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国自然
作者:荷叶
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说起肝内定居型巨噬细胞,我们就想到了Kupffer细胞,那么在正常情况下肝脏是否只有Kupffer细胞一种定居型巨噬细胞呢?
悉尼大学皇家爱尔弗雷德王子医院的Sierro等发现了一群定居在肝包膜下的巨噬细胞(LCM),不同于Kupffer细胞来源于胚胎卵黄囊,LCM来源于血单核细胞。文章发表于2017年8月《Immunity》上(回复
171012
可下载,一周有效),今天荷叶和大家分享此篇论文。
鉴定一群新的细胞可以从以下几个方面着手:1)细胞群的特征,2)起源,3)功能。荷叶从这几方面分析该文章。
第一步,细胞群的特征
细胞群的特征可以分两个方面,①细胞表面有什么特异的标志,②细胞的表达谱是否特异。
作者利用了多光子体内成像(2PM)对体内活细胞进行表面标志的染色,发现肝包膜处的巨噬细胞与Kupffer相比,其伪足(树突)更多更长。与Kupffer一样,CD45+MHCII+F4/80+,但是特异的是:Tim4-CX3CR1+。
为了避免荧光抗体对巨噬细胞的激活,作者采用了多种荧光报告小鼠,结果显示,与Kupffer细胞相比肝包膜处的巨噬细胞特异的表达CD207(Langerin)。
FACS染色进一步确认了体内细胞染色的结果。
同时,肝脏切片荧光染色结果显示CD207是肝包膜下巨噬细胞较特异的标志。
白色虚线为肝包膜
进一步,作者采用目前最先进的细胞分群仪器——质谱流式分析仪,对肝内髓系细胞进行精确分群。结果发现肝包膜巨噬细胞LCM呈CD207+(GFP+),同时表达CD64+F4/80+Tim4-CX3CR1+(Kupffer细胞Tim4+CX3CR1-)。
以上是通过表面标志对肝包膜下细胞进行分群,那么这群细胞确实是一群独立的肝巨噬细胞吗?为了回答这个问题,作者对这群细胞进行了表达谱的分析,通过生物信息学分析,发现这群细胞表达巨噬细胞相关的核心基因,如Fcgr1,Mafb等,PCA分析显示LCM与Kupffer差异较大,但与皮肤巨噬细胞、肠巨噬细胞接近。
这样我们就能得到肝包膜下巨噬细胞LCM的基本特征,如下图所示:
第二步,LCM来源于什么细胞?
作者首先进行了骨髓移植实验和肝移植实验,发现骨髓细胞能够补充肝脏的LCM。
其次,作者进行了小鼠的联体实验,进一步确认LCM来源于骨髓细胞。同时作者还发现CCR2缺陷骨髓细胞不能补充、更新LCM。
那么是骨髓中的哪群细胞补充LCM呢?通过单核细胞/腹腔巨噬细胞移植实验,发现血中单核细胞能分化成LCM。当以抗生素处理小鼠降低血中单核细胞数目时,LCM的数目同时降低。
深入研究发现,LCM的补充更新依赖CSF-1/CSF-1R信号。肝包膜区域高表达CSF-1,以抗体封闭CSF-1或CSF-1R能显著降低小鼠LCM的数目。
通过上述结果我们得到结论:LCM来源于血单核细胞,并且依赖于CSF-1/CSF-1R信号。
第三步,LCM的功能是什么?
研究发现LCM与肝包膜胶原纤维相邻,具有长的突起(伪足),其一端伸出肝包膜,一端深入肝血窦,并且LCM伪足在不停的运动。
LCM的这种形态结构提示其可能具有感应周围环境的作用,特别是肝包膜外环境。通过腹腔注射BCG模拟腹腔感染,发现LCM能向BCG延伸。同时LCM募集大量的中性粒细胞(Neu),Neu吞噬进入肝脏的BCG。
当以抗CSF-1R抗体降低LCM的数量时,在存在腹腔感染时Neu向肝包膜的募集显著减少,提示Neu的募集确实依赖于LCM(分泌的某些趋化因子或细胞因子等)。
综上所述,本篇文章鉴定了肝内的一群不同于Kupffer细胞的巨噬细胞——肝包膜下巨噬细胞LCM,它们就像边疆的边防战士一样守卫肝脏的周边环境,当来自于腹腔微生物侵袭肝包膜时,LCM及时发出信号,招募大量Neu吞噬、消灭微生物,维持肝脏微环境的稳态。