库普弗细胞与肝缺血_再灌注损伤的研究进展_贾德功.pdf

175实用器官移植电子杂志 2023 年 3 月第 11 卷第 2 期 PracJOrganTransplant（ElectronicVersion），March2023，Vol.11，No.2综述库普弗细胞与肝缺血/再灌注损伤的研究进展贾德功1，李慧源2，贾志兴1，程颖3（1.新乡医学院第一附属医院普通外科，河南 卫辉 453100；2.新乡医学院第一附属医院儿科重症科，河南 卫辉 453100；3.中 国医科大学附属第一医院器官移植科，辽宁 沈阳 110001）DOI：10.3969/j.issn.2095-5332.2023.02.017 基 金 项 目：河 南 省 医 学 科 技 攻 关 计 划 联 合 共 建 项 目（LHGJ20200507）；新乡医学院第一附属医院青年培育基金项目资助（QN-2021-B12）通讯作者：程颖，Email： 肝移植是目前治疗终末期肝病、限值标准内的肝癌、以及急性肝衰竭的最有效方法。随着外科技术的持续改进、器官保护和免疫抑制规范管理以及重症监护的完善，使得肝移植术后患者 1 年生存率可达到 90%以上1。但仍有一些问题是无法彻底解决的，如缺血/再灌注损伤（ischemia and reperfusion injury，IRI）。肝 IRI 是血流及氧气被剥夺后重新恢复的一种自相矛盾的组织反应2。主要包括两个阶段的病理生理过程：分别是以三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、糖原耗竭和线粒体功能障碍引起的细胞损伤为特征的缺血期，及血流及氧供恢复后以组织损伤加重为特征的再灌注期3-4。肝IRI 是导致移植物功能障碍和移植后肝功能衰竭的主要原因，是肝移植临床实践中急需解决的主要问 题2，5。减轻 IRI 不仅可以改善肝移植临床预后，还可以利用边缘供肝移植，从而扩大供体库。然而，目前缺乏有效减轻 IRI 的方法。IRI 早期特征为再灌注后库普弗细胞（kupffer cell，KC）的快速活化，活化的 KC 细胞释放活性氧（reactive oxygen species，ROS），包括超氧阴离子和过氧化氢，引起氧化应激以及肝实质和血管损伤。KC 是固有免疫应答的重要组成部分，是体内最大的巨噬细胞群，在正常成年小鼠中，KC 约占肝细胞的 35%，占全身巨噬细胞的 80%90%。KC 与肝前体细胞的分化、肝细胞脂质和碳水化合物代谢的调节、肝纤维化以及肝癌等肝脏的一系列病理状态密切相关6。KC 激活并发生极化被证明与肝 IRI的发生发展密切相关7。因此，通过干预 KC 的激活与极化来减轻肝 IRI 已成为肝移植领域重要的研究方向。本文就 KC 的活动及作用，KC 与肝 IRI 的关联，以及如何通过调控 KC 干预肝 IRI 进行了综述。1 KC 的活动及作用 KC 是位于肝窦血管内皮管腔侧的肝巨噬细 胞8-9。KC 具有清除病原体、吞噬细胞碎片和调节铁代谢等功能，这些对维持肝脏稳态至关重 要10。在肝脏中，KC 是自我更新、静止和不迁移的。当然，当肝损伤期间 KC 数量减少时，其也能依靠单核细胞来源的巨噬细胞、以及招募腹膜巨噬细胞和脾脏巨噬细胞等得到补充8，11。在各种因素的刺激下，巨噬细胞可分化成不同的表型，表现出不同的特性和作用，从而在机体的生理和病理活动中发挥不同的调节功能，这被称为巨噬细胞的极化效应12。一般情况下，巨噬细胞根据分泌的细胞因子和细胞表面标志物的不同分为M1 型和 M2 型，当然也存在其他亚型，但是 M1 型和 M2 型是目前研究应用最多的亚型。当器官出现严重感染或炎症反应时，巨噬细胞首先极化为 M1型，M1 型巨噬细胞也被称为炎性巨噬细胞，因为它们可以分泌大量的促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子-（tumor necrosis factor-，TNF-）、白 细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、白细胞介素-12（interleukin-12，IL-12）和诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synase，iNOS）等，促进炎症反应，并具有消除细菌、病毒和真菌等引起的感染的功能13。