《Immunology》：Monocyte-Derived Alveolar Macrophages in ALI/ARDS: The Core Drivers of Inflammation
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这篇综述深度探讨了在急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)中，由单核细胞衍生而来的肺泡巨噬细胞(Mo-AMs)作为核心致病因素的作用。文章系统阐述了Mo-AMs从骨髓来源、通过CCR2/CCL2轴募集、到肺泡内分化成熟的完整历程，并详细剖析了其通过驱动“细胞因子风暴”、耗竭组织驻留肺泡巨噬细胞(TR-AMs)、破坏肺泡-毛细血管屏障及促进纤维化重塑等核心机制加剧肺损伤。鉴于其明确的致病角色，文章进一步综述了靶向Mo-AMs的多种新兴治疗策略，包括阻断其募集、诱导其凋亡以及对其促炎功能进行重编程，为开发ALI/ARDS新型疗法提供了宝贵见解。
在呼吸与危重症医学领域，急性肺损伤(ALI)及其更严重的表现形式——急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，始终是威胁生命的巨大挑战。这种综合征可由肺炎、误吸等肺内因素，或脓毒症、胰腺炎、创伤等肺外因素引发，其核心病理特征是肺泡-毛细血管屏障完整性遭到破坏，导致富含蛋白的液体渗入肺泡腔和肺间质，引发严重的弥漫性肺部炎症、肺顺应性下降和顽固性低氧血症。尽管临床诊疗和支持治疗已取得长足进步，ARDS的死亡率仍高达35%–46%，且目前除了肺保护性通气策略外，尚缺乏特异性的药物治疗方案。因此，寻找新的有效治疗靶点成为该领域的首要任务。
近年来，随着单细胞测序、谱系追踪等新技术的发展，研究者们得以更精确地窥探肺部免疫微环境。他们发现，肺泡中的巨噬细胞并非铁板一块，而是一个异质性群体。除了在稳态下维持肺内平衡的组织驻留肺泡巨噬细胞(TR-AMs)，在ALI/ARDS等严重炎症刺激下，循环中的单核细胞会被大规模募集到肺部，并最终分化成单核来源肺泡巨噬细胞(Mo-AMs)。这两种巨噬细胞有着截然不同的出身、基因表达谱和功能特性。越来越多的证据表明，这些新招募的Mo-AMs在ALI/ARDS急性期表现出强大的促炎表型，它们并非被动的旁观者，而是通过分泌大量促炎细胞因子/趋化因子、活性氧/活性氮(ROS/RNS)等介质，直接损伤肺泡-毛细血管屏障，诱导实质细胞死亡，并与其他免疫细胞（如中性粒细胞、淋巴细胞）相互作用，从而在肺损伤中扮演着主导性的致病角色。鉴于其明确的致病作用，Mo-AMs已成为一个极具前景的治疗靶点。
Mo-AMs的生命轨迹：从骨髓到肺泡的漫长旅程
要理解Mo-AMs的破坏力，首先要追溯其起源。Mo-AMs的生命起点在骨髓之中。作为关键的效应细胞，它们源自骨髓微环境内的造血干细胞(HSCs)。在应急状态下（如炎症），HSCs被激活，启动增殖和分化程序，优先向髓系方向分化以产生机体急需的免疫细胞，如单核细胞。
