《Immunity》：CD163+ red pulp macrophages interact with marginal metallophilic macrophages during blood-stage malaria to maintain splenic architecture
脾脏包含不同的巨噬细胞亚群，它们支持循环稳态并启动免疫反应，但这些群体的发育起源和长期动态仍不完全清楚。在这里，研究人员鉴定了一个转录上和发育上不同的表达CD163的红髓巨噬细胞（CD163high RPM）群体，该群体起源于卵黄囊祖细胞并占据一个血管相关的生态位。利用命运图谱模型，研究人员表明CD163? RPM在衰老过程中逐渐被单核细胞补充，而CD163high RPM主要是自我维持的。在血期疟疾期间，CD163high RPM被迅速耗竭，尽管寄生虫被清除但未能恢复，并被CD163?单核细胞来源的RPM取代。单细胞RNA测序和遗传小鼠模型揭示，CD163缺失加剧了边缘区的结构崩解，并选择性损害了边缘金属嗜性巨噬细胞（MMM）的恢复，强调了CD163依赖的RPM-MMM串扰。这项研究揭示，一个特化的、卵黄囊来源的CD163high RPM亚群的持续丧失在疟疾消退后长时间内重新编程了脾脏结构和巨噬细胞间串扰。
**论文解读：CD163
+红髓巨噬细胞在血期疟疾中与边缘金属嗜性巨噬细胞相互作用维持脾脏结构**
**研究背景与问题**
脾脏通过过滤血液、清除衰老红细胞（RBCs）和血源性病原体来维持循环稳态，其结构包括富含淋巴细胞的白色髓质和具有开放循环的红髓。脾脏巨噬细胞由四个主要亚群组成，分别占据不同的解剖位置：白色髓质巨噬细胞（WPMs）清除凋亡淋巴细胞；边缘区巨噬细胞（MZMs）和边缘金属嗜性巨噬细胞（MMMs）依赖核受体Lxrα，参与抗原摄取、加工和转移；红髓巨噬细胞（RPMs）高表达F4/80，负责红细胞吞噬和铁回收。在稳态下，RPMs以Spi-C依赖方式从受损/衰老红细胞回收铁，并依赖血红素加氧酶-1（Hmox1/HO-1）降解血红素，通过铁转运蛋白（SLC40A1）输出铁。巨噬细胞功能被认为与发育起源密切相关，通过命运图谱模型已揭示大多数组织驻留巨噬细胞起源于卵黄囊来源的红系-髓系祖细胞（EMPs），但脾脏巨噬细胞亚群的发育起源和长期动态仍不完全清楚。
在疟疾（由疟原虫感染引起的溶血性疾病）中，血期裂殖子侵入红细胞，通过脾脏时可能被驻留巨噬细胞清除。急性期高寄生虫负荷需要先天免疫细胞募集，但寄生虫诱导的红细胞破裂导致贫血和脾脏红细胞吞噬巨噬细胞耗竭，释放血红蛋白和游离血红素，加剧病情。CD163是红细胞吞噬巨噬细胞上表达的清道夫受体，结合血红蛋白-触珠蛋白复合物，内化后通过Hmox1分解血红素并回收铁。然而，脾脏巨噬细胞在血期疟疾中的亚群特异性作用、替换动态、串扰及长期恢复仍未解决。
**研究内容与结论**
研究人员利用命运图谱模型、单细胞RNA测序（scRNA-seq）和多种基因敲除小鼠模型，解析了脾脏巨噬细胞亚群在稳态和疟疾期间的发育起源与细胞动态。鉴定出一个转录和发育上独特的CD163
high RPM（RPM
iron）亚群，起源于卵黄囊祖细胞，主要自我维持，位于血管附近。血期疟疾导致CD163
high RPM不可逆丢失，即使寄生虫清除后也不能恢复，被单核细胞来源的CD163
? RPM替换。CD163缺失加剧了脾脏边缘区结构崩解，选择性损害MMM恢复，揭示了CD163依赖的RPM-MMM串扰。GDF15被鉴定为维持MMM的非冗余调控因子，疟疾抑制RPM中Gdf15表达，破坏营养支持轴。此外，MZM缺失导致CD163表达降低和红细胞生成恢复受损。该研究揭示了疟疾后脾脏巨噬细胞网络的长期重塑，为理解组织免疫和疫苗反应提供新靶点，论文发表在《Immunity》。
**主要技术方法**
1. 双命运图谱模型（Tnfrsf11aCre; Rosa26
LSL-YFP; Ms4a3
FlpO; Rosa26
FSF-tdTomato）同时追踪卵黄囊来源的巨噬细胞（YFP
+）和骨髓来源的单核细胞（tdTomato
+）。
2. 单细胞RNA测序（scRNA-seq）对荧光激活分选（FACS）富集的CD64
+细胞和磁珠分选（MACS）富集的CD45
?细胞进行转录组分析。
3. 遗传小鼠模型：Cd163
?/?、Gdf15
?/?、LxraKO（Tnfrsf11a
Cre/+; Lxra
fl/fl）、Igf1KO（Tnfrsf11a
Cre; Igf1
flox/flox）进行功能验证。
4. 疟疾感染模型：使用P. chabaudi AS、P. yoelii NL、P. berghei ANKA感染小鼠，分析不同时间点脾脏巨噬细胞动态。
5. 流式细胞术、免疫荧光染色、组织学（H&E、普鲁士蓝）分析脾脏结构和巨噬细胞亚群。
**研究结果**
**1. Malaria transiently disrupts splenic architecture and macrophage composition（疟疾暂时性破坏脾脏结构和巨噬细胞组成）**
研究人员通过流式细胞术和免疫荧光分析P. chabaudi感染后4–90天的脾脏。急性期（14天）出现边缘区破坏、脾肿大，RPMs数量在第1个月扩增，35天达峰后90天恢复基线；MMMs和MZMs在14天下降后逐渐恢复；WPMs一过性增加后恢复。骨髓造血干细胞和祖细胞分析显示短暂的紧急髓系生成反应，血液中单核细胞输出增加。