如果 M1 型持续大量存在，将会导致组织损伤。此时大量 KC 激活并极化成 M2 型，176实用器官移植电子杂志 2023 年 3 月第 11 卷第 2 期 PracJOrganTransplant（ElectronicVersion），March2023，Vol.11，No.2M2 巨噬细胞被称为抗炎巨噬细胞，因为 M2 巨噬细胞主要产生抗炎因子，如 IL-10（interleukin-10，IL-10）、转 化 生 长 因 子-（transforming growth factor-beta，TGF-）、精 氨 酸 酶 1（arginase-1，Arg-1），抑制炎症反应，促进组织修复、重塑、血管生成，防止 M1 型 KC 极化所致过度损伤，维持体内平衡12。巨噬细胞的极化主要与高迁移率族蛋白 B/Toll 样受体 4、酪氨酸激酶/信号传导与转录活化因子、TGF-/Smads、氧化物酶体增殖物激活受体-（peroxisomeproliferatorsactivatedreceptors，PPAR-）、Notch、微小 RNA（microRNA，miRNA）等信号通路有关。除此之外，丝裂原活 化 蛋 白 激 酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）、哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）等其他信号通路也可能参与其中14。因此，靶向这些信号通路可以调节巨噬细胞的极化，从而改变巨噬细胞在肝脏疾病中的作用。综上所述，在生理状态下，KC 主要发挥吞噬和清除作用，维持机体稳态。在病理条件下，它们可以改变表型，在免疫及炎症反应中发挥重要作用。2 IRI 与 KC 肝脏 IRI 是一个动态的两阶段过程，涉及肝脏局部缺血应激和炎症介导的再灌注损伤15。其主要表现为内皮细胞损伤和线粒体肿胀、血管收缩、白细胞浸润和血小板聚集，最终导致微循环阻塞16。在肝 IRI 的最初阶段，细胞因缺氧和代谢紊乱而损伤，受损的肝细胞通过细胞内黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase，XO）和烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶产生 ROS14。这些 ROS 导致细胞内钙离子浓度失衡，改变细胞 PH 值，导致细胞死亡和肝损伤，并释放危险相关分子模式（danger-associated molecular pattern，DAMP）。DAMP 通过不 同 的 TLR 通 路 激 活 KC 极 化 至 M1 表 型，释 放TNF-等炎症因子，进一步释放 ROS，促进肝损伤17。虽然现阶段肝脏缺血/再灌注损伤程度较轻，但会引起一系列晚期损伤，包括产生一系列促炎因子，招募活化的白细胞，引起明显的肝脏损伤14，17。可以观察到，肝脏 IRI 发生 8 72 h 后，组织中 M1 型巨噬细胞数量增加，而肝脏 IRI 发生48 72 h 后，肝脏中 M2 型巨噬细胞增多，逐渐取代早期占主导地位的 M1 型巨噬细胞18。M2 型巨噬细胞主要由 IL-4/13 刺激巨噬细胞极化而来，极化后的 M2 巨噬细胞可分泌 IL-10、肿瘤坏死因子-（tumor necrosis factor，TNF-）等抗炎因子，减轻肝 IRI。其中，IL-10 可抑制抑制核因子-B（nuclear factor-kappa，NF-B）的激活，并强烈抑制 TNF-、IL-1、-干扰素（interferon-，IFN-）、IL-2 和巨噬细胞炎症蛋白-2（macrophage inflammatory ptotein-2，MIP-2）分 泌19。