介绍一篇2023年8月10日发表在Nature Immunology的文章

标题： Fibrosis induced by resident macrophages has divergent roles in pancreas inflammatory injury and PDAC

影响因子：30.5

DOI：https://doi.org/10.1038/s41590-023-01579-x

组织驻留巨噬细胞（TRMs）在胰腺炎和胰腺癌中的作用以及它们与单核细胞来源的巨噬细胞之间的不同功能。以下是主要发现和结论的总结：
1. TRMs是能够在组织长期存活的细胞，并在表型上与单核细胞来源的巨噬细胞有所不同。TRMs通常在组织内稳态期间发挥重要作用，但在不同的病理情况下，它们的功能和角色尚不清楚。
2. 研究发现，在小鼠的胰腺炎和胰腺癌中，积累的大部分巨噬细胞来自于TRMs的扩增。这表明TRMs在这些疾病的发展中起着重要作用。
3. 胰腺TRMs表现出与细胞外基质重塑相关的表型，这在炎症期间对维持组织稳态非常重要。TRMs的丧失导致严重的胰腺炎恶化和死亡，原因是腺泡细胞的存活和恢复受到损害。
4. 在胰腺炎期间，TRMs通过触发成纤维细胞的积累和激活发挥了保护作用，这对于启动纤维化作为创伤愈合反应是必要的。然而，相同的TRM驱动的纤维化推动了胰腺癌的发病和进展。
综合这些发现，研究表明TRMs通过调节基质生成在胰腺炎和癌症的病理过程中发挥不同的作用。在胰腺炎中，它们起到保护作用，促使成纤维细胞的激活以进行组织修复，而在胰腺癌中，TRMs驱动的纤维化则有助于癌症的发展和进展。这些研究结果有助于更深入地理解胰腺炎和癌症的发病机制。

图1

主要在造动物模型和验证一些指标

1 .淀粉酶（amylase，腺泡细胞主要负责合成和分泌胰液中的消化酶，包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等。
2. 在胰腺中，CK19通常用作上皮细胞标志物，特别是在胰腺导管上皮细胞中表达较高，在胰腺研究中，CK19的表达通常用于标记和识别导管细胞和胰腺内分泌细胞（如胰岛细胞）之间的区别。CK19阳性的细胞主要位于胰腺导管中，而胰岛细胞通常是CK19阴性的。
3 .SOX9在胰腺中，SOX9的表达与胰岛细胞和导管细胞的发育和维护密切相关。它在导管细胞中的表达是维持导管结构和功能所必需的。
4.podoplanin+ fibroblasts：Podoplanin ( PDPN ) 是一种跨膜受体糖蛋白，在转化细胞、癌症相关成纤维细胞和炎症巨噬细胞上表达上调，从而促进癌症进展。特别是，PDPN增加肿瘤细胞克隆能力、上皮间质转化、迁移、侵袭、转移和炎症。
5.“trichome” 通常指的是染色组织切片中使用某种染色技术（通常是Masson’s Trichrome染色）染色的结构，它可以帮助可视化胶原纤维。在胰腺炎和PDAC组织中，可能存在较多的胶原纤维沉积，这与纤维化过程有关
6. 在细胞样本中检测F4/80抗原的存在，从而确定巨噬细胞的位置和数量
7 .淀粉酶（amylase，腺泡细胞主要负责合成和分泌胰液中的消化酶，包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等。
8.ADM是"腺泡到导管细胞转化ADM通常发生在以下情况下：
胰腺炎（Pancreatitis）：急性或慢性胰腺炎是一种胰腺疾病，常伴随着炎症和腺泡细胞损伤。在 炎症期间，一些腺泡细胞可能会经历转化，变成导管细胞，以恢复受损的胰腺导管。
胰腺癌（Pancreatic Cancer，PDAC）：胰腺癌通常源自胰腺导管细胞。在PDAC的发展中，一些病例中可能会出现ADM，其中部分腺泡细胞转化为恶性的导管细胞，从而促进肿瘤的发展。

从图A 中观察到人类胰腺炎和PDAC组织的组织学分析都显示与正常组织相比，腺泡细胞区域明显减少，纤维化间质增加。巨噬细胞、Podoplanin+成纤维细胞以及trichome+胶原区域的数量增加。接着给老鼠打Cerulein导致消化酶的过量产生，从而引发慢性胰腺炎。（这个是慢性胰腺炎造模和急性造模的方法）发现ADM的产生，小鼠中F4/80+MHCII+巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、Ly6G+粒细胞和Ly6C+单核细胞的增加 ，验证造模成功。