经典的单核细胞分化模型是一个级联的阶梯过程：HSC → 多能祖细胞(MPP) → 共同髓系祖细胞(CMP) → 粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMP) → 单核细胞-树突状细胞祖细胞(MDP) → 共同单核细胞祖细胞(cMoP) → 单核细胞。整个分化过程由集落刺激因子1(CSF-1)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)以及PU.1、IRF8等转录因子介导。分化成熟后，单核细胞根据表面标志物可分为不同亚群。在小鼠中，主要为Ly6Chi和Ly6Clo单核细胞；在人类中，则分为经典(CD14++CD16-)、中间型(CD14++CD16+)和非经典(CD14+CD16++)单核细胞。其中，小鼠的Ly6Chi单核细胞和人类的经典单核细胞是Mo-AMs的主要前体库，它们高表达CCR2。CCR2与其配体CCL2（由骨髓基质细胞分泌）的结合，引导单核细胞定向迁移至骨髓血窦，从而进入血液循环。
在ALI/ARDS的肺部炎症期间，特定的炎症单核细胞（小鼠Ly6Chi单核细胞及其同源的人类经典单核细胞）的募集是关键事件。这一过程由肺部“趋化因子风暴”启动，TR-AMs和肺泡上皮细胞(AECs)等分泌的关键趋化因子如CCL2、CCL7，通过CCR2受体建立起强大的趋化梯度。在此梯度引导下，单核细胞激活白细胞粘附级联反应实现血管外渗出，并继续向炎症灶迁移。最终，在局部微环境的诱导下，它们穿过肺泡上皮，成为致病的Mo-AMs。与之形成鲜明对比的是，小鼠Ly6Clo单核细胞和人类非经典单核细胞通常局限于肺血管内，并可能分化为血管内巨噬细胞。
进入肺泡后，Mo-AMs的表型和功能进一步被肺部微环境“塑造”。这一塑造过程始于外部病原体相关分子模式(PAMPs，如LPS)和损伤相关分子模式(DAMPs，如HMGB1)通过模式识别受体(PRRs)传递的激活信号。随后，复杂的细胞因子信号网络引导其向促炎表型极化。为了支持这种耗能巨大的激活状态，细胞内部也发生了深刻的代谢重编程，特别是糖酵解与氧化磷酸化之间的平衡调节，成为决定其效应功能的关键。最后，Mo-AMs的命运还通过肺泡上皮细胞、成纤维细胞及其他免疫细胞构成的复杂“细胞间对话”网络进行微调，这一过程由可溶性因子（如外泌体）和直接的细胞间接触介导。正是这种从外部激活、细胞因子引导到内部代谢支持、再到多细胞交互的整合调控，最终将Mo-AMs锻造成为驱动ALI/ARDS的强大、具有组织破坏力的致病细胞。
TR-AMs与Mo-AMs在ALI/ARDS中的时空调控
在ALI/ARDS的发病过程中，TR-AMs和Mo-AMs都表现出剧烈的数量、表型和功能动态变化，这种持续的变化是疾病演变的内在特征，强力影响着炎症的动力学及其消退，并最终决定修复与纤维化的结局。
在稳态下，即ALI/ARDS等炎症损伤发生之前，维持AM池的机制尚有争论。主流观点认为TR-AMs是一个自我更新的群体，不依赖于循环单核细胞的输入。然而，来自小鼠和人类研究的冲突证据表明，即使在稳态下，骨髓来源的单核细胞也在补充AMs中扮演重要角色。此外，年龄显著影响AM池的组成。研究表明，在衰老小鼠中，Mo-AMs逐渐替代TR-AMs，这种转变可能导致老年个体对呼吸道病毒感染（可能也包括ALI/ARDS）的易感性和严重性增加。
ALI/ARDS的初期，即渗出期，通常发生在损伤后3–7天内。此阶段以肺泡-毛细血管屏障广泛损伤为特征，导致蛋白丰富的液体渗出到肺泡腔，形成肺水肿。作为肺泡腔内的第一道防线，TR-AMs直接暴露于有害刺激。初始的致病因素、创伤后释放的DAMPs以及早期的炎症介质可以直接或间接触发TR-AMs的程序性（凋亡）或非程序性（坏死）细胞死亡。与此同时，来自TR-AMs的损伤信号和趋化因子迅速将骨髓来源的单核细胞募集到肺间质和肺泡腔。受局部微环境影响，这些募集的单核细胞快速分化为Mo-AMs。与TR-AMs相比，这些早期募集的Mo-AMs通常表现出更强的促炎表型，产生高水平的促炎细胞因子如TNF-α和IL-1β，从而进一步加剧炎症反应。随着时间的推移，单核细胞的持续募集和局部增殖导致Mo-AMs逐渐替代TR-AMs，成为肺泡腔内的主要巨噬细胞群体。
