【综述】结肠固有层巨噬细胞在溃疡性结肠炎中的作用研究

文献来源：中华炎性肠病杂志，2024年第8卷第4期

作者：赵鑫 1，2  姜媛 1，2  但文利 1，2  张慧媛2  李娟2  施京红1  陈丽华2

作者单位：1陕西中医药大学医学技术学院；2空军军医大学基础医学院免疫学教研室

通信作者：施京红   陈丽华

引用本文： 赵鑫,姜媛,但文利,等. 结肠固有层巨噬细胞在溃疡性结肠炎中的作用研究[J]. 中华炎性肠病杂志（中英文）,2024,08(04)：309-313.DOI:10.3760/cma.j.cn101480-20231030-00051

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）是一种主要位于结肠黏膜的慢性炎性疾病，属于炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）的一种类型 [ 1 ]。UC患者最为显著的症状是反复发作的血便和腹泻，严重者有致命的危险。UC的发病与肠道微生态失衡、肠黏膜屏障功能紊乱和机体免疫细胞功能异常等多种因素有关 [ 2 ]。

结肠黏膜由内向外可以分为上皮层、固有层和肌层，其中固有层巨噬细胞的数量最为丰富 [ 3 ]。作为机体免疫系统的重要组成细胞之一，巨噬细胞的生物学功能包括吞噬杀伤、抗原提呈和参与炎症反应等。有研究表明，活动型UC患者局部结肠固有层巨噬细胞的数量约为正常人体结肠固有层的10倍 [ 4 ]，巨噬细胞数量明显增多的同时，表型和分类也发生了变化，并更趋向于激活状态 [ 5 ]，提示巨噬细胞在UC发病中发挥重要作用。根据不同的激活状态，将结肠固有层巨噬细胞分为两种不同表型，经典激活的M1型巨噬细胞和替代激活的M2型巨噬细胞 [ 6 ]。本文围绕UC结肠固有层两种不同表型的巨噬细胞进行综述，有助于深入理解结肠固有层巨噬细胞在UC发生发展中的作用和机制，为临床治疗UC提供新的依据。

1．来源：20世纪80年代，Golder和Doe [ 7 ]从肠道中成功分离、纯化以及培养了结肠固有层巨噬细胞，同时描述了这些巨噬细胞的形态学特征，发现结肠固有层的巨噬细胞多分布在上皮下区域和黏膜固有层深部，上皮下区域的巨噬细胞体积大，呈圆形，黏膜固有层深部的巨噬细胞体积较小，形状不规则。这为后续关于结肠固有层巨噬细胞的研究提供了实验基础，也提示了不同部位的巨噬细胞处于不同的状态，并有可能发挥不同的功能。

机体不断更新巨噬细胞的方式主要有两种：外周血中单核细胞进入组织和组织中巨噬细胞的自我更新。既往研究认为，外周血单核细胞的输入是肠道固有层巨噬细胞的重要来源，而来源于骨髓造血干细胞的单核细胞进入外周血移行至肠黏膜固有层，进而发育为成熟的结肠固有层巨噬细胞 [ 8 ]。这些巨噬细胞寿命可能较短，更新速度较快，在人体内可能发展为M1/M2型巨噬细胞。近年来有研究发现，肠黏膜中有一部分巨噬细胞来源于胚胎形成之前的卵黄囊，可长期自我更新而非单核细胞补充 [ 9 ]。这部分巨噬细胞可能属于长寿细胞，更新速度较慢，可能是在机体中持续存在的M2型巨噬细胞。然而，在结肠固有层中是否存在这样可长期自我更新的巨噬细胞，还需要进一步研究和深入探讨。

