关于巨噬细胞表型极化及相关细胞因子

什么是巨噬细胞？

巨噬细胞是一种广泛存在于血源、组织里的白细胞，它是先天免疫的关键组成部分，在人类免疫系统中发挥着重要作用，具有吞噬和消化入侵微生物等多种功能；清除细胞碎片和死细胞；以及刺激其他参与免疫功能的细胞。

巨噬细胞来源于单核细胞，而单核细胞本身也来自于骨髓。单核细胞在血液中循环一到三天，然后迁移到组织中，在那里它们成为巨噬细胞或树突状细胞。巨噬细胞在身体的许多器官中被发现，包括肝脏、大脑、骨骼和肺，以及在血液中，特别是在感染部位。
 

图 1 Monocytes can become phenotypically distinct macrophages

(源自：Guillermo Arango Duque, etc. Front Immunol. 2014 Oct 7;5:491.)

巨噬细胞的类型有哪些？

巨噬细胞分类两类，其表型分别为：促炎 M1 表型和抗炎 M2 表型。M1 巨噬细胞释放细胞因子和趋化因子，这是淋巴细胞激活和招募到炎症部位所必需的。巨噬细胞也具有诱导体液免疫反应所必需的抗原提呈功能。另外，激活的 M2 巨噬细胞通过释放抗炎细胞因子来控制和解决炎症问题。这些巨噬细胞参与伤口愈合、炎症后组织修复和重塑。M1 活性抑制细胞增殖，促进组织损伤，而 M2 活性诱导组织再生，刺激细胞增殖。M1 和 M2 巨噬细胞亚群的功能特性的差异反映在精氨酸代谢的差异上。M1 巨噬细胞具有从精氨酸中生成「杀手」分子一氧化氮（NO）的独特能力，该精氨酸通过产生过氧亚硝酸盐被广泛用于损伤和杀死病原体。相比之下，M2 巨噬细胞将精氨酸转化为「修复」氨基酸分子鸟氨酸，这进一步参与了脯氨酸和多胺的合成。

在巨噬细胞中，极化和表型转换伴随着细胞转录组和蛋白质组的整体变化，这些变化受到外源性和内在刺激的严格调控。不能控制巨噬细胞的可塑性可能导致适应不良反应，导致炎症性疾病和组织损伤（在过度的 M1 极化反应的情况下）或组织纤维化和癌症（在过度的 M2 极化反应的情况下）。
 

巨噬细胞体外培养
巨噬细胞极化的体外研究，通常使用 GM-CSF 或 IFN-γ 和 LPS 等 TLR 激动剂诱导 M1 型极化，使用 M-CSF 和 Th 细胞因子如 IL-4、IL-13 和糖皮质激素等诱导 M2 型极化，然后检测基因表达、细胞表面标记物及蛋白含量和活性的变化。目前，人巨噬细胞体外培养主要有三种，分别是由无限增殖的单核细胞系 THP-1、原代分离的单核细胞如来自 PBMCs 的 MDM 或来自骨髓的巨噬细胞 BMDM。

细胞	培养基	初始加入	M1极化	M2极化
THP-1细胞	RPMI 1640	100ng/ml PMA	20ng/ml IFN-γ 100ng/ml LPS	20ng/ml IL-4 20ng/ml IL-13
PBMCs(单核细胞来源巨噬细胞MDM)	RPMI 1640	50ng/mL G-CSF或 50ng/mL M-CSF	10ng/ml LPS 50ng/ml IFN-γ	20ng/ml IL-4 20ng/ml IL-10
骨髓来源巨噬细胞BMDM	IMDM	10ng/ml M-CSF	100ng/ml LPS（可加50 ng/ml IFN-γ）	10ng/ml IL-4（可加10 ng/ml IL-13）

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