炎症会改变组织巨噬细胞群的组成和功能,通常导致血液中单核细胞的大量募集以及组织驻留细胞的激活甚至丧失。虽然这些早期细胞过程已在各种组织和炎症模型中得到了充分研究,但在炎症后巨噬细胞群体内的稳态如何恢复,以及炎症对组织巨噬细胞功能可能产生的长期影响仍不清楚。
在稳态下,各组织中的常驻巨噬细胞共享核心髓系相关基因的表达,在此基础上叠加组织特异性的转录、表观遗传和功能性特征。这些独特的分子特征主要是在暴露于组织特异性环境信号时建立的,这些信号反过来驱动组织特异性转录因子的表达。组织常驻巨噬细胞也具有多样的发育起源,许多组织包含在胚胎发育期间主要播种的自我更新群体,以及来自骨髓的寿命较短的群体,这些群体似乎位于不同的解剖区域。然而,在缺乏胚胎播种巨噬细胞的情况下,循环单核细胞似乎能够产生寿命较长且在转录和功能上正常的常驻细胞,这表明起源本身可能并不是决定巨噬细胞身份的关键因素,而是组织特异性的、解剖上受限的信号和细胞间相互作用构成了调控巨噬细胞寿命和基因表达的生态位。尽管少量看似与发育起源相关的转录差异可能区分存在于同一生态位内的胚胎来源和单核细胞来源的常驻巨噬细胞,但有限的证据表明,即使这些差异也可能随着时间逐渐被重编程。基于这些观察,有人提出,驱动巨噬细胞生存和增殖以及组织特异性转录因子表达的信号和细胞间相互作用的竞争决定了现有常驻巨噬细胞与招募单核细胞之间的平衡。
腹膜腔中的巨噬细胞调节腹膜B1细胞,并对腹膜腔及邻近组织进行免疫监视,但它们也与许多病理状态相关,包括子宫内膜异位症、术后粘连、胰腺炎以及转移性癌症。腹膜腔中存在两种驻留性巨噬细胞群体:一种是数量丰富的所谓“大"腹膜巨噬细胞(LPM),它们在胚胎期形成并寿命较长;另一种是较少见、寿命较短的MHCII来源单核细胞的“小"腹膜巨噬细胞(SPM)。LPM的转录特征依赖于转录因子GATA65和CEBPβ,而SPM则依赖于IRF4。LPM中GATA6的表达主要由网膜分泌的维甲酸驱动,至少部分通过视黄醇X受体α和β(RXRα/β)。尽管LPM最初起源于胚胎,但随着年龄增长,这一群体会逐渐被来源于单核细胞的巨噬细胞替代,这一过程在雄性中发生得更快。因此,不同的更新速度会改变每个巨噬细胞的驻留时间,从而导致LPM在性别和年龄上的表型和功能差异。事实上,对腹膜巨噬细胞的单细胞RNA测序显示,LPM由多个转录上不同的亚群组成,至少在女性中,这些亚群似乎代表了与不同驻留时间相关的状态。然而,尽管固体器官中的组织驻留巨噬细胞通常被视为具有静态结构位点并包含稳定细胞相互作用,如在多种组织中所描绘,腹膜巨噬细胞则“漂浮"在流动环境中,暗示更复杂的相互作用控制其维持、身份和亚功能化。
在炎症过程中募集的单核细胞来源巨噬细胞通常在转录、功能和表型上表现出与驻留细胞不同的特征,即使在通常由单核细胞补充驻留细胞的组织部位也是如此。然而,目前尚不清楚炎症性巨噬细胞是否能够重编程以成为驻留巨噬细胞,因此它们的命运是主要由获得适当微环境信号调控,还是在初始分化阶段就已被预定。在流感感染或博来霉素诱导的肺损伤后募集至肺泡空间的巨噬细胞可以持续存在数月,但与长期驻留细胞相比,它们仍然保留显著的转录差异。值得注意的是,已定型的驻留巨噬细胞在异位组织部位进行同种移植时表现出相对较差的定植和重编程能力,这表明巨噬细胞的分化可能导致可塑性显著下降。无论如何,如果炎症性巨噬细胞的重编程也具有时间依赖性,其持续存在预计会导致组织巨噬细胞群体功能能力的长期改变。
在腹膜腔内,无菌性炎症可能通过细胞死亡或在纤维蛋白中的丢失导致LPM数量显著减少,但这种损失的程度似乎取决于刺激类型和炎症的严重性。虽然剩余的LPM可以在炎症消退期随后增殖,但包括腹部手术引起的腹膜炎在内的腹膜炎症,至少部分会使长寿命LPM群体被骨髓来源的细胞替代,替代的程度似乎与先前在位细胞的损失程度相关。常驻群体被替代的功能意义仍不清楚。在本研究中,我们研究了腹膜腔,以探讨什么因素调控炎症巨噬细胞在无菌性炎症后的命运。通过采用异体移植来明确追踪炎症巨噬细胞,并识别环境在多大程度上控制这些细胞的命运,我们证明轻度炎症后浸润至腹膜腔的巨噬细胞可以长期存活,但与现有的常驻巨噬细胞的竞争会抑制其有效获得成熟的常驻表型。与这一竞争模型一致的是,严重炎症导致现有常驻巨噬细胞的消失,使炎症巨噬细胞能够转化为成熟的常驻细胞。因此,我们确认了常驻腹膜巨噬细胞存在一个生化生态位。这一生态位的竞争控制了单核细胞来源的细胞向成熟常驻巨噬细胞转化的能力,而竞争失败则使它们保持在高度增殖和免疫调节的状态。
氯膦酸二钠脂质体清除腹腔驻留巨噬细胞助力炎症后招募的单核巨噬细胞功能和分化研究:
论文信息:
论文题目:Recruited macrophages that colonize the post-inflammatory peritoneal niche convert into functionally divergent resident cells
期刊名称:Nature Communications
时间期卷:12, Article number: 1770 (2021)
在线时间:2021年3月19日
DOI:doi.org/10.1038/s41467-021-21778-0
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品牌:Liposoma
产地:荷兰
名称:Clodronate Liposomes
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