综述：疾病特异性巨噬细胞在多种疾病中的功能多样性

　　本综述系统阐述了超越传统M1/M2极化模型的疾病特异性巨噬细胞新范式。作者深入探讨了单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术如何揭示巨噬细胞在病理微环境中形成的连续转录状态，详细解析了其在感染性疾病、癌症、代谢紊乱、神经退行性疾病、纤维化及免疫介导疾病中的独特亚群（如TREM2+巨噬细胞）、关键调控通路（如Jmjd3-IRF4轴、PPARγ）及功能异质性，为靶向巨噬细胞的精准治疗策略提供了重要理论依据。

　　

功能多样性：疾病特异性巨噬细胞的全新认知

巨噬细胞作为高度可塑的免疫细胞，其功能状态深受局部微环境影响。长期以来主导该领域的M1/M2极化模型，虽在体外实验中具有高度可复现性，却难以充分捕捉体内巨噬细胞观察到的全部多样性。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的进步揭示，巨噬细胞存在于一个由组织特异性和疾病特异性信号形成的连续转录状态中，从而引出了疾病特异性巨噬细胞（disorder-specific macrophages） 的概念。这些巨噬细胞亚群在应对病理刺激时出现，在疾病进展中扮演独特角色，其特性由发育起源和微环境信号共同塑造，表现为独特的转录特征、表观遗传修饰和功能属性。

疾病特异性巨噬细胞的概念演变

疾病特异性巨噬细胞的概念超越了传统的M1/M2二分法。它们源于组织驻留巨噬细胞（RTMs）的重编程或骨髓来源祖细胞的分化。一个典型的例子是TREM2⁺巨噬细胞，它们虽共享TREM2依赖的转录程序，却在不同的疾病背景下（如阿尔茨海默病中的DAMs、肥胖中的LAMs、非酒精性脂肪性肝炎中的肝LAMs以及肝硬化的SAMs）表现出不同的发育起源、分子调控器和功能角色，这强化了巨噬细胞身份由局部组织信号动态塑造的观点。

其分化和发育涉及多个因素，包括其起源（胚胎与骨髓）、来自不同器官微环境的疾病特异性信号、主调控因子、谱系决定因子以及定义其身份的不同基因表达特征。它们的命运和功能深受其亚组织微环境（subtissular niche） 的影响，例如脂肪组织中的 crown-like structures (CLS)、肿瘤微环境、纤维化病灶和肉芽肿，其中独特的微环境信号塑造了巨噬细胞的行为。

感染性疾病相关巨噬细胞

肺部巨噬细胞是研究最深入的体系之一。在稳态下，源自胚胎祖细胞的肺泡巨噬细胞（AMs）驻留在肺泡腔内，通过清除吸入颗粒和调节免疫反应维持稳态。而间质巨噬细胞（IMs）则居住在肺实质中，是一个异质性群体。

在结核分枝杆菌（Mtb） 感染中，循环单核细胞被招募到肺部并分化为IMs。其中，CD11c⁺ IM亚群随着感染进展而扩增，并 increasingly 表达 CD14、CD38 和 ABCA1，成为Mtb长期存活的关键生态位，尽管它们显示出强大的干扰素-γ特征和NOS2活性，却作为Mtb的关键储存库，这一定位使其成为控制潜伏Mtb感染的有吸引力的治疗靶点。

在新冠病毒感染（COVID-19） 中，scRNA-seq分析发现了一种疾病特异性的CD163⁺ LGMN⁺巨噬细胞亚型，它从急性呼吸窘迫综合征（ARDS）早期开始增加，并随着疾病进展成为主要群体。这些巨噬细胞源自FCN1⁺炎症单核细胞，高表达促纤维化基因（如SPP1、TGF-β和CCL18），并通过与成纤维细胞的相互作用，促进ARDS中纤维化病变的形成。

肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）

TAMs是肿瘤微环境（TME）的关键组成部分。传统观点认为TAMs主要是免疫抑制性的，支持肿瘤进展。然而，scRNA-seq研究揭示了TAM种群内部的广泛异质性，并确定了具有不同免疫抑制作用的多种亚型。

值得注意的是，TREM2⁺ TAMs代表了一种在不同癌症类型中发现的独特巨噬细胞亚群，其起源于CCR2⁺ TREM2⁺单核细胞，而非组织驻留巨噬细胞。它们表现出高代谢活性和与脂质代谢相关的转录特征，高表达Arg1、MRC1、CX3CR1和CD81等免疫抑制和促肿瘤巨噬细胞亚群的标志物。在功能上，TREM2⁺ TAMs与CD8⁺ T细胞耗竭相关，并导致对抗PD-1/PD-L1免疫检查点阻断疗法的耐药性。

同时，在肝细胞癌（HCC）中发现的FOLR2⁺ TAMs则被认为源自RTMs而非骨髓单核细胞，其转录类似于胎儿肝脏巨噬细胞。它们可能由在HCC中重新出现的PLVAP⁺胎内皮细胞诱导，并通过Notch信号介导的重编程产生。FOLR2⁺ TAMs表达CXCL12、CXCL16和CD86，并通过与调节性T细胞（Tregs）的相互作用，有助于形成免疫抑制性TME。

