2024年9月23日，上海交通大学医学院上海市免疫学研究所Florent Ginhoux课题组在Immunity杂志在线发表了题为“Notch signaling regulates macrophage-mediated inflammation in metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease”的研究论文。该研究在代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）中阐明了单核细胞向巨噬细胞分化的时空图谱，并揭示了Notch-RBPJ信号通过调控巨噬细胞发育影响炎症发生和疾病进展，抑制RBPJ信号可降低代谢功能障碍相关脂肪性肝病的严重程度。
巨噬细胞的谱系起源与时空调控决定了其生物学特征。同时，巨噬细胞的功能具有动态性，受到微环境中时间和空间多重信号的调控。因此，巨噬细胞在疾病中的异质性一直是研究的热点，不同谱系起源的巨噬细胞是否存在特定的功能重编程路线至今仍不清楚。本研究结合了单细胞转录组测序、谱系示踪和条件性基因敲除小鼠模型，全面揭示代谢中单核细胞向巨噬细胞分化的时空图谱。
代谢功能障碍相关性脂肪性肝病（MASLD）是西方国家最常见的慢性肝病，全球约有12亿人患病，每年有超过17万人死于并发症。MASLD的病因复杂，包括遗传、生活方式和代谢改变等因素。MASLD由单纯性肝脏脂肪变性发展而来，可能演变为脂肪性肝炎（MASH），进而发展为不可逆且可能危及生命的肝硬化和肝细胞癌，目前尚无有效阻止MASLD发展为MASH的治疗方法。
炎症是促进肝脏脂肪变性向MASH转变的关键事件，其中肝脏巨噬细胞在这一过程中发挥关键作用。肝脏巨噬细胞群包括胚胎起源的Kupffer细胞（KCs）和单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs），它们具有不同的功能特性且影响肝病的严重程度和病程进展。KCs附着在肝窦内皮上，通过清除微生物、死细胞、脂质等维持肝脏的稳态。在炎症期间，一部分组织驻留的KC（ResKC）死亡，并被单核细胞来源的巨噬细胞（MDM）和单核细胞来源的KC（MoKC）所取代，这些细胞分泌多种炎症介质，并参与脂质储存和纤维化过程。然而，单核细胞向巨噬细胞分化的时空调节机制仍不明确。
图1. 正常饲料与MCD饲料喂养的Ms4a3CreRosatdTomato小鼠活体肝脏中髓系细胞空间分布特征
本研究利用单细胞RNA测序和单核-巨噬细胞的谱系示踪模型，揭示了MASH中不同单核细胞和单核细胞来源巨噬细胞亚群的时空动态图谱（图1）。整合公共数据库中MASLD、MASH小鼠和人肝脏单细胞RNA测序数据集，研究团队在MASH中鉴定出了保守的单核细胞来源巨噬细胞亚群，包括炎性Clec4e+巨噬细胞、抗原呈递相关的C1qc+巨噬细胞、脂质相关的Spp1+巨噬细胞和长寿命的MoKC（图2）。通过Ms4a3CreERT2RosatdTomato诱导性谱系示踪小鼠模型，研究发现肝脏募集的Ly6Chi单核细胞大多数在疾病早期迅速分化成短寿命且可分泌炎性细胞因子的Clec4e+巨噬细胞，仅一小部分能够分化成C1qc+巨噬细胞和Spp1+巨噬细胞中间亚群，最终分化成长寿命MoKC，它们在肝小叶中央静脉周围定植不超过8周（图3）。
图2. 整合人鼠肝脏单细胞测序数据鉴定物种保守的单核来源巨噬细胞亚群
已有研究表明Notch信号参与KC谱系特征的维持，基于MASH中单核细胞向巨噬细胞分化的时空基础，本项研究发现Notch-RBPJ信号通路在控制单核细胞向巨噬细胞分化过程中发挥了关键作用。通过建立条件性基因敲除小鼠模型分析显示，Rbpj缺陷会抑制单核细胞向炎性巨噬细胞和MoKCs分化，同时促进保护性Ly6Clo非经典单核细胞的产生（图3）。进一步分析显示Rbpj缺陷促进了Ly6Clo单核细胞中由Nr4a1介导的CD36的表达和脂质吸收，进而增强了Ly6Clo单核细胞与内皮细胞间的保护性相互作用。在MASH小鼠模型中，使用RBPJ拮抗剂抑制Notch-RBPJ信号通路，可以有效改善肝脏病理分级，减少炎症、纤维化和胆固醇相关的通路，且没有明显的副作用。
图3. 单细胞测序联合诱导性谱系示踪小鼠揭示肝脏中单核细胞向巨噬细胞的发育轨迹
综上，本研究揭示了MASH中不同单核细胞和巨噬细胞亚群的时间和空间动态图谱，阐明了Notch-RBPJ信号通路在调控MASH中肝脏巨噬细胞亚群的分化、定位和功能方面的重要作用，并提示靶向RBPJ信号通路可能是未来在临床诊疗中抑制MASH进展具有应用前景的潜在治疗措施之一（图4）。
图4. 文章结果总结
上海交通大学医学院上海市免疫学研究所博士后郭薇和李子逸为本文的共同第一作者，上海交通大学医学院上海市免疫学研究所苏冰教授和Florent Ginhoux研究员为本文的共同通讯作者。该工作得到了上海交通大学医学院上海市免疫学研究所刘兆远研究员，Svetoslav Chakarov研究员，王静研究员，清华大学胡小玉教授，法国Gustave Roussy研究所Camille Blériot研究员，上海交通大学医学院附属瑞金医院沈柏用教授，法国儿童疾病研究所Nicolas Venteclef教授等合作实验室研究人员的大力支持。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金项目资助，以及上海交通大学医学院基础医学院和上海市免疫学研究所流式、成像、测序和动物等平台和行政管理部门的支持。
Florent Ginhoux，研究员，免疫所客座教授，上海市海外高层次人才计划获得者。博士毕业于巴黎第六大学，在纽约西奈山医学院接受了博士后训练，现任法国古斯塔夫·鲁西癌症中心实验室主任、新加坡免疫学联网（SIgN）高级研究员、上海市免疫学研究所客座教授。Florent Ginhoux教授主要从事免疫细胞发育研究，在髓系细胞发育领域具有突出建树，是欧洲分子生物学组织（EMBO）成员（2022）,并2016年至今连续8年被评为Web of Science “全球高被引科学家”。2015年4月开始担任上海市免疫学研究所客座教授，推动了上海市免疫学研究所与包括新加坡免疫学联网（SIgN）在内的国际免疫学机构的合作，培养了多名优秀博士后研究人员。
苏冰，教授，现任上海市免疫学研究所所长，上海交通大学医学院免疫学与微生物学系主任，上海交通大学医学院-耶鲁大学免疫代谢研究院主任，上海交通大学王宽诚讲席教授，致远荣誉博士生导师，国家高层次人才计划专家，上海市高层次人才计划专家；也是美国耶鲁大学客座教授，上海中医药大学和中南大学湘雅医院客座教授、博士生导师，上海交通大学医学院瑞金医院免疫与疾病中心主任。国家科技部重点研究计划首席科学家，主持多项国家自然科学基金重点项目、外国专家项目、重大研发计划项目等。
作 者 ｜ 郭 薇、李子逸
排 版 ｜ 胡 铨
审 核 ｜方丽娟
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