(CCL2)/趋化因子受体2(CCR2)轴的作用，被募集到损伤肝脏中，释放TGFβ、IL-1b、PDGF、CCL2等作用于HSC，使其活化、增殖，从而推动肝纤维化发生[27]。在人体中，MDM主要包括CD14++CD16-单核巨噬细胞、CD14++CD16+单核巨噬细胞和CD14+CD16++单核巨噬细胞3种类型，其中CD14++CD16+单核巨噬细胞是参与肝纤维化形成的主要细胞类型。当肝损伤时，CD14++CD16+单核细胞在受损的肝脏内聚集，释放炎症因子和纤维化因子，促进肝纤维化形成[28]。 2.2 M2型巨噬细胞促进肝纤维化消退在肝纤维化消退过程中，肝脏巨噬细胞表型以M2型(抑炎型)为主，Kupffer细胞可能通过以下方式发挥作用：(1)Kupffer细胞招募并激活MDM和自然杀伤细胞，使活化HSC凋亡，从而发挥抗纤维化作用[29]；(2)Kupffer细胞可吞噬损伤的肝细胞，减轻炎症反应，从而减缓肝纤维化的进程。(3)Kupffer细胞在提高MMP(如MMP-1、MMP-13)表达的同时，可调节MMP与TIMP的平衡，降解细胞外基质，促进肝纤维化消退[29-30]。 在小鼠肝脏内Ly6Clow单核巨噬细胞通过下调TGFβ等促炎因子水平，减轻肝脏炎症，诱导活化的HSC衰老、死亡。同时Ly6Clow单核巨噬细胞中部分MMP(如MMP-12、MMP-13)表达水平升高，参与细胞外基质降解[27]。 3肝脏巨噬细胞代谢重编程与肝纤维化 肝损伤后，肝脏的局部微环境发生变化，为应对微环境的变化，巨噬细胞的代谢方式及代谢产物发生变化，即代谢重编程。肝脏巨噬细胞的代谢重编程是影响巨噬细胞极化、HSC活化以及肝纤维化发展和消退的重要因素[31]。M1型巨噬细胞的代谢特征包括糖酵解、磷酸戊糖途径的增强和三羧酸循环的激活(生成用于脂肪酸合成的柠檬酸)。M2型巨噬细胞的代谢特征包括脂肪酸氧化、精氨酸酶途径的增强以及三羧酸循环的激活(参与氧化磷酸化)[3]。在此部分中，笔者将讨论细胞内营养物质代谢的变化如何影响肝纤维化中的巨噬细胞极化和功能。 3.1 巨噬细胞葡萄糖代谢与肝纤维化肝脏急、慢性损伤及继发炎症时，多伴随乏氧现象，乏氧微环境作为肝脏物理化学损伤的重要因素之一，对巨噬细胞的激活和肝纤维化的形成与发展有重要作用[25]。在缺氧条件下，巨噬细胞经历从氧化磷酸化到有氧糖酵解的代谢转换，以满足其高能量需求。该过程受缺氧诱导因子1α调控，糖酵解关键蛋白(葡萄糖转运体1)以及糖酵解的关键酶(如己糖激酶、丙酮酸激酶和果糖-2, 6-二磷酸酶3)的表达增加[32]。此时巨噬细胞表型以M1型为主，推动纤维化的发生及发展。除了增强的糖酵解外，M1型巨噬细胞中不完整的三羧酸循环，导致琥珀酸盐和柠檬酸盐积累；过量的琥珀酸盐使缺氧诱导因子1α更加稳定，这反过来又维持了M1型巨噬细胞的糖酵解代谢，从而增强M1型巨噬细胞中炎性因子IL-1β的分泌[33]。 3.2 巨噬细胞脂质代谢与肝纤维化脂肪酸合成增强促使巨噬细胞极化为M1型。在巨噬细胞中饱和脂肪酸的结合或氧化脂蛋白被清除受体(如巨噬细胞清除受体1)捕获，导致M1型巨噬细胞的形成[34]。与上述结论一致，缺乏巨噬细胞清除受体1的小鼠在高脂肪饮食中表现出更少的肝脏炎症和更强的抗纤维化能力[35]。此外，有研究[36]表明，巨噬细胞暴露于脂肪酸中可导致具有细胞毒性的脂质(如二酰基甘油和神经酰胺)积累，使巨噬细胞进入促炎状态。 3.3 巨噬细胞微量元素代谢与肝纤维化铁代谢失调和肝铁超载与非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及晚期肝纤维化有关。在高脂饮食诱导的NASH模型中，具有促炎表型的富铁Kupffer细胞通过激活MiT/TFE转录因子促进NASH相关肝纤维化的发展[37]。铁超载可破坏巨噬细胞M1/M2极化的平衡，诱导表型转变为M1型，导致低脂饮食小鼠的炎症和纤维生成[38]。 4靶向巨噬细胞免疫代谢的抗纤维化治疗 鉴于巨噬细胞在肝纤维化发生发展中的重要作用以及免疫细胞代谢重编程机制的阐明，靶向免疫代谢重编程可能是肝纤维化的一种潜在治疗策略，以下将介绍肝纤维化中巨噬细胞的一些代谢靶点。