2014年1月21日，由英国曼彻斯特炎症研究合作中心Tracy Hussell教授作为通讯作者，在免疫学顶级综述期刊Nature Reviews Immunology发表题为：Alveolar macrophages: plasticity in a tissue-specific context的论文。

论文官网截图

Tracy Hussell教授个人简介

Tracy Hussell教授曾于伦敦大学学院攻读博士学位，在此期间，她证实幽门螺杆菌是人类肠道淋巴瘤的致病诱因。博士毕业后，Tracy Hussell教授前往圣玛丽医院呼吸内科，开展呼吸道合胞病毒相关免疫应答与病理机制研究。

1998年，她受聘于帝国理工学院分子微生物学与感染研究中心 (CMMI) 担任讲师，该中心由Gordon Dougan 和 Douglas Young主持。之后她拿到英国医学研究理事会的职业发展基金。

2006 年，Tracy Hussell教授获聘伦敦帝国理工学院炎症疾病方向特聘教授；她组建起一支活跃的科研团队，主攻肺部免疫稳态以及免疫紊乱相关课题。现如今，她出任曼彻斯特大学莉迪亚・贝克尔免疫与炎症研究所所长。

曼彻斯特炎症研究合作中心（MCCIR）是曼彻斯特大学与葛兰素史克（GSK）和阿斯利康（AstraZeneca）于2013年联合成立的炎症研究中心，旨在促进学术界与产业界的合作，加速炎症性疾病（如哮喘、关节炎等）新疗法的开发。中心由 Tracy Hussell 教授领导，拥有超过80名研究人员。

Tracy Hussell教授课题组联系信息

Tracy Hussell教授课题组研究概述

该科研团队在以下研究领域具备国际一流科研水准：

1. 呼吸道免疫稳态的维持机制

该基础免疫学研究为各类炎症性疾病的相关研究提供理论支撑。本团队已发表研究成果证实：肺部固有免疫的初始状态本为激活状态；局部微环境能够对其产生抑制作用，其中起主要调控作用的是呼吸道上皮表达、分泌的各类因子。基于该核心假说，团队开展下述细分方向探究：(a) 呼吸道上皮所表达、分泌的固有免疫调控因子(b) 敲除呼吸道上皮相关分泌‑表达因子之后，机体稳态条件以及急性炎症阶段固有免疫活性产生的变化(c) 解析肺泡巨噬细胞独有的细胞表型。

2. 急性炎症消退之后或是过敏状态下免疫稳态失衡引发的各类后果

课题组已经搭建多种病原体感染动物模型，包含甲型流感病毒（H1N1、H3N2、H5N1）、呼吸道合胞病毒、肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、铜绿假单胞菌、新型隐球菌、曲霉菌。依据病原体剂量、小鼠周龄、小鼠品系差异，上述模型能够构建轻重程度各不相同的急性感染。除此之外，课题组隶属于 MOSAIC 研究联盟，致力于研究新发禽流感病毒感染人体的发病机制。围绕急性感染消退之后的后续课题，主要研究内容如下：(a) 固有免疫细胞亚群的长期改变，重点针对气道巨噬细胞(b) 借助16S核糖体RNA测序，解析急性感染造成的呼吸道共生菌群扰动(c) 上皮、内皮细胞调控功能以及血管通透性的改变(d) 呼吸道上皮细胞、巨噬细胞内部微小抑制性RNA的表达变化(e) 诱发继发性细菌性肺炎的各类易感指标(f) 过敏状态肺部环境之下的病原体管控机制。

3. 生理稳态与急性感染恢复期当中全新的固有免疫调控通路

研究这些具备临床转化潜力的新型调控通路，主要包含：(a) TAM受体(b) 白介素‑33及其受体ST2L(c) IL‑10受体(d) 转化生长因子‑β受体(e) 抑制性微小 RNA(f) CD200及其受体(g)TREM‑1、TREM‑2。

4. 急性、慢性炎症的靶向干预治疗

课题组已经产出大量临床前实验数据，对比现有上市药物，验证多款候选药物的综合优势。举例说明：团队和葛兰素史克（GSK）展开合作；依那西普可同时阻断TNFR1、TNFR2受体、常用于关节炎治疗；相比之下，仅靶向抑制 TNFR1的药物能够降低机体感染风险，更低的感染风险可以赋予新型制剂突出的商业优势。

团队还证实，阻断OX40通路可作为抗‑TNF疗法的替代方案，适用于急性感染类疾病、慢性自身免疫病。该疗法只靶向新近活化的抗原特异性T淋巴细胞，同样能够降低患者用药之后的感染风险；该项目与优时比旗下UCB‑Celltech公司合作推进。其余研发管线包含：利用CD200受体这类固有免疫负向调控分子的靶向制剂（与牛津大学Neil Barclay团队合作）；活性氧、活性氮物质抑制剂（新泽西州 Storm‑biotech企业合作）；现阶段正在开展微小抑制RNA药物，针对吸烟诱发的慢性阻塞性肺病急性加重开展试验（联合帝国理工学院Trevor Hansel）。

摘要

肺泡巨噬细胞生存于特殊的微环境当中；尽管早期研究已经证实其和呼吸道上皮细胞紧密接触，但直至近年，科研人员依旧习惯于单独开展肺泡巨噬细胞离体研究。气道管腔微环境能够深刻影响肺泡巨噬细胞的表型、生理功能以及细胞更新全过程。当肺部应对外界环境胁迫并产生适应性改变时，肺泡巨噬细胞也会随之调整，以此适配肺部组织动态变化的生理需求。

