《Molecular Biomedicine》：Macrophage Trem2 deficiency aggravates aging-induced vascular remodeling by acting as a non-classical receptor of interleukin-13
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本研究针对血管衰老这一心血管疾病的核心风险因素，揭示了巨噬细胞Trem2在其中的关键保护作用。研究人员发现，衰老巨噬细胞分泌的IL-13可直接结合Trem2，激活Syk-Sp1-SLC25A51通路，促进线粒体NAD+转运，进而通过代谢重编程增加α-KG（α-酮戊二酸）的产生，最终以旁分泌方式调控血管平滑肌细胞（VSMC）表型，延缓血管衰老。该研究不仅阐明了IL-13/Trem2轴作为血管衰老保护机制的新机制，也为靶向Trem2或补充α-KG治疗血管衰老相关疾病提供了新的理论依据。
随着全球人口老龄化的加剧，心血管疾病（CVDs）已成为导致死亡的主要原因。血管衰老是心血管疾病发生的关键风险因素，其病理特征包括血管壁的病理性重塑、功能完整性丧失以及动脉僵硬度增加。然而，由于血管壁细胞来源的异质性，人类血管衰老的分子特征和机制仍不明确。因此，阐明血管衰老的潜在机制对于预防和治疗心血管疾病至关重要。
在血管衰老过程中，巨噬细胞作为免疫系统的重要组成部分，其功能状态对血管稳态具有多方面的调节作用。近年来，免疫代谢研究揭示，巨噬细胞的代谢表型变化决定了其活化状态和功能，这使得巨噬细胞的代谢重编程在血管衰老中的作用备受关注。然而，衰老巨噬细胞的代谢调控及其在血管衰老中的细胞间通讯机制仍不清楚。
髓系细胞触发受体2（Trem2）是一种主要在脑部小胶质细胞和外周巨噬细胞上表达的跨膜受体。Trem2能够与多种配体结合，在调节脂质代谢、炎症信号传导、免疫细胞存活和凋亡等方面发挥重要作用。鉴于脂质代谢和炎症在血管衰老中扮演重要角色，Trem2在这一过程中的确切功能值得深入探究。
为了回答这些问题，Chen et al. 在《Molecular Biomedicine》上发表了一项研究，旨在揭示Trem2在血管衰老中的功能及其分子机制。研究人员通过转录组测序、蛋白质印迹和定量聚合酶链反应（qPCR）等技术评估了Trem2的表达，并利用巨噬细胞特异性Trem2敲除（T2-cKO）小鼠模型，结合体外细胞实验，深入探讨了Trem2在血管衰老中的作用及其调控机制。
主要技术方法
本研究主要采用了以下关键技术方法：1. 动物模型：使用24月龄的老年野生型（WT）小鼠和巨噬细胞特异性Trem2敲除（T2-cKO）小鼠作为体内研究模型，并利用血管紧张素II（Ang II）皮下输注构建血管衰老模型。2. 细胞实验：分离小鼠骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）和血管平滑肌细胞（VSMCs），通过Ang II诱导衰老，并建立共培养体系。3. 分子生物学技术：包括RNA测序（RNA-seq）、qPCR、蛋白质印迹（Western blotting）、免疫共沉淀（Co-IP）、GST pull-down、免疫荧光染色、酶联免疫吸附试验（ELISA）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析。4. 功能学检测：通过脉冲波速度（PWV）测量评估动脉僵硬度，通过离体血管环收缩-舒张功能检测评估血管功能，并通过组织学染色（H&E、Masson、EVG）评估血管重塑。
