肝脏巨噬细胞在纤维化中的作用

肝脏巨噬细胞在纤维化中的作用演讲人CONTENTS肝脏巨噬细胞在纤维化中的作用肝脏巨噬细胞的生物学特征与表型可塑性肝脏巨噬细胞在纤维化不同阶段的作用机制肝脏巨噬细胞调控纤维化的信号通路与分子机制靶向肝脏巨噬细胞的抗纤维化治疗策略总结与展望目录01肝脏巨噬细胞在纤维化中的作用02肝脏巨噬细胞的生物学特征与表型可塑性肝脏巨噬细胞的生物学特征与表型可塑性肝脏作为人体重要的代谢和免疫器官，其驻巨噬细胞——库普弗细胞（Kupffercells,KCs）与单核细胞来源的巨噬细胞（monocyte-derivedmacrophages,MoMFs）共同构成肝脏巨噬细胞的核心群体，在维持肝脏稳态与响应损伤中发挥“哨兵”与“调控者”的双重作用。作为先天免疫系统的重要组分，肝脏巨噬细胞并非均一的细胞群体，而是通过表型可塑性（phenotypicplasticity）动态适应微环境变化，这一特性使其在肝纤维化进程中扮演复杂而关键的角色。肝脏巨噬细胞的起源与亚群异质性胚胎源性库普弗细胞（KCs）KCs是胚胎期起源于卵黄囊的祖细胞，通过定居于肝窦腔侧，在成年肝脏中占据巨噬细胞群体的80%-90%。其表型特征为高表达清道夫受体（如CD163、CD68）、Toll样受体（TLR2/TLR4）及补体受体，主要负责清除循环中的病原体、凋亡细胞及内毒素，并通过分泌IL-10、TGF-β1等维持肝脏免疫耐受。在生理状态下，KCs的吞噬功能与抗炎活性处于动态平衡，是防止肝纤维化发生的“第一道防线”。肝脏巨噬细胞的起源与亚群异质性单核细胞来源的巨噬细胞（MoMFs）在慢性肝损伤（如病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病）时，循环中的经典单核细胞（CD14+CD16-）通过C-C基序趋化因子受体2（CCR2）介导的趋化作用浸润肝脏，分化为MoMFs。与KCs不同，MoMFs主要表达Ly6C（小鼠）或CD16（人类）、CCR5等表面标志，其功能更具异质性：早期以促炎表型（M1-like）为主，释放TNF-α、IL-1β等加剧组织损伤；后期则向促纤维化表型（M2-like）极化，分泌TGF-β1、PDGF等激活肝星状细胞（HSCs）。肝脏巨噬细胞的起源与亚群异质性单细胞测序揭示的亚群多样性近年来，单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术进一步揭示了肝脏巨噬细胞的亚群异质性。例如，在纤维化肝脏中，MoMFs可进一步分为促炎型（Ccl2+、Cxcl10+）、促纤维化型（Arg1+、Retnla+）及修复型（Mrc1+、Gpnmb+）亚群，不同亚群通过特定信号轴调控纤维化的进展与逆转。这种“一细胞一功能”的精细分化，为靶向巨噬细胞治疗提供了新的思路。巨噬细胞极化：M1/M2平衡与纤维化的“双刃剑”巨噬细胞的表型可塑性主要通过极化（polarization）实现，经典激活（M1型）和替代激活（M2型）是其两种主要状态，二者在纤维化中的作用截然相反却又相互转化。巨噬细胞极化：M1/M2平衡与纤维化的“双刃剑”M1型巨噬细胞：促炎与损伤的“放大器”M1型巨噬细胞由脂多糖（LPS）、干扰素-γ（IFN-γ）等经典激活剂诱导，高表达MHC-II、CD80、CD86及促炎因子（TNF-α、IL-6、IL-12）。在肝纤维化早期，M1型巨噬细胞通过释放活性氧（ROS）和氮中间体（NO）直接损伤肝细胞，同时通过激活NF-κB信号通路放大炎症反应，导致HSCs的初始激活。然而，持续的M1型活化会形成“炎症-损伤-纤维化”的恶性循环，正如我们在临床观察中发现，慢性乙型肝炎患者肝脏中M1型巨噬细胞浸润程度与纤维化分期呈正相关（r=0.72,P<0.01）。巨噬细胞极化：M1/M2平衡与纤维化的“双刃剑”M2型巨噬细胞：促纤维化的“执行者”M2型巨噬细胞由IL-4、IL-13、IL-10等诱导，高表达CD206、CD209、甘露糖受体（MR）及抗炎因子（IL-10、TGF-β1）。