巨噬细胞：炎症和纤维化的主要调节因子

摘要

当正常的创伤愈合反应持续存在或调节不当时，通常是对某些类型的反复损伤作出反应，就会导致纤维化。例如，肝纤维化的主要原因包括持续的丙型肝炎病毒感染、蠕虫寄生虫的慢性感染曼氏血吸虫和日本血吸虫酗酒和非酒精性脂肪性肝炎。急性肝损伤后，一种有益的创伤愈合机制可以再生受损的实质细胞，包括肝细胞，以取代坏死组织和凋亡细胞。但是，当损伤原因持续存在时，细胞外基质（ECM）成分（如纤维胶原）积累到较高水平，最终导致晚期纤维化或肝硬化和肝细胞功能障碍，以及肝内血流阻力增加导致的肝功能不全和门脉高压。在患病的肝脏中，大多数ECM成分由肝星状细胞（HSC）产生，也称为脂肪细胞、伊藤细胞或窦周细胞。HSC通过分化为具有收缩、促炎和强大的成纤维活性的肌纤维母细胞样细胞来应对损伤。此外，一些研究小组已经确定了骨髓源性干细胞、循环纤维细胞和来自上皮/内皮间质转化的肌成纤维细胞的重要作用。^1–4由于各种类型的肌成纤维细胞是肝脏中主要的胶原蛋白生成细胞，因此，毫不奇怪，它们已成为数十年来研究的对象，旨在表征这些细胞在纤维化过程中的起源和功能。

最近的研究也确定巨噬细胞是纤维化的关键调节器。像肌成纤维细胞一样，^1–5这些细胞要么来源于常驻组织群，如库普弗细胞，要么来源于骨髓移植。^6,7现在的研究表明，纤维化的发病机制受到不同巨噬细胞群的严格调控，这些巨噬细胞群在纤维化的起始、维持和消退阶段发挥独特的功能活性。

巨噬细胞控制纤维化的证据进展与解决

巨噬细胞几乎总是与产生胶原蛋白的肌成纤维细胞紧密相连，^8–10有强有力的证据表明这种相互作用是相互作用的。⁴活化的HSC用多种趋化因子和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）吸引和刺激巨噬细胞，巨噬细胞产生直接激活成纤维细胞的促纤维化介质，包括转化生长因子（TGF）-β1和血小板衍生生长因子（PDGF）。众所周知，TGF-β1是许多组织和器官纤维化的重要诱导剂。在肝脏中，TGF-β1通过促进HSC分化为肌成纤维细胞、增强阻止ECM降解的基质金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）的表达以及直接促进间质纤维胶原的合成，促进纤维化。¹PDGF还作为一种有效的促纤维化信号，通过刺激活化的、产生胶原蛋白的HSC的增殖。¹¹有趣的是，尽管多种细胞类型产生这两种介质，但一些研究已确定巨噬细胞是纤维化中TGF-β1和PDGF的关键来源。^12,13巨噬细胞也独立于与肌成纤维细胞的直接相互作用来调节纤维化。巨噬细胞提供抗原以传播抗原特异性T细胞反应；产生自己的基质金属蛋白酶（MMPs）和TIMPs，控制ECM周转；分泌趋化因子，招募成纤维细胞和其他炎症细胞；通过吞噬作用清除死亡细胞和碎片，否则可能触发促炎和促纤维化信号；并表达免疫调节介质，如Relm-α/Fizz1/Retnla、几丁质酶样蛋白和一氧化氮合酶（NOS）-2或精氨酸酶-1（Arg-1），它们改变免疫反应的程度和持续时间。¹⁴此外，越来越多的证据表明，巨噬细胞和其他介质独立于TGF-β1调节基质沉积。^15–18最后，巨噬细胞在解决纤维化方面也发挥着独特的作用。¹⁹

