充血通过肝窦内皮细胞中CXCL9的反向分区富集肝内巨噬细胞

Congestion Enriches Intra-hepatic Macrophages Through Reverse Zonation of CXCL9 in Liver Sinusoidal Endothelial Cells

作者信息Siyuan Ma, Nawras W Habash, Mrunal K Dehankar, Nidhi Jalan-Sakrikar, Shawna A Cooper, Abid A Anwar, Sofia Jerez, Papawee Sutthirat, Jinhang Gao, Tamir Diamond, Jing Jiao, Caixin Qiu, Jingchun Yang, Sumera I Ilyas, Markcus Lee, Usman Yaqoob, Sheng Cao, Rebecca G Wells, Vijay H Shah, Moira B Hilscher
PMID39923846
发布时间2025
DOI10.1016/j.jcmgh.2025.101475

实验完整度

研究包含患者样本IMC分析、小鼠pIVCL模型、scRNA-seq、RNAish、体外细胞实验及药物干预等多层级验证,功能验证和机制研究兼备。

主要模型

人肝组织活检样本(CH、FALD、健康对照) 小鼠下腔静脉部分结扎(pIVCL)模型 原代人肝窦内皮细胞(LSECs)

重点核对

人肝组织样本类型及IMC分析条件 小鼠pIVCL手术及药物处理剂量(AMG487 5 mg/kg,抗CXCL9抗体100 μg/只) CXCL9在LSECs中的表达定位(RNAish) scRNA-seq中LSEC亚群分区及CXCL9表达 体外LSECs中β-catenin和HIF1α对CXCL9的调控

摘要

背景与目的:充血改变了肝窦沿门静脉-中央静脉轴的微环境。我们研究了肝窦中免疫细胞的空间变化,这些变化导致充血性纤维化和门静脉高压(PHTN)。方法:为了可视化充血性肝病(CH)中免疫细胞的分布,我们对CH患者、Fontan相关肝病(FALD)患者和对照者的肝组织进行了成像质谱流式(IMC)。我们进行了下腔静脉部分结扎(pIVCL)以模拟小鼠CH,并分离原代肝细胞进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)以研究肝窦内皮细胞(LSECs)的分区。在pIVCL后,小鼠接受腹腔注射AMG487(一种CXCL9受体抑制剂)或中和抗CXCL9抗体。结果:CH和FALD中肝内巨噬细胞富集。鉴于CXCL9在肝脏巨噬细胞模式形成中的作用,我们在CH中进行了RNA原位杂交(RNAish),并确定CXCL9在FALD的LSECs中高表达,提示LSECs在CH中募集巨噬细胞。pIVCL后,AMG487或抗CXCL9抗体治疗可减轻门静脉压力、纤维化和肝内巨噬细胞。为了研究促进巨噬细胞趋化的LSECs变化,我们在pIVCL和假手术后进行了scRNA-seq。分析揭示了3个根据窦状隙位置划分的LSEC亚群。RNAish鉴定出中央周围LSECs是FALD中CXCL9的主要来源。体外分析表明,β-连环蛋白和缺氧诱导因子-1α调节中央周围LSECs中的CXCL9转录。结论:来自中央周围LSECs的CXCL9在CH和FALD中富集肝内巨噬细胞,导致充血性纤维化和PHTN。靶向LSEC衍生的CXCL9的策略可能阻止CH和FALD的进展。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
充血如何沿肝窦门静脉-中央轴改变免疫细胞分布,以及这些变化如何促进充血性纤维化和门静脉高压?
核心机制
中央周围肝窦内皮细胞(LSECs)中CXCL9表达上调,通过其受体CXCR3招募巨噬细胞至肝脏,加重充血性纤维化和门静脉高压;β-catenin和HIF1α调控CXCL9转录。
主要证据
患者样本IMC显示肝内巨噬细胞富集;RNAish证实FALD中LSECs表达CXCL9;小鼠pIVCL模型中,AMG487或抗CXCL9抗体降低门静脉压力、纤维化和巨噬细胞数量;scRNA-seq鉴定出中央周围LSECs为CXCL9主要来源;体外实验证实DMOG和β-catenin突变体上调CXCL9,而siHIF1α下调之。
研究意义
靶向LSEC来源的CXCL9可能阻止CH和FALD的进展,为治疗提供了新策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者组织IMC分析

