肺脏中存在两类关键巨噬细胞:肺泡巨噬细胞(AM) 和 间质巨噬细胞(IM)。AM的发育依赖肺泡上皮分泌的CSF2(GM-CSF),但IM如何从单核细胞分化而来?其微环境信号始终成谜。IM虽数量稀少,却肩负免疫调节、抑制炎症、维持组织稳态的重任。若发育受阻,肺部将面临什么危机?
比利时列日大学Thomas Marichal团队联合德国波恩大学Andreas Schlitzer,通过单细胞转录组+空间互作分析(NicheNet)发现:
肺血管内皮细胞(vWF⁺) 高表达 Tgfβ1,远超上皮/基质细胞;
IM高表达TGFβ受体(TgfβRII),尤其CD206⁺ IM亚群;
内皮TGFβ1 → IM受体信号轴,成为核心调控线索!
"内皮细胞是IM发育的'教官',通过TGFβ1传递分化指令。"
图 1. 间质巨噬细胞(IM)发育过程中,预测存在内皮细胞 Tgfβ1 与肠化生 Tgfβ 受体的相互作用
🧪 实验验证:TGFβ1如何"雕刻"IM身份?团队构建 髓系特异性Tgfbr2基因敲除小鼠(Lyz2ᶜʳᵉ Tgfbr2ᶠˡ/ᶠˡ),发现:
✅ 体外实验内皮条件培养基(CM-Endo)可诱导单核细胞表达 IM核心标志物(MafB/Cx3cr1/Tmem119/C1q);
添加TGFβ抑制剂 LY364947 或敲除Tgfbr2,IM标志物表达显著降低。
髓系Tgfbr2缺失 → IM数量减少30%,残留IM失去身份标志物;
单核细胞分化停滞 → CD64⁺未成熟单核细胞在血管周堆积;
内皮特异性Tgfβ1敲除(Cdh5ᶜʳᵉᴱᴿᵀ² Tgfb1ᶠˡ/ᶠˡ) 同样导致IM发育缺陷。
"内皮TGFβ1与单核细胞CSF1协同激活转录因子MafB,启动IM分化程序!"
图 2. 肺内皮细胞的 Tgfβ1 在 Csf1 培养的骨髓巨噬细胞(BM Mos)和骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)上触发核心间质巨噬细胞(IM)特征
🚦 分子机制:"接力协作"决定细胞命运信号通路 | 作用 |
---|---|
CSF1 | 启动单核细胞Tgfbr2表达,奠定"信号接收基础" |
内皮TGFβ1 | 结合受体,激活MafB → 诱导Cx3cr1/Tmem119等IM身份基因 |
MafB | 反向增强Tgfbr2表达,形成正反馈 |
若阻断任一环节(如敲除MafB),IM分化链断裂,细胞滞留于"半成品"状态!
图 3. 在间质巨噬细胞(IM)中 MafB 依赖性通路与 Tgfβ 受体依赖性通路的相互调控
🗺️ 空间定位:内皮细胞是IM的"训练基地"CODEX多重成像技术揭示惊人空间规律:
正常肺中:单核细胞沿 vWF⁺内皮 迁移,分化为IM并定植组织;
Tgfbr2缺失时:单核细胞 滞留血管外膜(adventitial cuff),无法迁移至间质;
内皮-单核细胞互作评分下降50%,IM-内皮接触同步减少!
"内皮不仅是信号源,更为IM前体提供'导航坐标',引导其抵达正确岗位!"
图 4. 单核细胞和间质巨噬细胞(IM)中的 Tgfβ 受体信号传导调控生态位占据及与肺结构细胞的相互作用
⚠️ 致命后果:缺失内皮-IM轴,肺部"未老先衰"髓系Tgfbr2缺失小鼠仅6月龄即出现 典型肺衰老表型:
功能异常:肺顺应性↑、弹性↓(类似18月龄老肺);
结构破坏:肺泡扩张(气肿样变)、胶原沉积↑、弹力蛋白↓;
免疫失调:抗炎因子IL-10↓,促纤维化因子活跃;
组织病理:血管周炎性细胞浸润,CD68⁺细胞聚集。
机制解读:IM失去TGFβ信号后→
无法抑制成纤维细胞活化 → 胶原过度沉积;
免疫调节功能塌陷 → 微环境稳态失衡;
血管-上皮屏障支持减弱 → 结构塌陷。
图 5. 间质巨噬细胞(IM)内源性 Tgfbr2 缺失引发与年龄相关的肺功能、结构和免疫异常
💎 核心结论:内皮-IM轴——肺部青春的守护者内皮主导:vWF⁺血管内皮通过TGFβ1指令单核细胞向IM分化;
协同信号:CSF1启动+TGFβ1强化+MafB反馈,构成精准调控链;
空间导航:内皮引导IM前体迁移至功能位点;
抗衰核心:该轴缺失直接导致肺纤维化/气肿样变,加速衰老!
"这项研究改写了教科书——内皮细胞不仅是血管构建者,更是免疫细胞命运的'教官'!"
*本文基于Peng et al, Sci Immunol 2025编译,学术细节可参考原文DOI: 10.1126/sciimmunol.adr4977*
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