免疫细胞纤维化可塑性：巨噬细胞、中性粒细胞和T细胞的间充质样重编程

《Frontiers in Immunology》：Immune cell fibrotic plasticity: mesenchymal-like reprogramming of macrophages, neutrophils and T cells

纤维化传统上被视为以成纤维细胞和肌成纤维细胞为中心的过程，免疫细胞主要通过炎症介质和旁分泌信号调节基质沉积。然而，单细胞分析、空间分析和谱系追踪方法的进展开始挑战这种严格的细胞分工。新兴证据表明，在持续损伤和适应性修复不良的组织中，特定免疫细胞群体可以获得基质产生、细胞骨架重塑和间充质样功能，从而更直接地参与结构性组织重塑。在本综述中，研究人员引入了免疫细胞纤维化可塑性的概念，并批判性评估了巨噬细胞、中性粒细胞和T细胞中纤维化效应状态的证据、调控机制和病理意义。巨噬细胞向肌成纤维细胞样状态的重编程似乎受到汇聚的TGF-β/SMAD信号、代谢适应和表观遗传调控的共同塑造。中性粒细胞可以合成、转运和组织细胞外基质，在组织稳定和病理性瘢痕形成中发挥时间上不同的功能。T细胞间充质样重编程的证据仍然有限，但提出了适应性免疫细胞也能获得结构性效应功能的可能性。重要的是，免疫标志物和间充质标志物的共表达本身并不能确立稳定的谱系转化。这些现象更应被理解为微环境诱导的、情境依赖的功能状态，而非普遍或完全的转分化。确定这些状态的起源、可逆性和定量贡献将决定免疫细胞纤维化可塑性能否用于疾病分层和开发更具选择性的抗纤维化疗法。

1 引言

纤维化是一种异常的组织修复过程，其特征是细胞外基质（ECM）过度沉积、组织硬度增加以及器官结构和功能的进行性破坏。激活的成纤维细胞和肌成纤维细胞长期被认为是ECM沉积的主要来源。然而，单细胞测序、空间转录组学和谱系示踪技术的进展不断拓展了这一观点。免疫细胞是纤维化的关键调节因子，传统上被视为成纤维细胞活性的上游炎症调节因子。然而，新兴证据表明，在特定的病理背景下，免疫细胞也可能表现出基质相关或间充质样特征。对间充质转化的研究为理解纤维化的细胞起源提供了新的概念视角，包括上皮-间充质转化（EMT）、内皮-间充质转化（ENDMT）、脂肪细胞-间充质转化（AMT）和成纤维细胞-肌成纤维细胞转化（FMT）。目前，巨噬细胞-肌成纤维细胞转化（MMT）是研究最为深入的免疫细胞纤维化可塑性形式，而中性粒细胞和T细胞的间充质样表型则是这一概念的补充扩展。

2 巨噬细胞到肌成纤维细胞转化在纤维化中的作用

巨噬细胞是具有高度可塑性的先天免疫细胞。在纤维化疾病中，巨噬细胞越来越多地被视作纤维化微环境的时空调节者。传统的M1/M2二元范式不足以描述慢性损伤组织中巨噬细胞的异质性。MMT应被概念化为巨噬细胞状态空间中一个额外且部分独立的轴：一个轴反映免疫和炎症功能，另一个轴则反映巨噬细胞获得结构、间充质和基质产生特性的程度。MMT不应被解释为M2极化的终末阶段，而应被视为一种情境依赖的巨噬细胞纤维化可塑性表现。