巨噬细胞通过发挥吞噬细胞的功能调节纤维化

巨噬细胞被经典地描述为吞噬（吞噬然后消化）细胞碎片和病原体的细胞。巨噬细胞的这种关键活性对纤维生成至关重要；然而，吞噬作用是否促进或减缓纤维化的进展取决于被吞噬和清除的死亡细胞的类型。组织损伤导致受损的实质细胞，如肝细胞，发生凋亡或坏死细胞死亡。在这两种情况下，巨噬细胞都能清除死亡细胞；然而，它们通常在吞噬凋亡细胞时抑制炎症，在坏死细胞清除时促进炎症。^20,21因为摄入死亡的肝细胞和一般的死亡细胞会增加TGF-β1的分泌，^20–23在这种情况下，巨噬细胞的吞噬活性是促纤维化的。然而，巨噬细胞的吞噬作用也有助于纤维化的消退或解决，因为清除凋亡的肌成纤维细胞、肝细胞和细胞碎片通常会消除诱导TGF-β1和其他纤维化前因子的刺激。^2,24巨噬细胞对坏死细胞的依赖性促炎反应同样具有促纤维化和抗纤维化的潜力：首先通过招募炎症细胞，刺激成纤维细胞活性和ECM沉积，然后通过清除组织碎片，包括死亡的炎性细胞，终止炎症。²⁵例如，巨噬细胞和库普弗细胞吞噬红细胞，通过在肝脏沉积血红蛋白产生的铁，促进氧化应激、炎症和纤维化。²⁶相反，CCl很好地说明了吞噬作用的抗纤维化作用₄-诱导性肝损伤模型中，巨噬细胞和枯否细胞吞噬凋亡的肝细胞，减少炎症反应，从而缩短损伤过程，防止纤维化的发展。²⁷同样，巨噬细胞介导的凋亡胆管细胞吞噬作用已被证明可促进胆道纤维化的逆转。²⁸多余的基质成分也会因成纤维细胞增加基质蛋白的合成和分泌，以及组织损伤部位HSC的增殖和积累增加而累积。因此，ECM成分的沉积也受巨噬细胞和Kupffer细胞的控制，这些细胞清除凋亡的肌成纤维细胞。²⁹除了清除凋亡细胞外，巨噬细胞还可以通过直接清除受损组织中多余的胶原蛋白来减缓纤维化的进展。最近的一项研究表明，牛奶脂肪球表皮生长因子8（Mfge8）促进了这一机制，它通过Mfge8's盘状结构域与胶原蛋白结合并靶向细胞吸收胶原蛋白。³⁰因此，巨噬细胞的吞噬活性通过多种机制影响纤维化的诱导和解决。

活化巨噬细胞产生并激活TGF-β1

转化生长因子-β细胞因子（TGF-β1、-β2和-β3）在多种纤维化疾病中被诱导和激活，TGF-α1亚型被怀疑在肝纤维化形成中起关键作用。³¹早期的肝纤维化研究表明，受损的肝细胞和活化的HSC可能是TGF-β1的主要来源。^32,33这些发现表明TGF-β在肝纤维化中具有自分泌作用，即作为细胞因子主要靶点的细胞选择性地产生TGF-。然而，随后的研究表明，多种细胞类型在肝损伤后产生TGF-β1，包括肝细胞、正弦内皮细胞、造血干细胞、库普弗细胞、CD4⁺T细胞、骨髓源性单核细胞和单核细胞源性巨噬细胞，细胞损伤类型可能影响TGF-β的主要来源及其特定作用机制。^1,34,35除了诱导纤维化外，TGF-β还可能抑制炎症并诱导凋亡。³⁶因此，TGF-β通过可能由产生细胞因子的细胞所控制的途径，积极和消极地调节纤维化。例如，TGF-β1产生的调节性T细胞通过白细胞介素（IL）-10依赖性机制改善TGF-β1介导的纤维化。³⁷相反，巨噬细胞衍生的TGF-β1具有典型的纤维化。事实上，许多研究已经确定各种巨噬细胞亚群是TGF-β1的主要产生者，^{34,35,38–40}纤维化前细胞因子IL-13通过MMP9依赖机制诱导和激活潜在TGF-β1发挥关键作用。⁴¹总之，这些数据表明TGF-β1活性抑制调节性T细胞产生的炎症反应，但促进巨噬细胞产生的纤维化。事实上，TGF-β1可以同时抑制炎症，但促进肌成纤维细胞中胶原的合成，这可能解释了该细胞因子的许多矛盾发现。这些观察结果为针对TGF-β1及其信号通路的治疗带来了挑战，并可能解释尽管对TGF-α途径进行了20多年的研究，但TGF-γ信号抑制剂在治疗纤维化疾病方面缺乏显著的临床进展。^42,43抑制纤维化前巨噬细胞，而不是全面抑制TGF-β1，可能为改善纤维化提供更合理的方法。事实上，研究已经表明，减少产生TGF-β1的巨噬细胞的数量可以显著减缓肝纤维化的进展。⁴⁴

