摘要
巨噬細胞的進化使其成為機體發(fā)育與免疫調(diào)節(jié)過程中的核心細胞，其功能涵蓋機體形態(tài)塑造、凋亡細胞清除及病原體吞噬等多個方面。細胞因子是一類能夠介導(dǎo)免疫細胞與非免疫細胞間信息交流的小分子可溶性蛋白，而豐富的細胞因子譜正是巨噬細胞作為先天免疫系統(tǒng)哨兵、銜接先天免疫與適應(yīng)性免疫的核心基礎(chǔ)。細胞因子可與其他介質(zhì)協(xié)同作用，調(diào)控巨噬細胞向促炎的“經(jīng)典活化”表型或抗炎的“選擇性活化”表型轉(zhuǎn)化。細胞因子分泌失衡常與慢性炎癥、過敏等多種疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。巨噬細胞通過時空精準(zhǔn)調(diào)控的通路釋放細胞因子，從分子層面來看，這些胞吐分泌通路由多蛋白復(fù)合物介導(dǎo)，負責(zé)將細胞因子從合成位點轉(zhuǎn)運至胞外釋放位點。2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎所表彰的、于酵母中發(fā)現(xiàn)的囊泡轉(zhuǎn)運蛋白，參與調(diào)控細胞器融合過程，進而完成細胞因子的釋放。本文系統(tǒng)綜述了巨噬細胞分泌細胞因子的核心功能，總結(jié)了其釋放機制，并探討了特定病原體如何劫持細胞因子釋放過程以實現(xiàn)自身存活。
一、引言：細胞因子與巨噬細胞
巨噬細胞是一類廣泛分布于機體各組織中的先天免疫吞噬細胞。俄羅斯科學(xué)家伊利亞·梅奇尼科夫（Elie Metchnikoff）因在免疫學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究獲得1908年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，他觀察到海星幼蟲受損后，一類細胞會遷移至傷口部位，且該類細胞能夠吞噬幼蟲消化道內(nèi)的顆粒物質(zhì)，遂將其命名為吞噬細胞（后歸類為白細胞），確立了其作為機體抵御感染第一道防線的重要作用。1924年，阿朔夫（Aschoff）提出“巨噬細胞”這一概念，指代網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中由單核細胞、巨噬細胞、組織細胞，以及成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和網(wǎng)狀細胞組成的細胞群體。1969年后，單核吞噬細胞系統(tǒng)（Mononuclear Phagocyte System, MPS）概念取代了網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。單核吞噬細胞系統(tǒng)起源于骨髓造血干細胞，由骨髓內(nèi)的前單核細胞、外周血中的單核細胞，以及遷移至全身各組織部位的巨噬細胞和樹突狀細胞（DC）共同構(gòu)成，其核心功能包括吞噬清除病原體及衰老損傷細胞、呈遞抗原以啟動免疫應(yīng)答、參與免疫調(diào)節(jié)等。
絕大多數(shù)巨噬細胞來源于骨髓前體細胞分化形成的單核細胞：骨髓粒細胞-單核細胞系干細胞在粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）、白細胞介素-3（IL-3）等細胞因子的作用下分化為單核細胞，這一過程伴隨著細胞因子特異性膜受體的表達。單核細胞在骨髓內(nèi)停留時間不足24小時即進入血液循環(huán)，健康成人外周血中循環(huán)單核細胞的半衰期約為70小時，占白細胞總數(shù)的1%~6%。單核細胞穿過毛細血管壁進入結(jié)締組織后，會進一步分化為巨噬細胞，在此過程中，細胞體積可增大5~10倍，細胞器的數(shù)量與復(fù)雜程度顯著提升，吞噬能力也隨之增強。值得注意的是，朗格漢斯細胞、腦小膠質(zhì)細胞等部分巨噬細胞并非由單核細胞分化而來，其起源具有特殊性。
巨噬細胞的核心功能是吞噬入侵機體的異物（包括微生物、顆粒物質(zhì)等）、清除凋亡細胞，并通過消化組織廢物實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用，因此在免疫防御、機體發(fā)育及組織穩(wěn)態(tài)維持中均發(fā)揮著不可或缺的作用。巨噬細胞在生理狀態(tài)下通常處于靜息狀態(tài)，而在免疫應(yīng)答過程中可被多種刺激信號激活。吞噬作用可為巨噬細胞提供初始抗原刺激，其中輔助性T細胞分泌的細胞因子（尤其是干擾素-γ，IFN-γ）是強效的巨噬細胞激活劑。此外，巨噬細胞還具備趨化能力，即能夠受特定分子的吸引而向其定向遷移。
