综述：超越M1/M2：活性氧在肝纤维化和免疫调节中的作用

《Redox Biology》：Beyond M1/M2: The role of reactive oxygen species in liver fibrosis and immune modulation

肝纤维化是由慢性肝损伤引起的病理状态，特征为细胞外基质过度沉积和肝架构破坏。活性氧（ROS）在肝纤维化中具有双重作用：低浓度时作为信号分子调节免疫应答，高浓度时诱导氧化应激，促进肝星状细胞（HSCs）活化及炎症。传统巨噬细胞M1/M2二分模型已不足以解释其复杂性，研究显示巨噬细胞存在多种亚型（如TREM2+脂质相关巨噬细胞、衰老相关巨噬细胞），其功能由ROS水平、代谢重编程及表观遗传调控共同决定。治疗策略包括靶向ROS生成酶（如NOX4抑制剂）、激活抗氧化通路（如NRF2）、纳米载体递送以及免疫重塑疗法（如IL-10诱导）。未来需结合多组学技术优化精准治疗，突破动物模型与临床转化的瓶颈。

　　肝纤维化是一种由慢性肝损伤引起的渐进性疾病，其特征是细胞外基质（ECM）的过度沉积以及肝脏正常结构的破坏。在这一过程中，活性氧（ROS）的作用尤为关键，它不仅影响肝细胞的损伤和炎症反应，还调控纤维化和修复过程中的多种信号通路。随着研究的深入，ROS被重新认识为不仅仅是细胞毒性物质，更是免疫反应和纤维化信号传导中的重要调节因子。特别是在肝脏纤维化背景下，ROS对巨噬细胞极化、激活和功能的影响尤为显著，这些作用与肝脏微环境中的氧化应激相互作用，共同决定了纤维化的发生和消退。

肝纤维化的发生和发展受到多种因素的影响，包括慢性病毒性肝炎（如乙型肝炎和丙型肝炎）、长期酗酒、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）以及代谢紊乱等。这些因素导致肝细胞持续受损和炎症反应，从而激活肝星状细胞（HSCs）。当HSCs被激活时，它们会转化为肌成纤维细胞样细胞，分泌胶原蛋白和其他基质成分，破坏正常的肝脏结构。随着时间的推移，这种纤维化进程会损害肝脏功能，引发如疲劳、体重减轻和腹部不适等症状。纤维化的严重程度通常通过诸如METAVIR评分等系统进行评估，这些评分系统在慢性丙型肝炎中被广泛使用，但在代谢性肝病如NAFLD/NASH中则相对不适用，因此需要其他评估工具，如NAS、SAF评分或FLIP算法。

在肝纤维化的早期和进展过程中，ROS发挥着双重作用，既促进肝细胞损伤和炎症，又调节纤维化修复。在低浓度下，ROS作为重要的第二信使，在生理信号传导中起着关键作用，这种状态被称为氧化平衡（oxidative eustress），代表了细胞正常功能所需的可控和有益的氧化还原信号。然而，当ROS水平无节制上升时，它们会引发氧化应激，破坏氧化还原平衡，导致脂质、蛋白质和DNA的氧化损伤，从而促进组织损伤。在肝脏中，这些氧化应激会导致肝细胞内脂质、蛋白质和DNA的损伤，破坏正常的肝脏功能，并通过驻留的库普弗细胞和循环单核细胞的招募，触发免疫反应。ROS的积累不仅造成直接的细胞损伤，还激活了多种信号通路，促进炎症和纤维化的发展。

巨噬细胞是肝脏免疫系统的重要组成部分，它们在应对各种微环境信号时展现出显著的可塑性。传统上，巨噬细胞的激活状态被分为M1（经典激活或“促炎性”巨噬细胞）和M2（替代激活或“修复性”巨噬细胞）。M1巨噬细胞通常由干扰素-γ（IFN-γ）或脂多糖（LPS）等刺激诱导，它们的特征是产生促炎性细胞因子、ROS以及促进Th1免疫反应。在肝纤维化过程中，M1巨噬细胞通过加剧炎症和激活HSCs，促进胶原沉积和纤维化进程。相比之下，M2巨噬细胞由IL-4和IL-13等刺激诱导，它们与抗炎反应、组织修复和炎症消退相关。M2巨噬细胞能够通过分泌抗炎性细胞因子如IL-10，促进ECM降解，并诱导HSCs的自噬，从而缓解纤维化。然而，M2极化失衡也被认为会促进纤维化，因为过度的M2活动会导致ECM的过度沉积。

近年来，研究已经揭示了巨噬细胞的可塑性和多样性，表明它们的功能远不止于传统的M1/M2分类所涵盖的范围。例如，TREM2+脂质相关巨噬细胞（LAMs）和衰老相关巨噬细胞（SAMs）等亚型已被识别，它们在纤维化进展和修复中都起着重要作用。TREM2+ LAMs不仅参与吞噬作用，还通过分泌特定的因子维持HSCs的激活，而SAMs则通过产生基质金属蛋白酶（MMPs）参与ECM重塑。这些发现挑战了传统的M1/M2模型，表明巨噬细胞的极化是一个动态的过程，受微环境信号的调控。

