引用本文： 何園, 張硌, 劉慧瑩, 柏長青. 巨噬細胞對急性肺損傷后炎癥的消解與組織修復的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2018, 17(4): 430-434. doi: 10.7507/1671-6205.201711021 復制
急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是指心源性以外的各種肺內外致病因素導致的急性、進行性、缺氧性急性呼吸衰竭，其臨床的主要特征是肺水腫、肺萎陷、難治性低氧血癥，其病理生理特征主要有肺容積減少、肺順應性降低以及嚴重的通氣/血流比例失調。ALI 發展至嚴重階段被稱為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），出現低氧血癥，雙肺透光度降低，肺內分流和生理無效腔增加，肺順應性降低，可導致呼吸衰竭、多器官功能障礙甚至死亡[1]。引起 ALI/ARDS 的病因比較復雜，如感染、膿毒血癥、外傷、休克、中毒等，其中革蘭陰性桿菌感染為最主要的原因，而內毒素脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）正是革蘭陰性桿菌感染的主要致病因素[2]。流行病學調查顯示 2005 年我國 ALI 的發病率為 79/10 萬[3]，最近研究顯示 ARDS 患者 28 天病死率達 37.1%，重癥監護病房（intensive care unit，ICU）中 ALI/ARDS 的發生率和病死率較高[4]，并缺乏有效的治療手段，已成為當前呼吸危重癥領域亟待解決的難題。
ALI/ARDS 發病機制復雜，至今還未完全闡明[5]。近年大量實驗指出在膿毒血癥、肺炎、休克等疾病中，促炎因子如白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-1、IL-8、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、腫瘤壞死因子- α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等表達上調，進而導致多種效應細胞包括肺泡毛細血管內皮細胞、中性粒細胞、肺泡巨噬細胞等細胞內部激活，從而引起全身性損傷，包括在肺內所導致肺損傷[6-7]。
肺泡巨噬細胞是組織駐留巨噬細胞或招募巨噬細胞，主要分布在肺泡腔內，占肺泡常駐細胞的 80%，形成機體的第一道宿主防線，具有識別外源抗原和吞噬的作用[8]，并可通過 Toll 樣受體、NOD 樣受體、維甲酸誘導基因 I 等其他模式的受體來調節和啟動免疫炎癥反應，從而清除病原體。然而，當病原體被清除或促炎因子下降時，肺炎也不會立即好轉，因為使組織重回平衡是一個活躍的、緊密協調的過程，它包括終止中性粒細胞向炎癥部位遷移，恢復血管的正常通透性，去除外滲液，終止單核細胞遷移并分化為駐留肺泡巨噬細胞，移除凋亡的中性粒細胞，最后修復損傷的組織并恢復內皮和上皮單層細胞的功能。目前，越來越多的研究者認識到肺泡巨噬細胞的另一個重要的功能——高功能可塑性，即接收不同的信號就可極化為不同的表型從而發揮不同的作用。肺泡巨噬細胞能整合各種信號，終止炎癥反應并修復組織，這對于體內恢復平衡來說是至關重要的。因此，正確理解肺泡巨噬細胞在 ALI/ARDS 中的作用顯得尤為必要。
1 巨噬細胞介導炎癥的消解——通過局部脂質和介質的改變
脂質介質是終止肺炎并啟動消炎的關鍵因素[9]。在炎癥初始階段，由花生四烯酸產生的前列腺素和白三烯，通過內皮細胞、中性粒細胞和組織駐留細胞并招募巨噬細胞來擴大炎癥[10]。隨后，以環加氧酶依賴的方式產生的前列腺素 E2（prostaglandin E2，PGE2）和前列腺素 D2（PGD2）促進具有抗炎和促消炎活性脂質介質的合成。
1.1 脂氧素與 ALI/ARDS
近年來，大量實驗指出脂氧素對不同的 ALI/ARDS 動物模型均有一定的治療效果，脂氧素在 ALI/ARDS 發生發展及轉歸過程中的保護性作用已被證實[11]。脂氧素是脂氧合酶衍生的雙氧化二十烷酸，可抑制中性粒細胞募集到炎癥部位并抑制其促炎活性，但可促進巨噬細胞前體的募集[12]。脂氧素 A4（lipoxin A4，LXA4）是一種重要的內源性脂質介質，具有很強的抗炎癥效應，對多種炎癥反應有明顯的負向調控作用[11]。LXA4 可刺激巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞從而介導炎癥的消解[13]；相反，吞噬了中性粒細胞的巨噬細胞又成為脂氧素的主要來源[14]。因此，脂氧素通過激活巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞來消解炎癥。
