炎症性肠病（IBD）是一类病因不明的、反复发作的慢性肠道炎症性疾病，研究发现IBD患者肠组织中巨噬细胞数量明显增加，还分泌大量细胞因子及生物活性物质。肠道巨噬细胞能够介导炎症反应，其过度活化会引起炎症反应的调控失衡，使生理性炎症反应转变为病理性的肠道损伤，参与IBD的发生发展。本文将对肠道巨噬细胞的免疫调节作用在IBD中的研究进展进行综述，以期为研究IBD的发病机制和临床治疗提供参考。
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炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一类病因不明的、反复发作的慢性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn′s disease，CD）。当发生肠道菌群失调或易位、肠上皮细胞破坏、固有层肠黏膜免疫系统异常激活等肠内稳态失衡时，肠黏膜通透性增加，导致肠黏膜屏障功能受损，介导IBD发生[1]。与正常黏膜固有层巨噬细胞相比，活动性IBD患者病变局部结肠组织中的肠黏膜巨噬细胞数量显著增加，且更趋向于激活状态，提示肠道巨噬细胞在IBD的发生发展中发挥重要作用。此外，巨噬细胞还可分泌大量细胞因子及生物活性物质，参与炎症反应。因此，肠道巨噬细胞免疫异常在IBD中极为重要，本文就肠道巨噬细胞的免疫效应及其在IBD中的作用作一综述。
既往认为，肠道巨噬细胞和其他部位的巨噬细胞一样，是由骨髓的造血干细胞发育分化而来，即骨髓造血干细胞在巨核细胞集落形成单位（M-CFU）的刺激下发育成单核细胞，进入外周血移行至肠黏膜组织，发育为成熟的肠黏膜巨噬细胞。肠道巨噬细胞主要位于上皮下的黏膜固有层、集合淋巴小结和肌层外，是参与肠道免疫屏障的重要炎性细胞[2]。骨髓造血干细胞、单核细胞均来源于胚胎干细胞。而最新研究发现，肠组织中有一部分巨噬细胞并非来源于胚胎干细胞，而是在胚胎形成之前的卵黄囊中就已形成，这群细胞可长期自我维持而无需单核细胞补充，对维持正常的肠神经元和血管结构、肠道分泌和蠕动都有重要作用[3]。
与其他部位巨噬细胞不同的是，Ly6Chigh单核细胞是CX3CR1巨噬细胞的前体。根据Ly6Chigh单核细胞倾向迁移的状态或部位不同（静息状态下或炎性肠组织），巨噬细胞可分为居住型巨噬细胞（Ly6ClowCCR2lowCX3CR1+）和炎症型巨噬细胞（Ly6ChighCCR2highCX3CR1low）。新到达肠道固有层中的Ly6Chigh单核细胞首先分化成趋化因子受体CX3CR1high的居住型巨噬细胞，表达非炎性相关基因；在肠道发生急性炎症的情况下，这群细胞会分化成CX3CR1low/int炎症型巨噬细胞，参与炎症反应。研究证实TLR2+CCR2+CX3CR1intLy6ChighGR1+巨噬细胞通过分泌肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），损伤紧密连接的结构和功能，破坏肠上皮屏障，促进肠道炎症反应[4]。
Ly6Clow单核细胞过去被认为是肠黏膜居住型巨噬细胞的前体，然而在肠黏膜居住型巨噬细胞耗竭时，过继转移（adoptive transfer）的Ly6Clow单核细胞很少进入肠组织[5]，Ly6Chigh单核细胞则进入肠组织发育为成熟的肠黏膜巨噬细胞。此外，Carlin等[6]研究结果认为Ly6Clow单核细胞的主要功能是清除脉管系统内坏死的内皮细胞，充当"循环系统的巨噬细胞"。
