免疫细胞功能及其分群 之 巨噬细胞和单核细胞

图1  干细胞分化示意图

单核细胞在白细胞的占比约为3-8%，占PBMC的20%左右。这里的PBMC，指的是外周血中的具有单个核的细胞混合体，与单核细胞并非一个含义。单核细胞起源于造血干细胞（HSC）分化成的髓系祖细胞（common myeloid progenitor，CMP），并被认为是巨噬细胞和树突状细胞的前身。目前最新的研究结果认为，单核细胞有两种分化途径，分别是CMP→粒细胞-单核细胞前体（Granulocyte-monocyte progenitor，GMP）→单核细胞，以及CMP→单核-树突状细胞前体（Monocyte-Dendritic cell progenitor，MDP）→单核细胞。

单核细胞可以继续分化为部分组织中的巨噬细胞，例如肠道和真皮等。但最新的研究显示，大多数组织如大脑（microglial cell，小胶质细胞）、表皮（langerhans cell，朗格汉斯细胞）、肝脏（kuffer cell，枯氏细胞）和肺泡中的巨噬细胞并非依靠后期的单核细胞分化更新，而是由胚胎造血系统直接原位分化，在胚胎发育阶段就已经定植到组织中，并且在组织中自我更新和维持。

单核细胞能吞噬异物并进行抗原递呈，可以被看作不成熟的巨噬细胞，因此有些研究者直接将单核细胞称为巨噬细胞，或者将单核细胞和巨噬细胞统一称为Monocytes/Macrophage类群。根据细胞表面的一组蛋白质，单核细胞可以分为三类：经典（Classical）、非经典（Non-classical）和中间型（Intermediate），它们在免疫系统中起着不同的作用。典型单核细胞占单核细胞的80%~90%，具有更高水平的吞噬和抗菌活性，并且表现出较高的过氧化物酶活性，在产生活性氧（ROS）方面更有效。它们还具有更高水平的趋化因子受体，能够迁移到损伤和炎症部位；非经典单核细胞的功能偏向于调节和监视，这些细胞吞噬作用、ROS和促炎因子的水平较低，主要在伤口或感染部位招募其他细胞，促进伤口愈合并应对病毒感染等，也有一些研究表明，非经典单核细胞同样直接参与免疫调节；中间型单核细胞，其功能处于中间状态，具有炎症特性，但同时具有较低的过氧化物酶活性。

一般来说，单核细胞的固有标志物是CD14，人可以用CD16来区分不同亚型：经典型单核细胞标记为CD14+CD16-；中间型单核细胞标记为CD14+CD16+；非经典型单核细胞标记为CD14+CD16++。小鼠可以用Ly6C来区分，经典单核标记为CD14+Ly6C++；中间型为CD14+Ly6C+；非经典为CD14+Ly6C low。同时，还可以利用炎症因子和趋化因子受体来进行区分，包括CCR5、CX3CR1、CD62L等。此外，由于巨噬细胞同样表达这些marker，如果要区分单核细胞和巨噬细胞，则需要添加巨噬细胞的标志物，例如人的CD80、小鼠的F4/80等。

巨噬细胞广泛分布于各种组织。如前文所述，不同组织的巨噬细胞来源并不相同，一部分来自胚胎卵黄囊和胎肝，另一部分来自后期的单核细胞分化。事实上，关于巨噬细胞的功能和来源，正处在非常前沿的研究过程中，这部分的认知也在不断刷新。

巨噬细胞作为固有免疫中的重要细胞组分，能对入侵病原体做出反应，吞噬和消化病原体，也可以参与清除受损、衰老的细胞，通过抗原提呈参与激发适应性免疫。但是巨噬细胞除了在对抗疾病中发挥作用外，也与慢性疾病（包括动脉粥样硬化、哮喘、炎症性肠病、关节炎等）、自身免疫性疾病（包括类风湿性关节炎、多发性硬化症）、糖尿病、肿瘤的发生发展相关。

