Immunity |?組織和物種間保守的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子——MafB

撰文 |章臺柳

在穩(wěn)態(tài)條件下存在的組織巨噬細(xì)胞群體，被稱為組織駐留巨噬細(xì)胞，作為專業(yè)吞噬細(xì)胞通過執(zhí)行重要功能來維持穩(wěn)態(tài)，包括清除細(xì)胞和異物、防御病原體，以及承擔(dān)其所在組織特有的特定功能。雖然大多數(shù)組織駐留巨噬細(xì)胞群體在 終末 造血建立之前就已定居于組織中，并且是長壽的，但骨髓來源的單核細(xì)胞在整個成年期也可以為組織駐留巨噬細(xì)胞的維持做出貢獻(xiàn)。

組織駐留巨噬細(xì)胞的發(fā)育和功能異質(zhì)性一直是深入研究的主題，這些研究發(fā)現(xiàn)了決定這種多樣性的組織特異性微環(huán)境信號和轉(zhuǎn)錄程序。然而，巨噬細(xì)胞首先代表了一個獨(dú)特的細(xì)胞譜系，該譜系由共同特征定義，包括受體的表達(dá)，例如Csf 1 r和Fcgr 1 ，以及巨噬細(xì)胞定義性轉(zhuǎn)錄因子，例如PU.1和Zeb 2 。其他保守因子很可能也有助于塑造組織駐留巨噬細(xì)胞的身份，并調(diào)控不同組織駐留巨噬細(xì)胞群體中共享的以及組織特異性的轉(zhuǎn)錄程序。

MafB被證實(shí)在包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的髓系單核細(xì)胞中高表達(dá)，并促進(jìn)單核細(xì)胞分化。MafB過表達(dá)可誘導(dǎo)雞髓母細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化，這提示MafB與巨噬細(xì)胞發(fā)育之間存在聯(lián)系。使用Mafb -/- 小鼠或重建MafB缺陷造血細(xì)胞的小鼠，巨噬細(xì)胞數(shù)量沒有顯著缺陷。在體外，MafB缺陷的巨噬細(xì)胞保留著吞噬和產(chǎn)生NO的能力，但在巨噬細(xì)胞集落刺激因子Csf1刺激下，表現(xiàn)出增強(qiáng)的肌動蛋白重塑和膜突起。當(dāng)MafB和c-Maf同時被敲除時，分化出的巨噬細(xì)胞在表型和功能上保持完整，但獲得了由Klf4和c-Myc依賴性通路驅(qū)動的異常自我更新能力。對MafB缺陷小鼠的進(jìn)一步分析揭示了MafB在調(diào)節(jié)F4/80和補(bǔ)體成分C1q、抑制小膠質(zhì)細(xì)胞中的抗病毒反應(yīng)、調(diào)節(jié)棕色脂肪組織產(chǎn)熱、或在間質(zhì)巨噬細(xì)胞分化前限制肺單核細(xì)胞增殖等方面的環(huán)境特異性作用。然而，MafB在調(diào)控不同組織及物種間組織駐留巨噬細(xì)胞發(fā)育和身份中可能存在的保守作用仍不清楚。

近日 ，來自 比利時列日大學(xué)的 Thomas Marichal 和 Domien Vanneste 團(tuán)隊(duì) 在 Immunity 雜 志上發(fā)表文章 MafB is a conserved transcriptional regulator of macrophage development and functional identity across tissues and species ，發(fā)現(xiàn)MafB是體內(nèi)骨髓來源巨噬細(xì)胞和大多數(shù)組織駐留巨噬細(xì)胞發(fā)育所必需的。MafB缺陷導(dǎo)致組織駐留巨噬細(xì)胞滯留在CD52高表達(dá)的未成熟階段，并破壞了其全局及組織特異性的身份和功能，進(jìn)而損害吞噬作用、脾臟鐵回收以及肺、腎和腸道生理功能。表觀遺傳學(xué)分析顯示，MafB直接調(diào)控小鼠和人類中關(guān)鍵的組織駐留巨噬細(xì)胞基因，包括 Csf1r 、 Mertk 、 Fcgr1 、 Cd163 和 Zeb2 。計(jì)算機(jī)模擬分析進(jìn)一步表明，MafB結(jié)合位點(diǎn)在脊椎動物中具有高度的進(jìn)化保守性。

研究人員首先利用公共數(shù)據(jù)庫和單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析等發(fā)現(xiàn)，Mafb是組織駐留巨噬細(xì)胞相對于樹突狀細(xì)胞和單核細(xì)胞上調(diào)表達(dá)最高的基因之一，且在多種組織駐留巨噬細(xì)胞（肺泡巨噬細(xì)胞除外）中具有轉(zhuǎn)錄因子活性。且其表達(dá)在單核向巨噬細(xì)胞分化過程中上調(diào)。