炎症型巨噬细胞也严密调节IBD的发病机制，在受到肠道细菌或其产物的刺激后可引发剧烈甚至威胁生命的促炎反应，同时肠黏膜免疫系统也可下调因黏膜微生物破坏上皮细胞引起的炎症。在共同进化的过程中，居住型巨噬细胞可吞噬和消化微生物及其产物却不引起炎症反应，而肠黏膜居住型巨噬细胞缺失可导致小鼠对右旋葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎敏感性增加[7]。在DSS诱导的结肠炎模型中，DSS停止干预后，巨噬细胞池随之发生改变，CX3CR1int巨噬细胞大量减少，CX3CR1high巨噬细胞数量则逐渐恢复，部分炎症型CX3CR1int巨噬细胞可最终分化为居住型CX3CR1high巨噬细胞，促进肠组织修复[8]。
骨髓来源的巨噬细胞通过不同的刺激可诱导极化形成不同表型和功能的巨噬细胞，主要为M1型和M2型，极化后的巨噬细胞在IBD病变局部肠段聚集并释放出各种促炎因子或调节型抗炎细胞因子，发挥生物学效应[9]。
M1型巨噬细胞经刺激活化后分泌大量促炎细胞因子如白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-12、IL-23、TNF-α等，且通过高表达诱导型一氧化氮合酶（iNOS）分解L-精氨酸产生的NO和活性氧（ROS），参与吞噬细菌、趋化炎性细胞、促进Th1和Th17细胞介导的免疫应答等过程，发挥宿主免疫功能，导致IBD患者肠组织的炎症损伤。
M2型巨噬细胞可在IL-4、IL-13及转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）介导下，分泌免疫抑制因子如IL-10和趋化因子（CCL17、CCL22、CCL24）等，在激活Th2型免疫反应的同时，抑制Th1型免疫反应，发挥抗炎作用，促进创伤修复和纤维变性。
此外，用游离脂肪酸、高密度脂蛋白、慢性炎性刺激物（包括前列腺素E2和TLR受体P3C）刺激巨噬细胞会诱导巨噬细胞活化，不能用单纯的M1/M2型描述，显示巨噬细胞激活和功能的复杂性。M1和M2活化的巨噬细胞的概念可能成为过去式，因为研究者们已经开始意识到巨噬细胞子集的复杂性远远超过这种简单的分类，基于细胞表面受体和转录谱来定义巨噬细胞类型将变得越来越具有挑战性。
在T细胞转移、肝螺杆菌（Helicobacter hepaticus）及DSS诱导的结肠炎模型中，均发现Ly6Chigh单核细胞及其分化产生的CX3CR1int炎症型巨噬细胞大量积累，诱导Toll样受体（TLR）激活，促进髓细胞触发受体1（triggering receptor expressed on myeloid cells 1，TREM1）表达，大量分泌IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23和TNF-α等促炎细胞因子。在结肠炎中持续存在的CX3CR1high居住型巨噬细胞不仅保留其抗炎特性，在炎症过程中也发挥重要的免疫调节作用。由于遗传或环境因素，肠道中巨噬细胞功能的改变可导致固有和适应性免疫反应的异常激活，并导致肠道炎症。
肠道固有免疫系统由黏液和上皮屏障、巨噬细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、树突状细胞、NK细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞组成，可非特异性地识别病原体，维持肠道免疫耐受[10]。肠黏膜居住型巨噬细胞处于部分激活状态，可分泌免疫调节细胞因子，有效清除对上皮屏障有破坏作用的致病菌等。去除巨噬细胞后，小鼠对DSS的敏感性增加[11]，其原因可能与巨噬细胞分泌前列腺素，从而刺激肠上皮细胞更新、维持肠上皮屏障完整性有关[4]。
