學習|一文解讀健康狀態(tài)下的巨噬細胞

巨噬細胞，英文Macrophage，其中詞根Macro就是巨大的意思，可想而知這個細胞很大，比淋巴細胞（T/B/NK）要大很多，Phage就是吞噬（其吞噬功能的英文就是phagocytosis）的意思，所以可以理解為巨噬細胞就是個“大吃貨”。

巨噬細胞作為重要的固有免疫細胞，負擔著吞噬和殺滅胞內(nèi)寄生蟲、細菌、腫瘤細胞、以及自身衰老和異常的細胞，在機體的免疫防御、免疫自穩(wěn)和免疫監(jiān)視中發(fā)揮重要作用。因而身體的各個部位其實都存在著巨噬細胞，只不過這個時候根據(jù)到的組織位置和對應功能表型的不同，這個時候的巨噬細胞有了不同的別名：小膠質(zhì)細胞、破骨細胞、肺巨噬細胞、脾臟組織細胞和間質(zhì)結締組織、肝間質(zhì)結締組織和kupffer細胞等。但在腫瘤免疫研究中，由于現(xiàn)實原因，我們很難獲得組織中的巨噬細胞，因而基本都選擇從單核細胞在體外進行分化得到。單核細胞的獲取比較簡單，其在使用Ficoll離心得到的PBMC中的含量在10%~50%之間，大家使用磁珠分選完畢后，用IL2和M-CSF刺激即可得到。

圖 1.巨噬細胞發(fā)育。單核細胞由骨髓中的造血干細胞發(fā)育而來，并經(jīng)歷幾個分化步驟。單核細胞作為常駐單核細胞或有炎癥時作為炎性單核細胞遷移到常駐組織中。遷移到組織后，分化為組織特異性巨噬細胞。

因為在巨噬細胞的表面有很多“觸角”（即受體），而這些“觸角”可以識別出常見的微生物“侵略者”身上所帶有的“危險分子”的特征，當巨噬細胞一旦感受到細菌的存在，就伸出“觸手”主動地去抓細菌。舉個例子，細菌的細胞膜是由一些脂質(zhì)和糖所組成的，而這其中的一些成分是在人體內(nèi)不存在的。這樣的一些外來分子就像是在給巨噬細胞說：“來啊來吃我啊！”一旦巨噬細胞識別了這些“危險分子”，他們就開始向著發(fā)出這種信號的微生物 “匍匐前進”。

當巨噬細胞遇到細菌時，它會先將細菌吞進一個叫作吞噬體(phagosome)的小袋子（囊泡）里，然后這個含有細菌的囊泡會被運送到吞噬細胞內(nèi)部，與另一個叫作溶酶體(lysosome)的囊泡融合。溶酶體中含有各種強力的化學物質(zhì)和酶，這些物質(zhì)可以有效地殺死細菌。事實上這些物質(zhì)的殺傷力是毀滅性的，如果它們在巨噬細胞內(nèi)部被釋放，那么巨噬細胞自己也難以逃脫被殺死的命運，這也是為什么要將它們裝在囊泡里的原因。運用這樣一個充滿智慧的策略，巨噬細胞可以高效地殲滅“入侵者”，而不會搬起石頭砸自己的腳。這整個過程叫作吞噬作用(phagocytosis)，下圖展示了其發(fā)生的整個過程。

圖 2.巨噬細胞的吞噬過程

巨噬細胞的分類仍然是一個非常有爭議的話題，不同的因素會導致不同的表型和巨噬細胞活化狀態(tài)，包括信號分子、生長因子、轉(zhuǎn)錄因子、表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄后機制和變化，以及小生境信號，如細胞因子、細胞間接觸物和代謝物。一般來說，巨噬細胞可以根據(jù)其功能和活化作用進行分類，并分為兩種亞型：經(jīng)典活化的M1巨噬細胞和替代活化的M2巨噬細胞。