IL-10不仅可以进一步极化巨噬细胞为 M2 型，还可以抑制 TNF-和 E 选择素、细胞间黏附因子-1 等细胞表面黏附分子的表达。同时，这些黏附分子也需要 TNF-的活化，这进一步抑制了黏附分子的作用，减轻了肝脏 IRI 20。由此可见，KC 在肝 IRI 的发生发展中发挥着重要作用，KC 可作为干预肝 IRI 的靶点。3 通过调节 KC 干预 IRI 目前，调节 KC 功能已成为减轻 IRI的研究热点，已发现了多种通过调节 KC 激活及极化从而减轻肝IRI 的方法。3.1 IRI 所导致的酸性微环境通过增加 iNOS 和单核细胞趋化蛋白（monocyte chemoattractant protein，MCP）-1 的表达，从而增强 KC 向 M1 的极化，促进 TNF-、IL-6 等细胞因子释放。研究表明通过注射 NaHCO3进行碱化可以减轻 KC 向 M1 的极化，降低 TNF-、IL-6 等细胞因子水平，减轻肝 IRI21。Jinjin Peng 等通过高通量实验筛选出了一种催化E1A 相关蛋白 p300/CREB 结合蛋白的高选择性抑制剂 A-485，发现其可减少病理性促炎基因的表达，导致急性肝损伤小鼠模型炎症通路激活减少，M1型极化减少，和白细胞浸润减少22。这种小分子抑制剂具有广阔的治疗前景，值得进一步探讨。3.2 促进巨噬细胞向抑炎型 M2 型极化：在缺氧条件下，TGF-表达上调，其可能通过受体酪氨酸激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶通路增加 M2 极化从而减轻 IRI23。PPAR-是核受体家族转录因子的一177实用器官移植电子杂志 2023 年 3 月第 11 卷第 2 期 PracJOrganTransplant（ElectronicVersion），March2023，Vol.11，No.2员，是一个庞大而多样的蛋白群，介导配体依赖的转录激活和抑制。该受体在巨噬细胞中高度表达，其激活与抗炎巨噬细胞表型的上调和促炎巨噬细胞表型的下调有关，从而导致炎症反应的降低。在小鼠模型中，PPAR-激动剂显著改善了小鼠肝缺 血/再灌注损伤。与对照组相比，血清谷草转氨酶显著降低，肝脏中 M1 巨噬细胞比例降低，M2 巨噬细胞比例增加24。3.3 MicroRNA：有 研 究 表 明，在 MicroRNA-155（miR-155）敲除的小鼠 IRI 动物模型中，敲除 miR-155 会降低 IRI 后 KC 中 CD80、CD86 和主要组织相容性复合体 II 的表达，使得促炎细胞因子的分泌受到抑制，抗炎因子 IL-10 增强，促进 KC 极化成 M2 型，从而改善肝 IRI，而这种保护作用可以被KC 灭活剂氯化钆所逆转25。而 Huang 等26发现 miR-450b-5p 抑制了 晶状体球蛋白 B 活性，使经典的 NF-B 信号通路增强，促炎因子表达增加，从而促进 M1 极化，加重肝 IRI。这些研究表明miRNA 通过调控 KC 极化来干预肝 IRI，具有可行性。miR-21、miR-34a、miR-99b 等多种 miRNA 都被证明能调控 KC 的极化27-29，但其在肝 IRI 中的作用及机制未见相关文献报道，这值得我们进一步探索及研究。3.4 长链非编码 RNA：含有 200 个碱基对的非蛋白编码转录本被称为长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA），在多种分子机制中发挥作用，包括细胞分化、凋亡和转移30。基于一系列 M2 巨噬细胞的极化模型，通过 lncRNA 微阵列分析，共记录了 25 个表达改变的 lncRNA。其中，lncRNA-MM2P是唯一可以在 M2 巨噬细胞极化过程中上调，而在M1 巨噬细胞中下调的 lncRNA。lncRNA-MM2P 的下调阻断了细胞因子驱动的 M2 巨噬细胞的极化，而且通过减少信号转导与转录激活因子-6 的磷酸化减弱了 M2 巨噬细胞的血管生成促进功能31。尚未有研究表明其余 lncRNA 在巨噬细胞向 M2 型分化中的作用。3.5 其他：血红素氧合酶（heme oxyge