此外，研究还发现ROS对巨噬细胞极化和功能的调节作用。高浓度和持续的ROS暴露（尤其是NOX4衍生的H2O2）通过NF-κB、STAT1和TGF-β/SMAD信号传导，促进巨噬细胞向促炎性和促纤维化状态转化。而适度或局部的ROS水平则通过NRF2驱动的抗氧化程序和STAT6/TGF-β信号传导，支持修复性极化，促进吞噬作用和基质降解。瞬时或局部的ROS波动可以产生混合型巨噬细胞状态，如TREM2+ LAMs和SAMs，这些状态在纤维化进展和修复过程中同时执行吞噬作用、脂质处理和有限的促纤维化信号。这种ROS依赖的功能连续体为理解肝纤维化过程中巨噬细胞行为提供了新的视角。

ROS不仅影响巨噬细胞，还对其他免疫细胞如中性粒细胞、Th17细胞和树突状细胞产生深远的影响。中性粒细胞通过NADPH氧化酶产生大量ROS，不仅直接造成肝损伤，还通过形成中性粒细胞胞外陷阱（NETs）进一步促进纤维化反应。Th17细胞则在ROS介导的STAT3激活下向分化方向转变，导致IL-17的产生，刺激HSCs并促进纤维化。同时，调节性T细胞（Tregs）在高氧化应激条件下其抑制功能受损，导致免疫平衡向慢性炎症倾斜。树突状细胞在成熟过程中同样受到ROS的影响，增强其抗原呈递能力和细胞因子产生，进一步促进T细胞激活和纤维化。

在组织层面，ROS通过诱导肝细胞死亡、线粒体功能障碍和细胞衰老，塑造肝脏微环境。这些效应加强了炎症、免疫细胞招募和HSCs激活，形成一个促纤维化的微环境。此外，免疫反应的可塑性，尤其是在巨噬细胞中，高度依赖于红ox条件，强调了在理解纤维化进展时，空间和时间动态的重要性。

在治疗方面，理解巨噬细胞的可塑性对于开发更有效和针对性的肝纤维化治疗策略至关重要。例如，鉴于ROS在促进肝炎症和纤维化中的作用，当前的研究正致力于开发调节氧化应激的疗法，这些疗法不仅限于传统的抗氧化剂。这些传统抗氧化剂如N-乙酰半胱氨酸（NAC）和维生素E在实验模型和早期临床试验中显示出一定的潜力，但它们缺乏特异性，长期疗效也存在不确定性。更先进的策略包括直接调节ROS生成酶和红ox敏感通路，如NOX抑制剂Setanaxib已被证明在动物模型中具有抗纤维化效果，并已进入II期临床试验阶段。线粒体靶向抗氧化剂如MitoQ和SkQ1也被探索了多年，作为对抗肝细胞氧化应激的潜在方法。此外，NRF2激活剂如bardoxolone methyl和硫代葡萄糖苷也被研究，以恢复红ox平衡并促进抗炎性极化。

另一个有前景的方向是利用新型药物递送系统，如基于外泌体的载体，将小干扰RNA（siRNA）或微RNA（miRNA）递送至巨噬细胞，从而重新编程其活动。这些策略可以减少如CCL2/TGF-β信号传导等促纤维化信号。纳米粒子介导的方法也被设计用于选择性地靶向肝脏巨噬细胞，提高特异性和减少脱靶效应。纳米酶，作为具有类似天然抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶）活性的工程纳米材料，正在引起越来越多的关注。这些纳米酶不仅可以中和过量的ROS，恢复红ox稳态，还能通过调节NF-κB和NLRP3炎症小体的激活，减少促炎性细胞因子的释放，防止M1极化，并促进巨噬细胞向修复性表型转变，增强IL-10的产生和基质降解。当与药物递送或表面功能化策略结合时，纳米酶可以被定制以选择性地靶向肝脏巨噬细胞，不仅作为ROS清除剂，还作为巨噬细胞介导的纤维化缓解的精准工具。

同时，表观遗传学和代谢重编程也被探索作为驱动修复性巨噬细胞功能的新方法。调控组蛋白乙酰化、DNA甲基化和细胞代谢（如糖酵解与氧化磷酸化）可能为治疗提供新的杠杆。例如，集落刺激因子1受体（CSF1R）抑制剂已被证明可以选择性地清除促纤维化的CCR2+巨噬细胞，同时保留对纤维化缓解至关重要的GATA6+腹膜来源的亚群。此外，提到的其他方法包括免疫检查点阻断，如抗TREM2抗体靶向LAMs，以及代谢干预如ACOD1抑制，防止异戊二烯酸介导的免疫抑制。

由于肝纤维化的多因素性质，这些单靶点疗法可以与针对氧化应激和免疫调节的组合疗法相结合，以产生协同的抗纤维化效果。例如，将抗氧化剂与巨噬细胞极化剂结合，可以同时减少ROS并促进纤维化缓解。整合抗纤维化药物（如TGF-β抑制剂和抗HSC疗法）与红ox调节剂和免疫靶向化合物，可以中断维持慢性炎症和基质沉积的反馈回路。随着计算能力的提升，大规模数据集的分析使得个性化医学方法成为可能，利用患者来源的组学数据（如转录组学、红ox谱和免疫特征），可以制定结合红ox调节和巨噬细胞重编程的定制治疗方案，从而在特定患者亚群中提高疗效。

总体而言，认识到ROS在肝纤维化中的多方面作用，不仅仅是损伤因子，更是免疫细胞可塑性和纤维化信号传导的关键调节因子，为新一代抗纤维化疗法打开了大门。通过整合红ox生物学与免疫调节，并利用机制洞察、组学技术和靶向递送的进展，我们可以开始设计不仅更有效，而且适应患者特定动态的干预措施。这种系统性方法有望在精准医学时代重新定义肝纤维化的诊断、监测和治疗方式。