腎動(dòng)脈狹窄（RAS）是腎血管性高血壓的主要原因，可能導(dǎo)致終末期腎病。狹窄遠(yuǎn)端的腎損傷以炎癥、微血管丟失和間質(zhì)纖維化為特征。實(shí)驗(yàn)研究表明，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)可加重腎臟損傷，導(dǎo)致纖維化和微血管損傷。巨噬細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，這是通過(guò)巨噬細(xì)胞標(biāo)記物（小鼠F4/80或人類(lèi)CD68）和肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物 α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（a-SMA）的共表達(dá)確定的。巨噬細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化（MMT）的過(guò)程是由轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）/Smad3 信號(hào)驅(qū)動(dòng)。MMT 可能是慢性腎臟病中慢性炎癥發(fā)展為致病性纖維化的關(guān)鍵檢查點(diǎn)，但其對(duì) RAS 腎纖維化的貢獻(xiàn)仍然未知。

最近，干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白-3（IFITM3）是一種與炎癥表型和癌癥相關(guān)的膜蛋白，已被確定為衰老細(xì)胞向附近實(shí)質(zhì)細(xì)胞旁分泌傳遞衰老的關(guān)鍵載體。在腎臟中，衰老細(xì)胞在急性和慢性缺血性損傷中會(huì)加劇相鄰細(xì)胞的衰老。然而，它們是否以及如何與巨噬細(xì)胞通訊以調(diào)節(jié)慢性缺血性腎損傷仍不清楚。

在巨噬細(xì)胞中，整合素-β3（ITGB3）的表面表達(dá)可能介導(dǎo)向促纖維化 M2 表型的極化，調(diào)節(jié)微環(huán)境，并與 TGF-β 協(xié)同促進(jìn)上皮-間充質(zhì)和內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。可以想象，ITGB3 的表達(dá)也可能調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞中的 MMT，但其作用尚不完全清楚

基于此，美國(guó)梅奧診所腎臟病和高血壓科、中國(guó)東南大學(xué)腎臟病研究所及上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院心內(nèi)科團(tuán)隊(duì)在近日的一項(xiàng)研究中假設(shè)細(xì)胞衰老導(dǎo)致慢性 RAS 小鼠的 MMT 和腎纖維化，而衰老的實(shí)質(zhì)細(xì)胞 IFITM3 和巨噬細(xì)胞 ITGB3 有助于這種情況下的細(xì)胞間通訊。研究成果發(fā)表于 Cell Death & Disease 期刊題為“Cellular senescence promotes macrophage-to-myofibroblast transition in chronic ischemic renal disease”。

實(shí)驗(yàn)使用僅在衰老細(xì)胞中表達(dá) p16INK-4a 啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的綠色熒光蛋白的 INK-ATTAC 小鼠來(lái)研究腎纖維化中 a-SMA+ 肌成纖維細(xì)胞的亞群是否來(lái)源于 p16INK-4a 陽(yáng)性巨噬細(xì)胞。當(dāng)發(fā)生腎纖維化時(shí)，INK-ATTAC 小鼠 RAS 誘導(dǎo)后狹窄腎臟皮質(zhì)灌注減少，血漿肌酐升高，收縮壓（SBP）增加。此外，促炎和促纖維化 SASP 基因、IL-6、MMP3 和 TNF-α 的 mRNA 表達(dá)顯著升高。

使用共聚焦顯微鏡檢測(cè)到 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ 細(xì)胞，表明 p16INK-4a+ 巨噬細(xì)胞是 MMT 過(guò)程的來(lái)源。這些 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ MMT 細(xì)胞約占 a-SMA+ 肌成纖維細(xì)胞總數(shù)的 50%，F4/80+ p16INK-4a+ 細(xì)胞約占總 F4/80+ 細(xì)胞總數(shù)的 80%，而正常小鼠 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ MMT 細(xì)胞則少得多（圖1 A、B）。因此，p16INK-4a+ MMT 細(xì)胞的數(shù)量與 a-SMA+ 肌成纖維細(xì)胞相關(guān)（圖1 D）。

為了闡明巨噬細(xì)胞在 MMT 中的作用，用氯膦酸鹽處理 RAS 小鼠以清除巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其數(shù)量減少了 45%。隨著巨噬細(xì)胞的減少，p16INK-4a 和 a-SMA 分別減少了 20% 和 28%，這表明大約 50% 的巨噬細(xì)胞參與了 MMT。