转录因子C-Rel是协调巨噬细胞糖代谢，诱导巨噬细胞极化的关键角色。当转录因子C-Rel与表达6-磷酸果糖-2-激酶-3的启动子结合时，细胞糖酵解增强，诱导巨噬细胞M1型极化，最终导致肝损伤模型中的HSC激活，推动肝纤维化发生；当转录因子C-Rel与6-磷酸果糖-2-激酶-1的启动子结合时，细胞的氧化磷酸化增强，诱导巨噬细胞的M2型极化，抑制HSC活化，从而抑制肝纤维化的发生及发展[39]。此外，膜联蛋白家族成员膜联蛋白A5，通过与丙酮酸激酶M2相互作用，使肝巨噬细胞从糖酵解转变为氧化磷酸化，这种代谢重编程过程刺激肝巨噬细胞的激活和从M1型到M2型的表型转换，从而改善高脂饮食NASH模型中的脂肪变性、炎症和肝纤维化[40]。 巨噬细胞中脂肪酸合成增强导致巨噬细胞极化为M1型，推动肝纤维化的发生。脂肪酸合成的限速步骤是乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A，此过程由乙酰辅酶A羧化酶(ACC)催化。Gao等[41]通过使用ACC抑制剂WZ66，可抑制ACC进而减轻肝脂肪变性，阻止巨噬细胞的活化和浸润，降低HSC的活化[42]。同时在一项ACC抑制剂对NASH患者的Ⅱ期临床试验[43]中，也有类似结果报道。 过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是一个核转录因子家族，包括α、β、δ和γ四种亚型，参与脂质代谢和葡萄糖代谢的调节。PPARα亚型主要存在于肝细胞中，少量存在于巨噬细胞和内皮细胞。PPARβ/δ亚型在所有的肝脏细胞中表达，而PPARγ亚型在巨噬细胞和静止的HSC中表达[44]。已有研究[45]发现PPARα的定位在肝脏炎症期间会从肝细胞转移到Kupffer细胞上，而PPARα的激活可使巨噬细胞表型转变为M2型。目前在野生小鼠以及蛋氨酸和胆碱缺乏饮食饲养的小鼠中发现PPARα激动剂(WY-14643)可以激活PPARα，减轻肝脏脂质积累和肝脏炎症，从而减缓肝纤维化发生[46-47]。PPARβ/δ尽管在Kupffer细胞中表现出抗炎特性，但对HSC具有活化作用，其激动剂(GW501516)的肝保护和抗纤维化作用有待在临床试验中得到证实[48]。PPARγ亚型可下调炎症基因的表达，使巨噬细胞转变为M2型[48]。虽然在使用PPARγ激动剂(如吡格列酮或罗格列酮)的动物模型中纤维化改善明显[49]，但在罗格列酮治疗1~2年后，患者肝纤维化并未得到改善[50]。 法尼醇X受体(FXR)是一种胆汁酸受体，主要存在于肝细胞、Kupffer细胞、肝窦内皮细胞和HSC中。FXR通过诱导脂蛋白代谢相关基因表达，抑制与肝脏甘油三酯合成相关的基因表达调节脂代谢。已有文献[51]报道，在非酒精性脂肪性肝病小鼠模型中，使用双重FXR/TGR5激动剂治疗可减轻肝脏脂肪变性并抑制肝脏炎症；双重激动剂可抑制巨噬细胞产生促炎因子，增加IL-10的产生，并导致由肥胖诱导的M1到M2型巨噬细胞的转换。目前，FXR激动剂奥贝胆酸用于NASH患者的临床试验正在开展[52]。 5小结与展望 随着对肝脏中巨噬细胞极化以及免疫代谢的进一步研究，靶向巨噬细胞代谢已是肝纤维化治疗及药物开发的可行策略。靶向巨噬细胞代谢具有改善肝纤维化和较少药物副作用的独特优势，但也存在一些不足：如代谢靶标的非特异性，以及还需对巨噬细胞代谢的时空特征进行准确描述，使靶向巨噬细胞代谢治疗更为精确。 总的来说，近十年免疫代谢方面的重大进展表明，免疫与代谢的相互作用是包括肝纤维化在内的许多疾病的核心。不同代谢方式及代谢产物对肝纤维化过程中巨噬细胞极化产生不同影响，从而影响肝纤维化的进展与消退，靶向巨噬细胞代谢将是肝纤维化治疗的新策略。  http://www./cn/article/doi/10.3969/j.issn.1001-5256.2023.04.027 许钧, 金卫林, 李汛. 肝纤维化治疗的新视角: 靶向巨噬细胞代谢[J]. 临床肝胆病杂志, 2023, 39(4): 922-928.  |
|
|
