综述：巨噬细胞可塑性中的泛素化：从炎症通路到免疫代谢通路

本综述系统阐述了泛素化修饰（Ubiquitination）在巨噬细胞功能可塑性中的核心调控作用。文章重点解析了E3泛素连接酶（如Cbl-b、TRIM家族、A20）和去泛素化酶（DUBs）如何通过调控NF-κB、STAT等信号通路及糖酵解、线粒体功能等代谢重编程过程，精确平衡巨噬细胞M1/M2极化状态，并探讨其在感染、肿瘤及代谢性疾病中的治疗潜力。

　　

巨噬细胞作为具有高度可塑性的天然免疫细胞，其极化状态和效应功能与代谢程序紧密相连。泛素化作为一种关键的翻译后修饰，通过将泛素链共价连接到靶蛋白上，在调控巨噬细胞免疫代谢和表型转换中扮演着核心角色。该综述系统总结了泛素依赖机制如何调控巨噬细胞极化的最新研究进展。

泛素化在巨噬细胞功能多样性中的调控作用

巨噬细胞极化是指巨噬细胞根据环境信号采纳不同功能程序的能力。泛素化通过E3泛素连接酶和去泛素化酶(DUBs)精确调控信号通路，驱动巨噬细胞 across 一系列激活状态谱系，包括促炎性M1样和抗炎性M2样表型。E3连接酶作为分子开关促进或抑制特定通路，而DUBs则通过移除降解性或激活性泛素链来调整信号响应。

在促炎性M1样极化过程中，TLR配体如LPS和细胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-1等信号通过转录因子NF-κB、AP-1和IRFs促进IL-12、IL-6、IL-1、TNF-α和iNOS的产生。泛素信号在多个层面调控这些炎症通路。例如TLR激活后，NLRX1迅速被泛素化，与TRAF6解离后结合IKK复合物，抑制IKK磷酸化和NF-κB激活。E3连接酶TRIM23在病毒感染期间通过NEMO上非典型K27连接链促进NF-κB激活。去泛素化酶BRCC3作为BRISC复合物组成部分，移除NLRP3上的K48/K63泛素链，允许ASC寡聚化、caspase-1激活和IL-1β成熟。

同时，去泛素化酶和E3连接酶也抑制M1极化以防止过度炎症。A20作为一种独特的泛素编辑酶，具有双重功能：移除激活型泛素链并向NF-κB和MAPK通路关键适配体添加降解性Lys48连接链。CYLD移除NF-κB和JNK通路适配体上的K63连接链以及STAT1上的泛素链，抑制M1细胞因子输出。OTULIN通过水解TLR和TNF信号关键适配体上的线性M1连接泛素链进行额外控制。

E3连接酶Cbl-b、Itch和GRAIL作为免疫关键负调控因子，通过作用于关键受体和适配体来抑制M1样极化相关炎症信号。Cbl-b在CD11b–Src–Syk信号传导后泛素化MyD88和TRIF，终止TLR信号。Itch通过未知DUBs间接促进pro-IL-1α去泛素化来抑制IL-1α扩增。GRAIL直接抑制LPS驱动的M1极化。

其他E3连接酶如TRIM30α和TRIM8在炎症期间作为负反馈机制诱导产生以终止巨噬细胞激活。TRIM30α靶向适配体TAB2/TAB3进行降解以关闭NF-κB；TRIM8泛素化适配体TRIF，阻止其与TBK1激酶结合。SCF E3连接酶复合物组成部分Skp2通过p62促进磷酸化IKKβ的自噬降解，帮助解析NF-κB信号。

泛素还调控M1相关转录因子。核E3连接酶PDLIM2泛素化NF-κB p65(RelA)和STAT3，抑制炎症并通过IL-10阻断M2偏斜。在肿瘤中，氧化应激抑制PDLIM2，损害巨噬细胞抗肿瘤反应。同样，TRIM21促进心肌梗死后的M1极化；TRIM59通过泛素化Fcγ受体机制和NF-κB适配体增强败血症期间的杀菌性M1功能。

在免疫抑制性M2样极化方面，IL-4/IL-13通过STAT6或IL-10和糖皮质激素通过STAT3诱导产生M2样巨噬细胞。E3连接酶Pellino1通过介导STAT3泛素化增强其稳定性进而增强其活性。IL-10诱导MARCH1泛素化MHC II和CD86，靶向其降解，剥夺巨噬细胞抗原呈递功能，强制免疫抑制性M2状态。TRIM59被IL-4/IL-13诱导，通过泛素化和降解STAT1帮助维持M2特性。

