肾动脉狭窄（RAS）是肾血管性高血压的主要原因，可能导致终末期肾病。狭窄远端的肾损伤以炎症、微血管丢失和间质纤维化为特征。实验研究表明，巨噬细胞浸润可加重肾脏损伤，导致纤维化和微血管损伤。巨噬细胞能够转化为肌成纤维细胞，这是通过巨噬细胞标记物（小鼠F4/80或人类CD68）和肌成纤维细胞标志物 α-平滑肌肌动蛋白（a-SMA）的共表达确定的。巨噬细胞向肌成纤维细胞转化（MMT）的过程是由转化生长因子-β（TGF-β）/Smad3 信号驱动。MMT 可能是慢性肾脏病中慢性炎症发展为致病性纤维化的关键检查点，但其对 RAS 肾纤维化的贡献仍然未知。

最近，干扰素诱导的跨膜蛋白-3（IFITM3）是一种与炎症表型和癌症相关的膜蛋白，已被确定为衰老细胞向附近实质细胞旁分泌传递衰老的关键载体。在肾脏中，衰老细胞在急性和慢性缺血性损伤中会加剧相邻细胞的衰老。然而，它们是否以及如何与巨噬细胞通讯以调节慢性缺血性肾损伤仍不清楚。

在巨噬细胞中，整合素-β3（ITGB3）的表面表达可能介导向促纤维化 M2 表型的极化，调节微环境，并与 TGF-β 协同促进上皮-间充质和内皮-间充质转化。可以想象，ITGB3 的表达也可能调节巨噬细胞中的 MMT，但其作用尚不完全清楚。

基于此，美国梅奥诊所肾脏病和高血压科、中国东南大学肾脏病研究所及上海交通大学医学院附属瑞金医院心内科团队在近日的一项研究中假设细胞衰老导致慢性 RAS 小鼠的 MMT 和肾纤维化，而衰老的实质细胞 IFITM3 和巨噬细胞 ITGB3 有助于这种情况下的细胞间通讯。研究成果发表于 Cell Death & Disease 期刊题为“Cellular senescence promotes macrophage-to-myofibroblast transition in chronic ischemic renal disease”。

实验使用仅在衰老细胞中表达 p16INK-4a 启动子驱动的绿色荧光蛋白的 INK-ATTAC 小鼠来研究肾纤维化中 a-SMA+ 肌成纤维细胞的亚群是否来源于 p16INK-4a 阳性巨噬细胞。当发生肾纤维化时，INK-ATTAC 小鼠 RAS 诱导后狭窄肾脏皮质灌注减少，血浆肌酐升高，收缩压（SBP）增加。此外，促炎和促纤维化 SASP 基因、IL-6、MMP3 和 TNF-α 的 mRNA 表达显著升高。

使用共聚焦显微镜检测到 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ 细胞，表明 p16INK-4a+ 巨噬细胞是 MMT 过程的来源。这些 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ MMT 细胞约占 a-SMA+ 肌成纤维细胞总数的 50%，F4/80+ p16INK-4a+ 细胞约占总 F4/80+ 细胞总数的 80%，而正常小鼠 F4/80+ p16INK-4a+ a-SMA+ MMT 细胞则少得多（图1 A、B）。因此，p16INK-4a+ MMT 细胞的数量与 a-SMA+ 肌成纤维细胞相关（图1 D）。

为了阐明巨噬细胞在 MMT 中的作用，用氯膦酸盐处理 RAS 小鼠以清除巨噬细胞，发现其数量减少了 45%。随着巨噬细胞的减少，p16INK-4a 和 a-SMA 分别减少了 20% 和 28%，这表明大约 50% 的巨噬细胞参与了 MMT。

进一步使用 AP20187 诱导小鼠衰老细胞的清除，发现 AP20187 降低了血浆肌酐水平，改善了狭窄肾脏的皮质灌注，并且强烈倾向于减少肾小管间质纤维化和促炎标志物表达。此外，RAS 肾脏中的 MMT 细胞数量显著减少，表明清除衰老细胞减轻了 p16INK-4a+ 相关的 MMT 增强。与正常肾脏相比，RAS 中升高的衰老标志物 SA-β-gal 在 RAS + AP20187 处理的小鼠中也显著减少（图1 A、C）。

实验还观察到衰老标志物与 F4/80+ 巨噬细胞之间以及衰老标志物与肾小管间质纤维化程度之间存在直接相关性（图1 E-H）。这些发现表明，衰老与 RAS 肾脏纤维化的严重程度密切相关，清除衰老细胞可以缓解纤维化和炎症。

图1 清除衰老细胞降低 MMT。

接下来，将衰老细胞和巨噬细胞共培养，以验证衰老细胞对巨噬细胞的直接影响并确定 MMT 的潜在机制。用 TNF-α 和 TGF-β 处理人肾小管上皮细胞（HRPTEpiC），RT-PCR 检测显示，SA-β-gal+ 细胞的数量和衰老标志物 p16INK-4a、p21Cip1/Waf1、p53、IL-6、TNF-α、PAI-1 和 MCP-1 的表达增加。