除吞噬功能外，巨噬細胞還是炎癥反應(yīng)的核心調(diào)控者，作為首批接觸病原體的細胞啟動抗感染免疫應(yīng)答，這一特性與其表面的toll樣受體、清道夫受體具有廣譜配體特異性密切相關(guān)，這些受體可識別凝集素、脂蛋白、蛋白質(zhì)、寡核苷酸、多糖等多種分子。巨噬細胞膜上表達主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類分子（MHC Ⅱ），能夠向淋巴細胞呈遞抗原：吞噬微生物后，其抗原被加工處理并展示于細胞膜表面，進而被輔助性T細胞識別；T細胞隨后釋放細胞因子激活B細胞，活化的B細胞分泌針對該抗原的特異性抗體；抗體與微生物或感染細胞表面的抗原結(jié)合形成抗體復(fù)合物，可被巨噬細胞高效吞噬清除。
細胞因子與趨化因子是與激素、神經(jīng)遞質(zhì)同等重要的強效信號分子，屬于低分子量蛋白，主要由免疫細胞產(chǎn)生，于20世紀60~70年代被發(fā)現(xiàn)，目前已知種類超過100種。細胞因子調(diào)控局部與全身炎癥反應(yīng)、細胞增殖、代謝、趨化、組織修復(fù)等多種生理過程，在果蠅、蜥蜴等低等生物中，類細胞因子分子也參與宿主防御與體溫穩(wěn)態(tài)調(diào)控。細胞因子的核心功能是調(diào)控炎癥反應(yīng)，在健康與疾病狀態(tài)下的免疫應(yīng)答中均發(fā)揮關(guān)鍵作用，根據(jù)功能可分為促炎細胞因子與抗炎細胞因子兩大類。
每種細胞因子均結(jié)合特定的細胞表面受體，進而啟動細胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)，調(diào)控多個基因及其轉(zhuǎn)錄因子的表達，最終誘導(dǎo)其他細胞因子的合成、上調(diào)膜表面受體數(shù)量，或抑制自身效應(yīng)的發(fā)揮。不同細胞因子受不同刺激信號誘導(dǎo)分泌，對靶細胞可產(chǎn)生激動、協(xié)同或拮抗作用，其生物學(xué)特性包括功能冗余性（不同細胞因子具有相似功能）、多效性（可作用于多種靶細胞，且同一細胞可表達多種細胞因子受體），因此難以簡單界定單一細胞因子的具體效應(yīng)。
根據(jù)作用范圍，細胞因子可分為三類：旁分泌（作用于分泌位點鄰近的細胞）、自分泌（作用于分泌細胞自身）、內(nèi)分泌（作用于遠端組織）。多數(shù)細胞因子的半衰期較短，主要以自分泌、旁分泌方式在局部發(fā)揮作用，僅有促紅細胞生成素（EPO）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、單核細胞集落刺激因子（M-CSF）等少數(shù)細胞因子可通過血液實現(xiàn)遠距離作用。
細胞因子主要由巨噬細胞、淋巴細胞產(chǎn)生，同時也可由多形核白細胞、內(nèi)皮細胞、上皮細胞、脂肪細胞與結(jié)締組織細胞分泌。細胞因子是巨噬細胞發(fā)揮功能的核心介質(zhì)，介導(dǎo)有效免疫應(yīng)答的啟動、銜接先天免疫與適應(yīng)性免疫、調(diào)控巨噬細胞所處的微環(huán)境。根據(jù)來源與所處微環(huán)境的不同，巨噬細胞可分為多種亞群；依據(jù)活化狀態(tài)，可分為經(jīng)典活化巨噬細胞與選擇性活化巨噬細胞，二者分泌的細胞因子譜與功能存在顯著差異。細胞因子的分泌過程受細胞器間物質(zhì)交換、囊泡轉(zhuǎn)運與細胞骨架重排的精密調(diào)控，其中可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感因子結(jié)合蛋白受體（SNARE）家族、突觸結(jié)合蛋白（Syt）等原本調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)釋放的蛋白，對細胞因子分泌的時空調(diào)控至關(guān)重要，在免疫細胞中參與細胞因子的轉(zhuǎn)運、細胞遷移與吞噬等過程。
本文將闡述巨噬細胞分泌細胞因子的具體功能，總結(jié)其釋放機制與分泌細胞類型，并以病原體調(diào)控細胞因子的實例為切入點，說明巨噬細胞細胞因子在健康與疾病中的重要意義。
二、巨噬細胞細胞因子譜
（一）促炎細胞因子
