“巨噬细胞”又玩出新花样了，中山大学郑利民/吴翀团队轻松拿下中科院1区TOP/PANS→

下面，我们将分享一篇发表于中科院1区TOP期刊PNAS，影响因子为9.4，名为《胆碱能巨噬细胞促进腹膜炎症的消退》的高分文献，希望能给大家带来不一样的灵感。

【文章题目】：胆碱能巨噬细胞促进腹膜炎症的消退

【发表期刊】：PNAS

【影响因子】：IF=9.4

【发表日期】：2024.07

【原文获取】：公众号内发送关键词“20241228”即可获取原文文献

①巨噬细胞在炎症的启动、促进和消退中起着关键作用。在分解阶段，这些细胞通过胞吐作用清除死细胞，并产生抗炎介质，对于组织修复和恢复微环境稳态是不可或缺的。

②乙酰胆碱（ACh）通常以其在肌肉收缩、神经元通讯和血管舒张中的神经递质作用而闻名，它对非神经元系统的作用也越来越被认识到。

③各种免疫细胞，包括T细胞、B细胞、NK细胞和脂肪驻留型心肌细胞，已被证明有条件地表达胆碱乙酰转移酶（ChAT），这种酶催化ACh产生限速作用。

④免疫细胞来源的乙酰胆碱在免疫调节中发挥上下游依赖的作用，增强抗病毒反应，同时在其他情况下抑制促炎细胞因子的产生。

1.急性腹膜炎消退期出现ChAT-表达Mϕs

ChAT的表达在调节免疫系统内的免疫反应中起着多方面的作用。这些发现强调了ChAT免疫细胞的异质性群体及其在特定病理背景下的功能动态的必要性。为此，作者分析了在ChAT基因转录调控元件控制下，绿色荧光蛋白（GFP）表达增强的报告小鼠腹膜灌洗时ChAT的表达模式，如图1A所示，在静息条件下，B细胞构成腹膜灌洗中主要的GFP阳性群（标记为“0h”）。在脂多糖（LPS）诱导下，在巨噬细胞（Mϕ）和T细胞中的表达略有增加。而在Pam3（一种合成的脂肽）的作用下，GFP表达的Mϕ有显著的时间依赖性增加。图1A~C显示，到第3天，Mϕ约占GFP+细胞的50%，超过30%的腹腔内Mϕ表现出GFP表达。为了进一步评估细菌感染时ChAT在小鼠腹腔内的表达，作者采用大肠杆菌或金黄色葡萄球菌诱导自溶解腹膜炎模型。我们可以从图1D看到，ChAT Mϕ的表达在大肠杆菌或金黄色葡萄球菌诱导的腹膜炎的急性期均显著升高。图1E~G显示，在GFP+细胞中验证了Pam3诱导的ChAT在mRNA和蛋白水平均上调。图1H~I显示，在Lyz2^cre（Chat^fl/flLyz2^cre小鼠）的引导下，ChAT的第4和第5外显子的遗传缺失导致Pam3刺激的腹膜腔内几乎完全失去ChAT蛋白的表达。此外，我们可以从图1J发现，与Chat^fl/fl小鼠相比，Pam3处理的Chat^fl/flLyz2^cre小鼠的腹膜灌洗中ACh减少了80%以上。与此结果一致，Mϕs是主要的ChAT-表达细胞群，并且这些细胞的胞内ACh水平较高。总的来说，这些结果强调了在Pam3诱导的炎症反应的溶解阶段，腹膜中ChAT和ACh合成的显著上调。

图1A~J

2.表达ChAT-腹膜Mϕs的表型特征

为了描述表达ChAT的腹膜免疫细胞的表型特征，作者进行了InfinityFlow分析，如图2A所示，以描述253种表面蛋白标记物在不同条件下的表达模式。7种主要的腹膜免疫亚型被鉴定出来：Mϕ、中性粒细胞、B细胞、树突状细胞（DCs）、自然杀伤细胞（NK）、αβT细胞和γδT细胞。图2B~D显示，基于独特的表型特征，这些细胞类型可以进一步分为23个特定的亚群。图2D~E显示，LPS和Pam3不仅在不同剂量下诱导Mϕs中ChAT表达的能力不同，而且还激活了不同的Mϕ响应，其特征是出现不同的Mϕ簇。