1.2 消散素（resolvin，RV）與保護素（protectin）
消散素與保護素是近年來新發現的體內抗炎物質，由二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸轉化而來[15]。消散素 E1（RvE1）的抗炎機制主要通過結合巨噬細胞及其前體表達的 ChemR23 受體，并減弱 TNF 介導的核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路的活化，從而激活抗炎信號通路[16]。類似于脂氧素，RvD1 和保護素 D1 可通過巨噬細胞的吞噬作用來消退炎癥[17]，從而改善 ALI/ARDS 的預后。
1.3 趨化因子
研究發現趨化因子及其受體與 ALI/ARDS 有密切的關系[18]。趨化因子一般在細胞內沒有儲存，在外來刺激下分泌產生，可與相應的受體作用從而控制各種炎癥細胞在循環系統和組織器官間的定向遷移，使炎癥細胞到達感染部位，發揮功能[19]。CXCR2 是中性粒細胞主要的趨化因子受體[20]。在肺損傷小鼠模型中，CXCR2 基因敲除或抑制 CXCR2 的活性，在使中性粒細胞數明顯降低的同時肺損傷的程度也明顯減輕[21-22]。而且，CCL2 和 CCL7 可參與調節中性粒細胞遷移的重要炎性趨化因子，有可能作為 ARDS 的治療靶點[21-22]。
2 巨噬細胞可有效終止中性粒細胞浸潤
2.1 終止中性粒細胞浸潤
巨噬細胞在獲得信號后可終止中性粒細胞浸潤。在 LPS 誘導的肺損傷模型中，一旦阻斷 IL-1β 和受體 IL-1R1 的活性，那么由巨噬細胞分泌的 IL-1ra下調肺泡釋放中性粒細胞趨化因子巨噬細胞炎性蛋白-2 和上皮黏附分子-1，從而減弱了對中性粒細胞的趨化作用[23]。中性粒細胞的存活時間相當短，一旦達到炎癥部位，它們就開始釋放生存信號如粒細胞集落刺激因子或 IL-1β 以延長其抗細菌作用。通過受體水平 IL-1β 的拮抗作用，巨噬細胞來源的 IL-1ra 可能會促使中性粒細胞凋亡[23]。此外，研究證明在肺損傷模型中肺泡巨噬細胞是 TNF-α 的主要來源[24]，較高濃度的 TNF-α 可促進中性粒細胞的凋亡[25]。
2.2 吞噬凋亡的中性粒細胞
巨噬細胞有效地吞噬清除凋亡的中性粒細胞，對急性炎癥的消退、恢復機體的穩態至關重要[26]。通過肺泡巨噬細胞協調清除凋亡細胞可以阻止其釋放毒性，減輕細胞內組織的損傷。與壞死相反，中性粒細胞的凋亡為肺泡巨噬細胞提供信號以啟動部分損傷組織的清除并促進炎癥的消退。首先，凋亡的中性粒細胞釋放信號分子，吸引巨噬細胞或其前體[26]；然后，巨噬細胞可表達多種受體，這些受體有的直接與凋亡的中性粒細胞釋放的信號結合，有的通過橋接分子間接與其結合[27]；最后，巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞。
2.3 攝入中性粒細胞導致巨噬細胞的表型發生改變
當吞噬了凋亡的中性粒細胞后，巨噬細胞釋放抗炎和促修復因子。這一領域的首篇報道稱 LPS 誘導的單核細胞和凋亡的淋巴細胞共培養可抑制促炎因子 TNF-α 的表達并調高免疫抑制因子 TGF-β 和 IL-10 的表達[28]。后來的研究指出，巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞，在人類的單核細胞源和小鼠的肺泡巨噬細胞中也有類似的效應，即抗炎癥因子 TGF-β、PGE2 和血小板活化因子的表達升高[29]。對凋亡細胞的吞噬不但可阻止巨噬細胞殺死常駐組織細胞，而且還可引發生長因子的釋放，如血管內皮生長因子[30]或肝細胞生長因子[31]，其對損傷后組織的修復至關重要。凋亡細胞的抗炎活性可抑制吞噬巨噬細胞中促炎介質的釋放[32]。抗炎活性的獲得在于中性粒細胞凋亡發出信號刺激從而引起促炎活性的消失，它發生在中性粒細胞凋亡至死亡的整個階段[33]。因此，巨噬細胞可通過誘導中性粒細胞凋亡，吞噬凋亡的中性粒細胞，減輕促炎因子的釋放，增加抗炎因子的釋放并誘導生長因子的表達，緩解炎癥并修復組織。
3 巨噬細胞的可塑性及其效應
可塑性是巨噬細胞的一個顯著特征，指巨噬細胞可以通過改變自身表型和生理特征來適應微環境。這些形態和功能上的改變導致巨噬細胞分化為不同種群，這就是通常所說的巨噬細胞的極化[34]。
