巨噬细胞是人体的清洁卫士,在机体的损伤和修复过程中发挥着重要作用。而肝脏中的巨噬细胞更是占到了人体总巨噬细胞的90%,本期“文献速递”给大家带来两篇关于肝脏和巨噬细胞方面的研究新进展。
文献一:Kupffer细胞样合胞体补充纤维化肝脏中固有巨噬细胞的功能
研究背景
Kupffer细胞(KCs)位于肝窦,其伪足与肝实质细胞【包括肝星状细胞(HSC)、肝窦内皮细胞(LSEC)、肝细胞等】相互作用,共同形成KCs生态位(niche)。肝实质细胞提供了维持KCs状态(identity)的重要信号,这对KCs的功能至关重要。KCs能从血液中捕获病原体,充当身体的中央细菌过滤器。在肝纤维化过程中,肝细胞死亡和胶原沉积在肝窦周围,极大地改变了血管结构,但KCs如何适应这一变化尚不清楚。
研究方法
通过体视镜(IVM)和多种小鼠模型【用四氯化碳(CCl4)制造的肝纤维化小鼠模型、相应基因敲除的小鼠模型等】,并观察肝硬化患者的肝组织情况,可视化并跟踪了KCs在肝纤维化进程中的形态和功能变化及机体如何适应这一改变。
研究结果
(1)肝纤维化重塑KCs生态位,导致其失能
研究用四氯化碳(CCl4)制造肝纤维化小鼠模型,可以看到用CCl4处理8周的小鼠肝脏发生了明显的纤维化和血管变化,KCs与周围实质细胞接触减少,同时下调KCs的表面标记物和一些功能膜蛋白,如CLEC4F、CLEC2、CRIg、TIM-4等,导致KCs功能受损。同时在肝硬化患者的肝脏活检中,也能看到IBA1+肝窦KCs的CRIg缺失。
(2)在纤维化肝脏侧支血管中发现“Kupffer细胞样合胞体(Kupffer cell-like syncytia)”,使纤维化的肝脏仍有一定细菌捕获能力
研究对比了对照组和CCl4处理组小鼠在静脉注射表达荧光报告基因的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(S. aureus MW2)后的7天生存率,对照组小鼠存活率为100%,而CCl4处理组小鼠存活率为75-80%。对比通过脂质体或基因敲除KCs缺陷的小鼠组在注射S. aureus MW2后48小时的死亡率为100%和80%,提示CCl4处理组的小鼠对细菌感染仍具有一定耐受性。同时又发现在CCl4组小鼠肝脏的侧支新生血管中出现了高表达CRIg的巨噬细胞簇,且它们融合成团,称为 “Kupffer样巨噬细胞簇(Kupffer cell-like macrophage clusters)”,而在不同病因的肝硬化患者肝组织中也发现了类似的CRIg阳性的多核巨噬细胞簇,起增强细菌捕获能力的作用。
(3)Kupffer细胞样合胞体是髓系来源,通过CD44和微生物招募,且依赖于受体CD36进行细胞粘附和融合
虽然该细胞群在功能上类似KC,但它们约90%的合胞体表达单核细胞标记物Ms4a3,提示为髓系来源。通过敲除小鼠相关受体发现,这些细胞主要通过CD44粘附在肝内血管上,且依赖于受体CD36进行细胞粘附和融合。
研究结论
肝脏纤维化导致KCs生态位被破坏,KCs失去功能。由于在稀薄的血窦中补充KCs几乎没有作用,单核细胞跟随绕过血窦的侧支血管,在那里它们形成KC样的合胞体,有能力从血流中捕获细菌。因此,KCs在改变的纤维化生态位环境中的不适应被形成KC样合胞体来捕获细菌的单核细胞拯救。这些细胞结构可能在进化中发挥关键作用,使哺乳动物能够承受肝脏严重的慢性损伤。
郑建铭教授点评
KCs是肝窦中过滤血液中细菌的专职巨噬细胞。肝纤维化和肝硬化是慢性肝病常见的病理学改变,会导致血流从血窦重新分布到侧支血管。Peiseler等人使用CCl4造模的肝纤维化的小鼠模型报道,肝脏的重塑会导致KCs失去与周围肝实质细胞的接触,并失去其独特的细胞特性。
但肝脏仍然保持其细菌过滤功能,是因为微生物组的存在有助于将单核细胞募集到肝内大血管中,在那里它们融合成表现出KC样表型的大细胞聚集体。在各种慢性肝病患者的肝脏中出现的这些KC样合胞体增强了细菌捕获能力,代替了肝脏固有KCs的功能。
文献二:富含A+T相互作用结构域蛋白3a(Arid3a)损害胆汁淤积症中Mertk介导的胞葬作用