2.1 肾纤维化与MMT

肾纤维化是大多数进行性肾脏疾病的最终共同病理通路。在多种病理背景下，包括单侧输尿管梗阻（UUO）、慢性肾移植损伤、缺血再灌注损伤（IRI）、IgA肾病和糖尿病肾病，均反复报道了共表达巨噬细胞和间充质或基质相关标志物的巨噬细胞群体。早期人体证据表明，MMT样细胞优先富集于活跃的纤维化重塑区域。实验研究通过绿色荧光蛋白（GFP）骨髓嵌合体和过继转移实验，证明了骨髓来源的F4/80⁺巨噬细胞在受损肾脏中获得α-SMA和ECM相关蛋白。Smad3缺失显著减少了α-SMA⁺肌成纤维细胞样表型的获得，支持TGFβ/Smad3信号在肾MMT样表型中的核心作用。在机制层面，TGFβ/Smad3信号作为一个中枢调控节点，受到Pou4f1、Dectin-1、P2Y12和NLRP3等分子的放大或修饰。来自受损肾微环境中非造血细胞的信号，如衰老的肾小管上皮细胞释放的细胞外囊泡和miRNAs，也可启动或增强MMT样表型。代谢重编程进一步影响巨噬细胞获得间充质和基质相关状态，涉及脂肪酸结合蛋白4（FABP4）、STAT6/PPARα/CPT1α/ACOX1通路以及线粒体氧化磷酸化和糖酵解程序。表观遗传机制，包括METTL3介导的m6A修饰、EZH2依赖的H3K27me3以及H3K18乳酰化，为MMT样表型的持续性提供了额外的调控层。

2.2 肺纤维化与MMT

肺纤维化是多种间质性肺病的最终共同结局。在二氧化硅（SiO₂）暴露后的肺纤维化模型中，检测到了MMT样表型的存在。在脂多糖（LPS）诱导的脓毒症相关肺纤维化中，鉴定出一条成纤维细胞到巨噬细胞的通讯轴，其中应激的成纤维细胞通过含有线粒体DNA（mtDNA）的迁移体传递信号，促进巨噬细胞获得MMT样表型。此外，促红细胞生成素受体（EPOR）通过JAK2/STAT3信号与TGF-β1/Smad3通路汇合，而MERTK⁺SPP1⁺巨噬细胞则通过GAS6/MERTK信号和SRC/TKS5轴促进细胞骨架重塑和α-SMA⁺CTHRC1⁺肌成纤维细胞特征的获得。

2.3 眼纤维化与MMT

在新生血管性年龄相关性黄斑变性（nAMD）相关的视网膜下纤维化中，约20-30%的浸润F4/80⁺或Iba1⁺巨噬细胞/小胶质细胞样细胞共表达α-SMA。体外实验显示，TGF-β和补体C3a可诱导骨髓来源巨噬细胞上调α-SMA、纤连蛋白和胶原I。NR4A1被鉴定为TGF-β驱动纤维化的内源性负调控因子。内皮-巨噬细胞串扰，特别是通过YAP1/EFNB2/EphB4/RASA1正反馈环路，可能进一步放大从新生血管到纤维化的转变。环状RNA circ_0001103通过海绵吸附miR-7240-5p解除对SLC9A1的抑制，从而促进MMT样表型。

2.4 其他组织纤维化与MMT

在皮肤纤维化中，MMT样表型与慢性炎症和瘢痕形成相关，烟酰胺N-甲基转移酶（NNMT）作为代谢-表观遗传调节因子，通过改变H3K27ac和H3K27me3水平创造允许PRRX1激活的染色质状态。在心脏纤维化中，ALKBH5通过去甲基化白细胞介素-11（IL-11）mRNA促进MMT样表型，而在心肌梗死后，IKK?缺陷则导致异常的MMT样表型和修复受损。在慢性胰腺炎中，Yes相关蛋白（YAP）激活和解偶联蛋白2（UCP2）/长链脂酰辅酶A合成酶3（ACSL3）/脂滴轴分别代表了巨噬细胞内在和由腺泡细胞代谢紊乱驱动的促纤维化可塑性程序。在泌尿生殖道纤维化中，MMT样表型可由异物植入、膀胱出口梗阻（BOO）和尿路致病性大肠杆菌（UPEC）感染等不同局部损伤触发，涉及TGF-β1/Smad2/3和S100a4/STAT3等信号通路。在肌肉骨骼纤维化中，补体C3a/C3aR信号和骨膜蛋白（POSTN）被证明可驱动MMT样表型。

