心臟肥大是對(duì)心臟各種刺激的代償反應(yīng)第练，但在持續(xù)壓力下昙读，會(huì)導(dǎo)致心力衰竭。有研究表明逻住，巨噬細(xì)胞在代償性到失代償性肥大轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要作用，但其在心臟超負(fù)荷早期及心衰進(jìn)展中的確切作用尚不明確迎献。因此來(lái)自尼蘇達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院和密歇根大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此展開(kāi)研究瞎访，發(fā)現(xiàn)來(lái)自心臟自身的免疫細(xì)胞或許可以幫助我們對(duì)抗心力衰竭。其研究成果以題為“Cardiac Resident Macrophages Prevent Fibrosis and Stimulate Angiogenesis“在線(xiàn)發(fā)表于《Circulation Research》（IF=17.367）雜志期刊吁恍。

CyTOF深度剖析壓力負(fù)荷引起的心臟免疫細(xì)胞重塑

首先研究人員通過(guò)質(zhì)譜流式細(xì)胞（CyTOF）剖析了假性手術(shù)（Sham）以及TAC術(shù)后1周以及4周后的心臟非心肌免疫細(xì)胞亞群豐度扒秸。研究發(fā)現(xiàn)TAC術(shù)后1周小鼠的CD64+F4/80+mψs細(xì)胞富集最多，其次為單核細(xì)胞冀瓦、樹(shù)突狀細(xì)胞伴奥、多型核白細(xì)胞（PMNs）以及B細(xì)胞（Fig 1. A-B）。CD11b+CD64+mψ細(xì)胞亞群表達(dá)不同水平的CX3CR1翼闽、CD206拾徙、MHC-II、CCR2和Lyve-1（Fig 1. C）感局。隨后研究人員基于CD11b尼啡、CD6418、Timd4询微、CXC3CR1和CCR2進(jìn)一步分析了駐留巨噬細(xì)胞（Res）和單核細(xì)胞衍生巨噬細(xì)胞（MoMF）變化崖瞭，研究發(fā)現(xiàn)TAC術(shù)后1周，Res和MoMFs?mψs占比顯著升高撑毛，并在術(shù)后4周恢復(fù)至假性對(duì)照水平（Fig 1.?D）书聚。此外，基于CCR2和MHCII表達(dá)的圈門(mén)策略同樣發(fā)現(xiàn)術(shù)后1周藻雌，CCR2-亞群表達(dá)占比增多（Fig 1. E)寺惫。這些結(jié)果表明mψs細(xì)胞在心臟肥大性重塑過(guò)程的早期發(fā)揮重要作用。

Fig.1?CyTOF深度剖析壓力過(guò)載引起的心臟免疫細(xì)胞重塑

CITE-seq剖析巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)錄特征

為了進(jìn)一步研究心臟mψs在心臟壓力負(fù)荷早期時(shí)的響應(yīng)蹦疑，研究人員對(duì)4個(gè)假性手術(shù)和TAC術(shù)后1周小鼠的心臟免疫細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序西雀，發(fā)現(xiàn)單核巨噬細(xì)胞對(duì)心臟負(fù)荷響應(yīng)最強(qiáng)，其次為T(mén)細(xì)胞和B細(xì)胞（Fig 2）歉摧。

Fig.2?scRNA-seq剖析壓力負(fù)荷引起的心臟免疫細(xì)胞表型

隨后研究人員進(jìn)一步分析了駐留及招募mψ細(xì)胞亞群的轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜艇肴，發(fā)現(xiàn)Res Mψs和MoMFs間具有不同的細(xì)胞內(nèi)在調(diào)控機(jī)制，比如Res mψs特異性表達(dá)Lyve1叁温，CD163和CCl24再悼，Timd4以及多種CC趨化因子配體；MoMFs細(xì)胞特異性表達(dá)Ccr2膝但，MHC-II冲九，Ccl5，Cxcl10，Ifit1莺奸、Il1b和纖維化介導(dǎo)基因Spp1丑孩、Thbs1和Fn1 等（Fig 3. A-C）。對(duì)調(diào)控差異基因的IPA分析發(fā)現(xiàn)灭贷，同MoMFs相比温学，Res Mψs中上游調(diào)控因子IL10RA、IL4甚疟、STAT3和IRF2通路激活仗岖，而IFNG、IRF3和IRF7調(diào)控基因下調(diào)（Fig 3. D）览妖。

