金专科普|免疫细胞专题：“哨兵战士”巨噬细胞

提到巨噬细胞，我们不得不追溯至生物学家Ellie Metchnikoff（伊利亚·梅奇尼科夫）的卓越贡献。这位免疫学的先驱，凭借对吞噬作用的深刻洞察，与保罗·埃利希共同荣获了1908年的诺贝尔生理学或医学奖。梅奇尼科夫的研究，如同一把钥匙，打开了先天免疫系统神秘的大门。

梅奇尼科夫的人生经历充满了传奇色彩。他曾两度试图自杀，却都奇迹般地未遂。在命运的转折下，他前往西西里岛的一个私人实验室，开始投身于比较胚胎学的研究。正是在那里，他观察到了海星幼虫的细胞移动现象，并大胆地假设这些细胞可能是身体防御系统的一部分。通过一系列巧妙的实验，他验证了这一假设，发现这些细胞能够包围并吞噬异物，包括细菌和真菌孢子。他将这些细胞命名为“吞噬细胞”，并基于此建立了“细胞介导的免疫”理论。

更令人钦佩的是，梅奇尼科夫的研究并未止步于此。他还深入探索了人体肠道菌群与衰老的关系，提出了一种革命性的理论：衰老可能是由于某些细菌产物导致的身体中毒。为了对抗这些微生物，他甚至发明了一种含有大量乳酸杆菌的发酵牛奶饮食。如今，肠道菌群研究正蓬勃发展，仿佛在向这位免疫学的先驱致敬。

图1 Ellie Metchnikoff  来源于网络

巨噬细胞的前身是单核细胞，这些“小兵”在骨髓中经过一系列严格的训练（分化过程），最终成为合格的“战士”。

它们离开骨髓，进入血液循环，就像士兵被派遣到各地一样。当这些单核细胞到达身体的各个组织时，它们会进一步分化成巨噬细胞，正式成为戍守边疆的“哨兵”。此外，巨噬细胞队伍中还有一些“转化兵”，它们可以由树突状细胞和中性粒细胞等免疫细胞转化而来，共同壮大巨噬细胞的队伍。

图2 来源于网络

图3来源于网络 图注：细胞摄取的外来物质或细胞自身的结构成分形成吞噬小泡，吞噬小泡与内体溶酶体融合形成吞噬溶酶体。吞噬溶酶体在完成绝大部分底物水解消化后，由于酶活性减弱甚至丧失，以致一些不能被消化分解的物质残留其中，电镜下可见电子密度较高的不同形状残余物，此时的吞噬溶酶体更名为残余体，也称后溶酶体。

上图是巨噬细胞的电镜照片，可以清晰地看到巨噬细胞的各种结构。而在加州大学的一项研究中，研究人员使用扫描电镜观察了巨噬细胞质膜中颗粒的释放。

图4 来源于网络 图注：巨噬细胞的质膜释放颗粒。（A）小鼠腹腔巨噬细胞周围颗粒释放的显微照片（B和C）小鼠腹膜巨噬细胞（B）和 RAW 264.7 细胞（C）的丝状伪足周围的颗粒。（D) 小鼠腹膜巨噬细胞丝状伪足释放粒子的透射电子显微照片。

巨噬细胞是免疫细胞中的清道夫，主要负责吞噬和清除体内的死细胞、细菌、病毒和其他异物。

01 吞噬功能

巨噬细胞能够识别和吞噬各种病原体，通过吞噬作用，防止病原体在体内扩散，并清除这些外来“坏分子”。

（视频来源：www.youtube.com[5]）

02 呈递抗原

在吞噬病原体的过程中，它们会将病原体表面的抗原片段呈递给 T 淋巴细胞，从而启动特异性免疫反应。

03 分泌细胞因子

能够分泌多种细胞因子，它们在调节免疫反应、促进炎症消退、抑制肿瘤细胞生长等方面发挥重要作用。

图5 巨噬细胞的功能机制 来源于网络

04 促进伤口愈合

在组织受损时，它们能够聚集在伤口处，清除坏死组织和细菌，并释放生长因子等物质，促进伤口愈合。

来自浙江大学研究团队在《自然》发表了论文，研究发现，巨噬细胞GSDMD缺失会迟缓组织修复，但对局部炎性环境或溶解性细胞焦亡过程影响较小。超活化巨噬细胞的代谢物分泌组分析揭示了GSDMD的非典型代谢物分泌功能。

巨噬细胞是多功能和异质的先天免疫细胞，在平衡免疫反应和组织修复以维持体内平衡方面具有中枢功能。然而，这种功能也与许多疾病的发生有关，包括多种慢性炎症和自身免疫性疾病、癌症、多发性硬化症、类风湿性关节炎、肥胖和纤维化[6]。许多炎性细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-12、IL-18和IL-23等均可由巨噬细胞分泌，它们是慢性炎症和自身免疫性疾病的重要介质和驱动因素。

图6 来源于网络

由于M1和M2两种巨噬细胞功能的不同，在炎症发生发展时期，M1与M2细胞比例会不断变化，直至炎症完全消除。而在某些特定的炎症进程中，M1与M2细胞的比例失调，会导致严重的炎症因子风暴等不良症状。因此，可以通过调节M1细胞和M2细胞比例，对炎性疾病开展针对性治疗。

在2023年的国家自然科学基金（国自然）项目中，与巨噬细胞相关的研究课题中标数便高达706项，彰显了其在医学研究中的核心地位与广阔前景。

巨噬细胞，作为先天免疫系统中的“哨兵士兵”，凭借其独特的来源与卓越的多功能性，在我们的体内构筑起一道坚不可摧的健康防线。它们如同勇敢的战士，时刻警惕，保护我们免受病原体的侵害。在下一篇免疫细胞专题中，金专小编将带领大家深入了解另一位重要的免疫战士——B细胞。