巨噬细胞分泌的几种因子控制纤维生成

除了产生TGF-β1外，活化的巨噬细胞和枯否细胞还通过分泌多种趋化因子、细胞因子和生长因子来调节纤维化。与其他先天免疫细胞类型一样，巨噬细胞被与一系列模式再识别受体相关的病原体相关分子模式激活。⁴⁵一旦受到刺激，巨噬细胞就会分泌因子，将肌成纤维细胞和其他炎性细胞招募到组织损伤部位，这些招募的细胞还可以分泌多种趋化因子、细胞因子和生长因子。^{14,25,46–48}因此，除TGF-β1外，活化的巨噬细胞通过分泌启动和维持炎症级联反应的多种介质间接放大纤维化反应。早期研究表明，单核细胞趋化蛋白（MCP）-1在招募表达CC趋化因子受体（CCR）2的单核细胞中的重要性。⁴⁹活化的单核细胞反过来产生MCP-2和MCP-3，它们通过招募和激活肌成纤维细胞以及调节巨噬细胞衍生的MMPs（包括MMP2和MMP9）的生成，参与了原发性胆汁性肝硬化和肝纤维化的发展。^34,50–52CC趋化因子巨噬细胞炎性蛋白（MIP）-1α、MIP-1β、活化后调节的正常t细胞表达和分泌（RANTES）及其相应受体CCR1和CCR5在肝纤维化模型中也经常上调。²⁵此外，中和研究确定了表达CCR1和CCR5的Kupffer细胞在肝纤维化发展中的重要作用。⁵³MIP-2还通过调节血管生成参与纤维生成。⁵⁴另一个值得注意的化学引诱剂是骨桥蛋白（OPN）。^55,56研究表明，OPN将巨噬细胞招募到受损组织，⁵⁷和OPN实验^−/−小鼠证实OPN在肾和肝纤维化的发展中具有重要作用。^58,59然而，OPN也可以保护小鼠免受CCl的伤害₄-诱导肝纤维化。⁶⁰不管OPN的确切作用机制如何，这些研究很好地说明巨噬细胞通过不同于TGF-β1的机制调节纤维化。⁶¹事实上，巨噬细胞（库普弗细胞）产生和表达的趋化因子和趋化因子受体之间的复杂相互作用，通过促进炎症、血管生成和巨噬细胞和成纤维细胞向组织损伤部位的募集，部分调节纤维化。

除了分泌TGF-β1和趋化因子外，巨噬细胞还是调节纤维化的其他因子的重要来源。一种是PDGF，它刺激肌成纤维细胞的增殖、存活和迁移。^62,63甲磺酸伊马替尼（STI-571，Gleevec）是一种PDGF受体酪氨酸激酶抑制剂，因此作为慢性肝纤维化的一种可能的治疗方法正在临床前开发中。⁶⁴巨噬细胞对促炎性损伤产生大量IL-β1，最近的研究表明，IL-1髓样分化初级反应基因（88）（MyD88）信号和炎性体对肺纤维化的发生至关重要^15,65–67可能还有肝脏。^68,69另一个因素是尿激酶纤溶酶原激活剂，它产生纤溶酶直接降解ECM并协助激活MMPs。^70,71还有其他研究表明，半乳糖凝集素-3，一种由巨噬细胞产生的β-半乳糖苷结合凝集素，与肾成纤维细胞的激活密切相关。半乳糖凝集素-3阳性巨噬细胞的耗竭降低了单侧输尿管梗阻后纤维化的严重程度。⁷²巨噬细胞还产生胰岛素样生长因子-I，刺激肌成纤维细胞的增殖和存活，并促进这些细胞合成胶原蛋白。⁷³最后，在某些情况下，巨噬细胞和枯否细胞分泌IL-4和IL-13，^74,75其（如在下一节中所讨论的）被认为作为有效的促纤维化细胞因子发挥作用。⁷⁶