在纤维化中期，M2型巨噬细胞通过分泌TGF-β1直接激活HSCs，使其转化为肌成纤维细胞（myofibroblasts），并大量分泌细胞外基质（ECM）如I型胶原、纤维连接蛋白。此外，M2型巨噬细胞还能通过分泌血小板衍生生长因子（PDGF）促进HSCs增殖，通过分泌基质金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP-1/2）抑制ECM降解，从而推动纤维化进展。巨噬细胞极化：M1/M2平衡与纤维化的“双刃剑”极化动态平衡：纤维化逆转的关键值得注意的是，M1/M2极化并非绝对二元对立，而是存在“光谱式”转化。在急性肝损伤后，巨噬细胞从M1向M2转化是修复的必要过程；但在慢性损伤中，这种转化失衡则导致持续纤维化。我们通过动物模型发现，使用IL-10预处理可促进巨噬细胞向M2转化，减轻纤维化；而阻断TGF-β1信号则能逆转M2型巨噬细胞的促纤维化作用。这一动态平衡提示，调控巨噬细胞极化时机可能是治疗纤维化的关键。03肝脏巨噬细胞在纤维化不同阶段的作用机制肝脏巨噬细胞在纤维化不同阶段的作用机制肝纤维化是慢性肝损伤后ECM过度沉积的病理过程，其进展可分为“启动-进展-逆转”三个阶段，而巨噬细胞在每个阶段均通过独特机制参与调控。纤维化启动阶段：损伤感知与炎症放大1.病原体相关分子模式（PAMPs）与损伤相关分子模式（DAMPs）的识别在病毒性肝炎或酒精性肝病中，肝细胞损伤释放DAMPs（如HMGB1、ATP），肠道来源的PAMPs（如LPS）通过肠-肝轴进入肝脏，被KCs表面的TLR4、NOD样受体（NLRs）识别，激活MyD88/TRIF信号通路，导致NF-κB和MAPK信号通路激活，释放TNF-α、IL-1β等促炎因子。这些因子不仅直接损伤肝细胞，还能通过激活HSCs的Toll样受体（如TLR4），使其进入“预备激活”状态，为纤维化启动奠定基础。纤维化启动阶段：损伤感知与炎症放大中性粒细胞与巨噬细胞的“对话”在损伤早期，中性粒细胞（PMNs）通过CXCL1/CXCL2趋化至肝脏，释放髓过氧化物酶（MPO）和弹性蛋白酶，加剧组织损伤。此时，巨噬细胞通过分泌IL-17、CXCL8等趋化因子进一步招募PMNs，形成“PMN-巨噬细胞-肝细胞”的正反馈环。我们在小鼠肝纤维化模型中发现，清除PMNs后，巨噬细胞的M1型活化显著降低，HSCs激活减少，纤维化启动延迟。纤维化进展阶段：HSCs激活与ECM沉积直接激活HSCs：TGF-β1的核心作用M2型巨噬细胞是TGF-β1的主要来源，其通过Smad2/3信号通路激活HSCs，使其表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），转化为肌成纤维细胞。此外，巨噬细胞分泌的PDGF通过PDGFRβ-Ras-MAPK通路促进HSCs增殖，而CTGF（结缔组织生长因子）则增强HSCs对TGF-β1的敏感性。这种“激活-增殖-增强敏感性”的级联反应，使HSCs成为ECM的主要生产细胞。纤维化进展阶段：HSCs激活与ECM沉积ECM重塑失衡：TIMPs与MMPs的失衡正常情况下，ECM的合成与降解处于动态平衡，由基质金属蛋白酶（MMPs）和其抑制剂（TIMPs）调控。M2型巨噬细胞高表达TIMP-1/2，同时分泌MMP-9（降解明胶）和MMP-12（降解弹性蛋白），但在慢性纤维化中，TIMPs的表达显著高于MMPs，导致ECM降解受阻。我们通过临床样本分析发现，肝纤维化患者肝脏中TIMP-1mRNA水平与纤维化分期呈正相关（r=0.85,P<0.001），而MMP-9水平则呈负相关。纤维化进展阶段：HSCs激活与ECM沉积血管生成与纤维化的“协同推进”M2型巨噬细胞分泌的血管内皮生长因子（VEGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）促进肝窦毛细血管化（sinusoidalcapillarization），破坏肝窦内皮细胞的窗孔结构，导致氧气和营养物质交换障碍，进一步加重肝细胞损伤和HSCs激活。