溶载体家族1成员5（SLC1A5）依赖的谷氨酰胺转运调控肝再生过程中的巨噬细胞衰老与胞葬作用

《Molecular Biomedicine》：Solute Carrier Family 1 Member 5 (SLC1A5)-dependent glutamine transport regulates macrophage senescence and efferocytosis during liver regeneration

　　

肝脏在损伤或手术切除后具有非凡的再生能力，这一过程高度依赖于免疫微环境的协调调控。尽管巨噬细胞被认为是肝组织修复的关键协调者，但调控其在再生过程中功能转换的精确检查点仍然难以捉摸。在此，研究人员将谷氨酰胺转运体SLC1A5（溶质载体家族1成员5，Solute Carrier Family 1 Member 5）确定为肝再生过程中巨噬细胞功能的关键代谢守门人。利用部分肝切除术小鼠模型，研究人员发现SLC1A5在再生活跃期于单核细胞来源的巨噬细胞中显著上调。髓系特异性敲除Slc1a5（Slc1a5^fl/flLyz2^cre）严重损害肝细胞增殖，并降低巨噬细胞来源的再生因子表达。机制上，Slc1a5缺乏耗竭细胞内谷氨酰胺，触发巨噬细胞衰老并驱动促炎表型。这种衰老状态选择性下调Gas6（生长停滞特异性蛋白6，Growth Arrest Specific 6）——一种胞葬作用的关键桥接配体，从而损害凋亡细胞清除并加剧局部炎症。值得注意的是，外源性Gas6、衰老细胞清除剂槲皮素（Quercetin）治疗或体内L-谷氨酰胺补充均可成功缓解巨噬细胞衰老，恢复Gas6介导的胞葬作用，并挽救受损的肝再生。总之，研究结果揭示了一条新的“Slc1a5-谷氨酰胺-衰老-胞葬”轴，决定巨噬细胞驱动的组织修复。这项研究不仅揭示了基本的免疫代谢机制，而且强调了谷氨酰胺补充和衰老细胞清除疗法作为加速肝再生的有前景的临床策略。

肝脏具有强大的再生能力，是人体的重要保护机制。肝再生受代谢和免疫网络的精细调控，肝细胞是主要再生细胞，但巨噬细胞通过分泌再生因子、清除凋亡细胞等方式协调修复过程。目前，促进肝再生的临床策略仍有限，亟需阐明其深层机制。已有研究表明谷氨酰胺转运体SLC1A5参与巨噬细胞功能调控，但SLC1A5介导的谷氨酰胺转运是否通过影响衰老和胞葬作用来调控肝再生，尚不清楚。针对这一问题，研究人员利用髓系特异性Slc1a5敲除小鼠（Slc1a5^fl/flLyz2^cre）建立2/3部分肝切除模型，发现Slc1a5缺失导致巨噬细胞衰老、胞葬受损和肝再生障碍，并揭示“Slc1a5-谷氨酰胺-衰老-胞葬”这一新轴。外源性Gas6、槲皮素或L-谷氨酰胺补充可挽救肝再生缺陷，提示谷氨酰胺补充或衰老细胞清除疗法可能成为加速肝再生的临床策略。该研究成果发表于《Molecular Biomedicine》。

主要关键技术方法：研究人员使用髓系特异性Slc1a5基因敲除小鼠（来源于GemPharmatech Co. Ltd.）和野生型对照，构建2/3部分肝切除模型；利用公共scRNA-seq数据集（中国国家基因库数据库CNGBdb：CNP0002310）分析Slc1a5细胞分布；体外培养骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）进行RNA-seq、SA-β-gal染色、流式细胞术、PCR、Western blot、G-LISA、LC-MS/MS检测；采用DOX诱导衰老、槲皮素清除衰老细胞、Gas6蛋白补充和L-谷氨酰胺体内外干预；通过免疫荧光共染评估体内外胞葬，利用AML-12细胞共培养和CCK-8检测肝细胞增殖，并通过氯膦酸盐耗竭巨噬细胞后进行过继转移验证。

结果部分：

**肝再生过程中巨噬细胞Slc1a5上调**：通过野生型小鼠部分肝切除模型，结合H&E染色、Ki67免疫荧光和肝重/体重比，确认48小时为再生高峰；PCR检测显示巨噬细胞Slc1a5表达在48小时达峰。公共scRNA-seq数据分析显示Slc1a5主要表达于单核细胞来源巨噬细胞，且第2天较第0天显著上调，提示巨噬细胞Slc1a5上调可能参与肝再生。