本篇综述阐述肺泡巨噬细胞的独有特征、介导细胞适应性调控的相关机制，还有上皮细胞对巨噬细胞产生的直接以及间接调控作用。本文同时点明气道腔内巨噬细胞充当肺部健康哨兵的工作机制：面对不会损伤肺部组织结构的抗原，巨噬细胞并不会启动促炎应答。

肺泡巨噬细胞特殊的组织定居位置与生理功能，使其区别于其余巨噬细胞亚群；这也表明，应当按照巨噬细胞所处的组织部位对其进行分型归类。

引言

巨噬细胞的功能需要适配自身定居组织的生理需求；该适应性过程受组织分泌因子与局部生理微环境调控。因此肝脏库普弗细胞、骨骼破骨细胞以及肺泡巨噬细胞承担着截然不同的生理功能，彼此之间细胞表型也能够区分开来 [1,2]。

组织巨噬细胞的高度异质性，促使科研人员探究这类细胞的起源以及维持细胞种群稳态的调控因子。骨髓造血干细胞（HSC）生成循环单核细胞，单核细胞迁移至组织之后便可分化成为巨噬细胞。但近期研究证实，在缺失造血干细胞的条件下，小鼠胚胎卵黄囊就足以供给肝脏、皮肤、中枢神经系统特定巨噬细胞亚群 [3]。

除此之外，肺泡巨噬细胞在气道的首次定植发生于出生后数日，该过程完全依靠胎儿来源单核细胞完成 [4]。骨髓移植 [5]、辐射嵌合体 [6]、联体共生 [4]、锶元素耗竭血液单核细胞等动物模型 [7] 均证明：肺泡巨噬细胞具备极强的自我更新能力，并且自我更新是动物一生当中细胞库补充的主要途径 [8,9]。详情见：标杆综述|nature reviews immunology：胚胎发育中的巨噬细胞。

流感病毒感染会造成肺泡巨噬细胞储备发生一定程度损耗 [8,10]；不过残存的肺泡巨噬细胞可以依靠原位增殖，完成细胞群的数量修复 [8]。只有当辐射损伤耗竭肺泡巨噬细胞、残存细胞增殖能力受损时，造血干细胞分化而来的循环单核细胞才会参与肺泡巨噬细胞的种群重建 [4,8]。

本篇综述介绍肺泡腔特殊的微环境，阐释微环境如何塑造出具备独特属性、功能可塑性强的肺泡巨噬细胞群体。同时本文对比肺泡巨噬细胞和其余组织驻留巨噬细胞的功能、表型差异，并探讨肺泡巨噬细胞依靠自身独有特性，规避肺部过激、具备致病风险的免疫应答的相关机制。

肺泡腔的特殊微环境

肺泡巨噬细胞与定居于气道上皮和血管之间的巨噬细胞存在明显差异，这表明肺部巨噬细胞亚群会发生进一步的功能特化。肺泡巨噬细胞所处的组织微环境波动显著：例如健康肺泡内氧分压（PO₂）为100‑110 mmHg；但接触环境抗原、发生急性感染，或是囊性纤维化这类慢性炎症疾病时，氧分压会发生改变，囊性纤维化患者局部支气管黏膜氧分压可低至2.5 mmHg [11,12]。即便在健康气道中，缺氧也十分常见，并且会显著影响气道免疫应答；组织缺氧会上调缺氧诱导因子 [12]、核因子‑κB（NF‑κB）[13] 以及环腺苷酸应答元件结合蛋白（CREB）[14]。

人和小鼠的下呼吸道还存在微生物群落，其组成会随肺部微环境发生波动 [15,16]。气道黏液既是物理屏障与生物屏障，也含有多种免疫调节分子；大量上皮细胞可通过直接 [17,18] 和间接 [19] 两种方式调控肺泡巨噬细胞活性（图1）。绝大多数气道巨噬细胞相关研究，以及样本采集技术，都没有区分肺泡来源的肺泡巨噬细胞与大气道腔内的气道巨噬细胞，目前尚不清楚二者是否为真正独立的细胞亚群。本综述中，我们将健康气道管腔中这类尚未明确区分的巨噬细胞混合群体统称为肺泡巨噬细胞。

图1. 健康肺部中的白细胞相互作用。

肺泡巨噬细胞定居于肺泡腔，紧邻Ⅰ型肺泡上皮细胞（该类细胞覆盖肺部总表面积的 98%[157]）或Ⅱ型肺泡上皮细胞。大气道中的巨噬细胞（本综述亦统称为肺泡巨噬细胞）位于黏液层内。大小气道均存在分泌黏液的杯状细胞；细支气管中以无纤毛分泌型Clara细胞更为常见 [158]。肺泡与血管之间的间质间隙同样存在巨噬细胞，T细胞、树突状细胞（DCs）以及少量B细胞也定居于此。共生菌（及致病菌）分布于气道黏膜与肺泡腔内。

a. 肺泡巨噬细胞受到气道上皮的多重调控：Ⅱ型肺泡细胞表达的CD200、经αvβ6整合素锚定于上皮细胞表面的转化生长因子‑β（TGF‑β），以及上皮分泌的白介素‑10（IL‑10），均可作用于肺泡巨噬细胞。大气道中同样存在上述调控作用，支气管上皮也表达CD200 与αvβ6整合素。