TH2细胞因子和交替激活巨噬细胞的作用

Th2细胞因子IL-4和IL-13，如TGF-β1，直接刺激小鼠和人成纤维细胞的胶原合成。^77–79它们还促进人肺成纤维细胞中典型肌成纤维细胞表型的发育。⁸⁰为了支持这些观察结果血吸虫感染时，使用IL-12从Th2型细胞因子转换为Th1型细胞因子，表明Th2反应与显著的肝纤维化相关，Th1反应提供了抗纤维化保护。⁸¹CCl也观察到类似的结果₄-诱导肝纤维化模型。⁸²随后的研究分析了Th2细胞因子的个别作用，并确定IL-13是小鼠血吸虫病肝纤维化的主要诱导剂，^77,83尽管IL-4、IL-5、IL-10和IL-21都通过不同的机制参与。^77,84–86IL-13也与慢性丙型肝炎病毒感染中肝纤维化的发展有关。⁸⁷虽然IL-13可以直接刺激成纤维细胞的胶原合成，但至少有一项研究表明，IL-13通过诱导和激活潜在的TGF-β1间接促进纤维化。⁴¹然而，血吸虫病模型的结果表明，IL-13诱导肝纤维化独立于TGF-β1信号传导，¹⁶这与人类肝纤维化的研究结果一致。⁸⁷IL-13和TGF-β1也被证明在肌成纤维细胞的激活中起协同作用。⁷⁹

与肌成纤维细胞一样，巨噬细胞对Th2细胞因子有反应，许多研究表明IL-4/IL-13刺激的巨噬细胞参与了纤维化的发病机制，^88,89尽管他们的确切贡献仍有争议。^14,90–92Gordon及其同事首先注意到，接受IL-4治疗的巨噬细胞产生了一种不同于暴露于干扰素-γ的“经典活化巨噬细胞”（CAM）的替代激活状态。^93–95后来发现IL-13与IL-4具有同等作用。⁹⁴在体外，该表型的特征是主要组织相容性复合体II类、甘露糖受体（CD206）、Ym1、Fizz1/Relm-α和精氨酸酶活性升高。^89,93–98这些细胞现在通常被称为“交替激活的巨噬细胞”（AAM）或M2巨噬细胞。^90,95血吸虫病诱导的肝纤维化研究发现，AAM占鸡蛋诱导的肝肉芽肿的20%至30%，表明这些细胞在肝纤维化中发挥着重要的调节作用。⁸⁹事实上，与对照组小鼠相比，用Th1诱导的IL-12治疗的受感染小鼠具有更多的一氧化氮（NO）表达CAM和更少的肝纤维化。然而，有趣的是，当NO生成被阻断时，纤维化得以恢复，这表明AAM和CAM分别具有促纤维化和抗纤维化作用。^88,89该模型也得到了阳离子氨基转运体-2（CAT-2）缺陷小鼠的研究结果的支持，CAT-2导入L-精氨酸用于巨噬细胞产生NO。⁹⁹CAT-2类^−/−小鼠在以下情况下发生了加重的肝纤维化血吸虫感染，与AAM和成纤维细胞中NO生成减少和Arg1活性增加有关。¹⁰总之，这些研究支持这样一种假设，即巨噬细胞的表型（经典型与交替激活型）在肝纤维化发病机制中的作用与CD4型相同，甚至更重要⁺辅助性T细胞反应（Th1对Th2）。⁷⁶

其他几种纤维化模型也表明AAM参与了纤维化的发病机制。正如在血吸虫病中观察到的那样，潜伏疱疹病毒感染诱导的纤维化与大量AAM相关。¹⁰⁰二氧化硅诱导的肺纤维化模型还发现，AAM的IL-4Rα依赖性分化对CD4的诱导和维持至关重要⁺触发纤维化所需的Th2反应。¹⁰¹还有一些人提出，AAM是激活产生胶原蛋白的肌成纤维细胞所必需的，这表明这两种细胞类型之间存在正反馈回路。^76,89,102鉴于AAM对纤维化的发展可能有重要作用，最近的大量研究试图通过IL-4、IL-13、IL-10、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、IL-21、前列腺素E2（PGE₂)和Toll样受体信号传导都发挥着重要作用。^{85,89,97,103,104}人们对了解包括精氨酸酶-1在内的具有选择性激活特征的独特基因组的功能也越来越感兴趣(精氨酸1)，甘露糖受体(Mrc1公司)，FIZZ1（Relm-α/低氧诱导有丝分裂因子/雷特纳)以及大型几丁质酶基因家族（Ym1[Chi3l3公司]，平方米[Chi3l4公司]，酸性哺乳动物几丁质酶[芡欧鼠尾草]和YKL-40/BRP-3）。^105–107

