Circ Res 中山大学附属第八医院张宜乾/姜波团队发现肺动脉高压中间质巨噬细胞调控肺动脉纤维化新机制

2025年5月13日，中山大学附属第八医院胸心外科张宜乾教授和姜波教授团队在循环系统领域著名期刊Circulation Research杂志在线发表题为“MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi Interstitial Macrophages Promote Medial Fibrosis in Pulmonary Arterioles and Contribute to Pulmonary Hypertension”的研究型论文。该研究首次报道在远端肺动脉内招募聚集的间质巨噬细胞亚群通过WNT11/PCP通路调节血管平滑肌细胞表型转化和胶原分泌，导致动脉中膜纤维化和动脉重构，从而促进肺动脉高压进展。

背景：远端肺动脉重构是肺动脉高压(PH)的关键病理改变之一，重构动脉内常伴有明显的血管纤维化和巨噬细胞浸润，但两者间的关联目前尚不明确。此研究拟揭示PH以及特发性动脉性肺动脉高压(IPAH)中肺间质巨噬细胞(iMΦ)浸润引起肺远端动脉(PA)纤维化的重要作用，并深入探究产生机制和相应治疗靶点。

方法：利用IPAH患者和PH大鼠肺组织探究PA各层纤维化和iMΦ浸润情况，以及它们与IPAH/PH严重程度的相关性。使用单细胞RNA测序、细胞谱系追踪、iMΦ-肺动脉平滑肌细胞(PASMC)共培养和转基因动物实验探究肺内的细胞异质性、致病iMΦs细胞来源，并验证iMΦs促进PA纤维化的分子机制。

结果：研究发现IPAH/PH-PA中膜增多的胶原沉积和纤维化与疾病严重程度相关，并且iMΦ浸润参与了这些病理过程。单细胞RNA测序分析揭示MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs为PH刺激下肺内扩增最显著的iMΦ亚群，它们与PASMCs的互作可能是导致PA中膜纤维化的主要原因。谱系追踪实验提示这些MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs来源于外周招募的单核细胞。机制上，MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs通过WNT11/PCP通路促进PASMCs向成纤维细胞样表型转化，从而促进胶原分泌。PH大鼠肺内的iMΦ特异性Wnt11敲除可逆转PASMCs的表型转化并减轻PA中膜纤维化和血管顺应性，从而改善PH。此外，髓系细胞的Ccr2敲除抑制了PH-PAs内MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs招募，故亦对PH有改善作用。

结论：MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs是导致IPAH/PH疾病相关的PA中膜纤维化的关键致病细胞，抑制其WNT11/PCP通路或外周招募可减轻PA中膜纤维化和PH。

1. iMΦ介导的PA中膜纤维化与IPAH疾病严重性相关

研究团队发现IPAH患者肺内的重构PAs以中期重构为主，即主要表现为中膜的增厚、胶原沉积和纤维化。此外，中膜胶原沉积水平与IPAH的疾病严重程度呈明显相关性。进一步发现，PA中膜内胶原密集区域浸润的炎症细胞主要为iMΦs，且它们的数量与中膜纤维化正相关。

2. iMΦs促进SuHx-PH大鼠PA中膜内纤维化

利用多种PH大鼠模型(SuHx、单纯缺氧、MCT)，团队发现大鼠的重构PAs也以中膜改变为主并且SuHx-PH组的中膜纤维化改变最显著，并与PH严重程度有关。与IPAH患者类似，大鼠PH-PAs的中膜内同样有纤维化相关的iMΦs浸润。

3. 单细胞RNA测序揭示SuHx-PH大鼠肺内平滑肌细胞异质性和纤维化表型

通过SuHx-PH大鼠肺组织的单细胞RNA测序分析，团队发现PH肺内平滑肌细胞数量较对照组无明显变化，进一步亚群分析将这些平滑肌细胞分为气道平滑肌细胞和血管平滑肌细胞(vSMCs)。vSMCs中的SMC_4亚群根据特异性标志物被鉴定为成纤维细胞样vSMCs，其富集纤维化和PH相关基因，并在PH大鼠和IPAH患者的PA中膜内数量明显增多。以上结果提示，SMC_4可能是导致PA中膜纤维化的平滑肌细胞亚群。