在初始损伤得到控制后，肺部进入关键的增殖期。这一阶段是决定组织走向成功修复还是纤维化进展的十字路口。在一个有序的修复通路中，一系列协调的事件促进恢复，同时急性炎症消退。首先，剩余的TR-AMs开始通过局部增殖或从祖细胞分化来重新填充肺泡生态位以恢复稳态。其次，单核细胞的募集减少。同时，已存在的Mo-AMs将其功能表型从促炎M1状态转变为促修复M2状态，并最终通过Fas死亡受体介导的凋亡被清除。尽管如此，一部分Mo-AMs能够逃避清除，并在肺部长期存留，持续数月或更久。这些存活细胞的最终命运仍在研究中。尽管随着时间的推移，它们获得了一些TR-AMs的表型特征，但它们是否能完全转变为功能完备的真正驻留细胞，以及它们是否对未来疾病表现出更高的易感性，还需要更彻底的探索。必须强调的是，如果这种有序的修复过程失调，就为后续的纤维化埋下了伏笔。
对于进展至纤维化的ALI/ARDS病例，通常在初始损伤后3周开始，肺部进入以肺结构异常和持续功能损伤为特征的病理阶段。这种状态源于AMs群体持续极端的失衡。一方面，TR-AMs的持续耗竭导致其稳态和抗炎功能丧失，从而无法抑制纤维化病理。另一方面，Mo-AMs相对于TR-AMs的持续优势及其向M2促纤维化巨噬细胞的异常极化，使得Mo-AMs成为占主导地位的致病性巨噬细胞群体。与其他巨噬细胞相比，Mo-AMs分泌更高水平的促纤维化介质，如转化生长因子-β(TGF-β)和血小板衍生生长因子(PDGF)，并强力促进成纤维细胞的增殖及其向肌成纤维细胞的转化，后者进一步介导细胞外基质(ECM)的过度产生，导致不可逆的组织瘢痕形成和肺结构破坏。
Mo-AMs致病机制的多维度解析
募集并成熟后，Mo-AMs作为ALI/ARDS的关键效应细胞，通过多种机制驱动肺损伤并加剧炎症失调。
首先，Mo-AMs是炎症反应的“放大器”。在疾病早期，Mo-AMs强烈极化为M1表型，上调CD86、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)等标志物。它们产生一连串促炎细胞因子，助长“细胞因子风暴”，直接损伤肺组织。这场风暴还通过吸引更多的免疫细胞（尤其是中性粒细胞）进入肺部来放大炎症。这个过程可能升级，触发全身性炎症反应。
其次，Mo-AMs驱动TR-AMs死亡与耗竭。TR-AMs对于维持肺部稳态、清除凋亡细胞和抑制过度炎症至关重要。有趣的是，Mo-AMs另一个重要的致病作用是，它们可以通过释放TNF-α促进和加速TR-AMs的死亡和耗竭。更重要的是，TR-AMs本身的耗竭会为更多促炎Mo-AMs的募集和定植创造生态位，形成一个正反馈循环。实验表明，阻断Mo-AMs的募集可以增加TR-AMs的数量并减轻其死亡，从而缓解肺损伤。