巨噬细胞相关RELM-α/FIZZ1对纤维化的调节

Relm-α在纤维化中的作用是一个正在进行的研究课题，也存在一些争议。Relm-α(雷特纳)是富含半胱氨酸的分泌蛋白家族的成员抵抗素样分子或发现于炎症区最初在肺部发现。¹⁰⁸抵抗素样家族由四个成员组成：Retnla/Relm-α/FIZZ1、Relm-β/FIZZ 2、抵抗素/FIZ93和Relm-γ/FIZ94。¹⁰⁹Relm-α由支气管上皮细胞以及大肠和小肠壁表达，最初被假设为调节肥胖和2型糖尿病。¹¹⁰在大多数蠕虫感染期间，肺部以及肺部、肝脏和/或肠道的过敏反应期间，Relm-α增加，这主要是由于IL-4、IL-13和Stat6依赖性信号。^107,111,112Relm-α也在AAM中诱导，作为替代激活的有用生物标记物。^113–115对博莱霉素纤维化模型的研究表明，Relm-α在肺纤维化过程中高度诱导。^116,117在体外，表达Relmα的细胞通过一种依赖于notch1但不依赖于TGF-β1的机制激活成纤维细胞中的α-平滑肌肌动蛋白和I型胶原表达。^116,117Relm-α对小鼠肺成纤维细胞也有抗凋亡作用。总之，这些发现提供了证据表明巨噬细胞衍生的Relm-α可能通过促进肌成纤维细胞的分化和存活而参与纤维形成。¹¹⁸Relm-β（Retnlb）也提出了类似的假设。¹¹⁹因此，Relm-α和-β都被预测为Th2介导炎症部位伤口修复和纤维化的重要介质。

除了受伤的肺外，在感染多种后生动物寄生虫后，还发现大量Relm-α。^{85,107,120–123}在血吸虫病中，肝纤维化和门脉高压是慢性发病和死亡的主要原因，Th2细胞因子对纤维化的发展至关重要。^83,124Relm-α在肉芽肿性肠道、肝脏和肺中显著诱导曼索尼-感染和虫卵感染小鼠^85,107其表达取决于Th2免疫应答。¹⁰⁷令人惊讶的是，尽管对其他寄生虫的研究将Relm-α的表达与AAM联系起来，^85,121,125嗜酸性粒细胞似乎是血吸虫感染期间Relm-α的主要产生者。¹²⁶用Relm-α基因敲除/报告小鼠进行的实验表明，蠕虫诱导的CD4的发育不需要Relm-⁺肺、肝或肠道中的Th2反应。¹²⁶相反，消融Relm-α促进了Th2对曼索尼卵子，导致IL-13介导的肝纤维化加剧。Relm-α同样减少了蛋黄小鼠肺部的炎症反应。^126,127因此，与先前使用重组Relm-α/Fizz1蛋白进行的体外研究可能预测的诱导纤维化不同，^111,116在体内，Relm-α作为Th2反应的负调节因子，对血吸虫病诱导的纤维化具有保护作用。^126,127然而，巨噬细胞衍生的Relm-α的具体作用尚不清楚。巨噬细胞中Relm-α的条件性缺失有助于阐明其在纤维化中的作用。研究Relm-α在其他纤维化疾病中的作用也很重要。¹¹¹

壳聚糖酶和壳凝集素调节纤维化

与Relm-α一样，几丁质结合蛋白在纤维化病变中被诱导，与AAM相关，并且仍然是一个活跃的研究课题，但尚未有定论。活性几丁质酶水解几丁质，几丁质是一种低聚糖聚合物，存在于昆虫、甲壳动物、真菌细胞壁和一些寄生蠕虫（但不存在于脊椎动物）的外骨骼中。已鉴定出八种人类几丁质酶，但只有两种保留了几丁质酶酶活性，即几丁质三糖苷酶(CHIT1公司)和酸性哺乳动物几丁质酶(芡欧鼠尾草). 由于催化结构域的突变，其他几丁质酶失去了几丁质溶酶活性，被称为甲壳素.¹²⁸有趣的是，几丁质酶和几丁质素的表达在感染和炎症反应期间增加，并在Th2型免疫中表现出重要的调节活性，^107,129尽管活性几丁质酶的确切功能仍存在争议。^130,131酸性哺乳动物几丁质酶（AMCase）由IL-13在上皮细胞和巨噬细胞中诱导。在空气过敏性哮喘模型中，AMCase活性的中和已被证明可以通过抑制IL-13通路的激活，改善Th2依赖性炎症、AAM的发展、气道重塑和气道高反应性。¹³¹最近，小鼠几丁质酮乳房退化蛋白-39（BRP-39；Chi3l1公司)及其人类同源物YKL-40。¹³²尽管AMCase和BRP-39均被确定为IL-13诱导反应的关键介质，但其他研究表明，IL-4/13诱导的AMCase活性抑制甲壳素促进Th2、AAM和过敏反应。¹³⁰为了更好地了解AM-Case和整个几丁质酶样家族在Th2驱动的病理发展中的作用，显然需要进行进一步的研究。