2．分型：由于结肠固有层巨噬细胞在不同微环境中被激活后的表型不同，故将其分为促炎状态的M1型巨噬细胞和抗炎状态的M2型巨噬细胞 [ 6 ]。

M1型巨噬细胞又称经典激活的巨噬细胞，能够被γ干扰素（interferon γ，IFNγ）、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）激活。Zareie等 [ 10 ]发现处于结肠黏膜固有层中的M1型巨噬细胞具有高度敏感性，对细菌及其产物的刺激反应强烈，可分泌大量的促炎细胞因子。在UC患者结肠中，病原微生物可以通过受损的肠上皮屏障进入黏膜固有层 [ 11 ]。巨噬细胞作为一种重要的固有免疫细胞，可以识别这些病原微生物，M1型巨噬细胞会表达高水平的促炎细胞因子和趋化因子 [ 12 ]，加重肠道炎症反应，还会造成组织损伤和伤口愈合受阻 [ 13 , 14 ]。提示巨噬细胞可能主要是通过相关炎性细胞因子的介导参与UC的发病。

M2型巨噬细胞又称替代激活的巨噬细胞，可以在白细胞介素4（interleukin-4，IL-4）、IL-10和IL-13等细胞因子作用下被激活。Smythies等 [ 15 ]研究发现，结肠黏膜固有层中的M2型巨噬细胞对细菌的刺激反应较弱，受到刺激时也不产生促炎细胞因子，但仍具有高度的吞噬能力和很强的杀菌性。有研究表明，正常人体结肠组织固有层中持续存在M2型巨噬细胞 [ 16 ]。

近年来，有研究发现M2型巨噬细胞还可以进一步分为M2a、M2b、M2c和M2d [ 17 , 18 ]。M2a巨噬细胞通过上调转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）等细胞因子促进细胞生长、组织愈合；M2b巨噬细胞通过释放促炎和抗炎细胞因子来调节机体的炎症反应；M2c巨噬细胞通过高表达Mer受体酪氨酸激酶更高效地吞噬凋亡细胞；M2d巨噬细胞能够促进血管生成 [ 19 ]。但目前关于上述各M2亚型巨噬细胞与UC的关系仍有待继续探讨。

与传统M1/M2分型方法不同，根据表面标记Ly6C和主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅱ分子表达，可将肠道巨噬细胞分为Ly6C +MHCⅡ -、Ly6C +MHCⅡ +及Ly6C -MHCⅡ +等3种亚型，发现Ly6C +MHCⅡ -/Ly6C +MHCⅡ +巨噬细胞与M1型巨噬细胞相似，Ly6C -MHCⅡ +巨噬细胞与M2型巨噬细胞相似 [ 20 , 21 ]，但与传统的M1/M2型巨噬细胞的本质区别以及相似之处还需深入探讨。

不同的肠道解剖位中存在不同的巨噬细胞亚群，这一概念也被称为巨噬细胞"生态位"，如位于肠壁特定解剖位置的血管相关巨噬细胞、隐窝相关巨噬细胞等。目前研究发现，不同"生态位"的巨噬细胞，可以从周围环境中接受训练，并通过与周围细胞相互影响，在UC中发挥作用。

3．生理作用：结肠固有层巨噬细胞对机体固有免疫应答与适应性免疫应答均有重要的调控作用。其对固有免疫应答的调控作用主要体现在当肠道黏膜免疫系统受到食物蛋白及共生菌群等信号刺激时，促使新进入肠黏膜固有层的Ly6C high单核细胞分化为CX3C趋化因子受体1（C-X3-C motif chemokine receptor 1，CX3CR1） high巨噬细胞，其表面病原识别受体可识别病原相关分子模式，但不会激发toll样受体（toll-like receptors，TLR）或核苷酸寡聚化结构域样受体激活经典的促炎反应，从而能够防止肠道稳态被破坏 [ 22 ]，这是肠道巨噬细胞最明显的特征之一。而其对适应性免疫应答的调控作用则主要表现在对效应T细胞和炎性细胞因子的调节方面，固有层巨噬细胞通过合成分泌IL-12等细胞因子参与T细胞介导的适应性免疫应答 [ 23 ]；其对炎性细胞因子的调控又可分为对炎症介质的调控及对抗炎介质的调控 [ 24 ]。