構(gòu)建髓系內(nèi)源性缺陷Mafb小鼠（ Lyz2Cre- Mafb fl/fl ），取骨髓來源單核細(xì)胞在體外使用Csf 1 進(jìn)行培養(yǎng)。Mafb缺陷小鼠和對照小鼠的骨髓來源單核細(xì)胞均能產(chǎn)生CD 11 b hi F4/80 hi 細(xì)胞，但Mafb缺陷的骨髓來源巨噬細(xì)胞并未呈現(xiàn)出典型的、具有明顯突起的阿米巴樣紡錘形細(xì)胞形態(tài)，并仍保持較小、球形的形態(tài)，且絲狀偽足稀少，這表明其分化過程受損。

RNA - seq分析顯示單核細(xì)胞特征在MafB缺陷型BMDM中顯著富集，而巨噬細(xì)胞特征在對照BMDM中富集。這表明MafB在離體環(huán)境下調(diào)控著Csf 1 依賴的巨噬細(xì)胞分化。

那么MafB是否在體內(nèi)介導(dǎo)單核細(xì)胞向組織駐留巨噬細(xì)胞的發(fā)育？通過構(gòu)建WT和MafB - KO骨髓競爭性嵌合體小鼠，發(fā)現(xiàn)血液中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞以及小腸巨噬細(xì)胞（SPMs）中，野生型供者嵌合率占總供者嵌合率的比例在20%至45%之間，而在所有其他組織駐留巨噬細(xì)胞（如小膠質(zhì)細(xì)胞、結(jié)腸巨噬細(xì)胞等）中，該比例在80%至100%之間。這表明，在此競爭性環(huán)境中，髓系限制性MafB缺陷損害了單核細(xì)胞分化為（SPMs除外）組織駐留巨噬細(xì)胞的能力。

隨后對各組織駐留細(xì)胞細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序以及分析胚胎發(fā)育第E14.5天CD11b low/+ 胎肝細(xì)胞的單細(xì)胞RNA-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)MafB介導(dǎo)了胚胎來源和單核細(xì)胞來源的組織駐留巨噬細(xì)胞的分化和身份維持，其缺失導(dǎo)致分化不完全，細(xì)胞持續(xù)帶有CD52 high 的未成熟特征，并失去了亞群特異性的基因程序。對組織駐留巨噬細(xì)胞的豐度和表型進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)MafB缺陷不改變血液單核細(xì)胞數(shù)量或比例、經(jīng)典單核細(xì)胞上CD62L的表達(dá)，也不改變GMP或MDP來源的經(jīng)典單核細(xì)胞的比例。但在腹腔、肝臟、結(jié)腸、大腦、脾臟、腎臟等組織中，MafB缺陷導(dǎo)致組織駐留巨噬細(xì)胞的數(shù)量減少或標(biāo)志性分子表達(dá)降低。檢測組織駐留巨噬細(xì)胞的吞噬功能，發(fā)現(xiàn)大腸巨噬細(xì)胞、kuffer細(xì)胞、脾臟駐留巨噬細(xì)胞等都表現(xiàn)吞噬作用減弱，脾臟駐留巨噬細(xì)胞還表現(xiàn)出鐵回收異常。

腸道巨噬細(xì)胞（IMs）和結(jié)腸巨噬細(xì)胞（CMs）已被證明分別支持肺力學(xué)和腸道運(yùn)動性，MafB缺陷小鼠的肺順應(yīng)性增加和彈性降低，以及全腸道轉(zhuǎn)運(yùn)時間延遲和結(jié)腸長度增加。鑒于腎組織駐留巨噬細(xì)胞在預(yù)防腎結(jié)石形成中的作用，MafB缺陷小鼠的腎髓質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)異常草酸鹽晶體積累。即MafB缺陷破壞了多個組織中組織駐留巨噬細(xì)胞的表型，并導(dǎo)致吞噬作用受損、組織清除功能缺陷以及組織駐留巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的穩(wěn)態(tài)功能受損。

機(jī)制研究顯示，MafB作為轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)控增強(qiáng)子和啟動子程序，直接印記巨噬細(xì)胞的分化和身份。例如在BMDM中，MafB的靶基因中包括3 03 個核心巨噬細(xì)胞特征基因。對人類單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞進(jìn)行CUT & RUN分析，發(fā)現(xiàn)MafB結(jié)合位點(diǎn)和靶基因與小鼠BMDM中鑒定的有5 5% 重疊，包括核心巨噬細(xì)胞身份基因如C1Qs、CSF1R、FCGR1、MERTK、CD163和ZEB2處，表明小鼠和人類之間存在保守的MafB驅(qū)動的調(diào)控程序。同時，在不同的脊椎動物單細(xì)胞圖譜中，Mafb表達(dá)與巨噬細(xì)胞特征基因和保守的MafB靶基因均呈正相關(guān)，支持MafB在巨噬細(xì)胞發(fā)育和核心巨噬細(xì)胞身份程序建立中具有深度保守的作用。

總的來說，研究確立了MafB作為組織駐留巨噬細(xì)胞發(fā)育和功能身份的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，將MafB依賴的轉(zhuǎn)錄程序與組織駐留巨噬細(xì)胞的界定特征及組織穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來。

https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(26)00033-6

制版人： 十一

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