除了过敏性C型炎症外，几丁质酶和几丁质凝集素也与包括肝脏在内的几个器官的纤维化发展有关，可能是因为它们与Th2型免疫反应有关。例如，主要由活化的巨噬细胞和库普弗细胞产生的人壳三糖苷酶，¹³³在非酒精性脂肪性肝炎患者中升高。^134–136在特发性肺纤维化或结节病患者的肺灌洗液样本中，尤其是在进展性疾病和严重肺部受累患者的肺灌洗液样本中巨噬细胞衍生的壳三糖苷酶也过度表达，这表明该酶在弥漫性肺疾病相关纤维化的发病机制中发挥作用。^137,138血浆YKL-40水平与肝纤维化程度平行增加，因此可能作为疾病严重程度的血清生物标志物。¹³⁹然而，结节病、内毒素血症和某些类型癌症患者的血清中YKL-40也增加，^140–142这表明它可能更好地标记组织损伤、活动性炎症和一般纤维化，而不是区分肝纤维化，这一模式与YKL-40作为成纤维细胞和血管内皮细胞生长因子的假定作用一致。¹⁴²AMCase、壳三糖苷酶和BRP-39在植入曼索尼这表明几丁质酶家族可能在感染介导的IL-13依赖性纤维化的发展中发挥重要作用。^107,143需要进行详细的机理研究来阐明几丁质酶和几丁质醇在纤维化发病机制中的独特作用。

精氨酸酶-1表达的巨噬细胞负调控纤维化

尽管多种蛋白质在AAM和CAM之间差异表达，^105,122,144酶Arg-1和NOS-2分别是用于区分这两个种群的关键诱导基因。^97,145,146IL-13激活的巨噬细胞通过Arg-1高度调节的机制产生氨基酸脯氨酸。⁸⁹因为胶原蛋白的合成需要脯氨酸，¹⁴⁷该途径可能解释AAM如何解释伤口愈合和纤维化的关键步骤。^{76,100,107,148–150}事实上，有人认为IL-13的促纤维化活性取决于巨噬细胞中Arg-1的激活⁸⁹然而，最近LysM进行的一项关键研究对这一假设提出了挑战^Cre公司IL-4Rα^{−/弗洛克斯}巨噬细胞不能识别IL-4或IL-13，因此不能被选择性激活。¹⁵¹如果剥夺AAMí，血吸虫感染小鼠的反应是增加Th1细胞因子的产生和NOS-2活性，这会夸大肝脏和肠道病理，破坏排卵，并导致感染急性期的败血症。然而，在缺乏AAM的情况下，鸡蛋诱导的肉芽肿和肝纤维化正常发展。因此，至少在血吸虫病的情况下，肝纤维化或肉芽肿的形成并不严格要求AAMí，而是通过下调肠道中促炎细胞因子的表达来避免急性发病率和死亡率。¹⁵¹然而，在这些研究中，巨噬细胞相关的Arg-1的特异性作用尚不清楚。

最近的研究使用RNA干扰、巨噬细胞耗竭和精氨酸酶抑制剂测试了精氨酸代谢在各种Th2疾病模型中的功能，^120,152,153然而，研究巨噬细胞相关的Arg-1在纤维化调节中的作用的研究相对较少。因为Arg-1主要由巨噬细胞表达^85,89新创建的LysM^Cre公司精氨酸-1^{−/弗洛克斯}通过选择性删除精氨酸酶在血吸虫病肝纤维化模型中的作用，小鼠提供了一种理想的工具ARG1公司在巨噬细胞中。¹⁰³与LysM的研究结果相反^Cre公司IL-4Rα^{−/弗洛克斯}老鼠，¹⁵¹AAM中特异性精氨酸酶-1活性的减少加剧了肝纤维化的发展，并增加了Th2免疫反应，但没有改变AAMб的发展。⁹¹巨噬细胞特异性Arg1基因敲除小鼠也未能发生内毒素血症或肝毒性，并在急性感染中存活下来，这表明AAM的Arg-1表达不需要抑制Th1-和NOS-2介导的发病率和死亡率。相反，LysM^Cre公司精氨酸-1^{−/弗洛克斯}小鼠在慢性感染阶段死亡速度加快，肉芽肿大小（即炎症）、肝纤维化和门脉高压明显增加。肠中也经常发现血液，这表明侧支血管出血是导致其发病率和死亡率的原因。因此，尽管Arg-1最初被假设促进纤维化和门脉高压，但LysM的研究^Cre公司精氨酸-1^{−/弗洛克斯}小鼠提示，表达Arg1的AAM的主要作用是减缓血吸虫病诱导的肝脏疾病的进展。⁹¹