b. 肺泡巨噬细胞分泌TGF‑β与维A酸，可诱导气道管腔内初始及活化CD4⁺ T细胞表达FOXP3。此外，TGF‑β与前列腺素可抑制T细胞活化。

健康个体的肺泡腔具备多重机制抑制炎症反应发生。肺泡巨噬细胞是少数定居于健康肺泡腔的细胞类群（另有少量淋巴细胞 [20,21]），炎症抑制微环境会进一步塑造其功能与表型。小鼠肺泡巨噬细胞抗原呈递至T细胞的能力较弱 [22‑24]，但可以将抗原转运至肺引流淋巴结 [25]。人肺泡巨噬细胞因抗原呈递能力不足、CD86 等共刺激分子表达低下，可诱导T细胞抗原特异性免疫耐受 [26]，由此机体对无害抗原产生免疫耐受。此外，相较于肺间质巨噬细胞，肺泡巨噬细胞吞噬活性更低 [27]，呼吸爆发作用减弱 [28]；还可分泌免疫抑制性前列腺素与转化生长因子‑β（TGF‑β），抑制T细胞活化 [29]。肺泡巨噬细胞可通过分泌TGF‑β与维A酸，促进FOXP3⁺调节性T细胞生成 [30]；不过最新研究表明，肺组织原位巨噬细胞同样能够分泌上述分子 [31]。肺泡巨噬细胞与T细胞的相互作用大多来源于体外实验，但体内同样存在二者发生互作的多种场景：第一，健康气道管腔本身就存在T细胞群体 [32]，会受到组织驻留巨噬细胞调控；肺部发生炎症时还会有大量T细胞浸润。第二，炎症状态下上皮屏障被破坏（例如流感感染后气道内检测到白蛋白等血清蛋白，即为屏障破损的标志 [15]），管腔肺泡巨噬细胞释放的可溶性介质可以扩散并作用于肺部T细胞。

肺泡巨噬细胞寿命较长，一年更新率仅约 40%[33,34]。与之对比，肺组织巨噬细胞和腹腔巨噬细胞可在21天内发生大规模更新 [8,34]。针对人体健康组织原位肺泡巨噬细胞的研究十分有限；实验所用肺组织大多来自肺切除手术，而手术原发病（例如肿瘤）会对结果造成干扰。举例：取自肺癌患者癌旁未受累组织的肺泡巨噬细胞，相比间质巨噬细胞呈现更强促炎特征 [35]，但远端肿瘤如何影响邻近正常组织的细胞尚不明确。因此，很难将小鼠健康肺泡巨噬细胞得到的研究结论在人身上验证，因为人源样本几乎都取自存在基础呼吸道疾病的患者。

稳态下的肺泡巨噬细胞

除组织特异性微环境的整体调控作用外，巨噬细胞还会受组织生理（及病理）过程的功能需求调控。无论生理还是病理状态，巨噬细胞清除凋亡细胞与细胞碎片的功能，和其参与免疫应答的作用同等重要。但上述各项功能要求组织驻留巨噬细胞具备功能可塑性：既要抑制针对组织碎片、无害抗原的促炎应答，又不能削弱针对病原微生物的有效免疫反应。组织巨噬细胞能够灵活执行这些截然不同的功能，由此被划分为经典活化M1型巨噬细胞与替代活化M2型巨噬细胞[36]。自该分类提出以来，M1表型巨噬细胞的功能与表型特征基本保持稳定；而M2巨噬细胞的定义不断拓展，涵盖伤口修复、免疫调控等多种巨噬细胞功能[37-39]。针对人和小鼠稳态肺泡巨噬细胞的研究数量有限，现有研究提示这类细胞无法简单归入现有的巨噬细胞分类体系。将肺泡巨噬细胞划分亚群的研究，大多基于肺部炎症模型实验，或是体外重组细胞因子诱导得到特定亚型开展；这也造成文献中出现大量描述肺泡巨噬细胞表型的不同说法。

有研究利用干扰素-γ（IFN-γ）、白介素-4（IL-4）联合IL-13对人肺泡巨噬细胞进行离体极化，转录组分析分别筛选出41个M1相关基因、33个M2相关基因[40]。IFN-γ极化巨噬细胞的特征基因包括CD69、Toll样受体2（TLR2）、TLR4、CXC趋化因子配体9（CXCL9）、CXCL10、CXCL11、CC趋化因子配体5（CCL5）；IL-4联合IL-13极化的肺泡巨噬细胞特征基因包括甘露糖受体（CD206）、基质金属蛋白酶2（MMP2）、MMP7、MMP9、酪氨酸蛋白激酶MER、生长停滞特异性蛋白7（GAS7）、CD163、稳定蛋白1（STAB1）、精氨酸酶、腺苷A3受体[40]。

关于人稳态肺泡巨噬细胞偏向M1还是M2样表型，目前尚无统一共识。气道腔内仅存在少量分泌IL-13的M2样巨噬细胞；吸烟可使该亚群数量上升，据此有观点认为健康肺部巨噬细胞以M1样表型为主[40,41]。与之矛盾的是，另有研究报道人支气管肺泡灌洗液中8%-20%巨噬细胞表达M2相关标记CD206或STAB1[42]，也有结果显示50%人肺泡巨噬细胞为CD206⁺，提示属于M2型[43]。这些相互矛盾的结果说明：健康人体肺泡巨噬细胞不能被严格划分至M1或M2类别；静息状态的组织驻留巨噬细胞，未必会定向转向M1或者M2任一亚型。在人和啮齿类多种肺部炎症疾病中，肺泡巨噬细胞均会呈现M2样特征上调。例如一项研究依据IRF5定义M1巨噬细胞、YM1（几丁质酶3-样蛋白3）定义M2巨噬细胞、IL-10定义M2样巨噬细胞；过敏原刺激小鼠肺部后，M2巨噬细胞数量呈过敏原剂量依赖性升高[44]。