Grimm等[12]发现放射性标记的CD14highLy6Chigh单核细胞可迁移至IBD肠道黏膜炎症活跃的区域。居住型巨噬细胞可通过释放CCR2配体来促进单核细胞的募集。Ly6Chigh单核细胞也表达CCR2，CCR2的配体CCL2和CCL4在IBD肠黏膜中表达水平升高，通过CCL2-CCR2轴控制单核细胞迁移[13]。在急性炎症的情况下，小鼠肠组织中Ly6Chigh单核细胞通过募集CCR2，分泌大量促炎细胞因子，分化成为促炎的CX3CR1int巨噬细胞；敲除CCL2或CCR2基因后小鼠对DSS诱导的结肠炎的敏感性降低[14,15]。在实验性结肠炎中，CD169+CX3CR1high巨噬细胞从肠隐窝周围迁移至肠黏膜炎症活跃的区域，分泌CCR2、CCR3、CCR5这三者的配体CCL8，募集单核细胞，在结肠炎发病过程中发挥重要的促炎作用[16,17]。此外，过继转移的Ly6Chigh巨噬细胞还表现出树突状细胞的功能，即向淋巴结归巢和对初始T细胞的抗原提呈功能[8]。编码CX3CR1的基因缺失会导致固有层巨噬细胞的数量减少，肠道共生菌向肠系膜淋巴结转移；CX3CR1基因敲除可加重DSS诱导的实验性结肠炎，过继转移CX3CR1+巨噬细胞可缓解肠道炎症[18]。巨噬细胞的前体Ly6Chigh单核细胞可通过大量分泌前列腺素E2、IL-10来抑制嗜中性粒细胞功能，保护肠黏膜免受肠道致病微生物免疫病理学的侵害[19]。在炎症过程中，巨噬细胞还可通过产生CCL11将嗜酸性粒细胞募集到炎性肠组织[20]。
在IBD中，新募集的CD14highCD11chigh单核细胞和未成熟的巨噬细胞会调控居住型巨噬细胞免疫抑制种群（CD64+ HLA-DRhighCD14low）分化为促炎性巨噬细胞，促进TNF-α、IL-1b和IL-6分泌[9]。与正常对照组相比，CD患者肠黏膜中CD14+巨噬细胞的数量显著增加，其分泌的IL-23和TNF-α水平也显著增加；CD14+巨噬细胞通过IL-23、TNF-α依赖性肠黏膜固有层单个核淋巴细胞（lamina propria mononuclear cells，LPMCs）促进γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）的产生，由LPMCs产生的IFN-γ可进一步诱导巨噬细胞极化。肠道巨噬细胞诱导的IL-23/IFN-γ正反馈环可加重CD患者的慢性肠道炎症[21]。因此，CD14high巨噬细胞可能是IBD严重程度的指征之一。
肠道免疫系统中的固有免疫反应是通过病原识别受体（pathogen recognition receptor，PRR）识别病原相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）来启动的。在健康的肠道中，PRR激活可维持屏障功能和共生成分，但异常PRR信号传导可能是IBD病理生理的重要因素。肠道黏膜免疫系统持续受食物蛋白和共生菌群等信号刺激，促使新进入肠黏膜固有层的Ly6Chigh单核细胞分化为CX3CR1high巨噬细胞，其表面PRR可识别PAMP，但不会诱导TLR或核苷酸结合的寡聚结构域（NOD）样受体配体激活经典的促炎反应[14,22]，防止因异常免疫的激活攻击肠道共生菌引起肠道稳态破坏，这是肠道巨噬细胞区别于人体其他部位巨噬细胞最具特征性的表现。其原因包括肠黏膜居住型巨噬细胞虽部分表达TLR，但对TLR的配体呈无反应状态，NF-κB的活化和入核无法启动，抑制IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎因子的表达，因此，肠道对细菌产物、细胞因子和吞噬等刺激表现出低反应性。
在IBD中，巨噬细胞对适应性免疫的调控主要体现在对效应T细胞和炎症细胞因子的作用上。