3.1 巨噬細胞的極化及分子標志物
根據不同的激活方式，巨噬細胞可分為經典激活的巨噬細胞（classically activated macrophages，CAMs 或 M1）和非經典激活的巨噬細胞（alternatively activated macrophages，AAMs 或 M2）[35]。M1 型巨噬細胞與 TNF-α、γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）、IL-6 和 IL-12 等促炎因子的釋放有關，這些因子也可作為 M1 型巨噬細胞的分子標志物，通常發揮促炎癥作用，有助于清除病原體[36]。相反，M2 型巨噬細胞可以分泌抗炎因子如 IL-1ra、IL-10 和 TGF-β，同時促進血管生成，有助于傷口愈合和組織重塑[35]。目前公認的 M2 型巨噬細胞的分子標志物為巨噬細胞甘露糖受體（macrophage mannose receptor 1，Mrc1 或稱 Cd206）、類抵抗素（Retnla 或稱 Fizz1）、類幾丁質酶 3 樣分子 3（Chi3l3 或稱 Ym1）、精氨酸酶 1（arginase 1，Arg1）和一些趨化因子[37]。
3.2 巨噬細胞極化的調控
在 ALI 中，M1 型巨噬細胞增加并分泌促炎細胞因子，在抵御病原入侵的同時也對肺部產生了急性損傷作用。M2 型巨噬細胞可根據誘導因素的不同及功能的差異再細分為 M2a、M2b、M2c 等亞型，其中 M2a 起促進損傷修復的作用，M2b 和 M2c 主要起免疫調節和免疫抑制的作用，M2c 也可促進組織修復，有利于肺部損傷組織的愈合。M1 型與 M2 型可以相互轉化。使用粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）在體外誘導培養的骨髓細胞，可以分別形成 M1 型和 M2 型巨噬細胞[38]。Pleckstrin homology （PH）-domain-containing family O member 2（PLEKHO2 或稱 PLEKHQ1）有利于 M-CSF 依賴性巨噬細胞的存活[39]。機體分泌的 IFN-γ 和 TNF 可促進 M1 型巨噬細胞的形成，IL-4 和 IL-13 可直接促進巨噬細胞向 M2 型極化[34]。由內毒素導致的 ALI 過程中，肺泡 M1 型巨噬細胞的激活加劇了肺組織的炎癥反應，同時 M1 型巨噬細胞導致肺泡Ⅱ型上皮細胞的凋亡也可能參與了肺組織損傷進程[40]。Notch-RBP-J 可促進 LPS 介導的干擾素調控因子 8 的穩定性，RBP-J–/–小鼠中炎性因子的表達下降，且 RBP-J 還可抑制 Jmjd3 相關 M2 型巨噬細胞極化因子表達，表明 Notch-RBP-J 既促進 M1 型巨噬細胞極化又抑制 M2 型巨噬細胞的極化[41]。將巨噬細胞與骨髓間充質干細胞共培養，可誘導巨噬細胞向 M2 型分化[42]。鈣離子/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶激酶 β（CaMKKβ）通過激活 AMPK/JAK2/STAT3 信號通路，可促進 IL-4 誘導的巨噬細胞向 M2 型極化[43]。近年來的研究主要聚焦在抑制巨噬細胞向 M1 型轉換或者促使其 M2 型轉變，例如，王保健等[44]指出槲皮素可通過抑制 M1 型巨噬細胞極化及其介導的免疫反應，顯著改善海水誘發性急性肺損傷后氣體交換功能，減輕肺組織病變，從而利于減輕炎癥并修復組織。
3.3 氣道上皮細胞-巨噬細胞的串擾機制影響巨噬細胞極化
呼吸系統抵御外界病原體的第一道防線為氣道黏膜，而氣道黏膜表面的保護屏障為氣道上皮，它由多種細胞構成，如克拉拉細胞（Clara 細胞）、K 細胞、基底細胞、纖毛細胞、杯狀細胞等。氣道上皮細胞的串擾途徑也與巨噬細胞的極化相關。由于肺部要進行氣體交換，所以肺表面的天然免疫力需要限制，即局部因素的改變使其高于氣道巨噬細胞激活的閾值，從而激活氣道巨噬細胞[44]。然而，為防止病原體清除后炎性細胞浸潤周圍其他組織，炎癥反應又必須被控制。調節因子 CD200R，可以嚴格限制高水平表達的氣道巨噬細胞活化，而由上皮細胞表達的 IL-10、TGF-β 可以維持 CD200R 的水平[45]。其配體 CD200 存在于氣道上皮的頂端，并控制肺泡巨噬細胞介導的炎癥。相關研究指出 CD200–/–小鼠的 M1 型巨噬細胞活性增強，其死亡率增加[46]。感染過程中巨噬細胞促炎與抗炎的表型受到鄰近氣道上皮細胞的嚴格控制，既要顯示出感染的主要靶點通過自身免疫應答有效清除病原體，還要保持肺泡屏障的完整性和機體的平衡。因此，通過可溶性因子和細胞表皮因子，上皮細胞-巨噬細胞的串擾機制似乎是保持高效宿主防御與肺炎和肺損傷之間平衡的重要機制。