圖 3.M1和M2巨噬細胞的分化。M1和M2巨噬細胞響應多種因素，包括信號分子、生長因子、轉(zhuǎn)錄因子、細胞因子、細胞間接觸物和代謝物。

M1巨噬細胞

M1巨噬細胞主要通過天然和適應性免疫反應在Th1細胞募集、病原體抵抗和腫瘤控制中發(fā)揮作用。如上圖所示M1巨噬細胞通常由病原體、LPS、GM-CSF、TNF-α和IFN-γ活化。從特征上說，M1巨噬細胞抗原呈遞活性強和分泌促炎細胞因子多，如IL-1、IL-6、TNF-α、NO和ROS。此外，它們下調(diào)IL-12和IL-23和IL-10的表達。M1巨噬細胞的刺激導致 IL-1b、TNF-α、IL-12、IL-18和IL-23的分泌水平提高。此外，M1巨噬細胞表型表達高水平的主要組織相容性復合體II類（MHC II）、CD68、CD80和CD86，以及針對Th1細胞的趨化因子，包括CXCL9和CXCL12。

表 1.人/鼠 M1巨噬細胞標志物。這些標志物可用于區(qū)分M1巨噬細胞和其他細胞類型。

M2巨噬細胞

M2巨噬細胞可由寄生蟲或真菌感染、免疫復合物、凋亡細胞、M-CSF、IL-13、TGF-b和Th2的IL-4、IL-33和IL-25通過Th2細胞替代活化。與經(jīng)典活化亞型相反，替代活化的亞型表達相反的表達譜：下調(diào)IL-12和IL-23，上調(diào)IL-10和IL-1RA。此外，M2巨噬細胞表達較低的炎癥細胞因子IL-1、IL-6和TNF-α。M2巨噬細胞在病原體清除、抗炎反應和代謝以及傷口愈合、組織重塑、免疫調(diào)節(jié)、腫瘤進展和惡性腫瘤中發(fā)揮作用。

M2表型的特點是表達CD206、CD163、CD209、FIZZ1和Ym1/2。一般來說，這種亞型高效表達吞噬作用和清除甘露糖和半乳糖所需的受體，以及能通過精氨酸酶通路增加鳥氨酸和多聚氨基酸的產(chǎn)生。這種類型的巨噬細胞表達的趨化因子有CCL1、CCL17、CCL18、CCL22和CCL24。

表 3.人/小鼠 M2巨噬細胞標志物。這些標志物可用于區(qū)分M2巨噬細胞和其他類型的細胞。

已知有四種M2亞型：M2a、M2b、M2c和M2d。這些亞型因其細胞表面標志物、分泌的細胞因子和生物功能不同而各不相同。然而，所有M2巨噬細胞亞型都共同表達IL-10。

M2a巨噬細胞：由IL-4或IL-13活化。IL-4反過來促進甘露糖受體（CD206）的表達。經(jīng)證實，進一步上調(diào) IL-10、TGF-b、CCL17、CCL18和CCL22能促進細胞生長、組織修復和胞吞作用。

M2b巨噬細胞：由免疫復合物、Toll樣受體（TLR）配體和IL-1b活化。活化后，這種亞型釋放促炎和抗炎細胞因子TNF-α、IL-1b、IL-6和IL-10。M2b巨噬細胞在免疫反應和炎癥的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。

M2c巨噬細胞：由糖皮質(zhì)激素、IL-10和TGF-b（和滅活的巨噬細胞）活化。這種亞型的特征是高效表達抗炎IL-10、促纖維化因子TGF-b、CCL16、CCL18以及Mer受體酪氨酸激酶（MerTK），其中MerTK能促進凋亡細胞吞噬。

M2d巨噬細胞：由TLR拮抗劑、IL-6和腺苷活化。腺苷促進IL-10和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達，這個過程能加劇血管生成和腫瘤進展。