效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后，经过增殖、分化形成的细胞，主要包括调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）、辅助性T细胞（T helper，Th）。在肠固有层中，居住型巨噬细胞可部分通过促进Tregs的产生和抑制T细胞的增殖来调节黏膜稳态。叉头蛋白3阳性（forkhead box P3-positive，Foxp3+）的Tregs是CD4+ Tregs细胞的一个亚群，在小肠和结肠中表达丰富，肠道巨噬细胞可作为抗原提呈细胞与CD4+ T细胞相互作用，并促进其分化。剔除Tregs后，肠道菌群会诱导CD4+ T细胞的过度增殖，从而诱发肠道炎症。Hadis等[23]最近研究发现，肠道巨噬细胞通过分泌IL-10促进肠黏膜中抗原特异性Foxp3+ Tregs的激活和增殖，而敲除CD11c+单核/巨噬细胞中TRAF6基因后，小鼠产生自发性Th2细胞介导的肠炎。Foxp3+ Tregs上的淋巴细胞活化基因-3（lymphocyte activation gene-3，LAG-3）通过结合肠居住型CX3CR1high巨噬细胞表面的MHC Ⅱ分子，抑制NF-κB信号通路的激活，使得促炎因子IL-23、IL-1β等分泌减少，同时抑制ILC3分泌IL-22，进而抑制肠道炎症发生[24]。Foxp3+ Tregs在IBD患者肠黏膜固有层中数量明显上升，人肠黏膜居住型巨噬细胞会产生CCL20，而其配体CCR6在Foxp3+ Tregs上表达，这可能会促进肠道中巨噬细胞和Tregs之间的局部相互作用[25]。此外，肠道菌群可激活髓样分化因子（myeloid differentiation factor 88，MyD88）促进肠道巨噬细胞分泌IL-1β，IL-1β通过与表达维甲酸相关孤儿核受体-γt（retinoid-related orphan receptor gamma t，RORγt）的3型淋巴细胞表面的IL-1R结合，促进其分泌巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF），刺激巨噬细胞及树突状细胞产生IL-10及视黄酸，进一步上调辅助性T细胞向Tregs转化及增殖[26]。
除Tregs外，巨噬细胞还可分泌IL-1β、TGF-β诱导Th1细胞、Th17细胞的分化和存活，通过Th1细胞促进巨噬细胞M1型极化，通过Th17细胞促进中性粒细胞浸润，进而导致IBD肠组织隐窝脓肿的形成。CX3CR1int巨噬细胞产生大量促炎性介质，驱动局部炎症并促进IBD患者结肠中促炎性单核细胞及形态成熟异常的巨噬细胞增加，后者诱导致病性Th17细胞分泌IL-23及TNF-α的能力更强。在STAT3介导的信号（如IL-6、IL-23）存在时，巨噬细胞主要诱导Th17细胞生长，而Foxp3+ Tregs数量则相对减少，这种机制使得在致病菌刺激肠道时，Th17细胞大量增殖，从而促进肠道效应T细胞反应[27,28]。IL-23介导的Th1和Th17炎症反应的增强与在慢性肠道炎症中观察到的IFN-γ、IL-17和IL-22水平升高相一致。研究发现敲除Foxp3+ Tregs中的STAT3基因后，小鼠因Th17介导的不受控制的炎症反应而出现侵袭性结肠炎[29]。