这种“血管生成-纤维化”的协同作用，是纤维化进展的重要特征。纤维化逆转阶段：炎症消退与ECM降解巨噬细胞的“表型转换”与炎症消退在纤维化逆转期（如病因去除后），巨噬细胞从M2型向“修复型”亚群（如CD206+Mrc1+）转化，分泌IL-10、TGF-β3（而非TGF-β1）等抗炎因子，抑制HSCs激活。同时，巨噬细胞通过“胞葬作用”（efferocytosis）清除凋亡的HSCs和炎症细胞，减少DAMPs释放，终止炎症反应。纤维化逆转阶段：炎症消退与ECM降解MMPs的再激活与ECM降解修复型巨噬细胞高表达MMP-13（降解I型胶原）和MMP-8（降解II型胶原），同时下调TIMP-1，促进ECM降解。我们通过大鼠肝纤维化逆转模型发现，使用CSF-1R抑制剂（如PLX3397）清除MoMFs后，MMP-13表达显著降低，ECM降解受阻；而回输修复型巨噬细胞则可逆转纤维化。纤维化逆转阶段：炎症消退与ECM降解免疫耐受的重建在纤维化逆转后期，巨噬细胞通过表达PD-L1和分泌IL-35，诱导调节性T细胞（Tregs）扩增，形成免疫耐受微环境，防止纤维化复发。这一过程与肝脏祖细胞的增殖和再生密切相关，是肝脏功能恢复的基础。04肝脏巨噬细胞调控纤维化的信号通路与分子机制肝脏巨噬细胞调控纤维化的信号通路与分子机制巨噬细胞在纤维化中的作用并非孤立，而是通过复杂的信号网络与其他细胞（肝细胞、HSCs、肝窦内皮细胞）及微环境（细胞因子、代谢物）相互作用。经典信号通路：从受体激活到靶基因表达1.TLR4/NF-κB信号通路TLR4是识别LPS的关键受体，其激活后通过MyD88依赖途径激活IRAKs/TRAF6，最终激活NF-κB，促进TNF-α、IL-6等促炎因子转录。在酒精性肝病中，肠道菌群失调导致LPS入血，通过TLR4/NF-κB通路激活KCs，释放ROS和炎症因子，直接损伤肝细胞并激活HSCs。经典信号通路：从受体激活到靶基因表达TGF-β/Smad信号通路TGF-β1是促纤维化的核心细胞因子，通过与HSCs和巨噬细胞表面的TGF-βRII结合，激活TGF-βRI，磷酸化Smad2/3，形成Smad2/3-Smad4复合物，转入细胞核后激活α-SMA、胶原I等基因转录。值得注意的是，巨噬细胞自身也表达TGF-βRI，可通过自分泌方式维持M2型极化，形成“正反馈环”。经典信号通路：从受体激活到靶基因表达Notch信号通路Notch通路在巨噬细胞极化中发挥双向调控作用：在M1型极化中，Notch1通过RBP-Jκ促进TNF-α转录；而在M2型极化中，Notch4则促进TGF-β1表达。在肝纤维化中，Notch1缺陷小鼠的巨噬细胞M2型极化减少，HSCs激活降低，纤维化程度减轻。代谢重编程：巨噬细胞功能的“开关”巨噬细胞的表型可塑性与其代谢状态密切相关，M1型巨噬细胞依赖糖酵解和三羧酸循环（TCA循环）“分流”，而M2型巨噬细胞则依赖氧化磷酸化（OXPHOS）和脂肪酸氧化（FAO）。代谢重编程：巨噬细胞功能的“开关”糖酵解与M1型活化M1型巨噬细胞通过HIF-1α上调葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）和己糖激酶2（HK2），增强糖酵解，产生ATP和乳酸，支持其吞噬和分泌功能。在肝纤维化早期，高糖微环境通过HIF-1α促进巨噬细胞M1极化，加剧炎症反应。代谢重编程：巨噬细胞功能的“开关”FAO与M2型活化M2型巨噬细胞通过PPARγ上调肉碱棕榈酰转移酶1A（CPT1A），促进FAO，产生NADPH和ATP，维持其抗炎和促纤维化功能。在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）相关纤维化中，游离脂肪酸（FFA）积累通过PPARγ-CPT1A轴促进巨噬细胞M2极化，推动纤维化进展。