图2A~G

腹腔内有两个不同的Mϕ子集：组织驻留的大腹膜Mϕ（LaPMs）和较小的单核细胞衍生的Mϕ，称为小腹膜Mϕ（SmPMs）。Pam3刺激导致SmPMs的显著积累，其特征是更小的尺寸和更低的粒度，分别显示出减少的正向散射（FSC）和侧散射（SSC）信号；在Pam3诱导的GFP阳性小鼠中，如图2E~F所示，SmPMs的这些特征更为明显，表明SmPMs中GFP的表达有选择性地增强。而我们可以从图2G看到，在稳态和LPS处理下，这些SmPMs中只有不到10%被发现。此外，在这些Pam3诱导的SmPMs中，超过40%的细胞呈GFP阳性，而在稳态和LPS刺激条件下，LaPMs和SmPMs中GFP表达水平均较低。

3.MyD88-MAPK p38/ERK信号介导TLR驱动的ChAT表达

体外研究进一步证实了SmPMs在Pam3刺激下优先表达Chat-GFP。应用各种TLR激动剂处理Mϕ后，作者发现了TLR通路在调节ChAT在Mϕ表达中的作用。图3A~B显示，MyD88是参与TLR介导的ChAT表达的主要因子。为了揭示TLR介导的MyD88信号在ChAT表达中的作用，如图3D所示，他们首先对Pam3刺激后的总细胞、GFP阴性细胞和GFP阳性细胞进行了单细胞RNA测序。我们可以从图3E的转录组分析发现，表达ChAT的SmPM显示参与TLR信号传导和ERK/MAPK的基因表达显著增加。同样地，我们可以从图3F~J看到，体外拮抗MyD88、MAPK p38或ERK，而不是JNK，有效抑制了BMDMs中ChAT的表达，p38和ERK的联合抑制对LPS和Pam3诱导的ChAT表达有深远的影响。我们还可以从图3K观察到，沉默RNA实验进一步支持了这些结果。图3L~M显示，正如预期的那样，BMDMs中Trif敲低将LPS诱导的ChAT表达升高到与Pam3诱导的水平相似。这些发现表明，虽然TLR-MyD88-MAPK p38/ERK信号通路促进ChAT在MDMs中的表达，TRIF依赖的TLR信号部分抑制了这一过程。

图3A~M

4.腹腔内ChAT的表达促进炎症的消退

为了阐明ChAT表达在小鼠腹腔内的作用，如图4A所示，作者进行了scRNA测序。图B~C结果显示，在modets中ChAT的缺失与中性粒细胞计数的增加和modets介导的炎症消退所必需的基因的显著下调有关，如Alox15、Timd4、F5、Ltbp1、Cxcl13和Tgfb2。基因集富集分析（GSEA）显示，这些mRNA在先天免疫应答相关基因中富集，表明Mϕ激活状态延长。同时，与内吞作用和凋亡细胞清除相关的基因表达显著减少，以及典型的溶解期Mϕs特征的表达，如图4D所示，表明消炎功能受损。

图4A~J

分辨率间隔（Ri）被广泛用于量化分辨率速度，它被定义为Tmax（中性粒细胞数量达到最大值的时间点）和T50（中性粒细胞减少约50%的时间点）之间的时间段。图4E显示，Chat^fl/flLyz2^cre小鼠表现出延长的Ri和分泌性中性粒细胞延迟减少。图4F~G显示，在Chat^fl/flLyz2^cre小鼠中，72h时，Mϕ对凋亡中性粒细胞的胞吐作用减少了一半，导致腹膜凋亡中性粒细胞数量比Chat^fl/fl小鼠增加了两倍。相比之下，我们可以从图4H~J观察到，在Pam3刺激下，B细胞（另一种主要的Chat表达细胞群）中的ChAT缺乏对中性粒细胞数量、胞葬和腹膜凋亡中性粒细胞计数只有轻微的影响。总的来说，这些发现强调了ChAT在腹膜Mϕ内表达的关键作用，而不是B细胞，促进炎症的解决。