巨噬細胞受到炎癥刺激后，會分泌腫瘤壞死因子（TNF）、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12等促炎細胞因子，其中單核細胞與巨噬細胞是這類細胞因子的主要來源，活化的淋巴細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞也可分泌少量促炎細胞因子。與此同時，巨噬細胞還會釋放趨化因子、白三烯、前列腺素與補體分子，這些物質(zhì)與促炎細胞因子協(xié)同作用，可增加血管通透性、招募炎癥細胞，除產(chǎn)生局部炎癥效應(yīng)外，還可引發(fā)發(fā)熱、誘導(dǎo)急性炎癥反應(yīng)蛋白合成等全身效應(yīng)。
適量的促炎細胞因子對宿主具有保護作用，而分泌失調(diào)則會產(chǎn)生毒性效應(yīng)：過量的IL-1β與TNF可引發(fā)膿毒性休克、多器官衰竭等嚴重的全身急性炎癥反應(yīng)。
腫瘤壞死因子（TNF）
TNF（舊稱TNF-α）是一種由185個氨基酸組成的糖蛋白，最初因具有誘導(dǎo)特定腫瘤壞死的作用被發(fā)現(xiàn)，可激活免疫應(yīng)答的急性期，是強效致熱原，也是機體應(yīng)對病原體時首批釋放的細胞因子之一，可作用于全身多個器官，是膿毒性休克發(fā)生的核心介質(zhì)。
其具體作用如下：
中樞層面：在下丘腦水平刺激促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素的分泌，同時抑制食欲、誘導(dǎo)發(fā)熱；
肝臟層面：上調(diào)C反應(yīng)蛋白等急性炎癥反應(yīng)蛋白的合成；
血管層面：誘導(dǎo)血管擴張、增加血管通透性，促進淋巴細胞、中性粒細胞、單核細胞向炎癥部位浸潤，調(diào)控趨化因子釋放以招募更多炎癥細胞；與IL-17協(xié)同作用，誘導(dǎo)中性粒細胞趨化因子CXCL1、CXCL2、CXCL5的表達，同時上調(diào)細胞黏附分子的表達，促進細胞遷移。
TNF的過量分泌與炎癥性腸病、銀屑病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、哮喘、癌癥、感染性疾病及自身免疫病密切相關(guān)，目前臨床上已采用中和性單克隆抗體治療此類相關(guān)疾病。
在巨噬細胞中，TNF通過組成型分泌通路釋放，其轉(zhuǎn)運機制是所有細胞因子中研究最為清晰的：TNF在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后，SNARE蛋白Stx6、Stx7、Vti1b介導(dǎo)含TNF的囊泡從高爾基體與VAMP3?循環(huán)內(nèi)體融合；Stx4/SNAP23/VAMP3復(fù)合物協(xié)助TNF從循環(huán)內(nèi)體轉(zhuǎn)運至細胞膜；調(diào)控細胞骨架重塑的Rho1、Cdc42蛋白參與TNF從循環(huán)內(nèi)體到細胞膜的轉(zhuǎn)運過程；脂多糖（LPS）可上調(diào)與TNF轉(zhuǎn)運相關(guān)的囊泡蛋白表達；成熟的TNF從細胞膜釋放時，需要TNF轉(zhuǎn)化酶（TACE）切割膜結(jié)合前體。
吞噬作用需要多個細胞器參與膜胞吐過程，該過程也參與TNF的分泌，且TNF不僅可在細胞膜上分泌，還可在吞噬杯處極性釋放，實現(xiàn)吞噬病原體與快速釋放細胞因子的同步進行。Syt XI是TNF分泌的負調(diào)控因子，定位于巨噬細胞的循環(huán)內(nèi)體與溶酶體，其無法結(jié)合Ca2?，進而抑制囊泡融合；敲低Syt XI可使LPS激活的巨噬細胞釋放更多的TNF與IL-6，而過表達Syt XI則會產(chǎn)生相反效果，其作用機制可能與SNARE復(fù)合物的相互作用有關(guān)。
白細胞介素-1（IL-1）
IL-1包括IL-1α、IL-1β與IL-1受體拮抗劑（IL-1Ra）三種形式，其中IL-1α與IL-1β均為強效促炎因子，二者結(jié)合同一IL-1受體（IL-1R），但氨基酸同源性僅為25%。與TNF類似，IL-1β是內(nèi)源性致熱原，在感染、損傷、應(yīng)激等情況下的免疫應(yīng)答早期合成并釋放，其主要來源為單核細胞、巨噬細胞，NK細胞、B細胞、樹突狀細胞、成纖維細胞、上皮細胞也可產(chǎn)生少量IL-1β。
