Science丨巨噬细胞分泌的OSM促进肺感染后屏障恢复

撰文丨雪月

组织损伤是感染不可避免的后果，因此在限制病原体扩散的策略之外，还需要修复程序发挥作用。黏膜组织，如呼吸道，暴露于外部环境中，必须依赖强有力的炎症反应来对抗感染。然而，炎症也会导致组织损伤，损害上皮屏障的完整性和功能。 IFN-I 作为关键的抗病毒因子，可能通过促进免疫细胞浸润、诱导上皮细胞死亡和抑制上皮细胞增殖，加剧肺部病理损伤。尽管病毒介导的细胞死亡和 IFN-I 对增殖的抑制作用并存，但在呼吸道病毒感染后，上皮屏障仍能迅速恢复，这表明存在抵消 IFN-I 影响以维持肺功能的内在机制。

巨噬细胞 ，作为 病原防御、组织修复和稳态调节的先天免疫细胞 ， 可能 在其中 提供关键性信号，以限制抗病毒反应的有害效应并促进受损肺部的上皮修复。肺泡巨噬细胞驻留于肺泡腔内，与肺泡 Ⅰ 型（ ATI ）和 Ⅱ 型（ ATII ）上皮细胞相互作用。其中， ATI 负责气体交换， ATII 不仅分泌表面活性物质，还可作为两种上皮细胞的前体。 其中肺泡巨噬细胞来源的抑癌素M（ macrophage-derived oncostatin MOSM）在炎症性肠病、肺纤维化、类风湿性关节炎和癌症等慢性炎症疾病的发病机制中发挥作用。然而， OSM 在稳态及急性炎症中的功能尚不清晰。

来自哈佛大学的Ruth A. Franklin团队在 Science 上发表题为

Macrophage-derived oncostatin M repairs the lung epithelial barrier during inflammatory damage

作者 使用野生型和 OSM 缺失（ Osm ⁻ / ⁻ ）小鼠，鼻内接种 225–300 PFU H1N1 病毒，分别在感染前和 感染两天后 收集肺脏，进行单细胞 RNA 测序；同时通过 ELISA 和 RT-qPCR 监测 肺泡灌洗液 中 OSM 蛋白水平及全肺 Osm 转录本表达；记录体重变化和存活率。 分析发现 OSM 在稳态及早期感染时由肺巨噬细胞分泌，其受体 OSMR 主要分布于上皮细胞。 Osm ⁻ / ⁻ 小鼠在感染 2 天后， ATII 细胞 ISG 高表达 亚群显著增加，转录程序偏向干扰素通 路，且快速出现体重下降并全数死亡；表明 OSM 维持 ATII 细胞正常转录状态， 在 宿主对 IAV 感染的早期耐受与存活 中起关键作用 。

对 对照组 和 Osm ⁻ / ⁻ 小鼠在 感染 3 和 7 天后 进行全肺 RNA 测序，富集分析 IFN-I 通路；通过 ELISA 检测 肺泡灌洗液 中 IFN-α/β 以及 Ifit1 、 Isg15 等 ISG 转录水平；组织切片评估肺损伤程度并测定血管通透性；另以气管内注射 poly(I:C) 模拟强 IFN-I 刺激，观察小鼠存活率。 结果显示 Osm ⁻ / ⁻ 小鼠在 3 天后 全肺显示显著 IFN-I 信号富集， BALF IFN-α/β 水平及 ISG 表达均高于对照；肺组织在 4 天 出现更严重损伤和屏障破坏；并且对气管内 poly(I:C) 高度敏感，全部早死。说明 OSM 缺失时， IFN-I 介导的免疫病理无法被抑制，导致肺屏障功能崩溃。

接下来 构建巨噬细胞特异性 Osm 条件敲除小鼠（ Fcgr1^CreOsm^fl/fl ），验证 AM 和 IM/moMacs 中 OSM 缺失 的结果。 给予同剂量 poly(I:C) 气管内连用 5 天；联合或单独使用抗 -IFNAR1 抗体及气管内重组 OSM (rOSM) ；通过流式细胞术定量肺上皮细胞及 ATII 细胞数目和增殖（ Ki67 ）。

Fcgr1^CreOsm^fl/fl 小鼠在 poly(I:C) 处理下存活率骤降， 肺泡灌洗液 IFN-β 增高，肺屏障通透性和蛋白外漏加剧， ATII 细胞总数和增殖明显减少；抗 -IFNAR1 中和可逆转高死亡率；而补充 rOSM 恢复 ATII 增殖但不改变 IFN-I 水平。表明巨噬细胞分泌的 OSM 通过促进 ATII 增殖、缓解 IFN-I 介导的屏障破坏，确保局部耐受。

作者又 对 对照组 和 Osm ⁻ / ⁻ 小鼠连续 7 天气管内注射 1 μg rOSM 或 PBS ，对分离的 ATII 细胞进行 转录组分析，又 基于 scRNA-seq 确定的 “OSM 依赖 / 非依赖 ”ATII 基因集，比较各组表达变化 ，并进行 k-means 聚类 以及 MSigDB 通路富集 分析 。 实验显示 rOSM 处理后， Osm ⁻ / ⁻ ATII 细胞中原先缺失的 “OSM 依赖 ” 基因表达水平恢复至与野生型相当，并激活蛋白合成、胆固醇代谢与细胞周期进程通路；说明外源 OSM 足以修复 ATII 稳态转录程序。

最后作者 体外构建小鼠肺泡类器官，先培养 5 天后用 IFN-I （ 200 U/ml ）、 IL-1β 、 IL-6 或 OSM 单独或组合处理；第 14 天通过光学成像与计数评估类器官形成效率和平均面积。 分析显示 IFN-I 显著抑制 类器官形成率 类器官生长； IL-1β 仅增强面积但无法抵消 IFN-I ； IL-6 无明显作用；而 OSM 不仅在无刺激时略增 类器官形成率 ，更完全逆转 IFN-I 介导的增殖抑制，恢复至未经处理的水平。证明 OSM 本身具有强大的促增殖功能，能优先于抗增殖信号执行修复。

研究表明，巨噬细胞分泌的OSM可拮抗I型干扰素对肺上皮细胞增殖的抑制，从而促进呼吸道病毒感染后的上皮屏障修复，为改善病毒性肺损伤提供了新的治疗靶点。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi8828

制版人： 十一

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