1．破坏上皮组织：上皮组织由紧密排列的上皮细胞和分布于其中的细胞间质构成，上皮细胞在维持上皮组织的完整性中发挥重要作用。有研究发现，将M1型巨噬细胞与上皮细胞共培养后，上皮细胞间的紧密连接结构被破坏、上皮细胞发生凋亡，提示上皮组织的完整性受到影响；而将上皮细胞与M2型巨噬细胞共培养后未发现上述现象 [ 25 ]，提示M1型巨噬细胞在上皮功能损伤中发挥重要作用。IL-1β、IL-6等促炎细胞因子主要由M1型巨噬细胞产生 [ 26 ]。Leonard等 [ 27 ]研究发现，UC患者体内IL-1β增加会削弱肠道屏障功能，导致炎性细胞更容易进入固有层及其他肠道的病变部位，引起上皮组织破坏，进一步导致UC的发病。IL-6则能够促使肠上皮细胞肿胀和通透性增加，还能够通过信号转导和转录活化因子3（signal transducer and activator of transcription，STAT3）途径激活核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信号转导通路，使肠道黏膜受损部位的炎性因子功能紊乱，进而导致UC [ 28 ]。提示M1型巨噬细胞及其分泌的炎性细胞因子可能会诱导肠上皮细胞的凋亡，造成肠上皮组织的损伤，破坏肠黏膜屏障的完整性。

2．加重肠道炎症：正常肠道黏膜固有层中的巨噬细胞表达高水平的CX3CR1分子。但在UC患者体内，细菌入侵或者上皮屏障遭到破坏后，肠道黏膜固有层中浸润大量的炎性巨噬细胞，这些巨噬细胞表达较低水平的CX3CR1分子，通常被命名为CX3CR1 int巨噬细胞。这群CX3CR1 int巨噬细胞来源于血液炎性CX3CR1 lo Ly6C hi CCR2 +单核细胞，其能够产生大量的促炎介质，介导局部炎症的发生并增强效应T细胞的功能 [ 3 ]。

与正常状态结肠固有层巨噬细胞相比，UC结肠固有层巨噬细胞不仅表型发生显著变化，其功能也发生显著变化。既往研究发现，UC患者病变局部结肠组织中弥漫性浸润的巨噬细胞较正常结肠固有层巨噬细胞更趋向于激活状态，活化巨噬细胞分泌TNF-α的能力增强，对黏膜T细胞产生刺激，从而促使其生成更高水平的IFNγ，而巨噬细胞产生的TNF-α与T细胞产生的IFNγ共同引起上皮细胞凋亡、上皮黏膜屏障破坏，启动病理性免疫应答，促使巨噬细胞和活化的T细胞进一步浸润结肠黏膜，破坏辅助性T细胞Th1、Th2平衡，使得患者的炎症反应加重并持续 [ 29 ]。

1．修复上皮组织：M2型巨噬细胞可由IL-4和IL-13诱导。在UC中，IL-13是诱导M2型巨噬细胞的一个重要的效应细胞因子，主要是通过影响结肠上皮细胞间的紧密连接、细胞凋亡和再生的速率影响肠上皮的屏障功能，从而达到抑炎的目的 [ 30 ]；IL-4是一种抑炎因子，具有下调活化的单核巨噬细胞分泌氧自由基的能力，IL-13与IL-4的协同作用使得巨噬细胞转化为替代激活的M2型巨噬细胞，减轻炎症的发展，改善上皮细胞屏障的通透性，且M2型巨噬细胞分泌抑炎因子IL-10、TGF-β和细胞外基质的各种组分，均有助于上皮组织的修复与愈合 [ 31 ]。同时，M2型巨噬细胞可以产生促进上皮细胞再生的分子，从而修复损伤的上皮组织 [ 32 ]，还可以产生肝细胞生长因子修复损伤的上皮组织 [ 33 , 34 ]，也能够通过诱导甲酰基肽受体激活，随后通过膜联蛋白A1激活Nox1或是通过IL-10激活环磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）-Wnt1诱导信号通路蛋白1（WISP-1）信号通路修复损伤的上皮组织 [ 35 ]。