研究结果
Trem2在衰老小鼠主动脉巨噬细胞中表达上调
研究人员首先通过RNA测序比较了年轻和老年野生型小鼠主动脉组织的基因表达谱。结果显示，Trem2在老年小鼠主动脉组织中表达上调。这一发现通过qPCR和蛋白质印迹分析得到了验证。通过流式分选技术，研究人员进一步确认Trem2的表达主要富集在衰老小鼠的巨噬细胞中。此外，在Ang II诱导的血管重塑模型中，Trem2的表达也显著升高。组织学分析显示，老年小鼠主动脉中膜厚度和胶原沉积增加，而Trem2的免疫组化染色强度也显著高于年轻小鼠。这些结果表明，Trem2在衰老小鼠主动脉的巨噬细胞中表达上调。
巨噬细胞特异性Trem2缺失加速血管衰老和功能障碍
为了探究Trem2在血管衰老中的作用，研究人员构建了巨噬细胞特异性Trem2敲除（T2-cKO）小鼠，并将其饲养至24月龄。功能学检测发现，与同窝对照小鼠相比，老年T2-cKO小鼠的脉冲波速度（PWV）显著升高，表明动脉僵硬度增加。离体血管功能实验显示，T2-cKO小鼠的主动脉对去甲肾上腺素（PE）诱导的收缩反应减弱，对乙酰胆碱（Ach）和硝普钠（SNP）诱导的舒张反应也受损。组织学分析进一步证实，T2-cKO小鼠主动脉中膜厚度、胶原沉积和弹性纤维断裂程度均显著加重。此外，T2-cKO小鼠主动脉中基质金属蛋白酶9（MMP9）的表达上调，而血管平滑肌细胞（VSMC）收缩表型标志物α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和SM22α的表达下调。这些结果表明，巨噬细胞Trem2缺失会加剧衰老诱导的血管重塑和功能障碍。
巨噬细胞特异性Trem2缺失重编程血管转录组并加剧血管炎症、氧化应激和凋亡
为了阐明巨噬细胞Trem2在血管衰老中的机制，研究人员对老年WT和T2-cKO小鼠的主动脉进行了RNA测序分析。转录组分析显示，巨噬细胞Trem2缺失富集了与炎症、氧化应激、凋亡和免疫调节相关的基因集。qPCR和免疫荧光染色验证了T2-cKO小鼠主动脉中炎症因子（如IL-6、NLRP3、TNF-α）的表达上调。此外，T2-cKO小鼠主动脉的总超氧化物水平升高，凋亡细胞数量增加。这些结果表明，巨噬细胞Trem2缺失显著增强了血管衰老过程中的炎症反应和氧化应激。
Trem2是衰老巨噬细胞中IL-13的非经典受体
Trem2是一种重要的免疫受体，通过配体-受体相互作用调控多种生物学过程。为了寻找衰老巨噬细胞中Trem2的配体，研究人员通过质谱分析发现，IL-13是Trem2的潜在结合蛋白。AlphaFold multimer预测和Ramachandran图分析显示，IL-13与Trem2可以形成稳定的复合物结构。免疫共沉淀实验证实，在HEK293T细胞、RAW 264.7细胞以及IL-13受体敲除（IL-13R-KO）的RAW 264.7细胞中，IL-13均能与Trem2相互作用。免疫荧光染色显示，Trem2与IL-13在巨噬细胞上存在共定位。GST pull-down实验进一步证实，GST-IL-13能够直接结合His-Trem2，并且这种相互作用主要依赖于Trem2的N端1-132位氨基酸片段。这些结果表明，Trem2是衰老巨噬细胞中IL-13的非经典受体。
巨噬细胞IL-13/Trem2通过旁分泌方式调控VSMC表型以延缓血管衰老