小鼠肺泡巨噬细胞凭借独特表型可与肺间质巨噬细胞明确区分（表1），该表型在一定程度上对应其特有的生理功能。肺泡巨噬细胞低表达CD11b，高表达CD11c（整合素αX）[45]；CD11c与CD18形成整合素，介导吞噬经灭活补体C3b（iC3b）调理的颗粒物质[46]。值得注意：CD11c同样表达于肠道黏膜巨噬细胞，但非黏膜部位巨噬细胞不表达该分子。肺泡巨噬细胞还表达DEC205（LY75/CD205）[47]；DEC205多见于树突状细胞、B细胞、T细胞、胸腺上皮细胞且表达水平各异[48]，可识别并促进摄取TLR9激动剂CpG[49]，尚未见其他组织巨噬细胞表达DEC205的报道。该独特表型并非流式检测造成的细胞来源误判：骨髓来源巨噬细胞或腹腔巨噬细胞经鼻转移至受体小鼠后，会在气道微环境上调CD11c[47]。

小鼠肺泡巨噬细胞表达唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素-F（SIGLEC-F）[50]，对应人源同源分子SIGLEC-8，该分子主要表达于嗜酸性粒细胞。交联SIGLEC-F可诱导嗜酸性粒细胞凋亡[51,52]；SIGLEC-F抗体能够减轻过敏性气道疾病小鼠模型中嗜酸性粒细胞相关炎症[53]。但SIGLEC-F在肺泡巨噬细胞上的生物学功能目前尚不明确。

肺部微环境的调控作用

肺泡巨噬细胞的活化受到多种细胞‑细胞相互作用及可溶性介质的严格调控，由此构建出可塑性极强的调控微环境，用以限制非必要的炎症应答。下文所述调控受体备受关注，原因包括：相较于其他部位巨噬细胞，气道巨噬细胞高表达这类受体；气道微环境中存在其配体与各类免疫调节分子；炎症发生后，肺泡巨噬细胞会上调该类受体的表达。

肺泡巨噬细胞表达的受体，只有在肺泡腔中存在对应配体时才具备生理功能。未受刺激的气道内，能够提供配体的细胞数量有限（例如T细胞）；而该部位数量占绝对优势的是支气管上皮细胞与肺泡上皮细胞。近年研究表明，气道上皮细胞与肺泡巨噬细胞之间，通过细胞膜表面受体以及分泌产物发生复杂的相互串扰（图2）。例如，人支气管上皮细胞系BEAS‑2B可持续分泌TGF‑β，其培养上清在体外能够调控巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞以及T细胞的多项生物学特性 [54]。该上皮细胞可通过尚未明确的可溶性因子途径与细胞接触途径，在体外抑制肺泡巨噬细胞的炎症应答 [54]。此外，巨噬细胞‑上皮细胞共培养体系中，只有CD200受体（CD200R）存在时，肺泡巨噬细胞才会自发产生细胞因子 [17]。以上现象以及下文提及的其他相互作用，体现了呼吸道上皮的免疫调控能力，也印证完整的呼吸道上皮决定肺泡巨噬细胞在局部环境中的应答敏感性。尽管小鼠体内已对上述通路开展充分研究，但受限于样本获取困难，肺泡巨噬细胞与人原代上皮细胞之间的诸多关键调控通路尚未得到验证。

图2. 肺泡巨噬细胞活化的负向调控分子。

肺泡巨噬细胞受气道管腔内可溶性介质以及细胞‑细胞相互作用（例如与支气管、肺泡上皮细胞的相互作用）共同抑制。白介素‑10（IL‑10）在肺内含量丰富，通过激活 JAK1‑STAT3通路，诱导细胞因子信号抑制因子3（SOCS3）、微小RNA miR‑146b等负调控分子表达，进而抑制炎症。SOCS3抑制促炎细胞因子表达；miR‑146b直接抑制Toll 样受体4（TLR4）的表达及其信号传导。转化生长因子‑β（TGF‑β）通过SMAD依赖与非 SMAD 双重信号通路调控炎症。

αvβ6整合素主要表达于支气管上皮细胞，炎症状态下的肺泡上皮细胞也可表达该分子。αvβ6整合素结合潜伏型TGF‑β后，使TGF‑β发生构象改变，便于TGF‑β受体（TGFβR）识别结合该分子。髓系细胞触发受体2（TREM2）通过衔接蛋白DAP12，结合目前尚未明确的配体，对巨噬细胞炎症发挥负向抑制作用。甘露糖受体可阻断TLR4配体识别，并抑制巨噬细胞对铜绿假单胞菌等病原体的吞噬作用。

CD200受体（CD200R）与呼吸道上皮表面CD200相结合，招募对接蛋白2（DOK2）与 RAS GTP酶激活蛋白RASA2（RASGAP），阻断细胞外信号调节激酶（ERK）、p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）以及 JUN 氨基末端激酶（JNK）炎症通路。肺表面活性蛋白A（SPA）与SPD大量存在于气道内，能够阻断TLR2、TLR4与其配体以及共受体MD2、CD14的结合，抑制核因子‑κB（NF‑κB）活化，阻止炎症应答启动。表面活性蛋白结合信号调节蛋白‑α（SIRPα）后，招募SH2结构域蛋白酪氨酸磷酸酶1（SHP1）并激活 RHOA，进而抑制吞噬作用。

肺泡巨噬细胞的负向调控

CD200受体（CD200R）

CD200受体在气道环境中备受关注，其配体CD200表达于呼吸道上皮细胞管腔侧[17]。与肺间质巨噬细胞及其他组织巨噬细胞相比，小鼠肺泡巨噬细胞高表达CD200R[17]。CD200R属于免疫球蛋白超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白，广泛表达于各类白细胞，髓系细胞表达尤为显著[55]。体外经IL-4、IL-13诱导极化形成M2a表型的人单核细胞来源巨噬细胞可表达CD200R[56]，但人肺泡巨噬细胞的CD200R表达情况尚未得到系统研究。