**2. The CD163-expressing RPM population is lost after malaria infection（表达CD163的RPM群体在疟疾感染后丢失）**
scRNA-seq分析鉴定出两个RPM亚群：常规RPM（高表达Adgre1、Mrc1）和RPM
iron（高表达Cd163、Hmox1、Slc40a1等铁代谢基因）。RPM
iron在稳态下转录上更接近铁代谢，GO富集显示与免疫激活、细胞运动相关。CD163蛋白在RPM亚群中有差异表达，CD163
high RPM在感染后4天开始减少，直至180天未恢复。免疫荧光显示CD163
high RPM定位于CD31
+血管附近。
**3. Fate mapping reveals distinct developmental trajectories of RPM populations（命运图谱揭示RPM群体的不同发育轨迹）**
Cxcr4
CreERT2命运图谱模型显示，稳态下CD163
high RPM仅约10%被单核细胞标记，衰老后增至约30%，而CD163
? RPM标记率从18%升至>45%。双命运图谱（Tnfrsf11a
Cre; Ms4a3
FlpO）进一步证实，CD163
high RPM在2月龄前几乎全部来自卵黄囊，衰老后仍保持约60%卵黄囊来源；CD163
? RPM在1岁时>50%由单核细胞来源细胞补充。
**4. Splenic macrophage subsets are differentially replenished by monocytes after malaria（疟疾后脾脏巨噬细胞亚群被单核细胞差异补充）**
双命运图谱显示，感染后CD163
high RPM完全消失且不恢复，CD163
? RPM在14天时被单核细胞来源细胞（tdTomato
+）替换，35天时多数变为双标记（YFP
+tdTomato
+）。MMMs在稳态下主要卵黄囊来源，感染后逐渐被单核细胞来源细胞替换，90天时>60%为双标记。WPMs呈现异质性，包含卵黄囊来源、短寿命单核细胞和长寿命单核细胞来源细胞。
**5. Loss of CD163 expression on macrophages is a hallmark of malaria（巨噬细胞CD163表达丢失是疟疾的标志）**
在P. yoelii和P. berghei感染中也观察到CD163
high RPM完全丢失，且不可恢复。LCMV感染和LPS注射仅引起CD163
high RPM暂时减少，部分恢复。表明疟疾引起的丢失更为持久和特异。
**6. Persistent loss of CD163
high RPMs is linked to hemolysis（CD163
high RPM持续丢失与溶血相关）**
氯喹治疗清除寄生虫后CD163
high RPM仍未恢复。苯肼（phenylhydrazine）诱导的溶血模型在7天时导致CD163
high RPM几乎消失，56天部分恢复，但未达基线。提示溶血而非寄生虫持续存在是主要驱动因素。
**7. CD163 deficiency aggravates splenic disintegration during malaria（CD163缺失加重疟疾期间脾脏崩解）**
Cd163
?/?小鼠感染后脾脏肿大和寄生虫血症与野生型相似，但MMM数量在14天显著减少，边缘区CD169信号完全消失，结构破坏更严重。表明CD163在感染期间维持MMM稳态和脾脏完整性中起关键作用。
**8. Malaria perturbs Gdf15-dependent RPM-to-MMM trophic signaling（疟疾干扰Gdf15依赖的RPM到MMM营养信号）**
CellChat分析显示，RPM
iron表达Gdf15、Igf1、Lgals9，向MMM（通过Tgfbr2、Igf1r）发送信号。感染后，这些因子在RPM中下调，而MMM中上调（代偿性）。Gdf15
?/?小鼠显示MMM减少，CD163
high RPM增加，证实Gdf15维持MMM稳态。Igf1KO未影响巨噬细胞组成。
**9. MZMs sustain RPM CD163 expression and erythropoietic recovery（MZM维持RPM CD163表达和红细胞生成恢复）**
LxraKO小鼠（缺失MMM和MZM）在稳态下CD163
high RPM显著减少，脾铁储存降低。感染后，LxraKO小鼠寄生虫血症更高，脾肿大反应减弱，红细胞计数、血红蛋白和血细胞比容恢复受损，提示MZM/RPM相互作用对红细胞生成恢复至关重要。
**讨论与结论**
本研究揭示了脾脏巨噬细胞中基于CD163表达的异质性，CD163
high RPM起源于卵黄囊，主要自我维持，位于血管附近，在血期疟疾后不可逆丢失。这种丢失并非由寄生虫持续存在驱动，而是由溶血引起，并且通过CD163-GDF15信号轴破坏RPM-MMM营养支持，导致脾脏结构崩解和MMM恢复受损。同时，MZM也反馈维持RPM的CD163表达和红细胞生成恢复。研究强调疟疾不仅引起短暂的免疫稳态丧失，还导致组织驻留巨噬细胞网络的持续重塑，可能影响二次免疫应答和疫苗反应性。该研究为靶向组织免疫和抗感染韧性提供了新思路。
**研究结论翻译**：这项研究揭示，一个特化的、卵黄囊来源的CD163
high RPM亚群的持续丧失在疟疾消退后长时间内重新编程了脾脏结构和巨噬细胞间串扰。