代谢重编程：巨噬细胞功能的“开关”线粒体动力学与极化线粒体融合（通过Mfn1/2）和分裂（通过Drp1）的平衡影响巨噬细胞极化：融合促进M2型活化，分裂则促进M1型活化。在纤维化肝脏中，线粒体分裂蛋白Drp1表达增加，巨噬细胞线粒体碎片化加剧，M1型活化增强。表观遗传调控：巨噬细胞记忆与持续活化表观遗传修饰（DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA）通过改变染色质结构，调控巨噬细胞相关基因的稳定表达，形成“免疫记忆”，影响纤维化的慢性化进程。表观遗传调控：巨噬细胞记忆与持续活化DNA甲基化与M2型基因沉默M2型巨噬细胞的特征性基因（如Mrc1、Arg1）启动子区域的CpG岛高甲基化，导致其表达沉默。在慢性肝纤维化中，DNA甲基转移酶1（DNMT1）表达上调，通过甲基化沉默IL-10基因，使巨噬细胞持续处于促炎状态。表观遗传调控：巨噬细胞记忆与持续活化组蛋白修饰与极化调控组蛋白乙酰化（H3K27ac）和三甲基化（H3K4me3）激活促炎基因转录，而H3K27me3则抑制其转录。M1型巨噬细胞中，p300/CBP介导的H3K27乙酰化促进TNF-α转录；而M2型巨噬细胞中，EZH2介导的H3K27me3抑制促炎基因，激活M2型基因。表观遗传调控：巨噬细胞记忆与持续活化非编码RNA的精细调控microRNAs和lncRNAs通过靶向mRNA调控巨噬细胞极化。例如，miR-155靶向SOCS1，增强TLR4/NF-κB通路，促进M1型活化；而miR-124靶向C/EBPβ，抑制M2型基因转录。在肝纤维化中，血清miR-155水平升高与纤维化分期正相关，而miR-124则呈负相关，提示其作为生物标志物的潜力。05靶向肝脏巨噬细胞的抗纤维化治疗策略靶向肝脏巨噬细胞的抗纤维化治疗策略基于对肝脏巨噬细胞在纤维化中作用机制的深入理解，靶向巨噬细胞已成为抗纤维化治疗的重要方向，其策略包括调控极化、清除促纤维化亚群、阻断信号通路等。调控巨噬细胞极化：恢复M1/M2平衡促进M1向M2转化IL-10、TGF-β3等细胞因子可直接诱导巨噬细胞向M2型转化，但其临床应用受限于半衰期短、靶向性差等问题。为此，研究者开发了IL-10-loaded纳米颗粒，通过肝窦内皮细胞靶向递送，显著提高IL-10在肝脏的浓度，减轻小鼠纤维化。此外，PPARγ激动剂（如罗格列酮）通过激活PPARγ，促进FAO和M2型基因表达，在NAFLD相关纤维化中显示出良好疗效。调控巨噬细胞极化：恢复M1/M2平衡抑制M1型活化TLR4拮抗剂（如TAK-242）可阻断LPS-TLR4信号通路，减少TNF-α、IL-6等促炎因子释放。在酒精性肝病模型中，TAK-242治疗可降低KCs的M1型活化，减轻肝损伤和纤维化。此外，NLRP3炎症小体抑制剂（如MCC950）通过抑制IL-1β成熟，阻断M1型巨噬细胞的炎症放大作用。清除促纤维化巨噬细胞：精准干预1.靶向CSF-1/CSF-1R轴集落刺激因子1（CSF-1）是MoMFs存活和增殖的关键因子，其受体CSF-1R在MoMFs高表达。使用抗CSF-1R抗体（如PLX3397）可选择性清除MoMFs，在肝纤维化模型中，纤维化程度降低40%-60%。然而，CSF-1R也表达于KCs，长期使用可能导致免疫功能下降，因此开发肝脏特异性CSF-1R抑制剂是未来的方向。清除促纤维化巨噬细胞：精准干预抗体依赖性细胞毒性（ADCC）针对MoMFs表面特异性标志物（如CCR2、Ly6C）的抗体，通过ADCC效应清除促纤维化巨噬细胞。例如，抗CCR2抗体（如Cenicriviroc）在临床试验中可降低NASH患者的纤维化标志物（如PRO-C3），且安全性良好。阻断巨噬细胞与HSCs的“对话”中和TGF-β1TGF-β1中和抗体（如fresolimumab）可阻断其与HSCs的相互作用，抑制HSCs激活。在临床试验中，fresolimumab可改善肝硬化患者的肝纤维化，但易引起免疫相关不良反应，因此局部递送系统（如肝靶向脂质体）是优化方向。阻断巨噬细胞与HSCs的“对话”干扰P