CD200广泛表达，其氨基端V型结构域结合CD200R后，能够抑制髓系细胞与T细胞活化[57]。在大小鼠体内，CD200定位于气道上皮管腔侧，分布于支气管上皮细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞，Ⅰ型肺泡上皮细胞不表达该分子[17,58]；炎症状态小鼠气道的凋亡白细胞表面同样存在CD200[15]。CD200结合受体后，可使CD200R胞内段NPXY基序（X代表任意氨基酸）的酪氨酸残基发生磷酸化[59]，继而使对接蛋白2（DOK2）磷酸化，招募RAS-GTP酶激活蛋白（RASGAP），抑制髓系细胞内促炎的细胞外信号调节激酶（ERK）、JUN氨基末端激酶（JNK）以及p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路[59,60]。

DOK1同样可被CD200R磷酸化，并招募含SH2结构域的肌醇-5-磷酸酶（SHIP1）；但在人髓系细胞中，该分子并非CD200R介导抑制效应所必需[60]，DOK1反而对DOK2介导的CD200R信号起到负调控作用[61]。DOK1构成负反馈环路，限制DOK2招募RASGAP的总量[61]，但CD200R信号的最终效应仍为抑制。CD200敲除小鼠肺泡巨噬细胞数量上升一倍，并且会自发上调活化标记分子[17]。

SIRPα

小鼠肺泡巨噬细胞表达信号调节蛋白-α（SIRPα，又称SHPS1、CD172a）[62]。该分子还表达于早期造血祖细胞、巨噬细胞与粒细胞等髓系细胞、树突状细胞以及神经元。SIRPα胞内段酪氨酸残基发生磷酸化后，可依据细胞类型招募并激活SH2结构域蛋白酪氨酸磷酸酶1（SHP1，PTPN6）或SHP2。在造血细胞中，SHP1对多条免疫通路发挥负调控功能，包括巨噬细胞细胞因子受体信号、NK细胞抑制信号等[63]。SHP1缺陷小鼠出生数周后即可发生严重自身免疫病，肺部巨噬细胞、中性粒细胞大量蓄积增殖，最终死于重症肺炎[63]。

SIRPα的配体包括CD47，以及肺表面活性蛋白A（SPA）、表面活性蛋白D（SPD）[64]。CD47广泛表达于多种细胞，其胞外免疫球蛋白结构域结合SIRPα氨基端IgV结构域。人与小鼠体系中，CD47-SIRPα相互作用能够抑制红细胞吞噬过程引发的炎症反应[65,66]；在人淋巴细胞小鼠移植模型中提升移植耐受[67,68]；下调肿瘤坏死因子（TNF）分泌，同时促进一氧化氮生成[69,70]。凋亡细胞或衰老细胞表面CD47表达下降或分布改变，解除SIRPα对巨噬细胞的抑制，保障细胞碎片被及时清除[71,72]。表面活性蛋白结合人和小鼠SIRPα后，通过招募SHP1、RHOA鸟苷酸交换因子，同时抑制p38 MAPK活化，进而抑制肺泡巨噬细胞的吞噬功能[73]。

甘露糖受体与MARCO

甘露糖受体是C型凝集素，可结合糖类，表达于树突状细胞与巨噬细胞（包含肺泡巨噬细胞），能够识别病原体表面糖蛋白与糖脂。人，大小鼠和兔体系中，甘露糖受体识别未调理细菌后可抑制肺泡巨噬细胞活化，该效应依赖巨噬细胞自身的甘露糖受体[74-76]。提示：若无其他受体共交联、细菌未被免疫标记，甘露糖受体信号会阻止肺泡巨噬细胞针对微生物启动促炎应答，该机制有利于避免针对气道共生菌产生过度炎症。

含胶原结构巨噬细胞受体（MARCO）在部分条件下同样具备免疫调节功能。该清道夫受体负责清除凋亡细胞、肺部病原体、链球菌、非调理颗粒物质以及臭氧氧化脂质中间产物。稳态条件下MARCO可限制炎症；MARCO敲除小鼠受到流感病毒感染后，炎症会更早、更强地发生[77]。

TREM家族

髓系细胞触发受体（TREM）家族是巨噬细胞表达的另一类免疫调节受体。人和小鼠该家族至少包含1个抑制型受体、2个激活型受体，均归属于免疫球蛋白超家族。TREM1表达于人和小鼠巨噬细胞、中性粒细胞，介导促炎功能。TREM2调控树突状细胞、小胶质细胞、破骨细胞的发育与功能，可抑制TLR诱导的巨噬细胞炎症；敲低Trem2会增强肺泡巨噬细胞对TLR4激动剂的应答，印证其对巨噬细胞功能的负向调控作用[78]。识别TLR配体后，肺泡巨噬细胞会上调TREM1[79]；炎症刺激后小鼠肺泡巨噬细胞表达TREM2[78,80]。目前针对TREM家族参与肺部生理、病理应答的研究正在不断推进。

肺表面活性相关蛋白

SPA、SPD大量存在于上皮衬液，由下呼吸道Ⅱ型肺泡上皮细胞合成[81]。除结合SIRPα之外，SPA可抑制补体激活必需的C1完整复合物形成，以此促进肺部抗炎状态[82]；同时阻断TLR配体与TLR2、TLR4及其共受体MD2（LY96）、CD14结合[83,84]。SPD在气道发挥关键调控作用，SPD敲除小鼠的肺泡巨噬细胞呈持续活化状态[85]。

