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Nature:巨噬細(xì)胞-干細(xì)胞間代謝通訊促進(jìn)再生修復(fù)

時(shí)間 : 2024-10-23

組織損傷嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量和健康,是臨床治療力求解決的重大難題。嚴(yán)格受控的炎癥反應(yīng)對(duì)組織損傷后的修復(fù)至關(guān)重要,包括起始的急性炎癥階段和隨后的消退修復(fù)階段,但早期炎癥如何為后期的組織重建提供修復(fù)驅(qū)動(dòng)力仍然是未知的。巨噬細(xì)胞作為組織再生過程中的關(guān)鍵免疫細(xì)胞,其通過分泌促/抗炎介質(zhì)、生長因子和其他生物活性分子發(fā)揮一系列復(fù)雜作用,但巨噬細(xì)胞與其他細(xì)胞類型之間的代謝通訊,以及這些胞間通訊如何共同協(xié)調(diào)促進(jìn)組織修復(fù)的探索較少。

焦亡分子GSDMD在抵御病原體入侵和炎癥性疾病中占有重要地位,作為炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵因子,其活化后在細(xì)胞膜上打孔并引發(fā)細(xì)胞死亡。然而,GSDMD孔道并非始終伴隨裂解性細(xì)胞死亡,例如巨噬細(xì)胞可能處于“超活化”狀態(tài),在孔道存在的情況下仍然保留細(xì)胞功能。這種細(xì)胞狀態(tài)引發(fā)了一種可能性,即“超活化”狀態(tài)的巨噬細(xì)胞是否會(huì)通過GSDMD孔道主動(dòng)分泌效應(yīng)分子,如生物活性代謝物等,影響鄰近細(xì)胞或參與塑造其所處的組織微環(huán)境。同時(shí)GSDMD的激活對(duì)于無菌損傷后組織再生過程中巨噬細(xì)胞命運(yùn)及相應(yīng)功能的影響尚不明確。

2024年9月11日,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院/附屬邵逸夫醫(yī)院王迪教授聯(lián)合浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院百人計(jì)劃研究員池哲勖團(tuán)隊(duì)在Nature雜志發(fā)表了題為Gasdermin D-mediated metabolic crosstalk promotes tissue repair的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)“超活化”巨噬細(xì)胞通過GSDMD釋放脂質(zhì)代謝物11,12-EET,介導(dǎo)了巨噬細(xì)胞-干細(xì)胞間代謝通訊,進(jìn)而促進(jìn)組織損傷后修復(fù)。

 
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研究人員首先利用經(jīng)典的自限性肌肉損傷模型,揭示了GSDMD通過影響肌肉干細(xì)胞MuSCs來促進(jìn)組織損傷后修復(fù)。單細(xì)胞RNA-seq分析進(jìn)一步證實(shí)了GsdmdCKO小鼠中MuSCs的激活受到阻滯。與此同時(shí),巨噬細(xì)胞GSDMD對(duì)炎癥反應(yīng)程度和組織修復(fù)過程中已知的配體-受體互作的影響很小。
 
為了進(jìn)一步探究GSDMD如何促進(jìn)組織損傷修復(fù),研究人員通過對(duì)體外“超活化”巨噬細(xì)胞上清液和體內(nèi)肌肉間質(zhì)液進(jìn)行代謝組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)11,12-EET是GSDMD激活后主動(dòng)釋放的脂質(zhì)代謝物。外源補(bǔ)充11,12-EET和其內(nèi)源性積累都可以促進(jìn)MuSCs的激活和增殖,從而促進(jìn)肌肉組織的修復(fù)。
 
在組織修復(fù)過程中,由于損傷微環(huán)境中促進(jìn)再生因子的濃度往往處于較低水平,機(jī)體需要依賴一系列精準(zhǔn)調(diào)控的策略來放大這些關(guān)鍵信號(hào)的傳導(dǎo),以實(shí)現(xiàn)快速高效的組織修復(fù)過程。通過分析對(duì)照和11,12-EET處理的原代肌肉干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),11,12-EET能夠幫助損傷微環(huán)境中促修復(fù)的FGF生長因子凝聚,有效放大生長因子傳導(dǎo)的下游信號(hào),從而加速組織修復(fù)和再生進(jìn)程。同時(shí),研究者發(fā)現(xiàn)11,12-EET的促再生潛力依賴于GSDMD作為巨噬細(xì)胞MuSCs之間進(jìn)行代謝通訊的通道。
 
最后,研究者將11,12-EET的治療潛力擴(kuò)展到多種損傷模型中,包括肌肉損傷、角膜損傷和皮膚損傷,結(jié)果顯示11,12-EET表現(xiàn)出廣泛的促修復(fù)功能。更重要的是,研究者發(fā)現(xiàn)11,12-EET可以通過擴(kuò)大MuSCs儲(chǔ)備進(jìn)而幫助衰老肌肉恢復(fù)活力。
 
 

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模式圖(Credit: Nature
綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)在組織損傷過程中巨噬細(xì)胞GSDMD具有促修復(fù)功能,闡明了一種巨噬細(xì)胞和MuSCs之間代謝物通訊的新方式,拓展了我們對(duì)細(xì)胞膜上孔道功能的新認(rèn)識(shí)。促修復(fù)脂質(zhì)11,12-EET作為代謝信號(hào)不僅有利于廣泛的組織損傷后修復(fù),而且可以促進(jìn)衰老肌肉恢復(fù)活力,為損傷和衰老組織的再生提供了新的潛在策略。
 
值得一提的是,前不久來自比利時(shí)根特大學(xué)的Kodi S. Ravichandran課題組在Nature上也報(bào)道了GSDMD這種促進(jìn)損傷修復(fù)的新功能。
 
 

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