衰老内皮细胞通过APP-CD74信号轴调节巨噬细胞表型并增强对胞葬作用的抵抗力

《Cell Communication and Signaling》：Endothelial senescence impairs efferocytosis and alters macrophage responses: insights into APP-CD74 signaling

　　

摘要

背景

内皮细胞衰老参与血管老化和慢性炎症，但其对内皮细胞–巨噬细胞相互作用的影响仍知之甚少。本研究结合功能检测、全局蛋白质组学、三维共培养类球体模型和单细胞转录组学，阐明衰老内皮细胞如何调节巨噬细胞表型及细胞间通讯。

方法

通过人类脐静脉内皮细胞（HUVEC）的连续传代培养诱导其复制性衰老。人类单核细胞来源的巨噬细胞（MDM）由外周血单个核细胞分化获得。

结果

衰老内皮细胞（sEC）表现出经典的形态学和分子衰老标志物。此外，在脱离应激条件下，sEC发生凋亡的频率低于对照内皮细胞（cEC）。凋亡的sEC保留了更高水平的“不要吃我”信号CD47，且被人类MDM清除的效率较低，表明其对胞葬作用的抵抗力增强。蛋白质组学分析显示sEC中有超过1000种差异表达蛋白，其中与溶酶体功能、免疫激活、抗原呈递和TNF信号通路相关的路径富集显著。在三维内皮细胞–巨噬细胞类球体中，单细胞RNA测序鉴定出异质性的内皮细胞群体（KLF2?、SERPINE1?和MEOX2?）以及三种巨噬细胞亚群（FOLR2?、CHI3L1?和MKI67?）。KEGG通路分析表明，吞噬体通路在所有巨噬细胞群体中均一致富集，而FOLR2?和CHI3L1?巨噬细胞还出现了炎症和抗原处理程序的变化。基于CellChat的配体–受体分析揭示了APP–CD74信号轴作为衰老增强的关键通讯轴。sEC表现出APP表达增加，并显示出向表达CD74的FOLR2?和MKI67?巨噬细胞亚群更强的预测信号传导能力，而缺氧适应型CHI3L1?巨噬细胞则表现出CD74水平降低。在内分泌旁分泌transwell模型的功能验证中，内皮细胞中APP敲低后巨噬细胞CD74丰度未见显著变化，但重组APP770降低了巨噬细胞的IL-10表达和分泌。

结论

综合而言，本研究结果表明内皮细胞衰老损害了胞葬清除功能并改变了巨噬细胞反应，可能参与血管老化相关的免疫失调。