對(duì)假性手術(shù)和TAC術(shù)后小鼠樣本的Mψs差異表達(dá)基因分析轧拄，TAC術(shù)后小鼠Res?Mψs細(xì)胞Lyve1，Cd163讽膏，?klf2檩电、?klf4，AP-1轉(zhuǎn)錄因子（Jun桅打，JunB是嗜，JunD）愈案，F(xiàn)os 和 FosB挺尾，Nfκb，Ccr2站绪、 Trem2遭铺、 cxcl10和 Lgals3基因表達(dá)上調(diào)（Fig 3. E）。差異表達(dá)基因的 IPA 分析預(yù)測(cè)了關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子?NR1H2和NR1H3以及 STAT3和 STAT6信號(hào)的激活恢准，?IRF3和 IRF7以及 NFATC2魂挂，MYD88的抑制(Fig 3. F)。這些結(jié)果揭示了當(dāng)心臟從適應(yīng)性肥大狀態(tài)過(guò)渡到心衰時(shí)馁筐，Res?Mψs和 MoMF 中發(fā)生關(guān)鍵變化涂召。

Fig.3?心臟駐留細(xì)胞的基因表達(dá)特征

CyTOF評(píng)估Cd115 抗體介導(dǎo)的心臟巨噬細(xì)胞耗竭

研究人員利用CD115抗體耗盡mψs，進(jìn)一步研究了mψs在心臟壓力超負(fù)荷引起的適應(yīng)性肥大反應(yīng)中的作用敏沉。通過(guò)熒光流式和質(zhì)譜流式研究發(fā)現(xiàn)果正，注射CD115抗體的TAC術(shù)后小鼠心臟免疫細(xì)胞，尤其是心臟mψs細(xì)胞表達(dá)顯著降低（Fig 4. B-C)盟迟。盡管Res??mψs細(xì)胞耗盡秋泳，但不會(huì)顯著改變心臟壓力超負(fù)荷引起的心肌肥大，射血分?jǐn)?shù)和縮短分?jǐn)?shù)（Fig 4. E）攒菠。

Fig.4?CD115介導(dǎo)心臟巨噬細(xì)胞耗竭

駐留巨噬細(xì)胞能夠抑制心臟纖維化

盡管mψs對(duì)心臟超負(fù)荷前期的肥大影響較小迫皱，但TAC術(shù)后mψs細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子IL6和抗炎細(xì)胞因子IL10以及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子Tgfb1表達(dá)升高，表明整體免疫活化(Fig 5. A-B)辖众。此外卓起，Res??mψs細(xì)胞損耗會(huì)加重心臟的纖維化（Fig 5. C-D）和敬。與假性手術(shù)組相比，TAC術(shù)后小鼠會(huì)表達(dá)更高水平與心臟纖維化發(fā)展相關(guān)的的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子（TGFβ既绩、IL10）概龄，且TGFβ和IL10與肌成纖維細(xì)胞分化、肌成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)和膠原生成呈劑量依賴(lài)性關(guān)系(Fig 5. E-F)饲握。這些結(jié)果表明心臟mψs在緩解壓力過(guò)載引起的纖維化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用私杜。

