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脂炎性巨噬细胞调控肝脏损伤修复

肝脏作为再生能力极强的器官，损伤后会触发免疫激活与代谢重编程，且伴随脂肪组织来源的脂质异常积累，二者均被证实对肝细胞增殖、肝脏修复至关重要，但二者如何协同调控再生，以及脂质积累对肝脏微环境免疫细胞的影响，尚未明确。巨噬细胞是调控肝脏再生的核心免疫细胞，存在库普弗细胞、单核来源巨噬细胞等亚群且具有高度异质性，现有研究多聚焦其转录组特征，结合脂质组等代谢维度的全面表征仍属空白，不同亚群在再生中的具体功能也未阐明。同时，免疫代谢成为研究热点，CD36作为核心脂质转运蛋白调控肝脏脂质稳态，且脂质紊乱会激活内质网应激的IRE1α–XBP1通路，二者均与肝脏损伤相关，但CD36介导的脂质摄取如何调控巨噬细胞表型功能、IRE1α–XBP1通路如何介导脂质代谢与免疫的协同再生，均无明确结论；此外，病理状态下的脂质相关巨噬细胞已被发现，但肝脏再生生理过程中是否存在特异性脂质相关巨噬细胞亚群仍未知。

浙江中医药大学吴颖、浙江大学闪波研究员、中国科学院大学邵孟乐教授等人通过单细胞转录组、定量脂质组、基因编辑动物模型、细胞功能实验等多技术手段，系统解析了脂质依赖的单核来源巨噬细胞亚群在肝脏再生中的作用及分子机制。相关内容以“Lipid-dependent accrual of a subset of monocyte-derived macrophages is essential for tissue regeneration”为题发表在《Nature Metabolism》上。

【主要内容】

图1 单核来源巨噬细胞（MDMs）对肝脏再生的必要性

作者首先对肝部分切除（PHx）后不同时间点的肝脏免疫细胞进行多色流式细胞术分析，鉴定出八大免疫细胞群并发现其组成随再生进程显著变化，其中CD11bhi F4/80int的巨噬细胞亚群在肝细胞增殖最旺盛的2-3天达到峰值；结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）进一步验证该亚群为非库普弗细胞的巨噬细胞，且经谱系示踪实验证实其来源于循环单核细胞（CX3CR1+），并定位于增殖肝细胞区域；通过构建可诱导的MDM耗竭小鼠模型（Cx3cr1-DTR），发现耗竭CX3CR1+ MDMs后，小鼠肝再生能力受损、肝损伤加重，直接证明该类细胞是肝脏正常再生的关键。

图2 肝损伤诱导出一个具有独特免疫代谢特征的富含脂质的MDM

该图聚焦肝损伤后特异性脂质负荷巨噬细胞亚群的鉴定与特征分析，命名其为脂炎性巨噬细胞（LIMMs）。通过scRNA-seq将肝脏MDMs分为四个亚群，发现PHx后cluster1（CD36+）显著扩增，经流式验证该亚群为LY6C−CD36+ MDMs，且其脂代谢相关基因高表达；谱系示踪和体外单核细胞输注实验证实该亚群来源于单核细胞而非库普弗细胞；对库普弗细胞、CD36+ MDMs和LY6C+ MDMs进行批量RNA-seq和定量脂质组分析，发现CD36+ MDMs在脂转运/储存及炎症反应通路富集，且胞内中性脂质含量远高于其他亚群；将该亚群与已知的脂质相关巨噬细胞对比，发现其兼具脂质负荷特征和高炎症活性，尤其是IL-6-JAK-STAT3通路高度激活，同时脂质组学显示其与其他肝脏巨噬细胞存在独特的脂质组成。

图3 脂质触发肝脏损伤后LIMM的累积，以实现肝脏的最佳再生

该图通过调控肝脏脂质含量的正反实验，证实肝脏脂质积累是LIMMs募集的关键驱动因素，且LIMMs介导了脂质对肝再生的促进作用。一方面通过短期高脂饮食（HFD）增加肝损伤后脂质积累，发现肝脏总MDMs和LIMMs数量显著增加、胞内脂质负荷升高，同时肝细胞增殖能力增强，而在HFD喂养的Cx3cr1-DTR小鼠中，耗竭MDMs后这种脂质介导的肝再生增强效应消失，且肝损伤加重；另一方面通过CD36抑制剂SSO阻断脂质摄取，减少肝损伤后肝脏脂质积累，导致LIMMs数量大幅下降、胞内脂质减少，同时肝细胞增殖相关基因表达降低、肝再生能力受损；体外共培养实验进一步证实，脂质负荷的肝细胞分泌的因子可诱导骨髓来源巨噬细胞出现脂质积累和LIMMs特征基因的表达，明确脂质微环境对LIMMs表型诱导的作用。

图4 肝损伤后，Cx3cr1-Cd36基因敲除小鼠的LIMM诱导受抑制

该图通过构建MDM特异性CD36敲除小鼠模型（Cx3cr1-Cd36KO），证实CD36介导的脂质摄取是LIMMs形成和肝再生的核心环节。该模型可在CX3CR1+细胞中特异性敲除Cd36，且不影响库普弗细胞的CD36表达，PHx后发现该小鼠肝脏LIMMs的诱导显著受抑、MDMs胞内脂质积累减少约50%，同时体外实验证实CD36抑制会降低单核细胞向肝损伤部位的迁移和积累；动物实验显示，Cx3cr1-Cd36KO小鼠在PHx后肝细胞增殖能力显著下降，细胞周期相关基因表达降低，肝体比恢复缓慢，血清肝损伤指标（AST/ALT）升高，肝再生明显受损；即使在高脂饮食喂养下，该敲除小鼠也无法表现出脂质介导的肝再生增强效应，进一步证实高脂饮食促进肝再生依赖LIMMs中的CD36。