2.5 MMT的综合调控

MMT受转录、表观遗传和代谢机制的整合网络调控，而非仅由TGF-β/SMAD3信号单独驱动。转录调控因子包括Pou4f1、STAT3、NR4A1、YAP、COUP-TFII和PRRX1。PRRX1最近被发现与一个涉及EP300、BRD4、CREBBP和MED1的超增强子相关MMT程序有关。表观遗传和代谢调控机制相互交织，包括METTL3介导的m6A修饰、EZH2/H3K27me3调控、H3K18乳酰化以及NNMT依赖的H3K27ac和H3K27me3变化。MMT最好被视作纤维化可塑性的一个情境依赖轴，而非M2极化的延伸。

2.6 MMT的人体证据及当前局限性

在人类肾活检、nAMD视网膜下纤维化病变、特发性肺纤维化（IPF）、闭塞性细支气管炎以及人增生性瘢痕中均已检测到MMT样巨噬细胞群体，为MMT样状态的存在提供了临床支持。

2.7 靶向MMT的治疗意义

针对MMT的治疗策略已在多种纤维化疾病背景中进行探索，但多数干预措施仍处于临床前概念验证阶段。主要的转化挑战包括：现有方法缺乏特异性，可能同时影响有益的巨噬细胞功能；存在成纤维细胞代偿性激活的可能性；以及干预时机至关重要，因为免疫细胞纤维化状态可能在急性损伤期支持组织修复，而在慢性重塑期才变得有害。

3 免疫细胞纤维化可塑性的新兴形式

3.1 产生基质和基质的组织中性粒细胞

中性粒细胞参与ECM生物学的直接方式至少可分为四种潜在重叠的模式：（1）从头ECM合成；（2）ECM转运；（3）ECM组织；（4）NETosis相关重塑。从头ECM合成方面，屏障组织（尤其是皮肤、肺和肠道）的中性粒细胞显示出ECM相关基因的表达增加，TGF-β/SMAD信号是其重要调节因子。在肾纤维化中，鉴定出具有胶原产生能力的Siglec-F⁺Ly-6G⁺中性粒细胞群体。ECM转运方面，中性粒细胞可将预先存在的ECM从远处器官表面运输至伤口部位。ECM组织方面，中性粒细胞可能参与基质组装和空间架构。NETosis通过释放细胞外染色质和颗粒蛋白间接促进纤维化重塑。

3.2 T细胞间充质转化的新兴证据

在癌症相关淋巴水肿（CRL）中，单细胞RNA测序鉴定出具有成纤维细胞样和肌成纤维细胞样转录谱的T细胞簇。多色免疫荧光和流式细胞术检测到CD3⁺COL1A1⁺和CD3⁺COL1A1⁺PDGFRB⁺ T细胞频率增加。血小板衍生生长因子B/血小板衍生生长因子受体B（PDGFB/PDGFRB）信号被认为与这些间充质样T细胞状态有关。然而，T细胞间充质转化（TcMT）的证据目前仅来源于单一研究，尚未得到独立重复，因此应被视为初步的概念假设。

4 方法学考量与免疫细胞纤维化可塑性的证据强度

免疫标志物和间充质标志物的共表达仅提供MMT样表型的证据，而非确定的转分化。单细胞转录组学需要仔细排除双细胞和游离RNA污染。谱系示踪和遗传命运图谱提供了更强的细胞起源证据，但依赖于示踪系统的特异性和效率。关于MMT对肌成纤维细胞库定量贡献的重大争议依然存在，近期采用诱导型谱系示踪的研究未能在UUO肾脏中检测到巨噬细胞对α-SMA⁺肌成纤维细胞的贡献。未来研究应优先采用诱导型或交叉型谱系示踪策略，区分从头基质合成与吞噬摄取，并结合细胞类型特异性遗传或药理扰动进行功能验证。

5 免疫细胞纤维化可塑性的可逆性与稳定性

关于已建立的免疫细胞纤维化状态能否恢复到原始表型的直接证据仍然有限。EMT研究表明，状态转换可能通过具有不同稳定性和可逆性的中间状态进行。表观遗传记忆可能是维持这些状态的重要机制，包括RNA修饰和组蛋白修饰。解决这些问题需要纵向和谱系分辨的实验策略。