Fig.5 駐留巨噬細(xì)胞抑制心臟纖維化

駐留巨噬細(xì)胞能夠刺激血管生成

TAC術(shù)后小鼠mψs?中檢測(cè)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vegfa)的表達(dá)上調(diào)，且TAC術(shù)后能夠增加心臟微血管密度救欧，CD115抗體處理能夠鈍化微血管密度（Fig 6. A-B）衰粹。為了進(jìn)一步研究mψs在微血管調(diào)節(jié)中的作用，研究人員將mψs與臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)共培養(yǎng)笆怠，研究發(fā)現(xiàn)心臟mψs 能夠刺激血管生成铝耻。

Fig.6 駐留巨噬細(xì)胞刺激血管生成

單核細(xì)胞來(lái)源巨噬細(xì)胞能夠刺激纖維化

通過(guò)CCR2 KO和C57Bl/6j小鼠模型，研究人員進(jìn)一步驗(yàn)證了MoMFs能夠促進(jìn)纖維化這一假設(shè)蹬刷。盡管未觀(guān)察到CD115抗體阻斷對(duì)TAC術(shù)后1周小鼠心臟肥大及其功能的影響瓢捉。但相比于C57Bl/6j小鼠，CCRO小鼠顯示較低程度的纖維化办成，表明MoMFs的促纖維化作用（Fig 7. C-E）泡态。此外，同時(shí)缺乏Res mψs和MoMF的CCR2KO小鼠未受纖維化影響迂卢，表明MoMF是心臟纖維化的有力促進(jìn)者某弦，其過(guò)程最終取決于Res mψs對(duì)纖維化的抑制作用。

Fig.7?單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞能夠促進(jìn)纖維化

駐留巨噬細(xì)胞耗竭能夠加速心衰發(fā)展

最后研究人員檢測(cè)了TAC術(shù)后6周的心功能以評(píng)估了α-CD115治療后的長(zhǎng)期響應(yīng)而克。研究發(fā)現(xiàn)術(shù)后6周靶壮，免疫細(xì)胞數(shù)量（包括Res?mψs以及MoMFs）變化沒(méi)有顯著差異，但TAC術(shù)后小鼠心肌細(xì)胞橫截面積增大员萍，纖維化程度較高腾降，尤其是CD115抗體治療TAC小鼠（Fig 8. C-F），表明Res mψs在心臟負(fù)荷早期預(yù)防心臟功能惡化和防止纖維化發(fā)展發(fā)揮重要作用碎绎。

Fig.7 巨噬細(xì)胞耗竭能夠加速心衰發(fā)展

文章總結(jié)

該研究中螃壤，研究人員結(jié)合了CyTOF，scRNA測(cè)序研究了心臟負(fù)荷早期免疫細(xì)胞的重構(gòu)混卵。研究鑒定了不同的mψs亞群映穗，分析了其在心臟負(fù)荷早期的亞群豐度變化及基因表達(dá)差異，確定了Res?mψs以及MoMFs在心臟負(fù)荷早期調(diào)節(jié)中的重要作用幕随。隨后研究人員通過(guò)阻斷或基因敲除小鼠模型蚁滋，將巨噬細(xì)胞耗竭，研究發(fā)現(xiàn)Res?mψs耗竭會(huì)導(dǎo)致心臟中血管的生成反應(yīng)減弱，心臟的纖維化程度會(huì)增加辕录。盡管后續(xù)巨噬細(xì)胞得以恢復(fù)睦霎，但是早期耗盡巨噬細(xì)胞的心臟依舊出現(xiàn)了心臟功能的降低和纖維化，說(shuō)明心臟中的巨噬細(xì)胞在早期預(yù)防心力衰竭中就有著重要的作用走诞。該研究為更好地理解心臟巨噬細(xì)胞刺激和補(bǔ)償調(diào)節(jié)機(jī)制以及心衰的靶向治療提供了參考副女。

【參考文獻(xiàn)】

Revelo X, ?et al. Cardiac Resident Macrophages Prevent Fibrosis and Stimulate Angiogenesis.??Circ Res. 2021.