第三，Mo-AMs破坏肺泡-毛细血管屏障的完整性。活化的Mo-AMs释放多种具有直接细胞毒性和组织损伤特性的效应分子，将肺损伤从初始的炎症刺激转化为真正的组织损伤。例如，Mo-AMs释放并产生基质金属蛋白酶(MMPs)，尤其是MMP-9和MMP-12，能够消化弹性蛋白和胶原蛋白等细胞外基质成分，破坏肺结构。同时，具有独特M1极化表型的Mo-AMs是活性氧(ROS)和活性氮(RNS)的主要来源，这些高活性分子可以氧化细胞膜脂质、蛋白质和核酸，导致细胞功能障碍和死亡。值得注意的是，Mo-AMs还利用其分泌的肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)极大地诱导肺泡上皮细胞(AECs)凋亡。此外，Mo-AMs产生的炎症介质可以激活肺微血管内皮细胞，导致粘附分子表达增加，促进进一步的炎症细胞外渗，也可能直接损伤内皮细胞，从而增加血管通透性。
第四，Mo-AMs与免疫细胞网络产生“涟漪效应”。在ALI的发病机制中，Mo-AMs与中性粒细胞的相互作用是炎症级联反应的关键驱动因素。活化的AMs是高水平趋化因子的主要来源，这些趋化因子是中性粒细胞大量募集到肺部的主要信号。活化的中性粒细胞通过释放大量蛋白酶和ROS对肺组织造成直接损伤，并通过形成中性粒细胞胞外陷阱(NETs)进一步放大炎症。此外，Mo-AMs与T细胞之间也存在着复杂的相互作用。在COVID-19诱导的ARDS中，Mo-AMs和效应T细胞形成正反馈循环，通过分泌趋化因子和干扰素-γ(IFN-γ)驱动持续的肺泡炎症直至病毒清除。巨噬细胞和T细胞相互调节。巨噬细胞影响CD4+T细胞的分化：促炎性的IL-6和IL-23促进Th17细胞，而抗炎性的IL-10和TGF-β引导Th2细胞和调节性T(Treg)细胞。反过来，T细胞的分化极化巨噬细胞：当STAT3-RORγt在CD4+T细胞中占主导时，Th17细胞显著增殖，其分泌的IL-17直接促进单核来源巨噬细胞的募集和M1极化，从而加剧炎症。相反，更高的STAT5-Foxp3转录速率会增加Treg细胞。活化的Treg细胞分泌IL-10和IL-13，促进M2表型。
最后，Mo-AMs影响成纤维细胞。在一部分患者中，疾病后期可进一步发展为纤维化阶段。在此阶段，剩余的Mo-AMs释放大量促纤维化因子如TGF-β，直接影响静止的成纤维细胞，促进其增殖并分化为肌成纤维细胞。Mo-AMs与肺成纤维细胞的密切相互作用被认为是ARDS进展为肺纤维化的关键步骤。
靶向Mo-AMs：ALI/ARDS前景广阔的治疗途径
鉴于Mo-AMs在ALI/ARDS病理生理学中的关键作用，治疗策略已超越了单纯的募集阻断，现涵盖了旨在功能重塑和靶向中和致病介质的方法，新的研究途径不断涌现。
最直接的靶向策略是抑制Mo-AMs的募集和浸润，即“源头控制”。这包括阻断单核细胞募集和分化以及促进Mo-AMs凋亡。
在阻断募集和分化方面，CCL2/CCR2轴是核心靶点，因为其介导单核细胞和中性粒细胞的募集。大量体外研究表明，拮抗或敲除CCR2成功抑制了Mo-AMs浸润，减轻了炎症并改善了肺损伤。敲除CCR2显著抑制了单核细胞和单核来源巨噬细胞的募集，同时增加了TR-AMs的数量。这些TR-AMs反过来极化为M2表型，促进了炎症损伤的消退。然而，完全阻断CCL2/CCR2通路可能导致副作用，并且在某些背景下可能起保护作用，这可能解释了CCR2/CCR5拮抗剂cenicriviroc在改善COVID-19患者结局的临床试验中取得阴性结果的原因。另一个有前景的策略是利用内源性抗炎介质。例如，脂氧素A4(LXA4)可以抑制TR-AMs分泌CCL2和CXCL2，从而有效减少Mo-AMs和中性粒细胞的积累并减轻炎症。