泛素化也约束M2极化。E3连接酶FBXW7通过靶向c-Myc降解抑制肿瘤相关巨噬细胞中的促肿瘤M2程序。PDLIM2通过促进STAT3降解抑制IL-10驱动的M2极化。当PDLIM2被抑制时，STAT3持续存在，推动巨噬细胞进入高度抑制状态。

活跃于M1信号的泛素修饰酶也支持M2极化，突显了泛素调控因子的多功能性。E3连接酶TRAF3和去泛素化酶USP25共同汇聚于保护STAT6活性。TRAF3结合STAT6并添加K63连接泛素，保护其免于降解并增强M2基因表达。USP25移除STAT6上的K48连接泛素，稳定其表达。限制M1信号的泛素化事件可同时促进M2响应。A20关闭NF-κB和炎症小体信号，允许IL-4/STAT6信号传导。

巨噬细胞中泛素对代谢重编程的调控

代谢重编程是巨噬细胞激活的标志。促炎性M1样极化将代谢转向糖酵解并破坏三羧酸循环，而M2样巨噬细胞的抗炎和修复功能依赖于线粒体呼吸和脂肪酸氧化。泛素系统通过各种机制关键影响巨噬细胞代谢和表型，帮助整合代谢和炎症信号以微调免疫结果。

在糖酵解和缺氧适应方面，转录因子HIF-1α是M1巨噬细胞糖酵解重编程的关键驱动因子。E3连接酶VHL通过泛素化HIF-1α进行降解来抑制M1糖酵解爆发。在缺氧或VHL缺失情况下，HIF-1α稳定化，促进糖酵解和炎症基因表达。泛素还调控与代谢相关的生长因子信号。RING型E3连接酶Cbl和Cbl-b靶向集落刺激因子受体(CSF-1R)进入巨胞饮体，导致其降解。缺乏Cbl/Cbl-b时，CSF-1R信号延长，导致持续AKT激活、炎症基因表达升高和增殖增加。

去泛素化酶UCHL1通过增强AKT信号促进M1极化，但不是通过去泛素化AKT，而是通过促进PI3K p110α亚基的自噬降解来实现。相反，其他DUBs抑制糖酵解代谢和炎症。USP18被I型干扰素诱导，将代谢从糖酵解和细胞因子生产重定向至M2巨噬细胞典型的氧化代谢。

在脂质代谢方面，巨噬细胞极化与脂质代谢密切相关。缺乏E3连接酶Itch的小鼠免受饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗，脂肪组织巨噬细胞向M2样状态转变。Cbl-b通过抑制脂质驱动炎症在代谢综合征中起保护作用。在饮食诱导肥胖中，Cbl-b^-/-小鼠由于脂肪组织中巨噬细胞激活增强而显示胰岛素抵抗恶化。

泛素通路还与调控巨噬细胞脂质代谢的核受体和转录因子相互作用。PPARγ是M2表型必需的脂质激活转录因子，促进脂肪酸摄取和氧化。去泛素化酶USP25通过保持STAT6水平促进IL-4引发的M2极化，允许PPAR-γ完全诱导。USP14通过去泛素化稳定转录因子SIRT1促进M2巨噬细胞极化。

在动脉粥样硬化中，单核细胞衍生的巨噬细胞通过清道夫受体如CD36或SR-B1摄取动脉壁中沉积的氧化低密度脂蛋白(oxLDL)，成为载脂泡沫细胞。去泛素化酶UCHL1通过移除K48连接泛素稳定CD36，促进oxLDL摄取和泡沫细胞形成。跨膜E3连接酶GRAIL通过催化SR-B1的K63连接泛素化增强泡沫细胞形成。对于胆固醇流出，胆固醇丰富条件触发胆固醇流出转运体ABCA1的泛素化和溶酶体降解。

肝X受体(LXRs)是协调巨噬细胞脂质代谢和炎症的关键胆固醇感应核受体。LXRs也驱动E3连接酶如IDO和RNF145的表达，分别泛素化LDL受体和HMG-CoA还原酶，靶向其降解。LXRα本身受泛素依赖调控：无配体时，它被BRCA1–BARD1 E3泛素连接酶复合物靶向降解，而配体结合阻止这一点，稳定LXRα并维持其转录活性。