Th2细胞因子激活的巨噬细胞通常被描述为“抑制”细胞。¹⁵⁴然而，大多数研究都集中在与癌症相关的“髓源性抑制细胞”上，这些细胞交叉调节1型免疫并抑制经典活化巨噬细胞的功能。^155–157血吸虫病模型的结果表明，AAM通过特异性减少CD4的增殖和/或活化来减缓IL-13依赖性肝纤维化的进展⁺Th2细胞，⁹¹虽然不能排除对肌成纤维细胞的抑制作用。IL-13激活的野生型巨噬细胞促进了最小的抗原特异性T细胞增殖，而从Arg-1基因敲除小鼠获得的巨噬细胞在IL-13刺激前后促进了强劲的T细胞增殖。⁹¹如果野生型AAM补充外源L-精氨酸，也可以恢复T细胞增殖，这表明表达Arg1的AAM⁄的抑制活性是通过L-精氨碱缺失介导的。^91,155抑制性细胞因子IL-10和TGF-β1未参与，进一步证实AAM消耗L-精氨酸是主要的抑制机制。因此，表达Arg1的AAM通过抑制抗原特异性CD4，至少部分减缓了肝纤维化的发展⁺Th2-细胞反应。这一结论与先前的报道形成对比，先前的报道表明AAM是诱导Th2细胞反应所必需的。^75,93,158鉴于这些新发现，研究表达Arg1的巨噬细胞是否阻碍ECM在其他纤维化疾病中的沉积将非常重要。^159,160

巨噬细胞在分解和逆转纤维化中的作用

尽管多年来纤维化被认为是一个渐进的、不可逆的过程，但最近的研究对这一理论提出了挑战。也许与直觉相反，持续的炎症可能是逆转纤维化的关键，因为炎症细胞，尤其是活化的巨噬细胞，是促进ECM降解的基质金属蛋白酶（胶原酶）的关键来源。新招募的巨噬细胞和常驻的Kupffer细胞也吞噬凋亡的肌成纤维细胞，并清除细胞碎片，否则会使纤维化过程持续下去。虽然解决纤维化的关键胶原酶的身份和来源尚不清楚，但越来越多的证据强烈表明巨噬细胞和间质胶原酶MMP1、MMP2、MMP8、MMP9和MMP13参与了纤维化的逆转。实验表明，在纤维化消退开始时（恢复期）巨噬细胞的耗竭可以延缓ECM降解和活化HSC的丢失。¹⁹相反，将巨噬细胞转移到单侧输尿管梗阻小鼠体内可减轻肾纤维化的发展。¹⁶¹肝巨噬细胞也可能通过招募中性粒细胞在纤维化的解决中发挥间接作用，中性粒细胞的胶原酶可有效消化ECM成分。¹⁶²总之，这些观察结果表明，巨噬细胞通过多种机制调节溶解和逆转纤维化，产生MMPs降解ECM，招募和/或激活额外的胶原酶生成细胞，吞噬细胞碎片。鉴于巨噬细胞同时发挥促纤维化和抗纤维化活性，^19,163确定优先激活抗纤维化巨噬细胞的表型、亚群和/或可溶性介质，将是开发“圣杯”疗法的重要进展，该疗法可以逆转已建立和进行性纤维化。巨噬细胞的异质性和可塑性是实现这一目标的一个巨大障碍，这可能解释了为什么在全球范围内消耗巨噬细胞往往会产生相互矛盾的结果。^164,165操纵不同的巨噬细胞亚群对了解巨噬细胞在纤维化的起始、维持和消退阶段的作用至关重要。^19,163