GM-CSF信号通路在单核细胞和巨噬细胞分化中起重要作用，针对该通路的临床试验结果复杂且不一致。此外，CSF-1/CSF-1R轴、IRAK4、GPR183、载脂蛋白E(APOE)、Isthmin 1(ISM1)、粘附分子以及内皮细胞来源的细胞外囊泡(EC-EVs)等也被认为是潜在的治疗靶点。
促进Mo-AMs凋亡是炎症消退的关键过程。研究表明，ISM1、可溶性PD-L1(sPD-L1)、消退素D1(RvD1)以及细胞外超氧化物歧化酶(EC-SOD)的重新分布等，都能够通过不同机制诱导Mo-AMs凋亡，从而减轻肺损伤。
除了源头控制，调节Mo-AMs的极化和功能状态是另一种核心治疗策略，但这种方法通常缺乏特异性，会影响包括TR-AMs在内的所有肺巨噬细胞。促炎M1巨噬细胞向修复性M2表型的转变可以由IL-4和IL-10等细胞因子诱导，或通过抑制NF-κB和STAT1等M1极化信号来实现。靶向M1巨噬细胞的糖酵解代谢提供了一个新的治疗途径，尽管实现选择性调节仍然是一个重大挑战。这些细胞表型的转变受JNK、Notch、JAK/STAT和TLR4/NF-κB等通路构成的复杂信号网络调控，并伴随着代谢重编程。值得注意的是，JAK抑制剂（如巴瑞替尼和托法替布）在COVID-19背景下已显示出相当大的疗效。其他非常规药物，包括奥洛他定盐酸盐、mivebresib和二甲双胍，也通过抑制NF-κB或调节细胞代谢发挥抗炎作用。
此外，广谱抗炎策略或使用针对Mo-AMs产生的炎症介质的特异性抗体和拮抗剂也显示出一定的治疗益处。例如，地塞米松已被证明可以降低危重患者的死亡率，尽管其临床应用受副作用限制。某些抗细胞因子疗法，如IL-6受体拮抗剂托珠单抗，在治疗重症COVID-19方面显示出令人鼓舞的结果，临床结局得到显著改善。然而，其他细胞因子和受体拮抗剂尚未在COVID-19病例中显示出明确的临床益处。外泌体通过其携带的分子 cargo 调节巨噬细胞诱导的炎症，是一个新的治疗视野。相比之下，针对Mo-AMs产生的ROS/RNS分子的抑制剂则存在作用机制和缺乏选择性的限制。借助纳米技术，可以解决这些问题。使用脂质体、iSEND系统和可吸入纳米酶等纳米药物，可以提高药物的靶向性和生物利用度，同时减少副作用，从而增强药效。此外，用于基因编辑的益生菌纳米颗粒和纳米平台，借助CRISPR/Cas9技术精确编辑靶基因并控制巨噬细胞的代谢，是未来治疗炎症性肺病的新兴且强大的策略。
总之，靶向Mo-AMs的策略不应仅限于阻断CCL2/CCR2，而应是调节募集、分化、凋亡以及毒性效应分子的不同通路的组合。但需要注意的是，在动物模型中取得的结果并不总能转化为临床上的成功；因此，更好地理解这些通路所涉及的复杂调控网络，对于设计靶向策略以克服临床异质性至关重要。
结论与未来展望
Mo-AMs是ALI/ARDS发病机制中明确的核心驱动因素，强力调控急性炎症、屏障破坏和纤维化进展。它们的骨髓来源、通过CCR2/CCL2轴从骨髓大规模募集，以及在受伤的肺部微环境中的分化，产生了一个胜过保护性TR-AMs的促炎群体。通过细胞因子/趋化因子的释放、诱导TR-AMs凋亡、直接的细胞毒性以及新颖的细胞间对话，Mo-AMs促进了病理生理级联反应。它们惊人的可塑性也通过允许其持续存在并参与病理重塑来影响结局。
为了超越M1/M2范式，单细胞多组学对于定义Mo-AMs异质性的完整图谱并区分不同的致病性和修复性亚群至关重要。核心的、尚未解答的问题仍然围绕着在特定时间点驱动Mo-AMs表型转变、促进从炎症到消退与纤维化进展的具体分子开关。