在炎癥反應(yīng)中，IL-1β可刺激肝臟合成急性相蛋白，作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)誘導(dǎo)發(fā)熱與前列腺素分泌；誘導(dǎo)肥大細胞釋放組胺，引發(fā)血管擴張與局部炎癥；對粒細胞具有趨化作用，促進CD4?T細胞增殖分化，上調(diào)白細胞與內(nèi)皮細胞黏附分子的表達，同時還可正向調(diào)控自身編碼基因的表達。IL-1Ra可競爭性結(jié)合IL-1R，從而阻斷IL-1α/IL-1β的促炎效應(yīng)，其通過經(jīng)典分泌通路釋放。
在活化的巨噬細胞中，IL-1α可從頭合成后主動分泌，或由凋亡細胞被動釋放，也可在細胞內(nèi)發(fā)揮作用并作為轉(zhuǎn)錄因子；IL-1β以無信號肽前體的形式合成，需要炎癥小體激活的半胱天冬酶-1（caspase-1）進行切割才能激活，自噬過程在其釋放中發(fā)揮關(guān)鍵作用。自噬是真核生物中高度保守的過程，可將細胞質(zhì)、異?；蚴軗p的細胞器包裹于雙層膜囊泡（自噬體）中，轉(zhuǎn)運至酸性區(qū)室并經(jīng)水解酶降解，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)，同時介導(dǎo)IL-1β、IL-18等無信號肽蛋白的非經(jīng)典分泌。IL-1β的轉(zhuǎn)運需要自噬蛋白Atg5、高爾基體蛋白GRASP55與Rab8a的參與，腹腔巨噬細胞中IL-1β通過膜轉(zhuǎn)運蛋白釋放，敲低ABC轉(zhuǎn)運蛋白可抑制其分泌；含P2X7R的多泡體胞吐過程也參與IL-1β的釋放，這體現(xiàn)了巨噬細胞應(yīng)對炎癥刺激時高效的分泌機制。
白細胞介素-6（IL-6）
IL-6是一種具有多效性的細胞因子，兼具促炎與抗炎功能，參與免疫調(diào)節(jié)、組織修復(fù)與代謝調(diào)控等過程，可促進B細胞分化為漿細胞、激活細胞毒性T細胞、調(diào)控骨穩(wěn)態(tài)，與克羅恩病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病相關(guān)。作為內(nèi)源性致熱原，IL-6可誘導(dǎo)發(fā)熱與肝臟急性相蛋白的合成。
其具體效應(yīng)如下：
促炎效應(yīng)：通過可溶性IL-6受體結(jié)合gp130（跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子）實現(xiàn)，阻斷gp130可緩解膿毒癥小鼠的全身炎癥反應(yīng)并降低死亡率，同時還可招募單核細胞、維持Th17細胞存活、抑制T細胞凋亡與調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）發(fā)育；
抗炎效應(yīng)：通過經(jīng)典通路（結(jié)合僅少數(shù)細胞表達的IL-6受體）實現(xiàn)，IL-6?/?小鼠會出現(xiàn)肝脂肪變性、胰島素抵抗與肝臟炎癥，經(jīng)典信號通路還可抑制細胞凋亡、促進腸上皮細胞再生。
IL-6是可溶性細胞因子，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，無需膜結(jié)合前體的加工過程；LPS刺激巨噬細胞4小時后，IL-6會在高爾基體中積累，隨后從高爾基體以管泡狀載體的形式釋放，其可與TNF共定位但分屬不同的亞區(qū)室；高爾基體后的轉(zhuǎn)運過程依賴Stx6、Vti1b與循環(huán)內(nèi)體VAMP3形成的SNARE復(fù)合物，敲低或過表達該復(fù)合物可分別降低或增加IL-6的釋放；Syt XI可能通過調(diào)控SNARE復(fù)合物的形成，負向調(diào)節(jié)IL-6的分泌，且IL-6不會在吞噬杯處分泌。
白細胞介素-12（IL-12）
IL-12主要由單核細胞、巨噬細胞與抗原呈遞細胞分泌，是機體抵御感染與癌癥的關(guān)鍵因子，其由p35與p40亞基組成異二聚體，p40基因缺失的患者易并發(fā)多重細菌感染。IL-12通過刺激Th1細胞介導(dǎo)細胞免疫，與TNF等促炎因子協(xié)同誘導(dǎo)IFN-γ分泌，增強NK細胞與CD8?T細胞的毒性，還可通過IFN-γ上調(diào)抗血管生成趨化因子CXCL10的表達，抑制血管生成，因此成為自身免疫病與癌癥的潛在治療靶點。
