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在肺泡再生机制及相关疾病研究中，为明确 AMF 样细胞在肺再生中的作用，研究人员利用小鼠模型、单细胞转录组等技术开展研究。结果发现 AMF 样细胞在肺泡再生时出现，其失调与人类肺泡再生失败有关。这为肺再生治疗及相关疾病研究提供新思路。
一、研究背景
在人体的复杂生理体系中，肺部就像一台精密的 “气体交换器”，而肺泡则是这台 “机器” 的核心部件。肺泡的健康与否，直接关乎着气体交换的效率，影响着人体的正常运转。当肺部受到如流感病毒等侵害时，肺泡会遭受损伤，进而引发一系列严重的健康问题，像急性呼吸窘迫综合征（ARDS），其死亡率高达 40%，目前却缺乏有效的治疗手段来促进肺泡再生。
在肺发育的过程中，有一种名为肺泡肌成纤维细胞（AMFs）的细胞，它在肺泡形成阶段发挥着关键作用。不过，传统观点认为，在肺泡发育完成后，AMFs 就会通过凋亡的方式从肺部消失。但近年来，一些研究迹象表明，AMF 样细胞或与之相关的发育机制，可能在成年后的肺泡修复和再生过程中扮演着重要角色。比如，将新生儿的 ACTA2+成纤维细胞移植到成年小鼠受损的肺部，能够改善肺泡的修复情况；还有研究发现，成年小鼠单侧部分肺切除（PNX）后，间充质细胞的收缩对代偿性肺生长至关重要，虽然这些现象尚未直接与 AMFs 或 AMF 样细胞联系起来，但都暗示着 AMF 相关的发育事件或许在受损成年肺的肺泡再生过程中有着重要意义。
然而，目前对于间充质细胞在肺泡再生中的具体作用机制，以及 AMF 样细胞在其中的角色，仍存在诸多未知。正是在这样的背景下，为了深入探究肺泡再生的奥秘，来自 Justus Liebig University Giessen 等多个研究机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Cell Reports》杂志上。
二、研究方法
研究人员主要运用了以下关键技术方法：
- 谱系追踪技术：利用 Acta2-Cre-ERT2; tdTomatoflox 和 Gli1Cre-ERT2; tdTomatoflox 小鼠模型，通过给小鼠注射他莫昔芬，标记特定细胞，追踪细胞的命运变化。
- 单细胞转录组测序（scRNA-seq）：对标记细胞进行荧光激活细胞分选（FACS）后，开展单细胞转录组测序，分析不同细胞群体的基因表达特征，以确定细胞类型和功能。
- 三维（3D）共聚焦成像：用于观察细胞在组织中的分布和相互作用，直观呈现细胞的空间位置关系。
- 体外类器官实验：将分选的细胞与肺泡上皮细胞共培养，在体外构建肺泡类器官（alveolospheres），研究细胞对肺泡再生的影响。
三、研究结果
- AMFs 的特征及命运研究人员通过两种独立的基因方法（Acta2-Cre-ERT2; tdTomatoflox 和 Gli1Cre-ERT2; tdTomatoflox）标记细胞，发现出生后第 7 天（P7）的肺组织中，AMFs 数量丰富，且具有高增殖性。随着时间推移，其数量逐渐减少。通过纵向单细胞 RNA 测序（scRNA-seq），确定了 P7 时 AMF 的基因特征，基因本体（GO）分析显示其富集的通路主要与形态发生和发育相关。
- 肺再生过程中 AMF 样细胞的出现在单侧部分肺切除（PNX）后的代偿性肺生长模型中，研究人员发现间充质细胞呈现出与发育阶段 AMFs 相似的转录组特征，AMF 基因特征在间充质细胞中显著上调。在流感病毒感染后的肺泡再生模型中，8 - 12 周龄的 Gli1Cre-ERT2; tdTomatoflox 小鼠感染流感病毒 A/Puerto Rico/8/34 H1N1（PR8）后，通过 scRNA-seq 和 RNAscope 等技术检测到 MyoFBs 细胞大量出现，这些细胞与发育阶段的 AMFs 聚类在一起，被称为 AMF 样细胞。它们具有增殖性，且表达典型的 MyoFB 标记物。
- AMF 样细胞的来源及功能虽然 AMF 样细胞与纤维化相关的肌成纤维细胞（FAMs）具有相似的转录组特征，但研究表明，AMF 样细胞并非来源于 FGF10+的肺泡成纤维细胞。通过 CellChat 分析发现，AMFs 和 AMF 样细胞与 AT1 和 AT2 细胞存在强烈的相互作用，体外类器官实验也显示，感染 PR8 后分离的 tdTom+细胞支持 AT2 细胞生长的能力更强，暗示 AMF 样细胞在促进肺泡再生中具有重要作用。
- AMF 样细胞与人类疾病的关系对人类供体和慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的肺组织进行免疫荧光（IF）分析发现，COPD 患者肺组织中 AMF 样细胞的标记物 CTHRC1 和 KI-67 表达显著降低；而在流感病毒引起的 ARDS 患者的肺组织中，AMF 样细胞的标记物 ACTA2 和 CTHRC1 表达强烈，这表明 AMF 样细胞的失调与人类肺泡再生失败以及疾病的发生发展密切相关。
四、研究结论与讨论
本研究通过多种实验技术，揭示了成年肺间充质细胞在肺泡再生过程中会上调发育阶段 AMF 的基因特征，AMF 样细胞在肺再生过程中发挥着关键作用。其在不同肺损伤修复模型中的出现，表明它可能是肺再生机制中的重要组成部分。同时，研究还发现 AMF 样细胞的失调与人类的 ARDS 和 COPD 等疾病相关，这为理解这些疾病的发病机制提供了新的视角。
然而，目前仍有许多问题有待解决。例如，AMF 样细胞的具体细胞起源尚未完全明确，虽然已知部分来源于 GLI1+细胞，但其他来源还需进一步探究；其在修复和再生过程中的实际功能，以及在体内与主要上皮细胞的相互作用等，都需要更多的研究来阐明。未来，针对这些问题的深入研究，有望为促进肺泡再生、治疗肺部疾病开发出创新的治疗策略。
