器官特异性单核/巨噬细胞转录组揭示衰老与酒精滥用中的免疫调控新机制

《JHEP Reports》：Transcriptome of monocytes from liver, brain and bone marrow reveals organ-specific features in aging and alcohol misuse

本研究针对衰老和酒精滥用共同导致的免疫功能障碍问题，通过分析小鼠肝脏、大脑和骨髓来源的单核细胞/巨噬细胞（MO/M?）转录组，揭示了器官特异性基因表达特征和细胞间通讯网络。研究发现衰老普遍上调病原体反应通路，而酒精滥用则抑制老年个体的干扰素（IFN）信号；通过CellChat分析鉴定出APOE-TREM2、NRXN2和SPP1等关键通讯通路，并验证了其在肝脑轴中的重要作用。该研究为理解衰老与酒精滥用背景下多器官免疫互作提供了重要资源和新见解，对相关疾病防治具有指导意义。

　　

随着全球人口老龄化进程加速，65岁以上老年人口比例持续攀升，年龄作为慢性疾病的主要风险因素，导致免疫系统功能下降，老年人更易发生严重感染。与此同时，酒精滥用在中老年群体中呈现上升趋势，慢性酗酒会损害先天免疫细胞功能，增加感染风险和死亡率。特别值得关注的是，老年个体对酒精毒性的敏感性更高，这种敏感性可能与酒精代谢酶活性下降、肌肉量减少等因素有关。然而，在衰老和酒精滥用共同作用下，免疫细胞如何响应及其在多器官间的通讯机制尚不清楚。

单核细胞（MO）和巨噬细胞（M?）作为先天免疫的关键参与者，在肝脏（库弗细胞）和大脑（小胶质细胞）中发挥重要功能。这些细胞在抵抗病原体和酒精相关炎症中起着核心作用，但它们在衰老和酒精滥用条件下的异质性和互作网络仍有待阐明。

为解决这一科学问题，研究人员在《JHEP Reports》上发表了一项创新性研究，通过比较年轻和老年小鼠在酒精暴露后，从酒精代谢的关键器官（肝脏、大脑和骨髓）中分离的单核细胞/巨噬细胞的转录组特征，系统揭示了这些细胞在衰老和酒精滥用条件下的器官特异性反应模式和细胞间通讯网络。

研究人员采用了几项关键技术方法：使用年轻（3月龄）和老年（20-24月龄）雌性C57BL/6N小鼠，通过重复酒精暴饮模型（10次3.5g/Kg剂量）模拟酒精滥用；通过流式细胞术分选肝脏单核细胞（MO）、肝脏巨噬细胞（M?）、脑小胶质细胞和骨髓单核细胞（BM-MO）四种细胞群体；利用SMART-Seq2平台进行转录组测序；采用CellChat软件包基于配体-受体表达水平推断细胞间通讯概率；通过免疫荧光染色验证关键通讯通路蛋白表达。

研究结果揭示了多个重要发现：

老年小鼠血液酒精清除延迟且酒精诱导中毒加剧

老年小鼠在首次和第十次酒精暴饮后表现出更高的血酒精浓度（BAC），酒精清除时间延长至9小时（年轻小鼠仅需4小时）。老年酒精组小鼠在第十次暴饮后表现出更严重的酒精中毒行为和焦虑样行为，同时肝脏CYP2E1（细胞色素P450 2E1）表达显著降低，这可能是酒精代谢受损的原因。

MO/M?群体对衰老表现出生态位特异性转录组特征

衰老诱导的差异表达基因（DEG）数量在四种细胞类型中差异显著，小胶质细胞（674个）和肝脏单核细胞（633个）对年龄变化最敏感，而骨髓单核细胞（167个）变化最小。研究人员鉴定出7个共同衰老特征基因（包括上调的Cd22、Ide、Lrmda和下调的Dynlt1b、Wdfy1、Fkbp5、Serinc3）。通路分析显示衰老普遍激活了病毒反应、NOD样受体信号、JAK-STAT信号和TNF-NFκB信号通路。

酒精滥用抑制MO/M?群体的干扰素信号

在年轻群体中，酒精处理主要影响小胶质细胞（209个DEG）和肝脏单核细胞（182个DEG），而老年群体中，酒精对骨髓单核细胞影响最大（180个DEG）。重要的是，酒精滥用特异性地抑制了老年个体中干扰素（IFN）信号通路，这可能是老年酒精滥用者更易患病毒感染的原因。

CellChat推断器官间MO/M?通讯并揭示衰老和酒精的独特互作

细胞通讯分析显示，酒精处理增加了细胞间互作数量，肝脏巨噬细胞自我信号最强，而骨髓单核细胞通讯能力最弱。APOE-TREM2信号轴是各组中最主要的通讯通路，在老年酒精组中，APOE信号从小胶质细胞向肝脏巨噬细胞的通讯增强。研究人员还鉴定出老年酒精组特有的通讯通路，包括NRXN（神经连接蛋白）和SPP1（骨桥蛋白）通路。

通过免疫荧光验证，研究发现老年酒精组肝脏CD68⁺巨噬细胞中APOE表达显著增加，脑小胶质细胞中TREM2表达升高，肝脏巨噬细胞中NRXN2表达增加，小胶质细胞中SPP1表达趋势性上升，证实了转录组预测的通讯通路。

此外，研究还发现酒精滥用加剧了老年个体的炎症衰老特征，表现为血清IL1β水平升高和吞噬作用基因签名下调，表明老年酒精滥用者的免疫功能障碍更为严重。

研究结论强调，单核细胞/巨噬细胞在衰老和酒精滥用条件下表现出显著的器官特异性转录组特征，酒精代谢受损和干扰素信号抑制可能是老年酒精滥用者易感性增加的重要机制。发现的APOE-TREM2、NRXN2和SPP1等通讯通路为理解多器官免疫网络提供了新视角，特别是肝脑轴在酒精相关神经炎症中的作用。

这项研究的创新性在于首次系统比较了三个关键器官中单核细胞/巨噬细胞的转录组景观，建立了衰老和酒精滥用条件下的细胞通讯图谱，为开发针对年龄相关免疫功能障碍和酒精相关器官损伤的治疗策略提供了重要理论基础。研究创建的独特数据资源将为未来相关领域的研究提供宝贵参考。