研究发现结肠固有层中存在一种特殊类型的巨噬细胞，称之为隐窝相关巨噬细胞，这种巨噬细胞能够和肠隐窝的肠道干细胞相互作用，对邻近的结肠上皮细胞产生刺激，促进损伤的上皮组织修复 [ 36 ]。当微生物入侵时，存在于固有层隐窝区的巨噬细胞可以通过产生TNF-α来激活肠上皮的NF-κB信号通路，而NF-κB信号通路是调节肠道黏膜稳态与炎症平衡的重要信号通路 [ 37 ]，提示隐窝相关巨噬细胞可能是一种M2型巨噬细胞，并在修复损伤的上皮组织中发挥重要作用。但目前关于隐窝相关的巨噬细胞与UC的作用机制尚未明确，仍有待进一步研究。

2．防止有害微生物入侵和传播：通常情况下，在摄入食物抗原或无害的共生细菌时，由于固有层环境的耐受性会诱发一种巨噬细胞生成，其特点是不会产生炎症反应，也不会释放促炎介质或一氧化氮，从而有助于维持组织稳态 [ 38 ]。组织损伤后，结肠固有层巨噬细胞被激活，一方面通过吞噬作用对抗有害微生物群入侵，促进受损组织的修复，另一方面通过吞噬凋亡的肠上皮细胞来帮助保持上皮细胞的完整性。在UC中，M2型巨噬细胞能够吞噬杀伤入侵的病原微生物，修复或重塑损伤组织同时释放大量抗炎细胞因子，从而减轻肠道损伤，维持肠道稳态 [ 12 ]。

相关研究发现，机体大动脉和静脉在结肠固有层产生黏膜相关的毛细血管网，其中存在一种与血管丛密切相关的特殊巨噬细胞，称为血管相关巨噬细胞 [ 39 ]。通过单细胞RNA测序发现这些巨噬细胞呈现独特的转录组，主要表现为参与血管生成基因表达的上调 [ 40 ]。但目前关于血管相关巨噬细胞的分型尚未有定论，根据其生物学特性，提示血管相关巨噬细胞是一种M2型巨噬细胞。血管相关巨噬细胞可能有助于形成一种肠道-血管屏障，与血脑屏障类似，其对于防止肠道微生物向肝脏和血液的传播至关重要 [ 23 , 41 ]。此外，有研究发现，血管相关巨噬细胞不仅有助于维持血管的完整性，并推测其可能在防止腔内微生物向血液传播中也发挥着重要作用 [ 8 ]。因此，血管相关巨噬细胞被称为"肠道的守门人"。

目前临床中靶向固有层巨噬细胞的治疗策略主要包括调控相关细胞因子和改变固有层巨噬细胞极化状态两种。

目前临床应用于UC的生物制剂主要为TNF-α单克隆抗体（简称单抗），可特异性地与可溶性人TNF-α结合，并阻断其与细胞表面TNF-α受体p55和p75的相互作用，从而抑制TNF-α的致炎作用 [ 42 ]。涉及生物制剂主要包括阿达木单抗和戈利木单抗。

中药复方主要通过靶向调节巨噬细胞极化来改善肠道炎症微环境，从而在UC中发挥治疗作用 [ 43 ]。且中药的用法与剂量易于调控，不良反应较少，在修复受损的肠黏膜、缓解临床症状、减少复发方面具有独特的优势。目前中医药治疗UC多用葛根芩连汤 [ 44 ]、白头翁汤 [ 45 ]和参苓白术散 [ 46 ]。

UC是机体多因素紊乱共同导致的结果，其发病机制十分复杂。巨噬细胞是肠道中最为丰富的免疫细胞亚群之一，在肠道黏膜固有层中分布广泛，是参与UC发病的一种关键免疫细胞。在不同的组织微环境中，结肠固有层巨噬细胞发挥不同的功能，并且在不同细胞因子与环境的作用下可极化为M1、M2这两种不同的细胞亚型，在肠道上皮组织损伤、细菌入侵以及肠道的免疫应答调节中发挥不同的作用，因此调控巨噬细胞极化表型可能是临床治疗UC的一种新方法。

综上所述，关于结肠固有层巨噬细胞与UC的作用和机制的研究能够为深入探寻UC发病机制提供一定的理论依据，也提示靶向调节结肠固有层巨噬细胞将对UC的临床治疗起到关键作用，有助于为临床治疗UC提供新的思路。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献略