巨噬細胞簡介及其體內外研究策略

時間：2026-1-15閱讀：569

巨噬細胞簡介

巨噬細胞的發現可追溯到1882年，生物學家 Ellie Metchnikoff 在研究缺乏適應性免疫機制的原始動物時發現，并將這些細胞稱為吞噬細胞。巨噬細胞是具有異質性的一群免疫細胞，具有高度可塑性，具有多種功能，包括組織發育和體內平衡、清除細胞碎片、消除病原體和調節炎癥反應。不同的誘導信號可激活巨噬細胞改變其自身的形態和生理特征。

圖1. 巨噬細胞起源^[1]

借用輔助性T細胞(Th)的概念，從激活方式上將巨噬細胞激活狀態通常被簡化為兩類：經典激活的巨噬細胞(classically activated macrophages,CAMs或M1)和非經典激活的巨噬細胞(alternatively activated macrophages,AAMs或M2)兩大類。M1型巨噬細胞產生促炎癥細胞因子，抵抗病原入侵但也造成機體損傷；M2型分泌抗炎癥細胞因子，并在組織修復與重建和腫瘤的形成過程中發揮作用。

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圖2. 巨噬細胞的不同表型、細胞表面標記和功能^[2]

值得注意的是，巨噬細胞的這兩種分型并沒有獨立意義上的對立區分，即M1和M2表型并非相互排斥，而是經常共存的，因此不能簡單地認為它們是不同的巨噬細胞群體。巨噬細胞極化標志物通常在不同分型的巨噬細胞上以不同水平表達，并且不同分型的巨噬細胞在特定條件下能發生相互轉化。在體內傷口愈合中，巨噬細胞在早期階段表現出促炎 M1 分泌譜，高能力呈遞抗原、產生白細胞介素IL-12 和IL-23，抑制細胞增殖并造成組織損傷；在后期愈合階段，巨噬細胞則轉變為抗炎 M2 基因表達譜，通過產生血管生成介質，例如轉化生長因子-β（TGF-β）、血管內皮生長因子（VEGF）和表皮生長因子（EGF）等，促進炎癥消退和傷口愈合。

圖3. 組織修復、再生和纖維化中主要巨噬細胞活化表型的機制^[3]

體外研究

巨噬細胞極化的體外研究，通常使用IFN-γ和LPS等TLR激動劑誘導M1型極化，使用IL-4或IL-13等誘導M2型極化，然后檢測基因表達、細胞表面標志物及蛋白質含量和活性的變化。目前人巨噬細胞的體外培養主要分為無限增殖的單核細胞系THP-1來源或者原代分離的單核細胞誘導分化而來。

體內研究

巨噬細胞是體內每個器官中都存在的細胞，存在于表皮、角膜和沒有血管的關節內部，其體內生物學研究的重要方法之一是巨噬細胞耗竭。體內巨噬細胞耗竭是一種采用理化或遺傳學技術將巨噬細胞去除的方法。這種方法現已廣泛用于研究巨噬細胞在動物疾病模型中的作用和免疫病理或炎癥損傷機制研究，如炎癥性疾病：過敏性哮喘、糖尿病、肥胖、動脈粥樣硬化、自身免疫病相關的研究；以及其他領域疾病：腫瘤，病毒相關疾病，組織再生等相關的研究。氯膦酸鹽脂質體法是目前常用的巨噬細胞耗竭方法。

體內巨噬細胞清除劑

自從荷蘭Nico van Rooijen教授上世紀80年代底利用巨噬細胞的內吞機制，將膜不通透性的氯膦酸鹽（clodronate）帶入細胞內，氯膦酸鹽被釋放，當達到一定的濃度時可引發巨噬細胞的凋亡，從而達到去除巨噬細胞的目的，Nico van Rooijen教授團隊成功開發出一款Clodronate Liposomes體內局勢細胞清除劑，也就是荷蘭Liposoma頻頻。該試劑作為目前成熟，便捷和經濟的巨噬細胞清除工具被廣泛應用。

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圖4.巨噬細胞清除原理示意圖

[1] Gordon S. Alternative activation of macrophages. Nat Rev Immunol. 2003;3(1):23-35. doi:10.1038/nri978

[2] Wang LX, Zhang SX, Wu HJ, Rong XL, Guo J. M2b macrophage polarization and its roles in diseases. J Leukoc Biol. 2019 Aug;106(2):345-358. doi: 10.1002/JLB.3RU1018-378RR. Epub 2018 Dec 21. PMID: 30576000; PMCID: PMC7379745.

[3] Chu S, Wang J, Gao F. The Application of Chitosan Nanostructures in Stomatology. Molecules. 2021 Oct 19;26(20):6315. doi: 10.3390/molecules26206315. PMID: 34684896; PMCID: PMC8541323.

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