在IBD中，渗透到肠道黏膜及黏膜下层的CD68+巨噬细胞表面病原模式受体TLR表达明显增多，与脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）结合后能激活巨噬细胞NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，介导炎性介质IL-1β、TNF-α、IL-6等异常分泌[30]。IBD肠道组织中IL-1β、IL-6及TNF-α等水平明显增高，且与病变范围和严重程度呈正相关。IBD患者肠黏膜IL-1、IL-6分泌增多，可增加肠上皮通透性，促使中性粒细胞浸润至炎症反应部位，破坏肠黏膜屏障，引起一系列肠道炎症反应和组织破坏，诱发或加重IBD。IL-6可激活STAT3诱导抗凋亡基因Bcl-2及Bcl-xL表达，抑制肠黏膜固有层CD4+ T细胞凋亡，导致IBD炎症反应持续发展[31]。同时，TNF-α可促进小鼠巨噬细胞系IκBα降解、NF-κB p65磷酸化以及NF-κB核转移，调控NF-κB信号通路，促进炎性因子、黏附分子及生长因子的表达，导致IBD肠道炎症反应的扩大和持续[4,32]。LPS也通过活化单核-巨噬细胞中Rac1信号，上调下游抗凋亡靶基因NF-κB、Bcl-xL及STAT3表达水平，降低caspase-3水平，抑制线粒体途径凋亡，使肠道巨噬细胞数量显著增多，在IBD致病中发挥作用[33]。
在免疫致病因素刺激下，为维持肠道稳态，居住型巨噬细胞可以选择表达IL-10和TGF-β等保护性调节因子。STAT6依赖性M2型巨噬细胞表型通过Wnt信号通路的激活，上调抗炎细胞因子IL-10分泌，从而促进三硝基苯磺酸（2，4，6-trinitrobenzenesulfonic acid solution，TNBS）处理的小鼠的黏膜修复[34]。研究发现IL-10基因敲除小鼠会出现自发性肠炎，巨噬细胞中IL-10受体或其下游关键转录因子STAT3缺失也会导致小鼠对肠炎的易感性增加[35]。进一步研究IL-10的作用机制，IL-10可通过抑制巨噬细胞IL-1β前体转录合成和caspase-1激活，若特异性阻断巨噬细胞IL-10R可导致IL-1β过量产生，诱导Th17型免疫反应，进而加重肠道炎症[36]。同时，IL-10可有效下调LPS诱导的巨噬细胞对促炎因子IL-1、IL-6等的分泌表达；也可抑制单核/巨噬细胞激活及其MHCⅡ抗原的表达，减少IL-2和IFN-γ的产生；还可直接拮抗Th1细胞的增生及细胞毒性反应，减少IFN-γ、TNF-α的产生，阻止炎症反应发生，恢复机体对肠道菌群的耐受性，减轻肠道症状。最新研究结果显示：IL-10通过抑制mTOR信号通路来抑制巨噬细胞活性，抑制LPS刺激巨噬细胞后发生的葡萄糖摄取和糖酵解并促进氧化磷酸化，从而维持肠道稳态[37]。
巨噬细胞还可分泌保护性调节因子TGF-β。在CD中，高表达的Smad7可结合细胞内TGF-β1受体，阻止TGF-β1驱动信号的传导，从而促进机体及炎性细胞因子的合成和CD的病理发展[38]。阻断TGF-β信号通路后，小鼠对DSS的敏感性增加，病理结果显示小鼠肠道黏膜出现中性粒细胞和巨噬细胞等炎性浸润，小鼠外周血中Tregs水平下降，IFN-γ、TNF-α等促炎因子表达升高[39]。TGF-β是M2型巨噬细胞极化的有效诱导剂，TGF-β也可抑制M1型巨噬细胞的激活，抑制IFN-γ、IL-1等促炎细胞因子的产生，维持肠道耐受。肠黏膜居住型巨噬细胞表达高水平的TGF-β受体，TGF-β本身可诱导巨噬细胞中抑制性IκBα的表达，并促进MyD88的泛素化和降解，防止激活异常免疫攻击肠道共生菌，从而避免破坏肠道稳态。
肠道巨噬细胞是炎症微环境的重要角色，不仅自身具有吞噬病原体的功能，还在刺激后续的免疫环节中发挥关键性作用，分泌多种细胞因子，与多种免疫细胞共同作用，参与IBD的发生、发展和持续过程。深入研究肠道巨噬细胞在IBD中的作用及机制，为探寻更有效的IBD治疗靶点提供理论基础。
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