研究背景
巨噬细胞是胆汁淤积性肝病发病的关键因素。Arid3a在造血干细胞、B淋巴细胞和肿瘤细胞的生物学特性中具有重要作用,但其在胆汁淤积过程中调节巨噬细胞功能的能力尚不清楚。
研究方法
根据Arid3a基因是否被敲除将小鼠分为两组,再将它们分别与MDR2-/-的小鼠杂交,最后建立了三种胆汁淤积性小鼠模型,以研究在胆汁淤积症中Arid3a对巨噬细胞的作用机制。
研究结果
(1)Arid3a缺失通过减少巨噬细胞聚集减轻淤胆性肝损伤
观察这四组小鼠ALP、CK7和CK19以及纤维化的情况,可以看到Arid3a缺失的小鼠胆汁淤积性肝损伤程度较轻且肝脏浸润性巨噬细胞显著显著减少。
(2)Arid3a缺失诱导巨噬细胞更具修复性的表型
Arg1主要由髓系细胞表达,发挥免疫抑制作用,在基础状态和胆汁淤积状态下,Arid3a缺失的小鼠的单核细胞和巨噬细胞中的Arg1水平更高。且Arid3a缺失的小鼠的巨噬细胞的MHC Ⅱ表达减少和M1/M2比率降低,CD206表达增加。RT-qPCR检测结果显示,Arid3a缺失的小鼠组CXCl9、CXCl10和CXCl11趋化因子及其受体CXCR3显著降低,炎性细胞因子(肿瘤坏死因子α、IL-6和IL-1β)和诱导型一氧化氮合酶显著降低,CD206显著升高。总体而言,Arid3a缺失的小鼠肝脏巨噬细胞表现出更具修复性的表型。
(3)Arid3a缺失的巨噬细胞表现出增强的胞葬作用
共培养凋亡的原代胆管上皮细胞(BECs)与胆汁淤积小鼠分离的肝巨噬细胞发现,Arid3a缺乏促进了凋亡BECs的吞噬。通过迁移实验检测到更多的巨噬细胞迁移到凋亡的BECs,而迁移的巨噬细胞中没有上调趋化因子受体CCR2和CX3CR1。总之,Arid3a缺失的巨噬细胞表现出向凋亡的BECs迁移和吞噬细胞的能力增强。
(4)Arid3a缺失的巨噬细胞的修复表型是通过胞葬作用受体Mertk介导的
TAM受体(Tyro3,Ax1和Mertk)是RTK的一个亚家族,它介导巨噬细胞的胞葬作用,并抑制组织稳态的炎症反应。实验证明了Arid3a缺失的小鼠组BMDM的Mertk转录增加,肝脏浸润性巨噬细胞中Mertk的表达显著高于对照组。研究发现Mertk特异性抑制剂UNC2025能逆转胆汁淤积小鼠Arid3a缺失的保护性表型,并分析了Mertk特异性抑制剂UNC2025或已知的TAM受体配体Gas6处理巨噬细胞后的吞噬活性和炎症反应。提示Arid3a负调控Mertk转录,而Arid3a缺陷巨噬细胞的修复表型可能受Mertk的调节。研究还分析了MerTK在PBC和PSC中的表达及空间分布,发现在PBC和PSC中,Arid3a+和MerTK+细胞分别位于远离和靠近胆管细胞的位置。
研究结论
本研究报道了Arid3a负调控Mertk的转录,巨噬细胞中Arid3a-Mertk轴的功能研究为胆汁淤积性肝病发病机制和胆汁淤积患者的治疗策略提供了新的机制见解。
郑建铭教授点评
胆汁淤积是指胆汁酸在肝脏中积聚,导致胆管细胞和肝细胞逐渐破坏,肝脏炎症持续存在,即胆汁淤积性肝病(CLD)。胆汁淤积的病因尚不清楚,但疾病的自然病史包括可能发展为纤维化、胆汁性肝硬化、终末期肝病和肿瘤。原发性胆汁性胆管炎(PBC)和原发性硬化性胆管炎(PSC)是两种最常见的CLD,但大约三分之一的PBC患者治疗应答不佳,几乎所有PSC患者的长期预后都很差。迫切需要研究胆汁淤积症的发病机制,以确定新的治疗靶点。
本研究发现Arid3a表达的促炎巨噬细胞可能抑制Mertk介导的对凋亡BECs的识别和结合,从而使胆汁淤积患者的巨噬细胞不能迅速清除凋亡BECs,导致肝损伤。髓系特异性的Arid3a缺失通过减少浸润性巨噬细胞减轻胆汁淤积性肝损伤。Arid3a缺失诱导胞葬作用受体Mertk介导的巨噬细胞更具修复性的表型。Arid3a缺陷巨噬细胞通过上调Mertk增强凋亡胆管细胞的胞葬作用。这一结果揭示了Arid3a导致CLD,并强调Arid3a-Mertk轴在发病机制中的重要性,为CLD的发病机制和治疗策略提供了新的见解。
本文作者 | 刘甜甜
点评专家 | 郑建铭
审核专家 | 李涛