4. 单细胞转录组揭示iMΦ表型差异及其与SMC_4的配-受体配对

通过iMΦs的亚群分析将其分为已有报道的两大类，即MHCII^hiLYVE1^lo iMΦs和MHCII^loLYVE1^hi iMΦs。拟时序分析发现MHCII^loLYVE1^hi iMΦs中的iMΦ_2亚群处于SuHx刺激下的分化末期，且它们位于PA中膜，提示其可能是致病的细胞亚群。由于iMΦ_2特异性表达CCR2，故被称为MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs，谱系追踪实验提示它们来源于招募的单核细胞。配-受体配对分析发现，在所有iMΦs中iMΦ_2与SMC_4有最密切关联，其中主要的配-受体关联为非经典Wnt信号通路—WNT11/PCP通路。

5. MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦs通过WNT11/PCP通路促进PASMCs表型转化和胶原分泌

为了验证MHCII^loLYVE1^hi iMΦs是否通过WNT11/PCP通路调节PASMCs功能，研究团队从IPAH/PH肺组织中分选出MHCII^loLYVE1^hi iMΦs并将其与PASMCs进行共培养。研究表明MHCII^loLYVE1^hi iMΦs可显著促进PASMCs向成纤维细胞表型转化并分泌胶原，并且PASMCs中WNT11/PCP通路相关蛋白明显升高。抑制MHCII^loLYVE1^hi iMΦs中WNT11表达或拮抗PASMCs上FZDs (WNT11受体)可显著抑制PASMCs表型转化。以上结果提示，WNT11/PCP信号通路对MHCII^loLYVE1^hi iMΦs促进PASMCs表型转化和纤维化起关键作用。

6. SuHx大鼠中iMΦ特异性Wnt11敲除缓解PA中膜纤维化和PH进展

为证实WNT11/PCP通路在体内对PH-PA中膜纤维化及PH的改善作用，研究团队构建了髓系细胞Wnt11敲除的大鼠PH模型(Wnt11仅在髓系细胞中的iMΦs高表达，故被称为iMΦ特异性Wnt11敲除)。iMΦ内的Wnt11敲除显著改善了大鼠PH-PAs的中膜纤维化和重构，并部分逆转了大鼠的RVSP和右心功能。此外，作者还发现Wnt11敲除增强了扩血管药物(西地那非)对PH的治疗效果，提示PA中膜纤维化的降低改善了血管顺应性。通过分离Wnt11敲除的SuHx大鼠肺组织中的PASMCs，作者观察到PASMCs中纤维化相关基因和成纤维细胞样vSMCs富集基因均有下调，表明Wnt11敲除对PASMCs的促纤维化表型的逆转作用。

7. 髓系特异性Ccr2敲除通过抑制MHCII^hiLYVE1^loCCR2^hi iMΦ浸润改善PH

最后，研究团队利用髓系特异性Ccr2敲除转基因大鼠，发现Ccr2缺失显著抑制PH-PAs内MHCII^loLYVE1^hi iMΦs的浸润，因此同样也可逆转PA中膜纤维化和重构，并部分改善大鼠的RVSP、右心功能和血管顺应性。

文章总结：

本项研究表明，招募的MHCII^loLYVE1^hi iMΦs是导致PH/IPAH-PA中膜纤维化的重要细胞亚群，其通过WNT11/PCP信号通路促进PASMCs向成纤维细胞样表型转化并表达纤维化基因。靶向抑制iMΦs的WNT11或CCR2表达可改善PA中膜纤维化和血管顺应性，从而减轻PH的疾病进展。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.125.326173