随后，将衰老细胞接种在上腔室，巨噬细胞接种在下腔室（图2 A）。结果观察到，与衰老细胞共培养后，Ki67+ 细胞的总数减少，表明衰老细胞导致巨噬细胞增殖能力下降（图2 B、C）。重要的是，共培养后巨噬细胞中 p21Cip1/Waf1、p53、p-p53 （丝氨酸15） 和 γ-H2AX 的蛋白水平升高，支持巨噬细胞衰老（图2 D-H）。同时，巨噬细胞中衰老标志物 p16Ink-4a、p21Cip1/Waf1 和 p53 的 mRNA 表达也显示出类似的增加趋势（图2 I-K）。免疫标记和共聚焦显微镜成像观察到，与衰老细胞共培养后，CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 在巨噬细胞中的共定位增加。这些数据表明，衰老细胞直接诱导巨噬细胞中的 MMT 和衰老标志物表达。三重免疫荧光染色数据显示，与衰老细胞共孵育的 MMT 巨噬细胞表现出增殖能力降低，与衰老细胞一致。因此，体外实验证实，巨噬细胞与衰老细胞诱导的MMT发生衰老表型。

IFITM3 在衰老细胞和上清液中的表达均显著增加。因此，研究了抑制 IFITM3 表达是否能阻止 MMT，用 IFITM3 siRNA 预处理 HRPTEpiC，将非衰老细胞、衰老细胞和 IFITM3 siRNA 预处理的衰老细胞接种在上腔室，巨噬细胞接种在下腔室。蛋白质印迹和免疫荧光研究 IFITM3 siRNA 对衰老诱导的 MMT 的影响，发现 α-SMA、胶原蛋白-I、p16INK-4a、p21Cip1/Waf1 和 p53 的表达降低，CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫荧光共定位下降。这些数据表明，IFITM3 siRNA 可防止衰老细胞诱导的 MMT。

图2 衰老细胞（SC）诱导巨噬细胞衰老。

在衰老细胞中，ITGB3 作为整合素家族的一员，可能参与激活 MMT。为了进一步阐明其对 MMT 的影响，将靶向 ITGB3 的 siRNA 转染到巨噬细胞中，观察到 CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫荧光共定位降低，胶原蛋白-I 和 p21Cip1/Waf1 的表达降低。因此，ITGB3 siRNA 可防止衰老细胞诱导的 MMT。

为了阐明 IFITM3 和 ITGB3 之间的关系，用 IFITM3 过表达质粒处理的衰老细胞与 ITGB3 siRNA 刺激的巨噬细胞共培养（图3 A）。与单独使用 ITGB3 siRNA 处理相比，IFITM3 过表达增加了 CD68、p16INK-4a 和 α-SMA 的免疫荧光共定位和 p21Cip1/Waf1、p53、γ-H2AX（图2）及胶原蛋白-I（图3 B）的表达。

图3 IFITM-3 和 ITGB-3 对巨噬细胞 MMT 的影响。

图4 衰老细胞诱导巨噬细胞-肌成纤维细胞转化（MMT）可能导致组织纤维化的示意图。

此外，对巨噬细胞 TGF-β 和 Smad3 的表达进行评估。它们的表达和激活（即 p-Smad2/3 [Ser 423/425] 表达）在与衰老 HRPTEpiC 共培养后增加，在 IFITM3-siRNA 或 ITGB3-siRNA 处理后降低（图3 C、D）。然而，当 IFITM3 在 HRPTEpiC 中过表达时，这种抑制作用会减弱。

为了研究 ITGB3 与 TGF-β 之间的联系，将 ITGB3 过表达，IFITM3 沉默，结果发现，与 SC + IFITM3 质粒 + Mɸ + ITGB3 siRNA 组相比，SC + IFITM3 质粒 + Mɸ + ITGB3 质粒组的胶原蛋白-I、p21Cip1/Waf1 和 TGF-β 表达显著上调。这些数据表明，IFITM3-ITGB3 调控的 MMT 与 TGF-β 和 Smad3 的上调有关。

研究确定了巨噬细胞在肌成纤维细胞生成中的关键作用，通过间充质转化（MMT）促进 RAS 中的间质纤维化。这个过程似乎至少部分是由衰老细胞来源的 IFITM3 介导的，IFITM3 促进 ITGB3 表达并激活 TGF-β/Smad3 信号通路。

总之，该研究表明 p16INK-4a+ 巨噬细胞是通过 MMT 过程肌成纤维细胞的重要来源，这导致 RAS 中的间质纤维化。这一过程与巨噬细胞 ITGB3 表达的增加和继发于衰老细胞来源的 IFITM3 的 TGF-β/Smad3 通路的激活有关，并且可能至少部分介导。这些发现意味着衰老相关 MMT 在缺血性肾重塑中起关键作用，并表明 MMT 是一个治疗靶点。未来需要进一步的研究来证实这些过程在损伤的人体肾脏中的激活，并开发有针对性的治疗干预措施。

参考文献：Zhao Y, Zhu XY, Ma W, Zhang Y, Yuan F, Kim SR, Tang H, Jordan K, Lerman A, Tchkonia T, Kirkland JL, Lerman LO. Cellular senescence promotes macrophage-to-myofibroblast transition in chronic ischemic renal disease. Cell Death Dis. 2025 May 10;16(1):372. doi: 10.1038/s41419-025-07666-1. PMID: 40348745; PMCID: PMC12065848.

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40348745/

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