深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部劉杰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導(dǎo)有絲分裂因子（HIMF）可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1表型轉(zhuǎn)化而加重心肌梗死損傷，表明HIMF可能是治療心肌梗死的一個(gè)新靶點(diǎn)。這項(xiàng)成果于近日發(fā)表在《Basic Research in Cardiology》雜志上。
 

在心肌梗死（MI）發(fā)生后，炎癥反應(yīng)會促進(jìn)受損組織的清除，在左心室的重塑中發(fā)揮積極作用。然而，炎癥反應(yīng)過度會導(dǎo)致心肌梗死面積增大并影響傷口修復(fù)，造成長期心力衰竭。心肌梗死的主要浸潤免疫細(xì)胞是巨噬細(xì)胞，它們通過分化為不同的促炎性（Ly6Chigh, M1樣）或促愈（Ly6Clow, M2樣）亞群來協(xié)調(diào)炎癥反應(yīng)。因此，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化功能是一種有潛力的治療策略，有助于在心肌梗死后進(jìn)行組織修復(fù)。不過，目前尚不清楚調(diào)節(jié)M1/M2表型轉(zhuǎn)化的機(jī)制。

缺氧誘導(dǎo)有絲分裂因子（HIMF）屬于富含半胱氨酸的抵抗素樣分子（RELM）家族，在哺乳動物中高度保守。HIMF可在免疫細(xì)胞中經(jīng)刺激產(chǎn)生，特別是在巨噬細(xì)胞中，可被Th2細(xì)胞因子高度誘導(dǎo)。不過，它在巨噬細(xì)胞中的功能還不清楚。研究人員在此想了解HIMF是否參與巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化，以及在心肌梗死后的組織修復(fù)中發(fā)揮何種作用。

HIMF在心肌梗死后上調(diào)
研究人員通過冠狀動脈結(jié)扎誘導(dǎo)Himf−/−和WT小鼠心肌梗死。他們發(fā)現(xiàn)在心肌梗死3天后，WT小鼠左心室梗死區(qū)中的HIMF蛋白水平顯著升高，7天后邊緣區(qū)中的HIMF蛋白水平顯著升高，表明HIMF在心肌梗死后上調(diào)。同時(shí)，Himf−/−小鼠在心肌梗死后的心臟射血分?jǐn)?shù)和縮短分?jǐn)?shù)顯著高于野生型小鼠，這表明Himf缺失改善了心肌梗死心臟的收縮功能。

HIMF促進(jìn)巨噬細(xì)胞M1型極化
通過免疫染色分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，HIMF主要是由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的。與WT小鼠相比，Himf−/−小鼠左心室邊緣區(qū)和梗死區(qū)中M1型炎性細(xì)胞因子（包括IL-6、TNFα、IL-1β和NOS2酶）的mRNA水平升高程度較低。同時(shí)，M2型修復(fù)基因則顯示出不同的表達(dá)模式。例如，Himf−/−小鼠左心室梗死區(qū)中Arg1酶的表達(dá)則明顯高于WT小鼠（圖1）。這些數(shù)據(jù)表明，HIMF敲除可降低巨噬細(xì)胞M1型炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)M2型修復(fù)活性。
 

圖1. Himf缺失抑制了心肌梗死心臟中的M1型炎癥反應(yīng)

為了確認(rèn)Himf−/−小鼠心肌梗死后心臟的愈合改善是由巨噬細(xì)胞中Himf的敲除造成的，他們委托賽業(yè)生物構(gòu)建了巨噬細(xì)胞特異性Himf敲除小鼠（Himf-CKO）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Himf全身性敲除小鼠（Himf−/−）觀察到的表型一致，表明巨噬細(xì)胞中的HIMF是心臟重塑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。

促炎性的NOS2和組織修復(fù)相關(guān)的Arg1分別被認(rèn)為是M1型和M2型巨噬細(xì)胞的功能標(biāo)志物。免疫熒光染色結(jié)果顯示，與WT小鼠相比，Himf−/−小鼠左心室梗死區(qū)中表達(dá)NOS2的M1型巨噬細(xì)胞減少，而表達(dá)Arg1的M2型巨噬細(xì)胞增加。通過FACS的量化，研究人員發(fā)現(xiàn)Himf−/−梗死心臟中的M1型巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞不到20%，顯著低于WT（~35%）（圖2）。因此，他們認(rèn)為，Himf缺失抑制巨噬細(xì)胞極化成M1型細(xì)胞，并促進(jìn)向M2型的轉(zhuǎn)化。
 