進(jìn)一步使用 AP20187 誘導(dǎo)小鼠衰老細(xì)胞的清除，發(fā)現(xiàn) AP20187 降低了血漿肌酐水平，改善了狹窄腎臟的皮質(zhì)灌注，并且強(qiáng)烈傾向于減少腎小管間質(zhì)纖維化和促炎標(biāo)志物表達(dá)。此外，RAS 腎臟中的 MMT 細(xì)胞數(shù)量顯著減少，表明清除衰老細(xì)胞減輕了 p16INK-4a+ 相關(guān)的 MMT 增強(qiáng)。與正常腎臟相比，RAS 中升高的衰老標(biāo)志物 SA-β-gal 在 RAS + AP20187 處理的小鼠中也顯著減少（圖1 A、C）。

實(shí)驗(yàn)還觀察到衰老標(biāo)志物與 F4/80+ 巨噬細(xì)胞之間以及衰老標(biāo)志物與腎小管間質(zhì)纖維化程度之間存在直接相關(guān)性（圖1 E-H）。這些發(fā)現(xiàn)表明，衰老與 RAS 腎臟纖維化的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，清除衰老細(xì)胞可以緩解纖維化和炎癥。

圖1 清除衰老細(xì)胞降低 MMT。

接下來(lái)，將衰老細(xì)胞和巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)，以驗(yàn)證衰老細(xì)胞對(duì)巨噬細(xì)胞的直接影響并確定 MMT 的潛在機(jī)制。用 TNF-α 和 TGF-β 處理人腎小管上皮細(xì)胞（HRPTEpiC），RT-PCR 檢測(cè)顯示，SA-β-gal+ 細(xì)胞的數(shù)量和衰老標(biāo)志物 p16INK-4a、p21Cip1/Waf1、p53、IL-6、TNF-α、PAI-1 和 MCP-1 的表達(dá)增加。

隨后，將衰老細(xì)胞接種在上腔室，巨噬細(xì)胞接種在下腔室（圖2 A）。結(jié)果觀察到，與衰老細(xì)胞共培養(yǎng)后，Ki67+ 細(xì)胞的總數(shù)減少，表明衰老細(xì)胞導(dǎo)致巨噬細(xì)胞增殖能力下降（圖2 B、C）。重要的是，共培養(yǎng)后巨噬細(xì)胞中 p21Cip1/Waf1、p53、p-p53 （絲氨酸15） 和 γ-H2AX 的蛋白水平升高，支持巨噬細(xì)胞衰老（圖2 D-H）。同時(shí)，巨噬細(xì)胞中衰老標(biāo)志物 p16Ink-4a、p21Cip1/Waf1 和 p53 的 mRNA 表達(dá)也顯示出類(lèi)似的增加趨勢(shì)（圖2 I-K）。免疫標(biāo)記和共聚焦顯微鏡成像觀察到，與衰老細(xì)胞共培養(yǎng)后，CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 在巨噬細(xì)胞中的共定位增加。這些數(shù)據(jù)表明，衰老細(xì)胞直接誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中的 MMT 和衰老標(biāo)志物表達(dá)。三重免疫熒光染色數(shù)據(jù)顯示，與衰老細(xì)胞共孵育的 MMT 巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出增殖能力降低，與衰老細(xì)胞一致。因此，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，巨噬細(xì)胞與衰老細(xì)胞誘導(dǎo)的MMT發(fā)生衰老表型。

IFITM3 在衰老細(xì)胞和上清液中的表達(dá)均顯著增加。因此，研究了抑制 IFITM3 表達(dá)是否能阻止 MMT，用 IFITM3 siRNA 預(yù)處理 HRPTEpiC，將非衰老細(xì)胞、衰老細(xì)胞和 IFITM3 siRNA 預(yù)處理的衰老細(xì)胞接種在上腔室，巨噬細(xì)胞接種在下腔室。蛋白質(zhì)印跡和免疫熒光研究 IFITM3 siRNA 對(duì)衰老誘導(dǎo)的 MMT 的影響，發(fā)現(xiàn) α-SMA、膠原蛋白-I、p16INK-4a、p21Cip1/Waf1 和 p53 的表達(dá)降低，CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫熒光共定位下降。這些數(shù)據(jù)表明，IFITM3 siRNA 可防止衰老細(xì)胞誘導(dǎo)的 MMT。

圖2 衰老細(xì)胞（SC）誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞衰老。

在衰老細(xì)胞中，ITGB3 作為整合素家族的一員，可能參與激活 MMT。為了進(jìn)一步闡明其對(duì) MMT 的影響，將靶向 ITGB3 的 siRNA 轉(zhuǎn)染到巨噬細(xì)胞中，觀察到 CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫熒光共定位降低，膠原蛋白-I 和 p21Cip1/Waf1 的表達(dá)降低。因此，ITGB3 siRNA 可防止衰老細(xì)胞誘導(dǎo)的 MMT。

