嘌呤能受体P2RY11通过NAD?-SIRT1-PGC-1α轴调控巨噬细胞线粒体代谢促进组织再生

《Cell Communication and Signaling》：P2RY11–SIRT1–PGC-1α–dependent mitochondrial redox and bioenergetic regulation of macrophages drives fin regeneration in zebrafish

　　

摘要

背景

组织再生是一个高能耗过程，需要线粒体生物能量学和氧化还原稳态的协调配合。组织损伤后，细胞外ATP会迅速释放，但ATP衍生信号如何支持再生修复仍不完全清楚。本研究探讨了嘌呤能受体P2RY11是否调控巨噬细胞线粒体代谢，从而促进组织再生。

方法

以斑马鱼尾鳍再生作为体内模型，我们检测了缺失幼鱼中的再生性生长、细胞增殖、巨噬细胞聚集与迁移、线粒体功能、氧化还原状态及代谢基因表达情况。结合P2RY11的基因敲除和药理学抑制，以及巨噬细胞耗竭和靶向SIRT1–PGC-1α轴及PPARγ信号通路的通路挽救实验。

结果

缺失或抑制显著损害了尾鳍再生，降低了损伤诱导的细胞增殖，并减少了巨噬细胞在伤口的迁移能力和聚集。机制上，缺失破坏了全身线粒体代谢和氧化还原稳态，表现为NAD?/NADH比值降低和PGC-1α表达下降。重要的是，细胞分辨分析进一步揭示了损伤相关巨噬细胞中线粒体去极化、mtROS累积增加及ATP水平降低。全身抗氧化防御也受到损害，表现为CAT和SOD活性降低、GSH含量减少及抗氧化相关基因表达受抑。药理学激活SIRT1或PGC-1α可恢复线粒体氧化还原和生物能量功能并挽救鳍再生，而抑制PGC-1α则废除了SIRT1介导的挽救作用。重要的是，巨噬细胞耗竭消除了SIRT1–PGC-1α激活的再生益处，证明巨噬细胞是该通路的必要效应细胞。使用临床批准的PPARγ激动剂罗格列酮治疗同样可恢复巨噬细胞线粒体功能并挽救再生，而激活经典cAMP–PKA或PKC信号则未能改善再生效果。

结论

本研究结果鉴定出P2RY11是一种损伤响应性代谢调控因子，通过NAD⁺–SIRT1–PGC-1α轴维持巨噬细胞线粒体生物能量学和氧化还原平衡，从而促进组织再生。靶向巨噬细胞线粒体功能可能为增强再生修复提供治疗策略。