在线粒体功能和氧化应激方面，线粒体功能和质量控制对巨噬细胞免疫代谢至关重要。E3连接酶Parkin和激酶PINK1介导的泛素依赖性线粒体自噬清除受损线粒体。在Parkin^-/-或Pink1^-/-巨噬细胞中，线粒体自噬受损，功能失调线粒体积累，将代谢转向氧化代谢和M2样特征。

Keap1–Nrf2通路将泛素信号与氧化还原平衡联系起来，促进通常与M2巨噬细胞极化相关的抗炎反应。在正常条件下，Keap1作为Cul3-RING E3连接酶的底物适配体，引导泛素化Nrf2进行降解。氧化应激时，Keap1功能受损，允许Nrf2逃逸降解，易位至细胞核并诱导保护线粒体的抗氧化基因。

自噬对细胞代谢至关重要，受泛素化调控以支持感染期间巨噬细胞适应性。在结核分枝杆菌感染中，三联基序E3连接酶TRIM32促进细菌和受损线粒体的自噬降解。

在氨基酸代谢方面，L-精氨酸利用区分M1和M2巨噬细胞。E3连接酶RNF19b(NKLAM)被LPS/IFN-γ诱导，通过诱导STAT1和NF-κB信号增强M1巨噬细胞中iNOS表达和NO生产。相反，限制Arg1水平的泛素通路可以抑制M2代谢。在肿瘤相关巨噬细胞中，F?box蛋白FBXW7作为SCF E3连接酶组成部分靶向c-Myc降解。E3连接酶TRAF3和去泛素化酶USP25通过稳定IL-4/STAT6促进Arg1和其他M2基因表达。TRIM14调节iNOS活性以优化抗菌防御。

泛素化与巨噬细胞死亡通路

虽然非本综述重点，但值得注意泛素化也调控巨噬细胞死亡通路，包括凋亡、坏死性凋亡和铁死亡。例如去泛素化酶USP22通过在促炎条件下稳定促生存因子保护巨噬细胞免于凋亡。相反，E3连接酶TRIM25可通过泛素化DNA修复因子XRCC1促进氧化LDL挑战巨噬细胞的死亡。在铁死亡中，Keap1–Cullin-3 E3连接酶复合物通常泛素化转录因子Nrf2，靶向其蛋白酶体降解。当这个制动被解除时，Nrf2积累并诱导抗铁死亡基因。在弓形虫感染期间，寄生虫致密颗粒蛋白GRA35与宿主E3连接酶Itch相互作用促进NLRP1炎症小体依赖性巨噬细胞焦亡。

讨论

泛素化作为巨噬细胞生物学的关键调控因子，精确调节免疫代谢和极化。通过E3泛素连接酶和去泛素化酶的作用，泛素化整合葡萄糖、脂质、线粒体和氨基酸代谢的关键代谢调控因子与主要极化信号通路，使巨噬细胞能够使其功能适应各种免疫和代谢线索。这些通路的失调可能导致发病机制，强调其重要性。负调控因子如A20、CYLD或OTULIN的缺失导致不受控制的M1极化，引起过度炎症和组织损伤。相反，过度活跃的M2程序促进肿瘤相关巨噬细胞，帮助免疫逃避和肿瘤进展。

这一知识为疾病环境中巨噬细胞重编程开辟了治疗可能性。增强负调控因子如Cbl-b或GRAIL可以减少脓毒症休克或细胞因子风暴等条件下的炎症。相反，抑制E3连接酶或DUBs可以重新唤醒肿瘤中的巨噬细胞炎症活性。未来研究绘制泛素底物全范围并理解E3连接酶和DUBs在巨噬细胞中的环境依赖性作用至关重要。针对泛素酶提供更直接和精细的方法来调节巨噬细胞功能，为治疗干预提供更大特异性。

总之，泛素化作为巨噬细胞功能的主要调控因子，控制其可塑性以适应各种环境和代谢挑战。利用泛素系统调节巨噬细胞炎症和免疫代谢通路——进而调节其极化——为开发靶向治疗提供有前景的策略，以在感染和癌症中或抑制炎症或增强巨噬细胞功能。