為了闡明 IFITM3 和 ITGB3 之間的關(guān)系，用 IFITM3 過(guò)表達(dá)質(zhì)粒處理的衰老細(xì)胞與 ITGB3 siRNA 刺激的巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)（圖3 A）。與單獨(dú)使用 ITGB3 siRNA 處理相比，IFITM3 過(guò)表達(dá)增加了 CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫熒光共定位和 p21Cip1/Waf1、p53、γ-H2AX（圖2）及膠原蛋白-I（圖3 B）的表達(dá)。

圖3 IFITM-3 和 ITGB-3 對(duì)巨噬細(xì)胞 MMT 的影響。

圖4 衰老細(xì)胞誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化（MMT）可能導(dǎo)致組織纖維化的示意圖。

此外，對(duì)巨噬細(xì)胞 TGF-β 和 Smad3 的表達(dá)進(jìn)行評(píng)估。它們的表達(dá)和激活（即 p-Smad2/3 [Ser 423/425] 表達(dá)）在與衰老 HRPTEpiC 共培養(yǎng)后增加，在 IFITM3-siRNA 或 ITGB3-siRNA 處理后降低（圖3 C、D）。然而，當(dāng) IFITM3 在 HRPTEpiC 中過(guò)表達(dá)時(shí)，這種抑制作用會(huì)減弱。

為了研究 ITGB3 與 TGF-β 之間的聯(lián)系，將 ITGB3 過(guò)表達(dá)，IFITM3 沉默，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與 SC + IFITM3 質(zhì)粒 + M? + ITGB3 siRNA 組相比，SC + IFITM3 質(zhì)粒 + M? + ITGB3 質(zhì)粒組的膠原蛋白-I、p21Cip1/Waf1 和 TGF-β 表達(dá)顯著上調(diào)。這些數(shù)據(jù)表明，IFITM3-ITGB3 調(diào)控的 MMT 與 TGF-β 和 Smad3 的上調(diào)有關(guān)。

研究確定了巨噬細(xì)胞在肌成纖維細(xì)胞生成中的關(guān)鍵作用，通過(guò)間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（MMT）促進(jìn) RAS 中的間質(zhì)纖維化。這個(gè)過(guò)程似乎至少部分是由衰老細(xì)胞來(lái)源的 IFITM3 介導(dǎo)的，IFITM3 促進(jìn) ITGB3 表達(dá)并激活 TGF-β/Smad3 信號(hào)通路。

總之，該研究表明 p16INK-4a+ 巨噬細(xì)胞是通過(guò) MMT 過(guò)程肌成纖維細(xì)胞的重要來(lái)源，這導(dǎo)致 RAS 中的間質(zhì)纖維化。這一過(guò)程與巨噬細(xì)胞 ITGB3 表達(dá)的增加和繼發(fā)于衰老細(xì)胞來(lái)源的 IFITM3 的 TGF-β/Smad3 通路的激活有關(guān)，并且可能至少部分介導(dǎo)。這些發(fā)現(xiàn)意味著衰老相關(guān) MMT 在缺血性腎重塑中起關(guān)鍵作用，并表明 MMT 是一個(gè)治療靶點(diǎn)。未來(lái)需要進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)這些過(guò)程在損傷的人體腎臟中的激活，并開(kāi)發(fā)有針對(duì)性的治療干預(yù)措施。

參考文獻(xiàn)：Zhao Y, Zhu XY, Ma W, Zhang Y, Yuan F, Kim SR, Tang H, Jordan K, Lerman A, Tchkonia T, Kirkland JL, Lerman LO. Cellular senescence promotes macrophage-to-myofibroblast transition in chronic ischemic renal disease. Cell Death Dis. 2025 May 10;16(1):372. doi: 10.1038/s41419-025-07666-1. PMID: 40348745; PMCID: PMC12065848.

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40348745/

圖片來(lái)源：所有圖片均來(lái)源于參考文獻(xiàn)

小編旨在分享、學(xué)習(xí)、交流生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系小編修正。如有任何的想法以及建議，歡迎聯(lián)系小編。感謝各位的瀏覽以及關(guān)注！進(jìn)入官網(wǎng)www.Naturethink.com或關(guān)注“Naturethink”公眾號(hào)，了解更多相關(guān)內(nèi)容。咨詢(xún)熱線(xiàn)：021-59945088

點(diǎn)擊了解：仿血流多細(xì)胞動(dòng)態(tài)共培養(yǎng)系統(tǒng)