4 肺泡巨噬細胞在組織修復和重塑中的應用
4.1 修復氣道上皮細胞
急性肺炎或肺感染等會導致肺泡內皮/上皮屏障的損害。肺泡上皮細胞（alveolar epithelial cell，AEC）由Ⅰ型（AECⅠ）和Ⅱ型（AECⅡ）兩種形態和功能不同的細胞類型組成。扁平狀的 AECⅠ 在肺泡表面占很高的百分比，是終末分化的，并且分裂潛力非常有限，這使其特別容易受到不可逆的損傷。立方體的、較小的 AEC Ⅱ細胞有祖細胞特性，因此與Clara 細胞分泌蛋白（CCSP+）和 Clara 細胞一起可擴增細胞，并可通過分化為 AECⅠ 細胞在損傷后肺泡的修復過程中發揮重要作用[47]。
關于 M2 型巨噬細胞的最早報道稱其有助于炎癥后宿主組織的修復，例如通過纖連蛋白-1、TGF-β誘導的基質相關蛋白轉化生長因子-β 誘導蛋白 IG-H3（BIG-H3）和胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）的表達，他們可以釋放用于組織修復和增殖的信號[34]。Cakarova 等[24]發現上皮修復過程在 ALI 的促炎階段就被引發，指出活化的肺泡巨噬細胞釋放的 TNF-α 可誘導上皮細胞的 GM-CSF 表達，從而啟動 AEC 增殖并有助于恢復肺泡屏障功能。單獨的 IL-4 或 IL-13 不能引起巨噬細胞組織修復的功能，但是 IL-4 或 IL-13 與凋亡細胞一起就可誘導巨噬細胞中的組織修復程序[48]。
4.2 恢復肺泡屏障結構和功能的完整性
損傷后肺泡屏障的成功修復與患者的生存密切相關。肺泡修復中的上皮連接形成是肺泡屏障功能恢復的關鍵指征。緊密連接對于維持肺中不連續的間隔是非常重要的。閉合蛋白和緊密連接蛋白是緊密連接處跨膜結構的主要元件，而肺泡上皮細胞表達的閉合蛋白和閉塞 1 蛋白（zonula occludens-1，ZO-1）是作為緊密連接復合物的一部分。Ganter 等[49]證實 IL-1β 通過整合素介導的上皮 TGF-β 釋放引起肺泡內皮和上皮通透性增加，可誘導內皮鈣黏蛋白的磷酸化和應激纖維形成。研究表明滲出液中巨噬細胞表達的 IL-1ra 通過 IL-1β 拮抗作用阻止肺泡上皮細胞中 ZO-1 的破壞和分解[23]。同時，巨噬細胞釋放的生長因子可能也會增加氣道上皮細胞中連接的緊密度[50]。
4.3 肺組織的重塑和纖維化
除此之外，肺泡巨噬細胞在肺組織的重塑和纖維化中起關鍵作用。大量的瘢痕和組織纖維化可能是長期肺炎后 M1 型和 M2 型巨噬細胞的極化不平衡引起的。M1 型巨噬細胞通過釋放各種抗纖維化細胞因子如 CXCL10 或基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）來解決瘢痕形成和基質降解[51]，而 M2 型巨噬細胞通過分泌多種細胞因子及生長因子，包括 TGF-β1、血小板衍生因子、IGF-1 等，促進金屬蛋白酶組織抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）分泌，調節 TIMPs/MMPs 的比例等，促使成纖維細胞遷移、堆積，并轉化為肌化成纖維細胞，導致膠原合成增加，從而參與組織修復，過量時則導致肺纖維化[52-53]。可見，巨噬細胞與肺組織的重塑密切相關并參與肺纖維化的發展進程，嚴格控制組織重塑過程對于恢復損傷后組織內的平衡非常重要。
5 小結
目前，人們對巨噬細胞的認識逐步擴展到其在組織修復、抗炎癥、代謝調控等方面的作用，也涉及巨噬細胞的極化對 ALI 的調控作用。在 ALI 的發展進程中，不同的刺激或藥物可使巨噬細胞分別向 M1 和 M2 極化，并發揮各自的作用。其中 M1 主導促炎作用，分泌一系列促炎細胞因子，加強病原體的吞噬，促進 ALI 的發展；M2 主導抑炎反應和修復組織。而當 M1/M2 處于平衡時，利于 ALI 的恢復，在一定的條件下 M1 和 M2 間可以相互轉化。近年來大多研究集中于 M1/M2 平衡向 M2 的移動，較少有研究詳細地闡釋該平衡向 M1 移動的因素和機制。對 M1/M2 平衡在 ALI 中具體機制的研究，有利于臨床發現潛在的藥物作用靶點，從而提高藥物的研發效率。今后研究的熱點和重點將是 ALI 不同時期 M1/M2 的轉化方向及其機制，M1/M2 與機體細胞的相互作用和機制，M1/M2 平衡時相關的信號轉導通路以及肺內其他罕見巨噬細胞亞群對 ALI 的潛在影響。