IL-12的亞基在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合并經(jīng)糖基化修飾后，轉(zhuǎn)運至細胞膜釋放，巨噬細胞中高爾基體后的轉(zhuǎn)運機制目前尚未明確，推測與TNF、IL-6的轉(zhuǎn)運機制相似；在中性粒細胞中，VAMP2、VAMP7、Stx2、Stx6、SNAP23等SNARE蛋白定位于含IL-12的分泌顆粒，巨噬細胞雖無此類分泌顆粒，但可能利用同類SNARE復(fù)合物實現(xiàn)IL-12的轉(zhuǎn)運；淋巴細胞中IL-12的極性分泌依賴Cdc42蛋白，該蛋白也參與調(diào)控TNF向細胞膜的釋放，提示IL-12可能與TNF在巨噬細胞吞噬體處實現(xiàn)極性共釋放。
白細胞介素-18（IL-18）
IL-18屬于IL-1家族，可誘導(dǎo)IFN-γ分泌，與IL-12協(xié)同作用激活T細胞與NK細胞；盡管其信號通路與IL-1β相似，但無致熱活性，甚至可減弱IL-1β誘導(dǎo)的發(fā)熱反應(yīng)，其原因在于IL-18通過MAPK p38通路傳遞信號，而非IL-1β所依賴的NF-κB通路。IL-18的轉(zhuǎn)運過程與IL-1β相似，分泌性自噬是其釋放的主要方式。
白細胞介素-23（IL-23）
IL-23可誘導(dǎo)IFN-γ分泌與T細胞活化，參與銀屑病、精神分裂癥等多種疾病的發(fā)生；其與IL-12結(jié)構(gòu)相似、均具有促炎功能，二者共享IL-12p40亞基且信號通路相近；與IL-12不同的是，IL-23可上調(diào)IL-10的分泌，誘導(dǎo)活化的初始T細胞合成IL-17。
白細胞介素-27（IL-27）
IL-27屬于IL-12家族，由p28與EB病毒誘導(dǎo)基因3亞基組成，與TNF類似，在LPS與IFN-γ刺激的單核細胞、巨噬細胞中早期表達；其受體敲除的小鼠因IFN-γ分泌缺陷，對細菌與寄生蟲感染的易感性顯著增加。IL-27可通過誘導(dǎo)IFN-γ促進初始T細胞向Th1細胞分化，同時抑制Th17細胞分化，兼具促炎與抗炎功能，其受體缺陷小鼠自身免疫性腦脊髓炎的易感性增加，且伴隨Th17細胞水平升高，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了炎癥反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控機制。
（二）抗炎細胞因子
白細胞介素-10（IL-10）
IL-10是一種35kD的細胞因子，于1989年被發(fā)現(xiàn)，主要由活化的巨噬細胞、B細胞、T細胞分泌，其核心功能是抑制巨噬細胞活化，減少TNF、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、GM-CSF等促炎因子的分泌；下調(diào)活化巨噬細胞表面MHC Ⅱ的表達，強效抑制抗原呈遞過程；抑制Th1細胞與NK細胞分泌IFN-γ，同時促進B細胞增殖分化與IgG分泌。
IL-10可降低巨噬細胞的殺菌活性，減弱其對IFN-γ的應(yīng)答能力；小鼠實驗表明，阻斷IL-10會導(dǎo)致TNF、IL-6水平升高，而外源性IL-10可提高小鼠的生存率、降低炎癥因子水平；IL-10水平降低與炎癥性腸病等胃腸道疾病密切相關(guān)，目前重組IL-10已應(yīng)用于部分相關(guān)疾病的治療。
IL-10的轉(zhuǎn)運釋放機制與TNF、IL-6相似：其從高爾基體管泡狀載體（可與p230/golgin-245結(jié)合，與TNF共轉(zhuǎn)運；或與golgin-97結(jié)合）釋放，高爾基體相關(guān)的PI3K p110δ亞型正向調(diào)控其釋放；含IL-10的囊泡轉(zhuǎn)運至循環(huán)內(nèi)體后，經(jīng)VAMP3、Rab11調(diào)控轉(zhuǎn)運至細胞膜；此外，IL-10還可通過載脂蛋白E標(biāo)記的囊泡直接從高爾基體轉(zhuǎn)運至細胞膜，無需依賴循環(huán)內(nèi)體。
轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）
TGF-β與IL-10同為強效抗炎細胞因子，可作用于多種靶細胞，拮抗TNF、IL-1β、IL-2、IL-12等促炎因子的炎癥效應(yīng)；強效抑制Th1、Th2細胞的活性，促進Treg細胞的維持與功能發(fā)揮。免疫系統(tǒng)中優(yōu)勢表達的TGF-β1亞型敲除小鼠，會出現(xiàn)嚴重的多器官炎癥，并在出生后4周內(nèi)死亡，這一現(xiàn)象充分體現(xiàn)了TGF-β在免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)控中的關(guān)鍵作用。此外，TGF-β還參與造血、胚胎發(fā)育、組織再生、細胞增殖與分化等多種生理過程。