IL-10与TGF-β

TGF-β与IL-10在其他组织广泛表达，同时也是健康肺部微环境的重要组分，调控肺泡巨噬细胞活性[86]。TGF-β受体（TGFβR）是由TGFβR1与TGFβR2两种跨膜丝氨酸/苏氨酸激酶亚基构成的异二聚体[87]。配体结合TGFβR2使其活化，继而磷酸化TGFβR1激酶结构域，启动SMAD依赖与非SMAD两类信号通路。SMAD通路中，受体激活型SMAD（R-SMAD，SMAD2、SMAD3）被TGFβR1磷酸化，与SMAD4形成复合物[88]，入核后与转录因子、共激活/共抑制分子、CBP/p300相互作用，调控大量靶基因转录[88]。非SMAD通路可激活p38 MAPK、RHOA、ERK、JNK等多条级联反应，调控广泛细胞功能[88]。TGF-β信号偏向激活SMAD通路或非SMAD通路，部分由TGFβR2表达水平决定[89]。

正常大小鼠肺组织多种细胞均可合成TGF-β[90]。TGF-β对巨噬细胞的调控分为自分泌与旁分泌：自分泌如活化大鼠肺泡巨噬细胞分泌TGF-β，纤溶酶、血小板反应蛋白1-CD36相互作用可将其由无活性前体活化[91]；旁分泌如支气管上皮高表达、肺泡上皮低表达的αvβ6整合素，以细胞接触依赖方式活化潜伏型TGF-β[18]。αvβ6介导的TGF-β活化缺失小鼠，肺泡巨噬细胞MMP12表达升高，自发形成肺气肿并伴随肺部广泛炎症；补充活性TGF-β1或在肺上皮回补功能性αvβ6均可逆转该表型[86]。

人和小鼠肺泡巨噬细胞表达IL-10受体（IL-10R）[92]。可溶性IL-10结合受体后，通过JAK1激酶使IL-10R胞内酪氨酸残基磷酸化，招募STAT3的SH2结构域。STAT3入核诱导SOCS3等基因表达，抑制促炎细胞因子产生[93,94]；IL-10R还上调miR-146b，该微小RNA直接抑制TLR4、MYD88、TRAF6转录，阻断TLR4信号通路[95]。小鼠气道上皮是IL-10的重要来源，但关于人气道上皮IL-10、IL-10R表达的文献报道并不一致[17,96]。

GM-CSF

呼吸道上皮也是粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）的主要来源[97-99]。GM-CSF或SPD处理体外骨髓巨噬细胞，均可上调CD11c表达[47]。GM-CSF是胎儿单核细胞分化为肺泡巨噬细胞的必需因子[4]。GM-CSF敲除小鼠气道内巨噬细胞分化不完全[4]，功能缺陷：对TLR4激动剂脂多糖（LPS）应答减弱、吞噬能力受损[100]；同时无法分解表面活性蛋白与脂质，造成气道内表面活性物质大量蓄积[100]。

PPARγ

相较于其他巨噬细胞亚群，肺泡巨噬细胞脂质代谢相关基因存在差异化表达[101]。过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（PPARγ）是其中关键分子，人和小鼠肺泡巨噬细胞均表达PPARγ；GM-CSF敲除小鼠、肺泡蛋白沉积症患者肺泡巨噬细胞PPARγ表达缺失[102]，细胞内脂质大量堆积。在GM-CSF敲除小鼠气道巨噬细胞中过表达PPARγ，可恢复脂质清除能力[102]。巨噬细胞特异性PPARγ敲除小鼠会自发出现肺部炎症[103]，说明肺泡巨噬细胞的脂质代谢对维持气道稳态至关重要。

炎症肺部中的肺泡巨噬细胞

肺泡巨噬细胞具备功能双向性。生理稳态下，它们负责持续清除日常产生的细胞碎片；同时其所处位置也使其能够针对强致病性物质启动剧烈炎症应答。肺泡巨噬细胞如何快速区分这两种功能模式？

针对肺部炎症发生及炎症消退过程中肺泡巨噬细胞变化的相关研究提示：气道上皮遭到破坏，巨噬细胞无法接触上皮来源的各类调控配体，会促使肺泡巨噬细胞对气道抗原产生促炎应答，而非调控性应答（图3）。

图3.巨噬细胞活化的平衡调控。

肺泡巨噬细胞活化以及炎症启动，是激活信号与抑制信号之间复杂博弈平衡的结果。一方面，Toll样受体（TLR）及其MD2、CD14等共受体识别病原体相关分子模式；肿瘤坏死因子（TNF）、白介素‑1β（IL‑1β）、干扰素‑γ等炎症细胞因子的受体，会维持炎症持续发生。另一方面，IL‑10、可溶性或经αvβ6整合素锚定的转化生长因子‑β（TGF‑β）等介质，能够阻断炎症相关信号通路。

肺泡巨噬细胞与支气管、肺泡上皮细胞之间的细胞‑细胞相互作用，同样向巨噬细胞传递抑制信号，例如经由CD200 受体（CD200R）、髓系细胞触发受体2（TREM2）、信号调节蛋白‑α（SIRPα）实现。炎症过程中上皮细胞损伤丢失，负调控分子对应的配体随之缺失，平衡就会偏向肺泡巨噬细胞活化。与之相反，炎症消退阶段，负调控分子表达上调、TLR信号通路受抑制，则会使平衡偏向肺泡巨噬细胞功能抑制。

肺泡巨噬细胞所清除靶细胞的死亡方式（凋亡或坏死），是决定巨噬细胞走向抗炎应答还是促炎应答的另一关键因素。和机体其他部位一致，肺泡巨噬细胞对凋亡细胞的胞葬作用，会促使巨噬细胞转向抗炎表型，避免针对自身蛋白诱发炎症反应（综述参见文献 [104]）。TAM受体家族识别凋亡细胞外翻的磷脂酰丝氨酸，诱导肺泡巨噬细胞表达SOCS1与SOCS3，进而抑制细胞因子受体以及TLR信号通路 [105]。凋亡细胞表面CD200R配体CD200表达上调，如上文中所述，该分子同样可以向吞噬细胞传递抑制信号 [17]。与之相反，细胞坏死（凋亡细胞未被及时清除时会发生继发性坏死）会释放大量促炎损伤相关分子组分。

