Nature | 特殊巨噬細胞為關節提供保護性屏障

撰文 | 章台柳責編 | 兮正常滑膜腔是充滿液體的無菌空間，並且無免疫細胞浸潤。在炎症性關節疾病，如類風濕性關節炎，單核巨噬細胞和滑膜成纖維細胞數量增加，促進滑膜血管翳擴張，導致關節軟骨和骨的破壞【1,2】。通過對關節炎中單核細胞和巨噬細胞的功能的研究，發現其可促進關節炎症的發生和發展。最近的一些研究對「巨噬細胞來源於血液中單核細胞」這一結論提出質疑，發現某些亞類的巨噬細胞在早期發育時就已形成，隨後一直自我更新，維持一定的數量，而不依賴於（血液中的）單核細胞【3】。這種類型的組織駐留巨噬細胞有著不同的轉錄和表觀遺傳特徵，顯示出高度特化的組織特異性功能【4】。那麼穩態和炎症性關節疾病的條件下，滑膜內巨噬細胞的具體來源是什麼，其功能是否具有組織特異性，還需要進一步的探究。的CX₃₃CR1⁺₃可通過緊密連接構成動態的類膜結構，形成免疫屏障，從而限制炎症反應。該群細胞具有表皮細胞的典型特性，由滑膜組織中具有增殖能力的CX₃CR1^-單核細胞分化而來。

₃CR1是在單核吞噬細胞及其祖細胞表面特異性表達的趨化因子受體。研究人員利用共聚焦免疫熒光顯微鏡和三維熒光顯微鏡對₃cr1^creRosa26 (R26) - tdTomato小鼠的膝關節進行成像分析，來觀察CX₃CR1₃CR1⁺祖細胞分化而成的巨噬細胞的空間分布。結果顯示，CX₃CR1⁺細胞組成類膜結構，在滑膜毛細血管網和關節間隙之間形成緻密的物理屏障，將關節腔與外部隔離。CX₃CR1⁺巨噬細胞形成最上面的細胞層，覆蓋collagen VI⁺滑膜成纖維細胞。這些形成膜結構的巨噬細胞選擇性表達CX₃₃小鼠類風濕性關節炎模型中，炎症引起CX₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞的形態和空間定向迅速發生改變，導致細胞-細胞間連接被破壞；同時collagen VI⁺成纖維細胞進入滑膜表層，Ly6G+ PMNs進入關節間隙。CX₃CR1⁺巨噬細胞清除死亡的PMNs，並變成柵欄樣形狀。

那麼，CX₃CR1⁺巨噬細胞的具體來源是什麼？胚胎髮育至E15.5和E16.5時，即可檢測到CX₃CR1⁺₃CR1⁺巨噬細胞的祖細胞是從早期胚胎造血期形成。異種共生₃巨噬細胞能夠不依賴於血液單核細胞而維持細胞數目，但它們卻沒有增殖能力。那麼這群細胞是如何維持一定數量的呢？滑膜組織的深層存在著成簇的、可以增殖的Ki67⁺CX₃CR1^-間質細胞；而且在上面的細胞層中，Ki67信號降低，同時CX₃₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞來源於局部存在的CSF1R₃CR1^-間質巨噬細胞，其半衰期約為5周。穩態條件下，CX₃CR1⁺₃間質巨噬細胞都能夠不依賴血液中單核細胞維持自身數量。類風關模型中，血液來源的單核細胞則分化成滑膜巨噬細胞，不過這只能部分解釋炎症導致巨噬細胞增多，組織駐留巨噬細胞的增多或許也是原因之一。₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞改變了空間定向和形態，但是保持在原來的位置上，不增殖，數量也沒有改變；而CX₃CR1^-間質巨噬細胞則迅速增殖，同時數目增加。RNAseq表明穩態條件下，CX₃CR1⁺₃CR1^-巨噬細胞是兩群不同的巨噬細胞亞群，與骨髓來源的巨噬細胞不同。scRNA-seq也證實了CX₃CR1⁺₃CR1^-間質巨噬細胞呈現出異質性，包含MHCII⁺、RELM-α⁺兩個亞群。偽時間分析（pseudotime analysis）和細胞命運圖譜（fate mapping）分析表明，具有增殖能力的MHCII⁺CX₃CR1^-₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞或者RELM-α⁺₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞如何形成類膜結構？進一步研究發現該群巨噬細胞表現出形成屏障的表皮細胞的典型特徵，表達編碼緊密連接蛋白，如JAM1 (F11r)、ZO-1 (Tjp1)、claudin 5 (Cldn5)，和參與細胞極化的基因，Fat4、Vangl2。那麼，CX₃CR1⁺巨噬細胞是否通過緊密連接形成線性類膜結構？共聚焦免疫熒光顯微鏡和透射電子顯微鏡成像顯示CX₃CR1⁺巨噬細胞的細胞-細胞邊界上存在明確的緊密連接、粘附連接、橋粒和顯著的細胞交叉。小鼠關節炎模型和人類風濕性關節炎病理過程中，炎症開始，該群巨噬細胞間的緊密連接迅速被破壞；隨著炎症的消除，緩慢恢復。自體抗體-免疫複合物的沉積引發CX₃CR1⁺滑膜襯裡層巨噬細胞的吞噬活動，導致炎症相關的屏障破壞，這一過程與PMNs和Ly6Chigh炎症性單核細胞的浸潤無關。選擇性清除CX₃⁺巨噬細胞導致健康小鼠中滑膜屏障功能下降，與關節炎初期導致的屏障破壞類似；同時導致關節炎的建立加快，PMN內流增加。之前的研究表明酪氨酸激酶抑製劑imatinib能夠穩定血腦屏障中緊密連接的形成【5】，imatinib處理干擾了關節炎的發生；清除CSF1R+單核細胞和巨噬細胞，而不干擾CX₃⁺襯裡層巨噬細胞，對關節炎的發生沒有影響，但加快炎症的消除。所以，CX襯裡層巨噬細胞通過緊密連接組成屏障，隔離並保護關節內結構，控制炎症反應的發生，發揮重要的免疫調節作用；而單核細胞來源的巨噬細胞則在炎症反應建立後發揮促炎作用，加重關節炎病情。總的來說，₃⁺滑膜襯裡層巨噬細胞，並揭示了組織駐留巨噬細胞、單核細胞來源的巨噬細胞在穩態和炎症條件下的不同功能，為研究關節炎病程和組織駐留細胞提供了新的視角。原文鏈接：製版人：珂

參考文獻

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