TGF-β以前體形式合成，經(jīng)信號肽引導(dǎo)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，需要弗林蛋白酶（在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或胞外進行切割）激活；其分泌機制目前尚未明確，推測其高爾基體后通路與TNF、IL-6、IL-10的轉(zhuǎn)運機制相似。
（三）趨化因子
趨化因子是一類肝素結(jié)合型細胞因子家族，通過趨化作用引導(dǎo)細胞定向遷移，是免疫監(jiān)視過程中引導(dǎo)免疫細胞定向募集的核心分子；部分趨化因子還參與發(fā)育過程中的血管生成、細胞分化引導(dǎo)等過程。在炎癥反應(yīng)中，多種先天與適應(yīng)性免疫細胞均可釋放趨化因子，其分泌常由TNF、IL-6、IL-1β等促炎因子誘導(dǎo)。巨噬細胞分泌的主要趨化因子如下：
CXCL1與CXCL2（MIP-2α）：二者氨基酸同源性達90%，主要由單核細胞、巨噬細胞分泌，可招募中性粒細胞與造血干細胞，同時具有血管生成活性，能夠促進黑色素瘤等腫瘤的發(fā)展。
CCL5（RANTES）：屬于炎癥趨化因子，可招募T細胞、嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、樹突狀細胞至炎癥部位，激活NK細胞使其成為趨化因子激活殺傷細胞（CHAK），同時促進腫瘤的發(fā)生與轉(zhuǎn)移。CCL5在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后轉(zhuǎn)運至高爾基體，再經(jīng)分泌過程釋放，分泌載體膜蛋白（SCAMP）5調(diào)控其高爾基體后轉(zhuǎn)運至細胞膜；離子霉素刺激巨噬細胞可誘導(dǎo)SCAMP5轉(zhuǎn)位至細胞膜，與Syt Ⅰ、Ⅱ相互作用，進而結(jié)合各類SNARE蛋白，參與其分泌調(diào)控。
CXCL8（IL-8）：是強效中性粒細胞趨化因子，可誘導(dǎo)中性粒細胞脫顆粒與形態(tài)改變，巨噬細胞是抗原刺激后首批釋放CXCL8的細胞，角質(zhì)形成細胞、內(nèi)皮細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞也可響應(yīng)刺激分泌CXCL8；其與銀屑病、克羅恩病、癌癥等炎癥疾病密切相關(guān)。
CXCL9（MIG）：即γ干擾素誘導(dǎo)單核因子，可強效招募T細胞至炎癥部位，介導(dǎo)炎癥與組織損傷修復(fù)所需的細胞募集，同時抑制血管生成，具有抗腫瘤與抗轉(zhuǎn)移效應(yīng)。
CXCL10（IP-10）：即γ干擾素誘導(dǎo)蛋白10，主要由單核細胞、巨噬細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞分泌，可招募T細胞、NK細胞、樹突狀細胞，具有強效抗腫瘤活性。
CXCL11（IP-9）：屬于干擾素誘導(dǎo)型趨化因子，其招募T細胞的能力強于CXCL9、CXCL10，同時可抑制血管生成與腫瘤形成。
三、選擇性活化巨噬細胞及其細胞因子
巨噬細胞所處的微環(huán)境會為其提供多樣化的信號，這些信號可差異性地引導(dǎo)巨噬細胞向經(jīng)典活化型（M1）或選擇性活化型（M2a、M2b、M2c）極化（圖1）。極化信號來源廣泛，包括凋亡細胞、激素、免疫復(fù)合物，或由淋巴細胞及其他細胞分泌的細胞因子。
初始單核細胞或募集而來的巨噬細胞接觸Th1型細胞因子（IFN-γ、TNF）或LPS時，會向M1型極化。這類巨噬細胞會大量分泌促炎細胞因子，包括TNF、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23，并促進Th1淋巴細胞分化。此外，M1型巨噬細胞可高水平分泌活性氧（ROS）與活性氮（RNS），合成并釋放誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS），推動精氨酸代謝為一氧化氮和瓜氨酸。因此，M1型巨噬細胞可營造強效殺菌微環(huán)境，介導(dǎo)病原體與腫瘤細胞的清除。同時，M1型巨噬細胞分泌的趨化因子有助于募集NK細胞與Th1細胞，增強免疫應(yīng)答。