急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是指心源性以外的各種肺內外致病因素導致的急性、進行性、缺氧性急性呼吸衰竭，其臨床的主要特征是肺水腫、肺萎陷、難治性低氧血癥，其病理生理特征主要有肺容積減少、肺順應性降低以及嚴重的通氣/血流比例失調。ALI 發展至嚴重階段被稱為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），出現低氧血癥，雙肺透光度降低，肺內分流和生理無效腔增加，肺順應性降低，可導致呼吸衰竭、多器官功能障礙甚至死亡[1]。引起 ALI/ARDS 的病因比較復雜，如感染、膿毒血癥、外傷、休克、中毒等，其中革蘭陰性桿菌感染為最主要的原因，而內毒素脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）正是革蘭陰性桿菌感染的主要致病因素[2]。流行病學調查顯示 2005 年我國 ALI 的發病率為 79/10 萬[3]，最近研究顯示 ARDS 患者 28 天病死率達 37.1%，重癥監護病房（intensive care unit，ICU）中 ALI/ARDS 的發生率和病死率較高[4]，并缺乏有效的治療手段，已成為當前呼吸危重癥領域亟待解決的難題。
ALI/ARDS 發病機制復雜，至今還未完全闡明[5]。近年大量實驗指出在膿毒血癥、肺炎、休克等疾病中，促炎因子如白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-1、IL-8、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、腫瘤壞死因子- α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等表達上調，進而導致多種效應細胞包括肺泡毛細血管內皮細胞、中性粒細胞、肺泡巨噬細胞等細胞內部激活，從而引起全身性損傷，包括在肺內所導致肺損傷[6-7]。
肺泡巨噬細胞是組織駐留巨噬細胞或招募巨噬細胞，主要分布在肺泡腔內，占肺泡常駐細胞的 80%，形成機體的第一道宿主防線，具有識別外源抗原和吞噬的作用[8]，并可通過 Toll 樣受體、NOD 樣受體、維甲酸誘導基因 I 等其他模式的受體來調節和啟動免疫炎癥反應，從而清除病原體。然而，當病原體被清除或促炎因子下降時，肺炎也不會立即好轉，因為使組織重回平衡是一個活躍的、緊密協調的過程，它包括終止中性粒細胞向炎癥部位遷移，恢復血管的正常通透性，去除外滲液，終止單核細胞遷移并分化為駐留肺泡巨噬細胞，移除凋亡的中性粒細胞，最后修復損傷的組織并恢復內皮和上皮單層細胞的功能。目前，越來越多的研究者認識到肺泡巨噬細胞的另一個重要的功能——高功能可塑性，即接收不同的信號就可極化為不同的表型從而發揮不同的作用。肺泡巨噬細胞能整合各種信號，終止炎癥反應并修復組織，這對于體內恢復平衡來說是至關重要的。因此，正確理解肺泡巨噬細胞在 ALI/ARDS 中的作用顯得尤為必要。
1 巨噬細胞介導炎癥的消解——通過局部脂質和介質的改變
脂質介質是終止肺炎并啟動消炎的關鍵因素[9]。在炎癥初始階段，由花生四烯酸產生的前列腺素和白三烯，通過內皮細胞、中性粒細胞和組織駐留細胞并招募巨噬細胞來擴大炎癥[10]。隨后，以環加氧酶依賴的方式產生的前列腺素 E2（prostaglandin E2，PGE2）和前列腺素 D2（PGD2）促進具有抗炎和促消炎活性脂質介質的合成。
1.1 脂氧素與 ALI/ARDS
近年來，大量實驗指出脂氧素對不同的 ALI/ARDS 動物模型均有一定的治療效果，脂氧素在 ALI/ARDS 發生發展及轉歸過程中的保護性作用已被證實[11]。脂氧素是脂氧合酶衍生的雙氧化二十烷酸，可抑制中性粒細胞募集到炎癥部位并抑制其促炎活性，但可促進巨噬細胞前體的募集[12]。脂氧素 A4（lipoxin A4，LXA4）是一種重要的內源性脂質介質，具有很強的抗炎癥效應，對多種炎癥反應有明顯的負向調控作用[11]。LXA4 可刺激巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞從而介導炎癥的消解[13]；相反，吞噬了中性粒細胞的巨噬細胞又成為脂氧素的主要來源[14]。因此，脂氧素通過激活巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞來消解炎癥。