**巨噬细胞Slc1a5缺失损害肝再生**：Slc1a5^fl/flLyz2^cre小鼠肝切除后肝重/体重比、HE染色、ALT/AST、Ki67阳性细胞均显示再生受损，巨噬细胞再生因子Tgf-β、Egf、Hgf、Pdgf表达下降。BMDM RNA-seq显示炎症相关基因上调、细胞分裂相关基因下调，体内F4/80/p21共染发现衰老巨噬细胞增多，TUNEL共染显示胞葬功能降低，表明Slc1a5缺失通过促进衰老和抑制胞葬损害再生。

**巨噬细胞Slc1a5缺失驱动细胞衰老并促进炎症**：体外BMDM实验显示Slc1a5缺失增加SA-β-gal阳性细胞，流式检测CD86升高、CD206降低，PCR显示促炎因子Tnf-α、Il-1β、Il-6升高，抗炎因子Il-10降低，再生因子也减少；Western blot证实mTOR和p-mTOR表达下降，说明Slc1a5缺失经谷氨酰胺缺乏抑制mTOR信号，诱导衰老和促炎表型。

**Slc1a5介导的Gas6信号对巨噬细胞胞葬和肝再生至关重要**：Slc1a5缺陷BMDMs中Gas6和Rac1蛋白减少，Rac1-GTP活性下降；外源性Gas6恢复胞葬功能、下调促炎因子并上调Il-10。体内Gas6给药改善肝再生，增加Ki67阳性细胞、肝重/体重比和体内胞葬，并恢复再生因子表达，证明Gas6介导的胞葬是Slc1a5调控再生的下游关键机制。

**巨噬细胞衰老驱动胞葬功能受损和促炎表型**：使用多柔比星（DOX）诱导BMDM衰老后，Gas6和Rac1减少，胞葬受损，促炎因子升高；用衰老细胞清除剂槲皮素处理后，Gas6和Rac1恢复，胞葬改善，炎症减轻，证明衰老直接导致胞葬障碍和促炎极化。

**L-谷氨酰胺逆转SLC1A5缺陷巨噬细胞的衰老和受损胞葬**：Slc1a5缺陷BMDMs补充L-谷氨酰胺后，SA-β-gal阳性细胞减少，Gas6和Rac1恢复，胞葬功能改善，促炎细胞因子降低；LC-MS/MS确认细胞内谷氨酰胺水平升高。与AML-12细胞共培养实验显示L-谷氨酰胺处理的BMDMs促进肝细胞增殖；过继转移实验也证明该处理可减轻肝再生延迟。

**体内L-谷氨酰胺给药作为肝再生的潜在治疗策略**：对部分肝切除小鼠灌胃L-谷氨酰胺，发现Slc1a5缺陷小鼠肝脏中F4/80/p21双阳性细胞减少，组织和巨噬细胞谷氨酰胺水平升高，HE和Ki67显示肝再生加速，胞葬功能恢复，再生因子表达升高；野生型小鼠也有增殖改善趋势，但肝重/体重比无显著差异，提示可能存在“天花板效应”。

讨论部分：该研究明确了巨噬细胞Slc1a5通过转运谷氨酰胺维持细胞稳态，谷氨酰胺缺乏导致巨噬细胞衰老，下调Gas6引起胞葬障碍和促炎表型，最终抑制肝再生。Slc1a5介导的谷氨酰胺转运对巨噬细胞功能至关重要，补充谷氨酰胺或消除衰老细胞可逆转上述缺陷。研究也存在局限性：如DOX作为衰老诱导剂具有非特异性毒性，体外BMDM不能完全模拟体内微环境，且未单独评估不同肝内细胞类型的作用。未来需结合单细胞组学等手段深入研究。

研究结论翻译：总之，当前研究确定了巨噬细胞Slc1a5在转运谷氨酰胺中的关键作用，该过程调控细胞衰老。谷氨酰胺缺乏诱导的巨噬细胞衰老通过下调Gas6表达抑制巨噬细胞胞葬作用及随后的表型转化。肝再生受抑与胞葬功能受损的巨噬细胞相关，并可被额外补充谷氨酰胺所逆转。基于本研究结果，增强巨噬细胞的谷氨酰胺可用性可能是一种有前景的治疗策略，以减轻巨噬细胞衰老并促进肝再生。