为了探究巨噬细胞IL-13/Trem2与VSMC之间的相互作用，研究人员进行了体外共培养实验。结果显示，IL-13处理可以降低衰老巨噬细胞中衰老表型标志蛋白（P21、P53）的表达和衰老相关分泌表型（SASP）因子的水平。当VSMC与IL-13处理的衰老巨噬细胞共培养时，VSMC的迁移能力受到抑制，活性氧（ROS）水平降低，α-SMA表达增加，增殖能力受到抑制。然而，在Trem2敲除的衰老巨噬细胞中，IL-13处理无法逆转上述衰老表型，也无法改善VSMC的表型。这些结果表明，巨噬细胞IL-13/Trem2的结合通过旁分泌信号增强了VSMC抵抗血管衰老的能力。
IL-13/Trem2结合通过Syk-Sp1-SLC25A51通路促进衰老巨噬细胞中线粒体NAD+的转运
为了阐明IL-13/Trem2调控巨噬细胞功能的分子机制，研究人员对IL-13处理的WT和T2-KO衰老巨噬细胞进行了转录组测序。结果显示，Trem2缺失下调了多个衰老相关基因的表达，包括Nampt、Sirt2、Sirt3和Sirt5。由于Sirtuins是一类依赖于NAD+的去乙酰化酶，而Nampt是NAD+生物合成的关键限速酶，研究人员推测Trem2可能通过调控线粒体NAD+转运来影响血管衰老表型。实验证实，Trem2敲除降低了IL-13处理的衰老巨噬细胞中线粒体NAD+的含量。进一步研究发现，Trem2缺失下调了线粒体NAD+转运蛋白SLC25A51的表达。通过数据库筛选和实验验证，研究人员发现转录因子Sp1是SLC25A51的关键调控因子，而Trem2通过激活下游信号分子Syk来上调Sp1的表达。这些结果表明，巨噬细胞中IL-13/Trem2的结合通过Syk-Sp1-SLC25A51通路促进了线粒体NAD+的转运。
IL-13/Trem2结合通过Syk-Sp1-SLC25A51通路介导的α-KG上调增强巨噬细胞与VSMC之间的有益串扰
α-酮戊二酸（α-KG）是三羧酸循环的关键中间产物，其代谢依赖于线粒体NAD+水平。研究人员发现，IL-13处理可以增加衰老巨噬细胞中α-KG的产生，而Trem2缺失则逆转了这一效应。在T2-KO衰老巨噬细胞中，过表达Sp1、SLC25A51、Sirt2、Sirt3、Sirt5或Nampt均能逆转由Trem2缺失引起的α-KG产生减少。体外实验表明，α-KG能够促进衰老VSMC中收缩蛋白标志物（Cnn1、SM-22α、α-SMA）的表达，抑制细胞凋亡和氧化应激。在共培养体系中，α-KG能够逆转由Trem2敲除衰老巨噬细胞引起的VSMC迁移、增殖、氧化应激和凋亡的增加，并恢复α-SMA的表达。这些结果表明，α-KG是巨噬细胞IL-13/Trem2复合物与VSMC表型之间串扰的介质。
补充α-KG可逆转巨噬细胞Trem2缺失引发的血管衰老和功能障碍
为了验证α-KG在体内的治疗潜力，研究人员给老年WT和T2-cKO小鼠补充了α-KG。结果显示，α-KG补充部分逆转了T2-cKO小鼠升高的PWV值，改善了血管收缩-舒张功能，减轻了动脉中膜增厚、胶原沉积和氧化应激反应。此外，α-KG补充还上调了T2-cKO小鼠主动脉中α-SMA和Sirt6的表达，下调了Collagen I和IL-6的表达。这些结果表明，α-KG给药可以减轻由巨噬细胞Trem2敲除引发的衰老诱导的血管功能障碍。
结论与讨论
本研究首次揭示了巨噬细胞Trem2在血管衰老中的关键保护作用。研究发现，衰老巨噬细胞分泌的IL-13可直接结合Trem2，激活Syk-Sp1-SLC25A51信号通路，促进线粒体NAD+转运，进而通过代谢重编程增加α-KG的产生。巨噬细胞来源的α-KG以旁分泌方式作用于血管平滑肌细胞（VSMC），调控其表型，最终延缓血管衰老。该研究不仅阐明了IL-13/Trem2轴作为血管衰老保护机制的新机制，也为靶向Trem2或补充α-KG治疗血管衰老相关疾病提供了新的理论依据和潜在的治疗靶点。