图2

旨在探讨胰腺炎中巨噬细胞数量增加的原因，究竟是由于单核细胞的招募还是TRMs（组织驻留巨噬细胞）的局部扩增。

1.创建Flt3-YFP小鼠模型：
研究人员交叉配对Flt3-Cre小鼠和R26-LSL-eYFP小鼠，以生成Flt3-YFP小鼠模型。在这个模型中，成年骨髓源细胞具有YFP标记（骨髓中发育成熟的单核细胞），而胚胎源巨噬细胞则不具备YFP标记（组织驻留巨噬细胞）。 Flt3-Cre小鼠：Flt3-Cre小鼠是一种转基因小鼠，其基因组中含有Flt3（FMS-like tyrosine kinase 3）基因的启动子区域与Cre重组酶基因相连。Cre重组酶是一种酶，能够识别特定DNA序列，并使其发生重组。
R26-LSL-eYFP小鼠：R26-LSL-eYFP小鼠也是一种转基因小鼠，其基因组中含有LSL-eYFP序列。“LSL” 代表 “LoxP-Stop-LoxP”，这是一种基因开关系统，其中包含了LoxP重组位点，与Cre重组酶相互作用。当LoxP位点之间存在一个“停止”序列（如“Stop codon”）时，目标基因的表达会被阻止。
这个模型发现当胰腺炎产生时组织驻留巨噬细胞募集巨噬细胞 13倍，而单核分化是5倍。
2.又构建一个转基因CSF1R-mer-iCre-mer;LSL-tdTomato小鼠模型，可以特异性地标记了在胚胎红细胞-髓系前体细胞的荧光蛋白tdTomato。图e结果显示，脑部微胶质细胞（来源于卵黄囊）的重新组合率接近80％，而Ly6Chi单核细胞的tdTomato标记很少。胰腺炎中的约有10％是tdTomato阳性，表明胰腺TRMs的一个亚群来源于胚胎前体细胞。
3.一些胚胎来源的巨噬细胞会在不同程度上被单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs）所替代。这种替代过程在不同组织中是具体的，并可能对组织的功能和免疫反应产生影响。先给正常成年CSF1R-tdTom小鼠中，通过口服给予tamoxifen治疗5天，然后停止喂tamoxifen，持续10周达到将髓系发育巨噬细胞清除的效果，通过图J-K发现TRMs中有tamoxifen阳性，巨噬细胞数目没有阴性的多，考虑到髓系发育巨噬细胞清除，只有成人造血干细胞分化。所以这个TRMs在胰腺炎中分化来源是由人造血干细胞分化占比多，而器官中的TRMs占比相对较少。

图3

研究了胰腺损伤和癌症期间巨噬细胞的表型和基因表达的变化，以及这些变化与巨噬细胞的发育来源之间的关系。

1.Lyve1hi 和 Lyve1lo macrophages：Lyve1hi表示LYVE1高表达的巨噬细胞，而Lyve1lo表示LYVE1低表达的巨噬细胞。LYVE1是一种分子标记，用于标识巨噬细胞的亚群。
2.ECM remodeling（细胞外基质重塑）：指的是细胞外基质（ECM）中蛋白质成分的改变和修复，通常与组织修复和纤维化过程相关。
3.antigen processing and presentation（抗原处理和呈递）：是免疫系统中的过程，巨噬细胞通过处理外源抗原并呈递给T细胞，从而激活免疫反应。
4.TGF-β signaling：是一种细胞信号通路，参与细胞生长、分化和免疫调节等生物学过程。

通过使用RNA测序和单细胞RNA测序技术，分析了胰腺中不同来源的巨噬细胞在胰腺损伤和癌症中的表达差异和功能。研究结果表明，巨噬细胞的发生学起源和细胞外基质重塑在这些过程中发挥重要作用，巨噬细胞的表型可能受到不同组织环境的影响。其中，LYVE1高表达的巨噬细胞在胰腺中具有独特的表达特征和分布，可能与胰腺损伤期间的纤维化有关。

图4

研究发现，在人类胰腺组织中，存在与小鼠中的Lyve1巨噬细胞类似的巨噬细胞亚群，这些巨噬细胞在表达基因和功能上显示出相似的特征。这些巨噬细胞亚群的特征包括对细胞外基质（ECM）重塑、TGF-β信号通路和VEGF途径的富集。研究还发现，这些类似的巨噬细胞在胰腺炎和胰腺癌组织中的分布和定位与小鼠中的Lyve1巨噬细胞相似。