双人共舞：受体信号的协同作用

固有免疫细胞需要多受体协同信号，这是巨噬细胞区分耐受应答与炎症应答的另一重要因素。例如，所有黏膜部位均会发生持续性Toll样受体（TLR）或模式识别受体（PRR）本底信号，该信号来源于固有免疫细胞与共生微生物、细胞及细胞外基质代谢产物的相互作用。但当机体遭遇强病原体时，结构细胞发生损伤，原有调控作用丧失，同时CD14、TREM1等TLR共受体表达上调 [106]。

因此，炎症的启动需要多重事件共同作用，以此解除肺泡巨噬细胞的抑制机制。炎症一旦启动，巨噬细胞活化后的应答结局由病原体自身特征以及宿主免疫应答共同决定。氧化应激作用于肺泡巨噬细胞，可促进胞吐，使细胞膜表面TLR4表达升高；抗氧化剂能够逆转该现象 [107]。通过TLR2、TLR4或TLR9刺激肺泡巨噬细胞，可抑制IL‑10受体信号转导，使巨噬细胞摆脱上皮细胞分泌IL‑10带来的抑制效应 [92]。肺泡巨噬细胞某一类TLR被激活后，会显著改变细胞表面其他TLR的表达模式 [108,109]。GM‑CSF、TNF等促炎细胞因子可解除肺泡巨噬细胞对T细胞的抑制作用 [110]。

肺泡巨噬细胞活化后，吞噬能力通常增强 [111]，氧化呼吸爆发水平升高，促炎细胞因子分泌增多 [112]。由此可见，因此，肺泡巨噬细胞在呼吸道防御中承担着重要的“守门人”角色。

气道疾病中的肺泡巨噬细胞

关于组织驻留巨噬细胞、被招募至气道后成为肺泡巨噬细胞的细胞，以及炎症消退后仍存留的原有肺泡巨噬细胞，这三者在炎症反应的持续维持与消退中各自所占的贡献比重，目前仍存在争议。事实上，所得结论似乎高度依赖于用于研究这些巨噬细胞群功能的具体炎症模型。

尽管篇幅所限无法深入探讨该主题，但近年来通过辐射嵌合体、微粒摄取和染料标记等技术，已能够将新招募的巨噬细胞与原有的组织驻留肺泡巨噬细胞区分开来[34,113]。原有肺泡巨噬细胞的命运颇具研究价值，因为在炎症过程中，许多此类细胞似乎通过凋亡或坏死途径而消失。至于气道是由外周或肺组织招募而来的替代细胞重新定植，还是由原位残存的肺泡巨噬细胞分裂增殖来补充——无论来源如何，所有气道巨噬细胞都将受到当时占主导地位的气道微环境的影响。

肺泡巨噬细胞确实参与了严重炎症的发生发展（例如，见参考文献114-116），但它们在限制感染引起的过度炎症方面同样发挥着关键作用。例如，在流感病毒感染中，若缺乏肺泡巨噬细胞，病毒清除效率会降低，从而导致更严重的炎症和病理损伤[117-119]。位点特异性的肺泡巨噬细胞抑制本身也可能加重疾病严重程度，因为它使病原体在负向免疫调控被打破之前，得以复制到更高的载量。而降低这种负向调控——例如在流感感染前敲除编码CD200R[17]、MARCO[77]或泛素编辑蛋白A20（又称TNFAIP3）[120]的基因——则可加快病毒清除并改善预后。被招募的巨噬细胞在稳态条件下也可能分化为肺泡巨噬细胞的表型——而既往发生的炎症会加速这一过程[33]。

具有M2样表型的肺泡巨噬细胞在多种肺部炎症性疾病的消退中发挥作用（综述见参考文献121），但同时也通过增加TGFβ、CCL18、抵抗素样分泌蛋白（FIZZ1，又称抵抗素样-α）以及几丁质酶样分泌性凝集素YM1（FIZZ1和YM1均参与细胞外基质动态调控）的产生，参与纤维化病理过程[122]。此外，L-精氨酸代谢增强会生成多胺和脯氨酸，二者均为胶原合成的前体[123]；Hermansky-Pudlak综合征1型患者因溶酶体相关细胞器生物发生缺陷，会发展为进行性纤维化肺病，该病与肺泡巨噬细胞活性增强相关[124]；哮喘患者的肺泡巨噬细胞与健康志愿者相比，产生更高水平的IL-13[125]，且IL-12生成受损[126]；CD163作为血红蛋白-触珠蛋白复合物的清道夫受体，在M2样人巨噬细胞中表达水平更高，并且在特发性肺纤维化患者的肺泡巨噬细胞上表达增强[127]。此外，肺气肿患者的肺泡巨噬细胞产生过量的MMP1和MMP12，这些分子参与肺组织结构改变[128]。

因此，肺泡巨噬细胞在健康和疾病中均发挥作用，但这些作用是短暂性的还是持久维持的，目前尚不明确。

肺泡巨噬细胞的长期改变

气道炎症的消退和组织修复会导致肺泡巨噬细胞群体发生改变。病毒感染后，小鼠肺泡巨噬细胞表达更高水平的CD200R[17]，同时表达较低水平的细菌清道夫受体如MARCO[129]。它们对细菌TLR激动剂的反应性也减弱，这些激动剂包括脂磷壁酸（LTA；TLR2配体）、LPS（TLR4配体）和鞭毛蛋白（TLR5配体）；以鞭毛蛋白为例，这种反应性减弱与NF-κB p65亚基核转位减少相关[130]。此外，病毒感染消退后，肺部IL-10的表达也显著增加[131]。在过敏性气道疾病小鼠模型中，炎症建立后CD200R和TREM2的表达均升高[80]（图4）。在人类中，肺气肿增强肺泡巨噬细胞TLR2和TLR4的表达，并导致对肺炎链球菌感染产生更强的炎症反应[132]。相反，香烟烟雾和慢性阻塞性肺疾病（COPD）导致肺泡巨噬细胞TLR2表达降低[133,134]，而吗啡则减弱肺泡巨噬细胞中TLR9介导的NF-κB信号触发，并损害肺炎链球菌的清除[135]。这提示M1样巨噬细胞功能降低和/或M2样特征增强。