1.2 消散素（resolvin，RV）與保護素（protectin）
消散素與保護素是近年來新發現的體內抗炎物質，由二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸轉化而來[15]。消散素 E1（RvE1）的抗炎機制主要通過結合巨噬細胞及其前體表達的 ChemR23 受體，并減弱 TNF 介導的核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路的活化，從而激活抗炎信號通路[16]。類似于脂氧素，RvD1 和保護素 D1 可通過巨噬細胞的吞噬作用來消退炎癥[17]，從而改善 ALI/ARDS 的預后。
1.3 趨化因子
研究發現趨化因子及其受體與 ALI/ARDS 有密切的關系[18]。趨化因子一般在細胞內沒有儲存，在外來刺激下分泌產生，可與相應的受體作用從而控制各種炎癥細胞在循環系統和組織器官間的定向遷移，使炎癥細胞到達感染部位，發揮功能[19]。CXCR2 是中性粒細胞主要的趨化因子受體[20]。在肺損傷小鼠模型中，CXCR2 基因敲除或抑制 CXCR2 的活性，在使中性粒細胞數明顯降低的同時肺損傷的程度也明顯減輕[21-22]。而且，CCL2 和 CCL7 可參與調節中性粒細胞遷移的重要炎性趨化因子，有可能作為 ARDS 的治療靶點[21-22]。
2 巨噬細胞可有效終止中性粒細胞浸潤
2.1 終止中性粒細胞浸潤
巨噬細胞在獲得信號后可終止中性粒細胞浸潤。在 LPS 誘導的肺損傷模型中，一旦阻斷 IL-1β 和受體 IL-1R1 的活性，那么由巨噬細胞分泌的 IL-1ra下調肺泡釋放中性粒細胞趨化因子巨噬細胞炎性蛋白-2 和上皮黏附分子-1，從而減弱了對中性粒細胞的趨化作用[23]。中性粒細胞的存活時間相當短，一旦達到炎癥部位，它們就開始釋放生存信號如粒細胞集落刺激因子或 IL-1β 以延長其抗細菌作用。通過受體水平 IL-1β 的拮抗作用，巨噬細胞來源的 IL-1ra 可能會促使中性粒細胞凋亡[23]。此外，研究證明在肺損傷模型中肺泡巨噬細胞是 TNF-α 的主要來源[24]，較高濃度的 TNF-α 可促進中性粒細胞的凋亡[25]。
2.2 吞噬凋亡的中性粒細胞
巨噬細胞有效地吞噬清除凋亡的中性粒細胞，對急性炎癥的消退、恢復機體的穩態至關重要[26]。通過肺泡巨噬細胞協調清除凋亡細胞可以阻止其釋放毒性，減輕細胞內組織的損傷。與壞死相反，中性粒細胞的凋亡為肺泡巨噬細胞提供信號以啟動部分損傷組織的清除并促進炎癥的消退。首先，凋亡的中性粒細胞釋放信號分子，吸引巨噬細胞或其前體[26]；然后，巨噬細胞可表達多種受體，這些受體有的直接與凋亡的中性粒細胞釋放的信號結合，有的通過橋接分子間接與其結合[27]；最后，巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞。
2.3 攝入中性粒細胞導致巨噬細胞的表型發生改變
當吞噬了凋亡的中性粒細胞后，巨噬細胞釋放抗炎和促修復因子。這一領域的首篇報道稱 LPS 誘導的單核細胞和凋亡的淋巴細胞共培養可抑制促炎因子 TNF-α 的表達并調高免疫抑制因子 TGF-β 和 IL-10 的表達[28]。后來的研究指出，巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞，在人類的單核細胞源和小鼠的肺泡巨噬細胞中也有類似的效應，即抗炎癥因子 TGF-β、PGE2 和血小板活化因子的表達升高[29]。對凋亡細胞的吞噬不但可阻止巨噬細胞殺死常駐組織細胞，而且還可引發生長因子的釋放，如血管內皮生長因子[30]或肝細胞生長因子[31]，其對損傷后組織的修復至關重要。凋亡細胞的抗炎活性可抑制吞噬巨噬細胞中促炎介質的釋放[32]。抗炎活性的獲得在于中性粒細胞凋亡發出信號刺激從而引起促炎活性的消失，它發生在中性粒細胞凋亡至死亡的整個階段[33]。因此，巨噬細胞可通過誘導中性粒細胞凋亡，吞噬凋亡的中性粒細胞，減輕促炎因子的釋放，增加抗炎因子的釋放并誘導生長因子的表達，緩解炎癥并修復組織。
3 巨噬細胞的可塑性及其效應
可塑性是巨噬細胞的一個顯著特征，指巨噬細胞可以通過改變自身表型和生理特征來適應微環境。這些形態和功能上的改變導致巨噬細胞分化為不同種群，這就是通常所說的巨噬細胞的極化[34]。
3.1 巨噬細胞的極化及分子標志物