逆转纤维化的一个合理起点是确定基质金属蛋白酶和其他酶能够分解构成纤维化病变的ECM成分。瘢痕相关巨噬细胞是MMP13的主要来源，研究表明CCl的分解₄-MMP13缺陷小鼠诱导的肝纤维化显著减缓。¹⁶⁶血吸虫病模型的结果还揭示了MMP13在感染诱导的肝纤维化发展中的重要抗纤维化作用。在本研究中，IL-13介导的纤维化依赖于MMP12（巨噬细胞金属弹性蛋白酶），并与胶原酶MMP2、MMP9和MMP13的表达显著增加相关，表明MMP12通过限制ECM降解MMPs的表达而促进纤维化。¹⁶⁷这些发现与最近的研究一致，研究表明巨噬细胞过度表达MMP9可以减轻博莱霉素诱导的肺纤维化，¹⁶⁸Kupffer细胞产生的MMP13抑制猪血清诱导的肝纤维化。¹⁶⁹尽管许多研究表明胶原酶具有抗纤维化作用，但也有少数研究提供了相互矛盾的结果。事实上，一项研究表明，胆道结扎引起的胆汁淤积诱导的肝纤维化在缺乏MMP13的情况下会减弱。这些作者认为巨噬细胞衍生的MMP13调节HSC的增殖和激活，从而确定了MMP13的关键促纤维化作用。¹⁷⁰在诱导大鼠肝纤维化过程中，当巨噬细胞浸润被阻断时，观察到类似的保护作用。¹⁷¹这些发现强化了巨噬细胞和枯否细胞同时具有促纤维化和抗纤维化活性的关键点，具体的实验模型、基质金属蛋白酶的类型和反应的阶段可能决定了巨噬细胞对纤维化的进展、消退和逆转的总体贡献。总之，这些观察结果表明，目前流行的方法不是完全关闭炎症，^172–174操纵巨噬细胞数量或炎症反应的特征，^2,25,91可能为治疗进展性和晚期纤维化疾病提供更有力的策略。

总结和未来目标

很明显，巨噬细胞在纤维化的诱导和消退中起着至关重要的作用。MMP表达模式的轻微改变似乎可以显著影响预后，巨噬细胞衍生的MMP12增强纤维化，而MMP1和MMP13显示出强大的抗纤维化活性。^166,167为了促进纤维化，巨噬细胞产生特定的MMPs，如MMP9，降解基底膜，使炎症细胞和招募的成纤维细胞进入损伤部位。它们还分泌多种促纤维化介质，包括TGF-β1、PDGF和许多招募和激活炎症细胞的趋化因子。为了负向调节纤维化，巨噬细胞分泌诱导肌成纤维细胞凋亡的因子，清除导致炎症持续存在的细胞碎片，吞噬和消化ECM成分，并刺激其他细胞类型（包括星状细胞、肌成纤维母细胞和中性粒细胞）中胶原蛋白降解MMPs的产生。巨噬细胞介导的ECM变化也会影响肌成纤维细胞的存活，从而促进进展性纤维化的终止。¹⁷⁵通过表达Arg-1，巨噬细胞也消耗CD4⁺T细胞和肌成纤维细胞需要增殖，从而促进纤维化前免疫反应的下调。⁹¹这些观察结果与最近的许多研究一致，这些研究表明巨噬细胞对纤维化的解决至关重要。

因此，虽然肌成纤维细胞通常被认为是纤维化的“主介质”，因为它们合成胶原蛋白和其他ECM成分，但巨噬细胞通过充当肌成纤维功能和ECM降解的“主调节器”发挥同样重要的作用。未来研究的一个关键目标是确定不同的巨噬细胞亚群何时以及如何控制这些不同的功能，或者同一巨噬细胞群是否可以随着时间的推移与当地环境中发现的新刺激相协调来调整其表型。测试从纤维化中恢复是否需要从骨髓中招募一类新的巨噬细胞尤为重要。⁵¹除了明确哪些巨噬细胞亚群促进、抑制或逆转纤维化外，未来的研究还应阐明调节巨噬细胞表型转化、分化和募集的信号。随着我们越来越认识到巨噬细胞在纤维生成中的复杂作用，巨噬细胞的全面耗竭似乎不再是治疗高度进展性和既定疾病的可行选择。¹⁹相反，未来的工作应侧重于确定有助于解决和逆转纤维化的特定巨噬细胞亚群及其具体作用机制。

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