图4.炎症发生后巨噬细胞调控状态的改变。

炎症消退之后，肺泡巨噬细胞的调控抑制水平高于初始静息状态巨噬细胞。在小鼠流感模型、屋尘螨诱导的过敏性气道疾病模型中，CD200受体（CD200R）与髓系细胞触发受体 2（TREM2）表达显著上调，肺内可溶性白介素‑10（IL‑10）含量升高。与之相反，参与细菌清除的清道夫受体 —— 含胶原结构巨噬细胞受体（MARCO），在炎症后表达下调。

此外，小鼠流感感染炎症消退数月后，气道巨噬细胞对Toll 样受体（TLR）激动剂的应答能力受到抑制：包括TLR4激动剂脂多糖（LPS）、TLR2激动剂脂磷壁酸（LTA）以及TLR5激动剂鞭毛蛋白；并且TLR5激活后，核因子‑κB（NF‑κB）向细胞核的转位过程受损（虚线箭头）。

这些表型变化既发生在原有组织驻留肺泡巨噬细胞群体中，也发生在被招募并分化为肺泡巨噬细胞、且在炎症消退后仍存留于组织中的巨噬细胞中。这些变化可能是多种因素共同作用的结果，例如凋亡细胞的胞葬作用、由近期修复的上皮细胞所介导的巨噬细胞调控改变、介导肺组织修复的环境因素，和/或巨噬细胞自身的自分泌影响[21]。类似地，在肺部恶性肿瘤患者的肺泡巨噬细胞中，也可能发生M2特征的增加（尽管尚未得到证实）。除了调节性T细胞和髓源性抑制细胞（MDSC）之外，肿瘤相关巨噬细胞通过抑制抗肿瘤效应细胞来促进肿瘤生长[136]。与非恶性炎症后修复肺结构的进程相似，肿瘤发生也与细胞外基质沉积相关，因此也伴随M2型巨噬细胞的发育。

调控过度带来的后果

肺泡巨噬细胞功能发生改变会带来一大并发症：机体对细菌感染的易感性升高。该现象常见于多种急、慢性肺部炎症疾病，大多出现在炎症消退阶段，此时机体的抗菌防御能力降至最低 [15,80,137,138]。据报道，肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、金黄色葡萄球菌等多种细菌感染，会加重1918年与2009年流感大流行期间的肺部炎症损伤。细菌感染同样会加剧哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，以及呼吸道合胞病毒（RSV）、鼻病毒感染者的肺部炎症。相关并发症已有大量文献记载，已有综述对此进行总结 [139‑141]。但在部分特定场景下，例如过度炎症加重组织损伤时，固有免疫应答适度减弱反而对机体有利 [142]。

展望

从出生开始，肺泡巨噬细胞的炎症应答基线就需要精准建立；发生急性炎症后或慢性炎症进程中，该应答基线也需要恰当重调，但部分患者体内该调控过程会发生紊乱。通过对健康肺部的研究，我们已经充分了解肺泡巨噬细胞介导免疫耐受的相关机制。而新生儿阶段的肺泡巨噬细胞研究仍较为匮乏：新生儿需要启动免疫耐受及相关信号通路，并且这套机制还需要适配世界各地不同的外界环境。有研究发现，新生儿小鼠接触微生物提取物后，后续可更好抵御肺炎链球菌感染；该保护效应源于SPA、SPD表达上调，肺泡巨噬细胞的清除能力增强 [143]。此外，与成年小鼠不同，新生小鼠肺泡巨噬细胞受到细菌感染刺激时无法有效激活NF‑κB，该缺陷会随年龄增长逐渐改善 [144]。

肺泡巨噬细胞定居于肺泡腔这一特殊位置，因此能够精准感知微环境的各类调控因素至关重要。免疫耐受不足，机体就会对无害过敏原产生炎症反应；而调控作用过强，则会造成病原体逃避机体的即时识别；动物模型中上述两种情况均有报道 [145‑148]。越来越多证据表明，儿童 [149‑153] 与成人 [154‑156] 患者体内均存在巨噬细胞病理性失调，本综述所述的各类调控通路很可能参与其中，只是目前尚不明确具体作用。

肺泡巨噬细胞对维持气道免疫稳态意义重大，大分子物质也可直接接触这类细胞。阐明其组织特异性调控机制，将有助于开发提升吸入式疫苗效力的策略，同时逆转重症、慢性炎症疾病中肺泡巨噬细胞发生的持续性功能改变。

无论肺泡巨噬细胞来源于外周招募，还是肺组织固有细胞，只要在肺泡腔滞留足够久，就会受到局部微环境的塑造。强行将肺泡巨噬细胞划分至 M1、M2或M2样亚型，反而会忽略其在气道免疫稳态与病理过程中的真实功能。我们应当结合其独特微环境去理解这类细胞；在开发治疗策略时，也需要充分考虑与之相互作用的其他细胞类群带来的影响。

原始文献

Hussell, T., Bell, T. Alveolar macrophages: plasticity in a tissue-specific context. Nat Rev Immunol 14, 81–93 (2014). https://doi.org/10.1038/nri3600