根據不同的激活方式，巨噬細胞可分為經典激活的巨噬細胞（classically activated macrophages，CAMs 或 M1）和非經典激活的巨噬細胞（alternatively activated macrophages，AAMs 或 M2）[35]。M1 型巨噬細胞與 TNF-α、γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）、IL-6 和 IL-12 等促炎因子的釋放有關，這些因子也可作為 M1 型巨噬細胞的分子標志物，通常發揮促炎癥作用，有助于清除病原體[36]。相反，M2 型巨噬細胞可以分泌抗炎因子如 IL-1ra、IL-10 和 TGF-β，同時促進血管生成，有助于傷口愈合和組織重塑[35]。目前公認的 M2 型巨噬細胞的分子標志物為巨噬細胞甘露糖受體（macrophage mannose receptor 1，Mrc1 或稱 Cd206）、類抵抗素（Retnla 或稱 Fizz1）、類幾丁質酶 3 樣分子 3（Chi3l3 或稱 Ym1）、精氨酸酶 1（arginase 1，Arg1）和一些趨化因子[37]。
3.2 巨噬細胞極化的調控
在 ALI 中，M1 型巨噬細胞增加并分泌促炎細胞因子，在抵御病原入侵的同時也對肺部產生了急性損傷作用。M2 型巨噬細胞可根據誘導因素的不同及功能的差異再細分為 M2a、M2b、M2c 等亞型，其中 M2a 起促進損傷修復的作用，M2b 和 M2c 主要起免疫調節和免疫抑制的作用，M2c 也可促進組織修復，有利于肺部損傷組織的愈合。M1 型與 M2 型可以相互轉化。使用粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）在體外誘導培養的骨髓細胞，可以分別形成 M1 型和 M2 型巨噬細胞[38]。Pleckstrin homology （PH）-domain-containing family O member 2（PLEKHO2 或稱 PLEKHQ1）有利于 M-CSF 依賴性巨噬細胞的存活[39]。機體分泌的 IFN-γ 和 TNF 可促進 M1 型巨噬細胞的形成，IL-4 和 IL-13 可直接促進巨噬細胞向 M2 型極化[34]。由內毒素導致的 ALI 過程中，肺泡 M1 型巨噬細胞的激活加劇了肺組織的炎癥反應，同時 M1 型巨噬細胞導致肺泡Ⅱ型上皮細胞的凋亡也可能參與了肺組織損傷進程[40]。Notch-RBP-J 可促進 LPS 介導的干擾素調控因子 8 的穩定性，RBP-J–/–小鼠中炎性因子的表達下降，且 RBP-J 還可抑制 Jmjd3 相關 M2 型巨噬細胞極化因子表達，表明 Notch-RBP-J 既促進 M1 型巨噬細胞極化又抑制 M2 型巨噬細胞的極化[41]。將巨噬細胞與骨髓間充質干細胞共培養，可誘導巨噬細胞向 M2 型分化[42]。鈣離子/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶激酶 β（CaMKKβ）通過激活 AMPK/JAK2/STAT3 信號通路，可促進 IL-4 誘導的巨噬細胞向 M2 型極化[43]。近年來的研究主要聚焦在抑制巨噬細胞向 M1 型轉換或者促使其 M2 型轉變，例如，王保健等[44]指出槲皮素可通過抑制 M1 型巨噬細胞極化及其介導的免疫反應，顯著改善海水誘發性急性肺損傷后氣體交換功能，減輕肺組織病變，從而利于減輕炎癥并修復組織。
3.3 氣道上皮細胞-巨噬細胞的串擾機制影響巨噬細胞極化
呼吸系統抵御外界病原體的第一道防線為氣道黏膜，而氣道黏膜表面的保護屏障為氣道上皮，它由多種細胞構成，如克拉拉細胞（Clara 細胞）、K 細胞、基底細胞、纖毛細胞、杯狀細胞等。氣道上皮細胞的串擾途徑也與巨噬細胞的極化相關。由于肺部要進行氣體交換，所以肺表面的天然免疫力需要限制，即局部因素的改變使其高于氣道巨噬細胞激活的閾值，從而激活氣道巨噬細胞[44]。然而，為防止病原體清除后炎性細胞浸潤周圍其他組織，炎癥反應又必須被控制。調節因子 CD200R，可以嚴格限制高水平表達的氣道巨噬細胞活化，而由上皮細胞表達的 IL-10、TGF-β 可以維持 CD200R 的水平[45]。其配體 CD200 存在于氣道上皮的頂端，并控制肺泡巨噬細胞介導的炎癥。相關研究指出 CD200–/–小鼠的 M1 型巨噬細胞活性增強，其死亡率增加[46]。感染過程中巨噬細胞促炎與抗炎的表型受到鄰近氣道上皮細胞的嚴格控制，既要顯示出感染的主要靶點通過自身免疫應答有效清除病原體，還要保持肺泡屏障的完整性和機體的平衡。因此，通過可溶性因子和細胞表皮因子，上皮細胞-巨噬細胞的串擾機制似乎是保持高效宿主防御與肺炎和肺損傷之間平衡的重要機制。