圖2. HIMF影響M1/M2型巨噬細(xì)胞極化

為了研究HIMF對巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化的直接影響，研究人員還操控了巨噬細(xì)胞RAW264.7和骨髓來源的巨噬細(xì)胞（BMDM）中的Himf表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)，HIMF過表達(dá)顯著激活了這些細(xì)胞中M1標(biāo)志物基因的表達(dá)，并導(dǎo)致Arg1的減少。通過這些實(shí)驗(yàn)，他們認(rèn)為HIMF直接促進(jìn)巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M1表型。

HIMF誘導(dǎo)M1型極化的機(jī)制
由于HIMF不是由心肌成纖維細(xì)胞表達(dá)的，故研究人員探索了過表達(dá)HIMF的巨噬細(xì)胞與心肌成纖維細(xì)胞之間的相互作用。他們利用來源于過表達(dá)HIMF的巨噬細(xì)胞的條件培養(yǎng)基來培養(yǎng)心肌成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞活力受損，細(xì)胞凋亡和死亡增加。傷口愈合實(shí)驗(yàn)還表明，這種條件培養(yǎng)基可抑制心肌成纖維細(xì)胞遷移。這些數(shù)據(jù)表明，巨噬細(xì)胞中的HIMF表達(dá)損害了心肌成纖維細(xì)胞的功能，從而影響了心肌的傷口愈合。

之前的研究表明，C/EBP-同源蛋白（CHOP）在確定巨噬細(xì)胞極性上起著重要的作用。在此，研究人員發(fā)現(xiàn)WT小鼠心肌梗死心臟中的CHOP表達(dá)水平上調(diào)，但對于Himf−/−小鼠，這種上調(diào)則受到抑制。在BMDM和RAW264.7巨噬細(xì)胞中，HIMF過表達(dá)直接增加了CHOP表達(dá)。CHOP表達(dá)的降低則部分抑制了HIMF誘導(dǎo)的M1炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生和Arg1表達(dá)的降低（圖3）。因此，CHOP似乎介導(dǎo)了HIMF誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞M1型轉(zhuǎn)化并參與M2型轉(zhuǎn)化的抑制。
 

圖3. HIMF對M1型極化的促進(jìn)在部分程度上受CHOP介導(dǎo)

之后，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，STAT1的激活與梗死心臟中CHOP表達(dá)的變化有關(guān)，在心肌梗死后3天和7天，WT小鼠心臟中STAT1的磷酸化水平增加，而Himf缺失則會抑制這種作用。在BMDM和RAW264.7細(xì)胞中，HIMF的過表達(dá)使得CHOP表達(dá)和STAT1磷酸化持續(xù)增加，表明STAT1是CHOP介導(dǎo)的HIMF誘導(dǎo)的M1型極化的下游信號。此外，他們還發(fā)現(xiàn)STAT3的激活模式與STAT1非常相似。因此，HIMF至少部分通過CHOP–STAT1/STAT3信號通路來促進(jìn)M1型極化。

小結(jié)
鑒于人類的抵抗素（resistin）與嚙齒動物的HIMF在功能上相似，研究人員推測這個(gè)關(guān)于HIMF的結(jié)論也許可擴(kuò)展到抵抗素，因此抵抗素有望成為治療心肌梗死的新靶點(diǎn)。他們認(rèn)為巨噬細(xì)胞-抵抗素在心肌梗死背景下的臨床意義值得進(jìn)一步探索。

原文檢索：

Li, Y., Dong, M., Wang, Q. et al. HIMF deletion ameliorates acute myocardial ischemic injury by promoting macrophage transformation to reparative subtype. Basic Res Cardiol 116, 30 (2021).

DOI: https://doi.org/10.1007/s00395-021-00867-7