心力衰竭已被公認為全球性流行病， 盡管針對終末期心力衰竭患者已有多種治療方案，但心臟移植（HT）仍是目前最有效的治療手段。減輕心肌缺血再灌注（IR）損傷，對于提高心臟移植的成功率、改善患者預后至關(guān)重要。在心臟移植過程中，浸潤的中性粒細胞受到多種其他細胞類型的調(diào)控與影響，通過過度釋放中性粒細胞胞外陷阱（NETs），進一步加劇心肌IR損傷。盡管如此，中性粒細胞與其他非心肌細胞之間相互作用的精確機制尚不明確。
武漢大學人民醫(yī)院夏中元教授團隊在Advanced Science（IF 14.1）上發(fā)表了題為“Inhibition of Macrophage ARID3A Alleviates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury After Heart Transplantation by Reducing THBS1/CD47 Signaling-Mediated Neutrophil Extracellular Traps Formation”的研究論文，結(jié)果表明THBS1/CD47信號通路是介導M1型巨噬細胞與NETs相關(guān)中性粒細胞之間相互作用的關(guān)鍵橋梁，4-辛基衣康酸酯（4-OI）有望成為治療心臟移植后心肌缺血再灌注損傷的潛在治療候選藥物。
· 維真助力 - 腺病毒·
基因信息
THBS1：血小板反應蛋白-1
ARID3A：富含AT結(jié)構(gòu)域的相互作用蛋白3A
CD47：整合素相關(guān)蛋白CD47
病毒產(chǎn)品及感染細胞
Ad-THBS1、 Ad-ARID3A（THP-1細胞）
Ad-CD47（HL-60細胞）
MOI 50
感染時間 12h
WB證實腺病毒介導基因成功過表達
研究結(jié)果
1、M1巨噬細胞通過THBS1/CD47軸誘導NETosis
作者發(fā)現(xiàn)心臟移植患者術(shù)后血清中MPO-DNA復合物（NETs標志物）水平顯著上升，中性粒細胞更容易被誘導產(chǎn)生NETs，并且NETosis與HT患者心肌IR損傷的發(fā)生密切相關(guān)；利用小鼠頸部異位心臟移植模型和心肌細胞缺氧復氧（H/R）模型在體內(nèi)外探究了HT再灌注損傷的病理生理學，發(fā)現(xiàn)NETs是心臟移植后心肌IR損傷的關(guān)鍵介質(zhì)，靶向NETs形成是潛在治療方向。為明確產(chǎn)生NETs的中性粒細胞類型，研究團隊對移植心臟的非心肌細胞進行了scRNA-seq分析，DEGs分析確定了9個細胞亞群，并發(fā)現(xiàn)Ero1l+中性粒細胞亞群NETs評分最高，定義為“NETs相關(guān)中性粒細胞”，與HT后心肌IR損傷誘導的NETs密切相關(guān)。進一步的研究表明HT后心肌IR損傷過程中Ero1l+中性粒細胞NETs的形成與M1巨噬細胞密切相關(guān)。作者分析了巨噬細胞驅(qū)動的配體-受體對，發(fā)現(xiàn)THBS1-CD47的差異在M1巨噬細胞亞群和Ero1l+中性粒細胞之間很明顯。免疫共沉淀實驗證表明，與對照組相比，IR組中THBS1和CD47之間的相互作用顯著增加。M1巨噬細胞是HT后THBS1分泌的來源之一，巨噬細胞可以通過產(chǎn)生THBS1介質(zhì)來誘導中性粒細胞CD47激活和NETs表型，加劇IR損傷。
圖1. M1巨噬細胞通過THBS1/CD47軸誘導NETosis
2、ARID3A在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)M1巨噬細胞中THBS1的表達
作者通過機制研究發(fā)現(xiàn)CD47在心肌IR期間通過調(diào)節(jié)p38 MAPK信號通路的激活來促進NETosis，為探索THBS1在M1巨噬細胞中的調(diào)控機制，利用PYSCENIC在單細胞水平上鑒定了在M1巨噬細胞亞群中特異激活的轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)現(xiàn)ARID3A是M1巨噬細胞中顯著上調(diào)的轉(zhuǎn)錄因子，并通過雙熒光素酶報告基因測定和染色質(zhì)免疫沉淀 (ChIP) 分析等證實了ARID3A直接結(jié)合HBS1啟動子的P2區(qū)域并驅(qū)動其轉(zhuǎn)錄。進一步探討ARID3A在H/R損傷誘導THBS1中的作用，作者使用腺病毒（Ad-ARID3A）在 THP1 細胞中過表達ARID3A，過表達ARID3A的巨噬細胞在H/R上清刺激下THBS1分泌和表達顯著增加；同時，在髓系特異性ARID3A敲除小鼠中表現(xiàn)出減輕的心肌損傷和NETs水平，也證實了ARID3A驅(qū)動HT后心肌IR損傷誘導的M1巨噬細胞中THBS1 的轉(zhuǎn)錄。進一步研究發(fā)現(xiàn)ARID3A通過THBS1/CD47信號通路調(diào)節(jié)HT后NETs的形成和心肌IR損傷。
圖2. ARID3A在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)M1巨噬細胞中THBS1的表達
3、4-OI可以靶向巨噬細胞中的ARID3A發(fā)揮治療作用
代謝物衣康酸和衣康酸衍生物已表現(xiàn)出抑制巨噬細胞炎癥反應的優(yōu)異特性，作者分析了衣康酸衍生物4-OI在HT期間心肌IR損傷中的作用，發(fā)現(xiàn)外源性給予4-OI可以通過抑制HT期間M1巨噬細胞極化和NETosis來減輕心肌IR損傷。ARID3A是4-OI的直接靶點，4-OI 呈濃度依賴性抑制H/R上清誘導的巨噬細胞ARID3A表達，同時降低THBS1分泌，表明4-OI可能主要通過ARID3A依賴性機制發(fā)揮其心臟保護作用。此外，THP-1細胞中ARID3A的過表達，能通過增加THBS1表達來逆轉(zhuǎn)4-OI對NETosis的抑制作用。已有證據(jù)表明，4-OI可以通過激活核紅細胞2相關(guān)因子2 (NRF2) 信號通路發(fā)揮心臟保護作用，從而促進巨噬細胞極化并減少炎癥。作者進一步評估了外源4-OI治療是否會在H/R期間誘導 THP-1細胞中NRF2激活，發(fā)現(xiàn)ARID3A的過表達逆轉(zhuǎn)了4-OI對NRF2/HO-1通路的激活。綜上4-OI對心臟保護作用，不僅與限制THBS1/CD47通路的激活有關(guān)，還與抗氧化因子NRF2在巨噬細胞中的積累有關(guān)。
圖3. 4-OI可能靶向巨噬細胞ARID3A發(fā)揮治療作用
小結(jié)
本研究證明巨噬細胞ARID3A通過調(diào)節(jié)THBS1/CD47軸誘導HT后NETs的產(chǎn)生和心肌IR損傷，為4-OI對HT心肌IR損傷的保護作用提供了有力的證據(jù)。