巨噬细胞根据其所处部位，可以将巨噬细胞分为小胶质细胞、肝脏Kupffer细胞、肺泡巨噬细胞、肾脏系膜细胞、破骨细胞、脾脏红髓巨噬细胞、脂肪组织相关巨噬细胞等。它们除了执行吞噬和免疫防疫功能外，也参与组织重塑和维持组织稳态。此外，它们可能在不同的组织中执行特定的功能，例如小胶质细胞在脑组织中发挥免疫监视、清除死亡神经元、突触重塑的功能，破骨细胞从骨基质中吸收有机物和矿物质，脾脏中的红髓巨噬细胞能清除衰老的红细胞、调节铁代谢等。各部位的特征marker详见表1。

相较于按组织进行分类，研究者们更喜欢把巨噬细胞按特征和功能进行区分。根据活化状态、功能及分泌细胞因子的不同，巨噬细胞主要可分为经典活化的M1型巨噬细胞（促炎）和选择性活化的M2 型巨噬细胞（抗炎）。

M1型巨噬细胞可以由IFN-γ、LPS或GM-CSF诱导，高表达MHC II类分子和共刺激分子CD80、CD86，上调表达诱导型一氧化氮合酶（iNOS），产生大量的促炎细胞因子，如IL-1、IL-6、IL-12、IL-23、TNF-α，同时会产生趋化因子CCL2、CCL3、CCL5、CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL16，一氧化氮（NO）和活性氧物质（ROS）。通过释放这些炎性介质，M1细胞可以促进炎症反应，杀伤胞内感染的病原体，抗肿瘤。

M2型巨噬细胞由IL-4、IL-13、真菌和寄生虫感染、免疫复合物、IL-10、TGF-β、糖皮质激素等诱导，高表达CD163、CD206、CD200R、CD209、CD301、Arginase-1，产生抗炎细胞因子如IL-10、TGF-β，参与免疫调节、组织重构和再生、伤口愈合、血管生成、促进肿瘤进展。M2型巨噬细胞可进一步细分为M2a、M2b、M2c、M2d四种亚型。M2a由IL-4、IL-13或真菌和寄生虫感染诱导，M2b由免疫复合物和LPS诱导，M2c由IL-10、TGF-β、糖皮质激素诱导，M2d可由IL-6和腺苷诱导。

除了M1和M2以外，肿瘤相关巨噬细胞（TAM）也是非常常见的研究类型。但是严格来说，TAM并非巨噬细胞中的一个子类，而是与特定病理情况相关的巨噬细胞的集合。依据不同的病理状态，其活化状态和功能兼具M1和M2的特征。

除了上述几种子类之外，巨噬细胞还有 CD169+和 TCR+两种类型。CD169+巨噬细胞具有结合红细胞的能力。淋巴结包膜下窦和髓质区、脾边缘区中的巨噬细胞高表达CD169。到目前为止，CD169+巨噬细胞的信号传导途径和活化信息还不足，与M1、M2的对比也不甚清楚。TCR＋巨噬细胞会表达TCRγδ可变链，在细菌暴露后，会表达不同的TCRVδ库，表明这类细胞能针对不同细菌发生不同的适应性改变，且不仅仅是巨噬细胞，嗜酸性和嗜中性粒细胞同样被发现部分表达TCRαβ或TCRγδ可变链。

为研究巨噬细胞，通常需要采用一些表型标记物来区分巨噬细胞和其他免疫细胞。小鼠巨噬细胞表达CD11b，F4/80，CSF-1R/CD115；人巨噬细胞表达CD68，CD11b，CD14，CD16，CD163，CD312，CSF-1R/CD115。一般来说，F4/80+ CD11c+ iNOS+定义为M1，F4/80+ CD206+定义为M2。但是巨噬细胞依然有待寻找更好的标志物，目前部分常见的标志物详见表2.

表2 不同类型巨噬细胞及其marker

该信息来源：参考Bio-Rad 官网

参考文献：

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