巨噬細胞也會表達Ly6G

2024年8月2日，Science Immunology期刊上，來自比利時列日大學的研究人員發(fā)表論文標題為“Recruited atypical Ly6G+ macrophages license alveolar regeneration after lung injury"。新發(fā)現(xiàn)巨噬細胞群體：Ly6G陽性非典型巨噬細胞，這是一種重要的先天性免疫細胞，在呼吸道病毒造成損傷后會定植于肺部中。這些巨噬細胞在修復(fù)肺泡方面發(fā)揮著重要作用。這一突破性發(fā)現(xiàn)有望改變我們對感染后免疫反應(yīng)的認識，并為新的再生療法打開大門。

Ruscitti C等人在2024年7月Sci Immunol.上發(fā)表的文章中，推測招募的巨噬細胞的某些亞群可能在組織修復(fù)和再生中發(fā)揮有益作用，將重點放在 IAV 誘導的肺損傷背景下研究先前未描述的表達Ly6G（一種通常與中性粒細胞相關(guān)的標志物）的巨噬細胞群。

Abstract

The lung is constantly exposed to airborne pathogens and particles that can cause alveolar damage. Hence, appropriate repair responses are essential for gas exchange and life. Here, we deciphered the spatiotemporal trajectory and function of an atypical population of macrophages after lung injury. Post-influenza A virus (IAV) infection, short-lived monocyte-derived Ly6G-expressing macrophages (Ly6G+ Macs) were recruited to the alveoli of lung perilesional areas. Ly6G+ Macs engulfed immune cells, exhibited a high metabolic potential, and clustered with alveolar type 2 epithelial cells (AT2s) in zones of active epithelial regeneration. Ly6G+ Macs were partially dependent on granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and interleukin-4 receptor signaling and were essential for AT2-dependent alveolar regeneration. Similar macrophages were recruited in other models of injury and in the airspaces of lungs from patients with suspected pneumonia. This study identifies perilesional alveolar Ly6G+ Macs as a spatially restricted, short-lived macrophage subset promoting epithelial regeneration postinjury, thus representing an attractive therapeutic target for treating lung damage.

材料方法

1、動物模型及樣品制備：

•8-12周齡 C57BL/6 野生型小鼠經(jīng)鼻感染 5pfu 的 IAV H1N1 毒株P(guān)R8/34。•在感染后的不同時間點（第0、5、10、15和20天），收獲肺并處理成單細胞混懸液。•裂解紅細胞，并通過70 μm細胞過濾器過濾細胞。

2、流式檢測的細胞群體：

•中性粒細胞 (Ly6G + CD11b + CD64-)•肺泡巨噬細胞 (Ly6G-CD64 + SiglecF + CD11c +)•單核細胞（CD64-Ly6C-和CD64-Ly6C +）•炎性單核細胞 (CD64 + Ly6C +)•間質(zhì)巨噬細胞樣細胞 (F4/80 + CD11b + Ly6G-SiglecF-Ly6C-CD64 +)•Ly6G+ 巨噬細胞 (Ly6G + CD11b + CD64 +)

3、細胞內(nèi)染色：

•為了檢測精氨酸酶-1和骨橋蛋白，首先對細胞進行表面標記染色，然后固定并破膜，使用抗精氨酸酶-1和骨橋蛋白的抗體進行細胞內(nèi)染色。

4、增殖試驗：

•Ki67 染色：固定細胞，進行破膜處理，并用抗 Ki67 抗體染色以評估增殖。•EdU 摻入：分析前4小時小鼠注射EdU。處理細胞進行表面染色，然后固定，透化，并使用基于點擊化學的檢測試劑盒進行 EdU 染色。

同時結(jié)合了其它技術(shù)，包括單細胞 RNA 測序、細胞離心涂片和 Giemsa 染色形態(tài)學分析以及骨髓嵌合體實驗。

實驗結(jié)果

1、流式細胞術(shù)分析可發(fā)現(xiàn)IAV感染后髓系細胞群的時間動態(tài)變化：

•中性粒細胞在感染后第5天達到峰值，到第15天恢復(fù)至基線水平。•肺泡巨噬細胞在第5-10天期間數(shù)量部分減少，到第15天時恢復(fù)。•經(jīng)典和炎性單核細胞約在第5天達到峰值。•間質(zhì)巨噬細胞樣細胞數(shù)量隨時間逐漸增加。•Ly6G+巨噬細胞從第5天開始出現(xiàn)，第10天達到峰值，并持續(xù)存在至少到第20天。

以下是IAV感染后髓系細胞動態(tài)變化的簡化圖示：

這個圖表展示了通過流式細胞術(shù)分析得到的不同髓系細胞群的時間動態(tài)變化。值得注意的是，Ly6G+巨噬細胞在恢復(fù)期（第10-20天）出現(xiàn)并持續(xù)存在，這一現(xiàn)象暗示它們可能在組織修復(fù)和再生過程中發(fā)揮重要作用。

2、Ly6G+巨噬細胞的表型特征：

•表達F4/80高、SiglecF低、CD11c低•高表達CXCR4、MHC-II、CD101和CD319•低表達中性粒細胞活化標志物CD177

3、形態(tài)學特征，通過離心涂片和吉姆薩染色觀察，Ly6G+巨噬細胞呈現(xiàn)以下特點：

•腎形細胞核（類似炎性單核細胞）•細胞質(zhì)中含有大量空泡狀結(jié)構(gòu)•細胞膜富含突起

4、轉(zhuǎn)錄組特征，單細胞RNA測序識別出一個不同的Ly6G+巨噬細胞群，其特征是高表達：

•組織蛋白酶（Ctsb、Ctsz）•半乳糖凝集素（Lgals1、Lgals3）•精氨酸酶-1（Arg1）•骨橋蛋白（Spp1）

5、來源和增殖特性：

•EdU摻入實驗和Ki67染色表明Ly6G+巨噬細胞不處于活躍增殖狀態(tài)。•使用Ms4a3CreR26LSLtdTomato和Cx3cr1GFP報告基因小鼠進行的譜系追蹤實驗顯示，Ly6G+巨噬細胞源自募集的單核細胞，而非局部祖細胞。

6、發(fā)育軌跡：

•對單細胞RNA測序數(shù)據(jù)進行Slingshot軌跡分析表明，Ly6G+巨噬細胞是由Ly6C+單核細胞經(jīng)過中間炎性單核細胞階段分化而來。

7、功能意義：Ly6G+巨噬細胞在促進肺損傷后的肺泡再生中發(fā)揮重要作用。