5.乙酰胆碱通过烟碱乙酰胆碱受体增强Mφ吞噬作用

为了研究Mϕ衍生的ACh在炎症消退中的作用，如图5A所示，作者在Pam3治疗后给Chat^fl/flLyz2^cre小鼠注射了ACh。图5B~C显示，补充ACh可将Ri从35h显著降低至18h，有效地使Chat^fl/flLyz2^cre小鼠的中性粒细胞下降，并使凋亡中性粒细胞计数恢复正常。这些发现促使对特定受体介导ACh对Mϕ吞噬作用的调查。我们还可以从图5E~G发现，烟碱受体抑制剂Meca导致Ri从23h增加到44h，渗出中性粒细胞减少延迟，胞葬减少和凋亡中性粒细胞计数升高。此外，ACh显著增强了乳胶珠-兔IgG-FITC复合物在小鼠和人血单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs）中的吞噬作用，如图5H所示，表明ACh普遍增强了Mϕ的吞噬活性。

图5A~J

图5I则显示，虽然Chat^fl/flLyz2^cre小鼠的Mϕ中没有ChAT蛋白表达，但在scRNA-seq和大量RNA-seq数据中都观察到与第4第5之外的外显子对应的mRNA reads意外增加。此外，我们可以从图5J结果发现，在小鼠BMDM培养物中添加ACh可降低这些细胞中Chat-GFP的表达。这些数据表明，环境ACh会负向影响Mϕ中的ChAT表达，并作为一种负反馈机制，在调节炎症过程中微调Mϕ功能。

尽管催化ACh生物合成的ChAT在淋巴细胞中的表达已被充分记录，但其在骨髓细胞中的作用却鲜为人知。在这里，作者发现了大量表达ChAT的Mϕs，它们能在急性腹膜炎的消退期合成ACh。利用Chat-GFP报告小鼠，作者观察到单核细胞衍生的SmPMs在Toll样受体激动剂和细菌感染的作用下ChAT明显上调。这些SmPMs在表型和转录上有别于组织驻留的LaPMs，它们通过涉及MAPK信号转导的MyD88依赖性途径上调ChAT的表达。值得注意的是，TRIF依赖性TLR信号通路减弱了这一过程，用一系列神经递质和细胞因子进行的测试也未能诱导出类似的反应。在功能上，Mϕs的Chat缺乏会导致腹膜ACh水平显著下降、凋亡中性粒细胞的排出减少以及腹膜炎的延迟缓解，而外源性ACh的补充可逆转这些情况。耐人寻味的是，尽管B淋巴细胞是腹腔中一个显著表达ChAT的群体，但B细胞中Chat的缺失并没有显著改变腹膜炎的缓解过程。总之，这些发现强调了源自Mϕ的乙酰胆碱在炎症消退中的关键作用，并突出了非神经元胆碱能系统在免疫调节中的重要性。

基础医学实验服务

专业 真实 高效 创新

自2015年成立至今，立效研究院（浙江百越）始终致力于科研服务，目前已为8万余用户提供解决方案，满意度达98.9%。

针对不同研究领域的细分方向，立效将为用户精准匹配同领域的学术指导与技术支持，结合200+硕博团队、5大实验平台等优势，进行1对1定制化基础医学实验服务，以解决缺乏实验条件、没时间做实验等难题，持续推动医学科研成果转化。

别人都晋升啦！你还在不停试错

与其耗费3年没结果，不如寻求9年专业外援

立即扫码！下一个晋升的就是你！

▼

01

携手牛人做专业服务

携手诺奖教授及20+业内顶尖专家

共同打造200+硕博技术团队

建立院士工作站，赋能医学科研服务

02

有独立场地才真有实力

耗资1亿，打造5000㎡独立实验中心

下设分子、微生物、细胞、病理实验室

以及SPF级动物房

拥有国内高等院校合作基地等多项资质

03

有需求就有解决方案

拥有300+疾病动物模型

涵盖人体八大系统及肿瘤专项

已建立500+实验SOP，可覆盖99%的实验需求

100%真实有效

实验服务清单部分展示

✅3次可重复实验：获取更多的数据点，减少随机误差，确保结果有效。

✅SOP质控：遵循标准操作程序，确保工作高效可靠。

✅360°实验监控：39个1080P高清摄像头全方位、全流程监控，实时跟踪实验进展和数据质量。

✅100%留样：原始数据、图片、试剂、仪器、蜡块等数据真实有效可溯源。

有实景！有真相！

实验场地大公开！

犹豫就会败北

现在扫码！帮你轻松换上副高胸牌！

▼

END