代谢紊乱相关巨噬细胞

在动脉粥样硬化中，已报道了疾病特异性的巨噬细胞亚群，如Mox、Mhem和M4，它们均源自单核细胞，但受斑块内独特微环境信号影响，表现出不同的转录程序和功能反应。Mox巨噬细胞由氧化应激发展而来，受Nrf2通路调控，其吞噬和趋化能力降低，可能有助于斑块内炎症的持续。Mhem巨噬细胞响应斑块内出血而分化，通过ATF1诱导HMOX1和LXR-β的表达，促进铁处理和胆固醇流出，起到保护斑块稳定的作用。由血小板源性趋化因子CXCL4诱导的M4巨噬细胞则表现为促炎亚群，表达MMP7和S100A8，参与细胞外基质（ECM）降解和血管重塑，可能导致斑块不稳定。

在肥胖中，脂肪组织巨噬细胞（ATMs）是代谢稳态和炎症反应的关键调节者。scRNA-seq研究颠覆了简单的M1/M2模型，识别出一个新的CD11c⁺ ATMs亚群，称为脂质相关巨噬细胞（LAMs）。LAMs以表达TREM2、CD9和GPNMB为标志，主要参与脂质处理和ECM重塑。命运图谱和转录组分析表明，LAMs起源于循环单核细胞，其分化由肥胖脂肪微环境中的信号驱动。它们特异性定位于肥胖脂肪组织中定义的CLS亚组织微环境内，负责清除坏死脂肪细胞的脂质。与同样积聚在CLS微环境中的经典CD11c⁺炎症性ATMs（表达TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎细胞因子）不同，LAMs表现出富含脂质代谢基因的转录程序，并受TREM2信号调控。尽管共享同一微环境，LAMs和CD11c⁺炎症性ATMs表现出功能迥异的角色，LAMs促进脂质清除和ECM重塑，而CD11c⁺炎症性ATMs则驱动慢性炎症和胰岛素抵抗。

类似的TREM2⁺脂质相关巨噬细胞也在其他疾病中被发现，包括动脉粥样硬化斑块（称为斑块LAMs）和脂肪肝（肝LAMs），它们表现出在脂质代谢和基质重塑方面的可比作用，表明了一种巨噬细胞适应脂质丰富、受损组织环境的保守程序。

神经退行性疾病相关巨噬细胞

在神经退行性疾病中，scRNA-seq分析确定了三个有趣的疾病特异性巨噬细胞群体：疾病相关小胶质细胞（DAMs）、疾病炎症巨噬细胞（DIMs） 和衰老相关巨噬细胞。

DAMs源自卵黄囊来源的小胶质细胞，其激活遵循一个两步过程：最初的TREM2非依赖阶段，其特征是稳态小胶质细胞基因（如P2ry12, Tmem119）的下调，随后是TREM2依赖阶段，涉及脂质代谢和吞噬作用相关基因（如Lpl, Cst7）的上调。虽然DAMs最初具有神经保护作用，在清除Aβ和维持中枢神经系统稳态中扮演关键角色，但其 prolonged 激活可能导致慢性神经炎症。在tau蛋白病模型中，DAMs表现出空间接近性，并可能作为抗原呈递细胞，协调CD8⁺ T细胞在病变中枢神经系统环境中的招募和激活。

相比之下，DIMs由循环单核细胞衍生而来，其激活不依赖于TREM2，而是依赖于中枢神经系统内的炎症信号。这些细胞高表达促炎细胞因子（如TNF-α, IL-1β, IL-6），并加剧阿尔茨海默病（AD）和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等疾病中的神经元损伤。与DAMs主要位于皮质亚组织微环境不同，DIMs据报道在小鼠模型中积聚于海马和基底外侧杏仁核等不同的亚组织微环境。

衰老相关巨噬细胞则在衰老组织中积聚，包括中枢神经系统，并通过表达p16^Ink4a和衰老相关β-半乳糖苷酶（SAβG）活性，与年龄相关的炎症（即“炎性衰老”）有关。

纤维化相关巨噬细胞

在纤维化中，巨噬细胞在调节ECM重塑和纤维化进展中扮演核心角色。研究发现了 distinct 的纤维化相关巨噬细胞亚群，包括瘢痕相关巨噬细胞（SAMs）、肝LAMs 和隔离核非典型单核细胞（SatM）。

SAMs最初被报道为肝硬化纤维化生态位中的TREM2⁺ CD9⁺巨噬细胞群体，它们促进肝星状细胞（HSC）活化和过度的ECM沉积。与Kupffer细胞不同，SAMs源自循环单核细胞，表现出以高表达TNFSF12、SPP1和LGALS3为标志的转录特征，这些均参与成纤维细胞激活和纤维生成。随后研究发现，SPP1⁺巨噬细胞（功能类似于SAMs）存在于多个器官的纤维化组织中，包括肺、心脏、肾脏、皮肤和子宫，从而将SAMs更广泛地定义为一种泛纤维化巨噬细胞群体。