與之形成鮮明對比的是，單核細胞接觸IL-4與IL-13，或經(jīng)其處理后，會極化為M2a表型。這類巨噬細胞表達一系列特定趨化因子，可促進Th2細胞、嗜酸性粒細胞與嗜堿性粒細胞向炎癥部位聚集。
M2b型巨噬細胞由LPS、免疫復(fù)合物、凋亡細胞與IL-1Ra聯(lián)合誘導(dǎo)產(chǎn)生。它們可高水平分泌IL-10，同時也會分泌TNF、IL-6等促炎因子，并表達iNOS。通過分泌特定趨化因子，M2b型巨噬細胞還可促進嗜酸性粒細胞與調(diào)節(jié)性T細胞（Tregs）募集，進而推動Th2型免疫應(yīng)答的發(fā)生。
M2c型巨噬細胞由IL-10、TGF-β與糖皮質(zhì)激素聯(lián)合誘導(dǎo)產(chǎn)生。這類巨噬細胞分泌IL-10與TGF-β兩種免疫抑制性細胞因子，可促進Th2淋巴細胞與Tregs分化；同時高表達精氨酸酶，介導(dǎo)組織再生與血管生成(8, 87)。M2c型巨噬細胞誘導(dǎo)Treg的能力，使其在保護器官免受炎性浸潤損傷方面比M2a型巨噬細胞更具優(yōu)勢。
巨噬細胞的極化偏向具有可逆性。例如，M1型巨噬細胞在接觸凋亡細胞后，可轉(zhuǎn)化為M2型巨噬細胞。
圖1. 單核細胞可分化為表型截然不同的巨噬細胞。在遭遇不同刺激后，單核細胞會分化為高殺菌活性的巨噬細胞（M1），或免疫抑制性巨噬細胞（M2）。刺激物種類多樣，既包括微生物物質(zhì)，也包括特定組織微環(huán)境所提供的生化信號。許多決定巨噬細胞表型偏向的細胞因子，由周圍的淋巴細胞或其他非免疫細胞提供。不同亞型巨噬細胞所釋放的細胞因子與趨化因子譜差異顯著，這些分子既可促進炎癥、有時造成組織損傷，也可介導(dǎo)創(chuàng)面愈合與組織修復(fù)。已知M1型巨噬細胞具有抑瘤作用，而M2型巨噬細胞通常具有促瘤效應(yīng)。需要特別強調(diào)的是，巨噬細胞的表型偏向是一個連續(xù)譜，且具有可逆性。
M1/M2巨噬細胞參與感染性疾病與癌癥的發(fā)生發(fā)展：蠕蟲來源的分子可誘導(dǎo)巨噬細胞向M2型極化，其分泌的細胞因子與Th2型應(yīng)答共同介導(dǎo)免疫抑制，從而促進寄生蟲存活；腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs）對腫瘤的作用具有雙向性，在結(jié)直腸癌中，TAMs呈促炎表型，介導(dǎo)Th1型抗腫瘤應(yīng)答；而在多數(shù)腫瘤中，TAMs呈M2樣表型，通過分泌免疫抑制因子促進腫瘤生長與轉(zhuǎn)移，具體表現(xiàn)為分泌VEGF、PDGF、TGF-β促進血管與淋巴管生成，分泌基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP9）促進腫瘤侵襲；同時通過分泌IL-10、TGF-β抑制細胞毒性T細胞與NK細胞的活性，誘導(dǎo)更多M2樣TAMs浸潤腫瘤組織。
基于選擇性活化巨噬細胞與細胞因子在疾病中的作用，靶向調(diào)控巨噬細胞表型已成為一種重要的免疫治療策略，例如利用蠕蟲來源分子改善結(jié)腸炎相關(guān)巨噬細胞的促炎細胞因子譜，從而緩解炎癥反應(yīng)。
四、病原體如何干擾巨噬細胞的細胞因子分泌
病原體與宿主之間經(jīng)過數(shù)百萬年的進化博弈，形成了多種多樣的適應(yīng)機制，使病原體能夠抵御宿主發(fā)起的防御反應(yīng)。其中，多種機制賦予病原體免疫逃逸能力，使其得以逃避宿主清除并大量增殖。胞內(nèi)和胞外寄生蟲均已進化出相關(guān)策略，不僅能規(guī)避或耐受宿主的免疫應(yīng)答，還能利用宿主免疫系統(tǒng)為自身生存與繁殖提供便利。
上調(diào)或下調(diào)巨噬細胞細胞因子的生成與釋放，可對宿主免疫應(yīng)答產(chǎn)生深遠影響。多種病原體的毒力因子均以免疫系統(tǒng)中的這些關(guān)鍵分子為作用靶點。以下通過具體實例，闡述特定病原體如何根據(jù)自身生存需求，異常調(diào)控細胞因子分泌，以助力其存活與播散。
（一）潰瘍分枝桿菌利用分枝桿菌內(nèi)酯抑制細胞因子合成
分枝桿菌是一類胞內(nèi)致病菌，可引發(fā)多種難治性人類疾病，其特殊的細胞壁結(jié)構(gòu)使其對抗生素與宿主先天防御機制具有高度耐藥性。潰瘍分枝桿菌是布魯里潰瘍的致病菌，可引發(fā)無痛性深度壞死性潰瘍，導(dǎo)致殘疾、畸形與功能障礙，是全球第三大分枝桿菌病，高發(fā)于濕熱地區(qū)。
