“哺乳期誘導的巨噬細胞（liMacs）”的最新研究

巨噬細胞是一種位于組織內的白血球，源自單核細胞，而單核細胞又來源于骨髓中的前體細胞。巨噬細胞和單核細胞皆為吞噬細胞，在脊椎動物體內參與非特異性防衛（先天性免疫）和特異性防衛（細胞免疫）。它們的主要功能是以固定細胞或游離細胞的形式對細胞殘片及病原體進行噬菌作用（即吞噬以及消化），并激活淋巴球或其他免疫細胞，令其對病原體作出反應。巨噬細胞屬免疫細胞，有多種功能，是研究細胞吞噬、細胞免疫和分子免疫學的重要對象。巨噬細胞容易獲得，便于培養，并可進行純化。巨噬細胞屬不繁殖細胞群，在條件適宜下可生活2-3周，多用做原代培養，難以長期生存。

巨噬細胞參與免疫防御、器官生成和組織穩態的維持，就小鼠乳腺而言，巨噬細胞支持青春期的導管發育、發情期的上皮細胞重塑、妊娠期的乳腺泡擴張和哺乳期后的退化，但是否與泌乳功能有關，目前還不完全清楚【1-3】。人們普遍認為嬰兒剛出生時的免疫力部分依賴于母乳中的免疫球蛋白，然而，研究發現母乳中也含有母體白細胞，盡管對其中的淋巴細胞了解的越來越多【4, 5】，但對母乳中的髓系細胞的起源、特性和轉運等的了解仍然不足。

近日，來自瑞士蘇黎世大學的Melanie Greter?團隊在Nature Immunology雜志上發表了文章 Lactation-associated macrophages exist in murine mammary tissue and human milk，他們通過對小鼠乳腺巨噬細胞進行分析，確定了哺乳期出現的特定巨噬細胞群的起源和對細胞因子的依賴性，并確定了其在人乳中的對應物。

為了了解巨噬細胞在泌乳中的功能，研究人員首先通過流式細胞分析對小鼠哺乳期乳腺中的髓系細胞和非哺乳期對照進行表征和比較，將一群以前研究中被稱為導管巨噬細胞的細胞重新定義為“哺乳期誘導的巨噬細胞（liMacs）”，在哺乳期最為豐富，而幾乎不存在于妊娠晚期和未育雌鼠中，相對于其他巨噬細胞，scRNA-seq顯示liMacs表現出獨特的轉錄特征，與吞噬、炎癥反應和對LPS的反應有關的基因等明顯上調。為了確認這群細胞的起源，作者用tdTomato標記單核細胞，并觀察到哺乳期乳腺中大約35%和50%的F4/80lo和F4/80hi巨噬細胞，同時還有75%的liMacs被tdTomato標記，表明liMacs主要來自單核細胞。已知酪氨酸激酶細胞表面受體CSF-1R對大多數巨噬細胞群體的發育和維持至關重要【6】，為了測試這一信號是否也調控liMac，作者構建了CD11c+細胞特異性敲除Csf1r的小鼠，這種小鼠哺乳期乳腺中幾乎完全沒有liMacs，但不影響F4/80lo和F4/80hi巨噬細胞，提示CSF-1R在liMacs的發育中起作用。

那么特定在哺乳期才出現的liMacs有什么功能呢？首先，作者觀察到CD11c+細胞特異性敲除Csf1r母鼠和對照母鼠的乳腺大小和數量相當，幼崽的體重增長和健康狀況相當，對乳汁的蛋白組學分析表明表達最豐富的50種蛋白及免疫球蛋白含量沒有明顯差異。基于前面的scRNA-seq結果，作者評估了liMacs的吞噬能力，將乳腺巨噬細胞暴露于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等微生物，liMacs相較于其他巨噬細胞而言，吞噬大腸桿菌的能力明顯增強，但后者沒有明顯差異。為了進一步探究其作用，作者構建了一個由LPS誘導的急性乳腺炎模型，流式細胞檢測顯示Ly6G+中性粒細胞的頻率和總細胞數都有所增加，在注射LPS前通過CSF-1抗體處理耗盡liMacs，與未處理的相比，中性粒細胞浸潤明顯減少，說明雖然liMacs不影響乳腺組織重塑，但會進入乳汁對微生物刺激作出反應，并招募先天免疫細胞。

圖1. LiMacs有助于微生物刺激條件下中性粒細胞的募集。

之前的工作已經對人乳中的但和巨噬細胞進行了scRNA-seq分析【5, 7】，能否找到小鼠liMacs的對應物呢？在巨噬細胞中，作者觀察到三個類群，將liMacs轉錄組與人乳巨噬細胞的比較表明，許多liMacs標志性基因，包括HEXB、CXCL16、CLEC7A、LPCAT2或MS4A7，也在人巨噬細胞的一個或全部三個亞群中表達，表明在不同物種間存在部分保守的泌乳相關巨噬細胞譜。小鼠哺乳期乳腺巨噬細胞和三個人乳巨噬細胞亞群之間的相似性評分分析表明，liMacs和小鼠F4/80lo巨噬細胞主要與人乳巨噬細胞的Mac 2亞群相似，而小鼠F4/80hi巨噬細胞與Mac 1和Mac 2相匹配。

總之，這項工作從表型和轉錄水平上描述了哺乳期在乳腺中出現并外滲到乳汁中的小鼠巨噬細胞群，并進一步確定了人乳中相對應的巨噬細胞亞群，這些數據將有助于研究哺乳期巨噬細胞對母親和嬰兒在健康和疾病方面的影響。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41590-023-01530-0

參考文獻：

1. Ingman, V. W., Wyckoff, J., Gouon-Evans, V., Condeelis, J. & Pollard, J. W. Macrophages promote collagen fibrillogenesis around terminal end buds of the developing mammary gland. Dev. Dyn. 235, 3222–3229 (2006).

2. Dawson, C. A. et al. Tissue-resident ductal macrophages survey the mammary epithelium and facilitate tissue remodelling. Nat. Cell Biol. 22, 546–558 (2020).

3. Gouon-Evans, V., Rothenberg, M. E. & Pollard, J. W. Postnatal mammary gland development requires macrophages and eosinophils. Development 127, 2269–2282 (2000).

4. Zhou, L. et al. Two independent pathways of maternal cell transmission to offspring: through placenta during pregnancy and by breast-feeding after birth. Immunology 101, 570–580 (2000).

5. Trend, S. et al. Leukocyte populations in human preterm and term breast milk identified by multicolour flow cytometry. PLoS ONE 10, e0135580 (2015).

6. Erblich, B., Zhu, L., Etgen, A. M., Dobrenis, K. & Pollard, J. W. Absence of colony stimulation factor-1 receptor results in loss of microglia, disrupted brain development and olfactory deficits. PLoS ONE 6, e26317 (2011).

7. Nyquist, S. K. et al. Cellular and transcriptional diversity over the course of human lactation. Proc. Natl Acad. Sci. USA 119, e2121720119 (2022).