图5 LIMMs在APAP诱导的肝损伤后的肝脏再生和修复中起着关键作用

该图将研究拓展至对乙酰氨基酚（APAP）药物性肝损伤模型，证实LIMMs在不同肝损伤类型中均为肝再生的关键调控细胞。APAP处理后小鼠肝脏同样出现三酰甘油积累，且脂质富集区域与增殖肝细胞相邻，流式和scRNA-seq分析显示其肝脏免疫微环境发生与PHx模型相似的变化，CX3CR1+ MDMs显著扩增且为单核来源，耗竭该类细胞后小鼠肝坏死面积扩大、肝细胞增殖减少、肝损伤加重；同时在APAP模型中也鉴定出CD36+的LIMMs亚群，其脂代谢和炎症相关基因高表达、胞内脂质大量积累，且脂质组学显示其与PHx模型中的LIMMs具有相似的脂质特征；在人APAP诱导的急性肝衰竭组织中，也发现了脂质负荷的CX3CR1+ LIMMs样细胞，且与增殖肝细胞空间邻近；利用Cx3cr1-Cd36KO小鼠进一步证实，敲除MDMs的CD36会导致APAP损伤后LIMMs数量减少、脂质积累下降，小鼠肝再生能力受损、肝损伤加剧。

图6 LIMMs中神经酰胺相关的IRE1α激活促进肝脏损伤后再生

该图阐明LIMMs中CD36介导的脂质摄取通过神经酰胺合成激活IRE1α–XBP1通路的分子机制。批量RNA-seq的GSEA分析发现LIMMs中未折叠蛋白反应通路富集，且特异性激活IRE1α–XBP1分支（Xbp1 mRNA剪接升高）；脂质组学显示LIMMs中鞘脂代谢通路激活，神经酰胺含量显著升高，而CD36敲除后，MDMs中神经酰胺积累减少、Xbp1剪接显著受抑，高脂饮食下该现象依然存在；体外实验中，用棕榈酸处理的肝细胞条件培养基可诱导骨髓来源巨噬细胞Cd36表达和Xbp1剪接，而抑制神经酰胺合成的关键酶（丝氨酸棕榈酰转移酶、神经酰胺合酶）或阻断CD36，均可显著抑制该效应，CD36敲除的骨髓来源巨噬细胞也无法出现上述变化。

图7 表达Cx3cr1的MDMs中IRE1α缺乏会损害肝损伤后的肝脏再生

该图通过构建MDM特异性IRE1α敲除小鼠模型（Cx3cr1-Ern1KO），证实IRE1α激活是LIMMs调控肝再生的核心下游环节。该模型在CX3CR1+细胞中特异性敲除编码IRE1α的Ern1基因，导致LIMMs中Xbp1剪接大幅降低，PHx后该小鼠肝体比恢复缓慢、血清AST水平持续升高，肝细胞增殖峰值延迟，细胞周期相关基因和PCNA蛋白表达显著降低；用SSO阻断CD36后，Cx3cr1-Ern1KO小鼠的肝再生能力未进一步受损，说明IRE1α是CD36下游的关键效应分子；高脂饮食喂养下，该敲除小鼠无法表现出脂质介导的肝再生增强效应，肝细胞增殖减少、肝损伤加重；在APAP药物性肝损伤模型中，Cx3cr1-Ern1KO小鼠同样出现肝坏死面积扩大、肝细胞增殖减少的表型。

图8 LIMMs产生的依赖IRE1α的IL-6促进受损肝脏的最佳再生

该图揭示IRE1α通过驱动LIMMs分泌IL-6调控肝细胞增殖，完成CD36-IRE1α-IL-6轴调控肝再生的功能验证。首先证实IRE1α敲除不影响肝脏和MDMs的脂质含量及LIMMs的数量，仅影响其免疫功能；对IRE1α敲除的LIMMs进行批量RNA-seq，发现炎症反应和IL-6-JAK-STAT3通路显著抑制，且Il6是核心差异基因；构建MDM特异性IL-6敲除小鼠（Cx3cr1-Il6KO），发现其PHx后肝细胞增殖能力显著受损，与IRE1α敲除表型一致，且LIMMs是肝损伤后IL-6的主要来源；IRE1α敲除的LIMMs和肝脏组织中IL-6的mRNA和蛋白水平均显著降低，而Ern1和Il6双敲除小鼠的肝再生表型未进一步加重，证明IL-6是IRE1α下游的关键效应分子；通过 hydrodynamic 注射在Cx3cr1-Ern1KO小鼠肝脏中过表达IL-6，可显著挽救其肝细胞增殖能力，恢复细胞周期相关基因表达，减少肝坏死面积，证实补充IL-6可逆转IRE1α敲除导致的肝再生缺陷。

【全文总结】

该研究首次发现并定义了肝脏再生中关键的脂炎性巨噬细胞亚群LIMMs，阐明了脂质代谢调控巨噬细胞功能、进而介导免疫-代谢协同调控肝脏再生的分子机制，填补了肝脏再生领域中免疫与代谢互作机制的研究空白，同时证实了LIMMs及其中的CD36-IRE1α-IL-6调控轴在不同肝损伤类型中的核心作用，为临床改善肝切除术后再生不良、治疗药物性肝损伤等肝脏疾病提供了极具潜力的细胞和分子靶点。

https://doi.org/10.1038/s42255-026-01480-5

来源：BioMed科技
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