巨噬細(xì)胞的譜系起源與時空調(diào)控決定了其生物學(xué)特征。同時，巨噬細(xì)胞的功能具有動態(tài)性，受到微環(huán)境中時間和空間多重信號的調(diào)控。因此，巨噬細(xì)胞在疾病中的異質(zhì)性一直是研究的熱點，不同譜系起源的巨噬細(xì)胞是否存在特定的功能重編程路線至今仍不清楚。本研究結(jié)合了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序、譜系示蹤和條件性基因敲除小鼠模型，全面揭示代謝中單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化的時空圖譜。
代謝功能障礙相關(guān)性脂肪性肝病（MASLD）是西方國家最常見的慢性肝病，全球約有12億人患病，每年有超過17萬人死于并發(fā)癥。MASLD的病因復(fù)雜，包括遺傳、生活方式和代謝改變等因素。MASLD由單純性肝臟脂肪變性發(fā)展而來，可能演變?yōu)橹拘愿窝祝∕ASH），進(jìn)而發(fā)展為不可逆且可能危及生命的肝硬化和肝細(xì)胞癌，目前尚無有效阻止MASLD發(fā)展為MASH的治療方法。
炎癥是促進(jìn)肝臟脂肪變性向MASH轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵事件，其中肝臟巨噬細(xì)胞在這一過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。肝臟巨噬細(xì)胞群包括胚胎起源的Kupffer細(xì)胞（KCs）和單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞（MDMs），它們具有不同的功能特性且影響肝病的嚴(yán)重程度和病程進(jìn)展。KCs附著在肝竇內(nèi)皮上，通過清除微生物、死細(xì)胞、脂質(zhì)等維持肝臟的穩(wěn)態(tài)。在炎癥期間，一部分組織駐留的KC（ResKC）死亡，并被單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞（MDM）和單核細(xì)胞來源的KC（MoKC）所取代，這些細(xì)胞分泌多種炎癥介質(zhì)，并參與脂質(zhì)儲存和纖維化過程。然而，單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化的時空調(diào)節(jié)機(jī)制仍不明確。
圖1. 正常飼料與MCD飼料喂養(yǎng)的Ms4a3CreRosatdTomato小鼠活體肝臟中髓系細(xì)胞空間分布特征
本研究利用單細(xì)胞RNA測序和單核-巨噬細(xì)胞的譜系示蹤模型，揭示了MASH中不同單核細(xì)胞和單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞亞群的時空動態(tài)圖譜（圖1）。整合公共數(shù)據(jù)庫中MASLD、MASH小鼠和人肝臟單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)集，研究團(tuán)隊在MASH中鑒定出了保守的單核細(xì)胞來源巨噬細(xì)胞亞群，包括炎性Clec4e+巨噬細(xì)胞、抗原呈遞相關(guān)的C1qc+巨噬細(xì)胞、脂質(zhì)相關(guān)的Spp1+巨噬細(xì)胞和長壽命的MoKC（圖2）。通過Ms4a3CreERT2RosatdTomato誘導(dǎo)性譜系示蹤小鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)肝臟募集的Ly6Chi單核細(xì)胞大多數(shù)在疾病早期迅速分化成短壽命且可分泌炎性細(xì)胞因子的Clec4e+巨噬細(xì)胞，僅一小部分能夠分化成C1qc+巨噬細(xì)胞和Spp1+巨噬細(xì)胞中間亞群，最終分化成長壽命MoKC，它們在肝小葉中央靜脈周圍定植不超過8周（圖3）。
圖2. 整合人鼠肝臟單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)鑒定物種保守的單核來源巨噬細(xì)胞亞群
已有研究表明Notch信號參與KC譜系特征的維持，基于MASH中單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化的時空基礎(chǔ)，本項研究發(fā)現(xiàn)Notch-RBPJ信號通路在控制單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過建立條件性基因敲除小鼠模型分析顯示，Rbpj缺陷會抑制單核細(xì)胞向炎性巨噬細(xì)胞和MoKCs分化，同時促進(jìn)保護(hù)性Ly6Clo非經(jīng)典單核細(xì)胞的產(chǎn)生（圖3）。進(jìn)一步分析顯示Rbpj缺陷促進(jìn)了Ly6Clo單核細(xì)胞中由Nr4a1介導(dǎo)的CD36的表達(dá)和脂質(zhì)吸收，進(jìn)而增強(qiáng)了Ly6Clo單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的保護(hù)性相互作用。在MASH小鼠模型中，使用RBPJ拮抗劑抑制Notch-RBPJ信號通路，可以有效改善肝臟病理分級，減少炎癥、纖維化和膽固醇相關(guān)的通路，且沒有明顯的副作用。
圖3. 單細(xì)胞測序聯(lián)合誘導(dǎo)性譜系示蹤小鼠揭示肝臟中單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的發(fā)育軌跡
綜上，本研究揭示了MASH中不同單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞亞群的時間和空間動態(tài)圖譜，闡明了Notch-RBPJ信號通路在調(diào)控MASH中肝臟巨噬細(xì)胞亞群的分化、定位和功能方面的重要作用，并提示靶向RBPJ信號通路可能是未來在臨床診療中抑制MASH進(jìn)展具有應(yīng)用前景的潛在治療措施之一（圖4）。
圖4. 文章結(jié)果總結(jié)
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所博士后郭薇和李子逸為本文的共同第一作者，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所蘇冰教授和Florent Ginhoux研究員為本文的共同通訊作者。該工作得到了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所劉兆遠(yuǎn)研究員，Svetoslav Chakarov研究員，王靜研究員，清華大學(xué)胡小玉教授，法國Gustave Roussy研究所Camille Blériot研究員，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院沈柏用教授，法國兒童疾病研究所Nicolas Venteclef教授等合作實驗室研究人員的大力支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金項目資助，以及上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院和上海市免疫學(xué)研究所流式、成像、測序和動物等平臺和行政管理部門的支持。
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