肝LAMs则是与代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）相关的 distinct 纤维化亚群。它们以高表达TREM2、GPNMB和CD9为特征，与功能失调的脂质代谢和慢性肝脏炎症密切相关。虽然肝LAMs主要与MASH病理相关，但其功能和关键标志物（如TREM2和CD9）与肝硬化中的SAMs有所重叠，表明这些巨噬细胞亚群可能代表了从代谢功能障碍到晚期纤维化连续过程中的不同阶段。

SatM是另一种纤维化相关的单核细胞/巨噬细胞亚群，其在肺纤维化和肝硬化中被发现，其特征是独特的粒细胞样形态，高表达Ceacam1和Msr1。与SAMs不同，SatM起源于粒细胞/巨噬细胞祖细胞而非单核细胞衍生的巨噬细胞，依赖于C/EBPβ进行分化。

免疫介导疾病相关巨噬细胞

在类风湿关节炎（RA） 中，单细胞转录组学揭示了滑膜组织巨噬细胞（STMs）高度异质性的景观。在健康状态下，组织驻留的MerTK⁺ CD206⁺ STMs是主要亚型，包括至少两个主要亚群：形成滑膜屏障样衬里的TREM2⁺簇和主要位于衬里下层的FOLR2⁺ LYVE1⁺簇。在RA进展过程中，关键的免疫学转变涉及至少三种不同的CD48⁺ STMs（具有MerTK^- CD206^-表型）的扩增，它们浸润滑膜并取代保护性的TREM2⁺衬里巨噬细胞。这些CD48⁺ STMs是单核细胞衍生的，包含具有特殊致病功能的转录 distinct 亚群。

在狼疮性肾炎（LN） 中，肾脏巨噬细胞表现出与滑膜组织不同的行为。不仅单核细胞衍生的巨噬细胞被招募和扩增，胚胎衍生的巨噬细胞也在数量上增加并促进疾病进展。最近的一项研究确定了一个具有抗炎表型的TREM2⁺巨噬细胞亚群。这些巨噬细胞的诱导似乎遵循一个两步过程，最终导致TREM2的上调，驱动从促炎单核细胞衍生的MHCII^lo亚群向以NF-κB活性降低和抗炎 profile 为特征的TREM2⁺巨噬细胞的表型 skewing。

在炎症性肠病（IBD） 中，研究揭示了单核细胞向巨噬细胞成熟过程的破坏如何导致屏障表面持续炎症。在稳态下，肠道固有层中的巨噬细胞由循环Ly6C⁺单核细胞持续补充，并遵循一个明确的逐步分化轨迹。然而，在IBD中，这一轨迹被破坏，导致具有促炎特性的单核细胞衍生的未成熟巨噬细胞积聚。最近的研究进一步表征了一个在溃疡性结肠炎和克罗恩病中均富集的TREM1⁺炎症巨噬细胞群体，它们通过TREM1信号传导放大炎症。

未来展望与结论

单细胞和空间转录组技术的进步揭示了不同疾病背景下巨噬细胞群体的显著异质性。特别是TREM2⁺巨噬细胞（包括LAMs、SAMs、DAMs和TREM2⁺ TAMs）已成为疾病进展和消退的关键参与者。尽管共享TREM2及相关标志物的表达，这些巨噬细胞亚群在发育起源、激活线索、转录程序以及与周围细胞（包括成纤维细胞、脂肪细胞、神经元和T细胞）的相互作用方面表现出相当大的差异。未来的研究应致力于剖析控制这些TREM2⁺巨噬细胞在特定背景下分化和功能可塑性的分子决定因素。

靶向TREM2⁺亚群的治疗策略作为精准医学中有前景的方法吸引了越来越多的关注。例如，抗TREM2激动性抗体已在神经退行性疾病的背景下进行探索，同时其在调节肿瘤相关巨噬细胞方面的作用也正在癌症免疫治疗中进行评估。此外，调节单核细胞招募和分化的CCL2-CCR2轴的药理学抑制，正在肝纤维化和其他慢性炎症性疾病中作为治疗方法进行测试。

巨噬细胞研究未来的挑战包括人类与小鼠之间的物种差异。例如，人类和小鼠巨噬细胞表现出不同的表面标志物表达和基因表达谱，这为识别各自物种中的亚型提供了线索。此外，人类特异性遗传多态性对巨噬细胞的影响（在野生型实验动物中不存在）也近期被报道。这些发现表明，巨噬细胞中导致变异位点附近通读转录的SNPs可能有助于疾病发病机制中的个体差异。

总之，流式细胞术和scRNA-seq分析技术的进步加速了体内巨噬细胞多样性研究的进展。未来的研究方法必须旨在战略性地整合小鼠模型的发现与人类临床标本的分析，以克服物种差异并理解遗传多态性驱动的功能变异，从而推动针对疾病特异性巨噬细胞功能的精准治疗开发。