潰瘍分枝桿菌可分泌大環(huán)內(nèi)酯毒素分枝桿菌內(nèi)酯，該毒素具有強細胞毒性與免疫抑制活性，可在無明顯急性炎癥反應(yīng)的情況下造成廣泛組織損傷，單獨注射該毒素即可模擬感染所致的潰瘍癥狀。與其他分枝桿菌不同，潰瘍分枝桿菌多以胞外形式存在，其原因在于分枝桿菌內(nèi)酯可抑制巨噬細胞的吞噬作用、阻礙吞噬溶酶體成熟，同時抑制巨噬細胞多種細胞因子與趨化因子的合成與釋放，且其作用僅發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平：不影響促炎因子mRNA的翻譯過程，但可阻斷TNF等蛋白向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)運，導(dǎo)致非糖基化TNF在細胞質(zhì)中積累并被蛋白酶體降解，進而抑制17種以上細胞因子、趨化因子與炎癥介質(zhì)的釋放，嚴重阻礙宿主免疫應(yīng)答的啟動，為病原體的存活提供了有利條件。
圖2. 由潰瘍分枝桿菌和利什曼原蟲前鞭毛體調(diào)節(jié)巨噬細胞細胞因子分泌。細胞因子釋放的干擾已經(jīng)演變?yōu)閹追N病原體違背免疫反應(yīng)的一種有效手段。（A）潰瘍分枝桿菌利用分枝桿菌內(nèi)酯破壞免疫應(yīng)答，抑制超過17種細胞因子、趨化因子及炎癥介質(zhì)的分泌。TNF及其他細胞因子、趨化因子在被轉(zhuǎn)運出巨噬細胞前，需在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體中進行翻譯后修飾。分枝桿菌內(nèi)酯會阻礙TNF進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，導(dǎo)致未成熟蛋白在細胞質(zhì)中蓄積，并最終被蛋白酶體降解。（B）與潰瘍分枝桿菌不同，利什曼原蟲前鞭毛體通過GP63介導(dǎo)的Syt XI降解（Syt XI為細胞因子釋放負調(diào)控因子），觸發(fā)感染巨噬細胞釋放TNF和IL-6。在體內(nèi)，GP63還可促進炎性單核細胞與中性粒細胞浸潤至感染部位。這兩類吞噬細胞均是利什曼原蟲的感染靶點，有助于感染建立。上述現(xiàn)象的機制在于：TNF與IL-6通過上調(diào)黏附分子與趨化因子的表達，介導(dǎo)吞噬細胞浸潤。箭頭表示多步反應(yīng)，圖示未按比例繪制。
（二）利什曼原蟲前鞭毛體利用GP63促進TNF與IL-6釋放
利什曼原蟲是一類專門寄生在吞噬細胞（尤其是巨噬細胞）內(nèi)的胞內(nèi)寄生蟲，不同種屬的利什曼原蟲可引發(fā)自愈性皮膚利什曼病、毀容性黏膜皮膚利什曼病或致死性內(nèi)臟利什曼病。利什曼原蟲具有雙宿主生活史：前鞭毛體呈長形、帶有鞭毛，在感染白蛉的腸道內(nèi)發(fā)育為感染性無分裂周期的前鞭毛體，隨白蛉吸血進入宿主體內(nèi)；被中性粒細胞或巨噬細胞吞噬后，前鞭毛體可破壞吞噬體的殺菌功能，形成利于其存活的納蟲空泡，并分化為無鞭毛體；無鞭毛體在巨噬細胞內(nèi)大量復(fù)制，待巨噬細胞凋亡后，被周圍的巨噬細胞吞噬，實現(xiàn)感染的擴散；白蛉叮咬感染宿主后攝入無鞭毛體，完成生活史循環(huán)。
GP63鋅金屬蛋白酶是利什曼原蟲的主要表面毒力因子，在感染巨噬細胞的過程中，可抑制抗原交叉呈遞、阻斷細胞轉(zhuǎn)錄與翻譯過程、失活多種殺菌通路，干擾肝臟脂質(zhì)代謝，幫助寄生蟲逃逸補體裂解與NK細胞殺傷，同時還可切割SNARE復(fù)合物成員，影響細胞因子的轉(zhuǎn)運與釋放。
研究發(fā)現(xiàn)，利什曼原蟲前鞭毛體被巨噬細胞吞噬后，可誘導(dǎo)TNF與IL-6的釋放，其機制為GP63降解了細胞因子分泌的負調(diào)控因子Syt XI，且細胞因子的釋放水平與不同種屬利什曼原蟲的GP63含量呈正相關(guān)。體內(nèi)實驗證實，表達GP63的前鞭毛體接種4小時后即可誘導(dǎo)TNF與IL-6釋放，進而上調(diào)黏附分子與趨化因子的表達，促進中性粒細胞與炎癥單核細胞的早期浸潤；被招募的吞噬細胞感染后會分泌IL-10，形成慢性感染所需的免疫抑制微環(huán)境，而炎癥單核細胞感染后可分化為表達精氨酸酶的選擇性活化巨噬細胞，誘導(dǎo)初始CD4?T細胞分化為免疫抑制性FoxP3?調(diào)節(jié)性T細胞，這一過程揭示了促炎細胞因子與吞噬細胞在利什曼病早期感染中的關(guān)鍵作用。