4 肺泡巨噬細胞在組織修復和重塑中的應用
4.1 修復氣道上皮細胞
急性肺炎或肺感染等會導致肺泡內皮/上皮屏障的損害。肺泡上皮細胞（alveolar epithelial cell，AEC）由Ⅰ型（AECⅠ）和Ⅱ型（AECⅡ）兩種形態和功能不同的細胞類型組成。扁平狀的 AECⅠ 在肺泡表面占很高的百分比，是終末分化的，并且分裂潛力非常有限，這使其特別容易受到不可逆的損傷。立方體的、較小的 AEC Ⅱ細胞有祖細胞特性，因此與Clara 細胞分泌蛋白（CCSP+）和 Clara 細胞一起可擴增細胞，并可通過分化為 AECⅠ 細胞在損傷后肺泡的修復過程中發揮重要作用[47]。
關于 M2 型巨噬細胞的最早報道稱其有助于炎癥后宿主組織的修復，例如通過纖連蛋白-1、TGF-β誘導的基質相關蛋白轉化生長因子-β 誘導蛋白 IG-H3（BIG-H3）和胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）的表達，他們可以釋放用于組織修復和增殖的信號[34]。Cakarova 等[24]發現上皮修復過程在 ALI 的促炎階段就被引發，指出活化的肺泡巨噬細胞釋放的 TNF-α 可誘導上皮細胞的 GM-CSF 表達，從而啟動 AEC 增殖并有助于恢復肺泡屏障功能。單獨的 IL-4 或 IL-13 不能引起巨噬細胞組織修復的功能，但是 IL-4 或 IL-13 與凋亡細胞一起就可誘導巨噬細胞中的組織修復程序[48]。
4.2 恢復肺泡屏障結構和功能的完整性
損傷后肺泡屏障的成功修復與患者的生存密切相關。肺泡修復中的上皮連接形成是肺泡屏障功能恢復的關鍵指征。緊密連接對于維持肺中不連續的間隔是非常重要的。閉合蛋白和緊密連接蛋白是緊密連接處跨膜結構的主要元件，而肺泡上皮細胞表達的閉合蛋白和閉塞 1 蛋白（zonula occludens-1，ZO-1）是作為緊密連接復合物的一部分。Ganter 等[49]證實 IL-1β 通過整合素介導的上皮 TGF-β 釋放引起肺泡內皮和上皮通透性增加，可誘導內皮鈣黏蛋白的磷酸化和應激纖維形成。研究表明滲出液中巨噬細胞表達的 IL-1ra 通過 IL-1β 拮抗作用阻止肺泡上皮細胞中 ZO-1 的破壞和分解[23]。同時，巨噬細胞釋放的生長因子可能也會增加氣道上皮細胞中連接的緊密度[50]。
4.3 肺組織的重塑和纖維化
除此之外，肺泡巨噬細胞在肺組織的重塑和纖維化中起關鍵作用。大量的瘢痕和組織纖維化可能是長期肺炎后 M1 型和 M2 型巨噬細胞的極化不平衡引起的。M1 型巨噬細胞通過釋放各種抗纖維化細胞因子如 CXCL10 或基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）來解決瘢痕形成和基質降解[51]，而 M2 型巨噬細胞通過分泌多種細胞因子及生長因子，包括 TGF-β1、血小板衍生因子、IGF-1 等，促進金屬蛋白酶組織抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）分泌，調節 TIMPs/MMPs 的比例等，促使成纖維細胞遷移、堆積，并轉化為肌化成纖維細胞，導致膠原合成增加，從而參與組織修復，過量時則導致肺纖維化[52-53]。可見，巨噬細胞與肺組織的重塑密切相關并參與肺纖維化的發展進程，嚴格控制組織重塑過程對于恢復損傷后組織內的平衡非常重要。
5 小結
目前，人們對巨噬細胞的認識逐步擴展到其在組織修復、抗炎癥、代謝調控等方面的作用，也涉及巨噬細胞的極化對 ALI 的調控作用。在 ALI 的發展進程中，不同的刺激或藥物可使巨噬細胞分別向 M1 和 M2 極化，并發揮各自的作用。其中 M1 主導促炎作用，分泌一系列促炎細胞因子，加強病原體的吞噬，促進 ALI 的發展；M2 主導抑炎反應和修復組織。而當 M1/M2 處于平衡時，利于 ALI 的恢復，在一定的條件下 M1 和 M2 間可以相互轉化。近年來大多研究集中于 M1/M2 平衡向 M2 的移動，較少有研究詳細地闡釋該平衡向 M1 移動的因素和機制。對 M1/M2 平衡在 ALI 中具體機制的研究，有利于臨床發現潛在的藥物作用靶點，從而提高藥物的研發效率。今后研究的熱點和重點將是 ALI 不同時期 M1/M2 的轉化方向及其機制，M1/M2 與機體細胞的相互作用和機制，M1/M2 平衡時相關的信號轉導通路以及肺內其他罕見巨噬細胞亞群對 ALI 的潛在影響。