可视化CH和FALD肝脏中免疫细胞的空间分布

对CH、FALD和健康对照的FFPE肝组织切片进行IMC,使用27种金属标记抗体,经分割、聚类、表型鉴定,分析免疫细胞亚群比例和密度。

2

小鼠pIVCL模型建立

模拟人类CH以研究其病理机制

对C57BL/6小鼠进行下腔静脉部分结扎(pIVCL)或假手术,6周后评估门静脉压力、纤维化和免疫细胞浸润。

3

CXCL9表达验证

验证CH/FALD中LSECs是否表达CXCL9

使用RNAish检测小鼠和患者肝脏中CXCL9 mRNA表达,并检测血清CXCL9水平。

4

药物干预实验

验证CXCL9/CXCR3通路在纤维化和PHTN中的作用

pIVCL后小鼠接受AMG487(CXCR3抑制剂)或抗CXCL9中和抗体治疗,评估门静脉压力、纤维化程度和巨噬细胞数量。

5

单细胞RNA测序分析

研究CH中LSEC亚群及其基因表达变化

从pIVCL和假手术小鼠肝脏中分离非实质细胞,使用10X Genomics平台进行scRNA-seq,经Seurat聚类和空间重建算法,鉴定LSEC亚群并分析差异表达基因。

6

体外机制研究

验证HIF1α和β-catenin对CXCL9的调控

在原代人LSECs中,使用DMOG(缺氧模拟剂)和pcDNA3-S33Y β-catenin突变体或siRNA处理,检测CXCL9 mRNA水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Bond RX自动染色仪Leica Biosystems--
Superblock封闭液ThermoFisher--
铱核酸嵌入剂Standard BioTools--
Helios飞行时间质谱流式细胞仪Standard BioTools--
Hyperion成像系统Standard BioTools--
Ilastik 1.3.3----
CellProfiler 3版----
AMG487Sigma-Aldrich--
抗CXCL9中和抗体BioXCell--
CD68抗体AbcamAB283654
数字血压分析仪A&D Instruments--
10x Chromium10x Genomics--
ACD RNAscope LS多重荧光试剂盒ACD322800
Opal 520试剂盒PerkinElmerFP1487001KT
Opal 690试剂盒PerkinElmerFP1497001KT
Cd117抗体R&D SystemsAF1366
Alexa Fluor 488二抗Sigma-Aldrich--
EVOS M7000成像系统Thermo FisherAMF7000
人CXCL9 ELISA试剂盒InvitrogenEHCXCL9
小鼠CXCL9/MIG Quantikine ELISA试剂盒R&D Systems--
Liberase-TLRoche05401020001
DNA酶IRoche10104159001
Percoll----
TruStain FcX PlusBioLegend156604
CXCR3 BV786BD Horizon--
仓鼠同型对照抗体BD Horizon--
Cytek Aurora 4激光流式细胞仪Cytek Biosciences--
原代人LSECsScienCell5000
DMOGSigma-AldrichD3695
pcDNA3-S33Y质粒Addgene19286
Lipofectamine 3000Thermo FisherL3000001
siHIF1-αDharmaconL-004018-00-0005
siControlDharmaconD-001810-10-05
OligofectamineThermo Fisher12252011

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者样本IMC分析
样本类型(FFPE肝活检)、抗体panel及稀释度、ROI选择、图像分割和标准化参数
阅读提示:Methods中的Tissue Staining for IMC、IMC Image Acquisition、Image Pre-processing and Cell Segmentation for IMC Analysis及Supplementary Table 1
小鼠pIVCL模型
小鼠品系(C57BL/6)、年龄(8-10周)、手术方式(pIVCL)、术后时间(6周)
阅读提示:Methods中的Partial inferior vena cava ligation
药物干预
AMG487剂量(5 mg/kg)、给药途径(腹腔)、频率(每周3次)、持续时间(6周);抗CXCL9抗体剂量(100 μg/小鼠),对照组(DMSO或生理盐水)
阅读提示:Methods中的Partial inferior vena cava ligation及Figure 4、9的图注
scRNA-seq
细胞分离方法(免疫磁珠)、10X Chromium平台、测序深度、聚类参数(分辨率0.3)、LSEC标记基因(Aqp1, Pecam1, f8, Kdr)、空间分区算法(Halpern等)
阅读提示:Methods中的scRNA-seq and Analysis及Figure 10-16
RNAish
探针(CXCL9, Cd117, β-catenin)、试剂盒(RNAscope)、染色流程、共定位分析
阅读提示:Methods中的RNA in situ hybridization及Figure 5、14
体外LSEC实验
细胞来源(ScienCell)、培养条件、DMOG浓度(1 mM)、处理时间(24h)、质粒浓度、转染试剂(Lipofectamine 3000, Oligofectamine)、转染时间(siRNA 48h)
阅读提示:Methods中的In vitro experiments及Figure 17、18