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客户文章|Nature子刊 (IF=12.121)衰老样巨噬细胞通过雄性小鼠分泌 IL-10 介导终板硬化血管生成

　　腰痛(Low Back Pain, LBP)是一个全球性的健康问题，严重影响患者的生活质量，并带来巨大的医疗资源占用和医疗保健成本。

　　软骨终板位于髓核和骨椎体之间，由于受到高剪切应力，容易发生退化和损伤。软骨终板随着年龄的增长或其他退行性疾病而发展为进行性硬化。终板内骨髓病变的磁共振成像(MRI) 结果称为“Modic 变化 (MC)”，可预测 LBP 特异性高。

　　郑州大学第一附属医院倪双飞团队前期在腰椎不稳定(LSI)和衰老模型中确定了终板硬化，发现脊柱疼痛是由硬化终板多孔区域的感觉神经支配引起的。近期在Nature Communications杂志上发表“Senescent-like macrophages mediate angiogenesis for endplate sclerosis via IL-10 secretionin malemice ”进一步报道了在老龄化小鼠模型中，衰老样巨噬细胞在硬化椎板中积累。且巨噬细胞中cdkn2a(p16)的敲除能够消除老龄化或脊柱不稳定性(LSI)引起的椎板中的血管生成和硬化。

　　

 

　　无论是在体内还是体外研究均表明IL-10是衰老相关分泌型表型(SASP)中主要上升的细胞因子。从机制上讲，IL-10在内皮细胞中增加pSTAT3，导致pSTAT3直接结合到Vegfa、Mmp2和Pdgfb的启动子上，促进它们的产生，从而导致血管生成。

　　研究结果

　　| CD31Emcn 血管与 LSI 和老年小鼠终板硬化的偶联

　　

 

　　作者首先探究了CD31+Emcn+血管在腰椎不稳定(LSI)或老龄小鼠终板硬化中的作用。通过免疫荧光、三维显微计算机断层扫描 (micro CT)、番红O固绿染色证明终板在退化过程中经历了更多的成骨，CD31Emcn 血管出现在 LSI 和老年小鼠的硬化终板中。

　　| 衰老细胞在 LSI 小鼠和老年小鼠的硬化终板中积累

　　

 

　　使用衰老报告转基因小鼠(Cdkn2a) (p16)tdTom，揭示LSI术后终板tdTom+细胞数量显著增加。通过 SA-βGal 染色、免疫荧光染色、qRT-PCR这些数据表明，LSI诱导终板细胞衰老，且随着年龄的增长，终板也会经历细胞衰老。

　　| LSI和老年小鼠中衰老细胞的清除延缓了终板的硬化

　　

 

　　达沙替尼加槲皮素(D+Q)是典型且公认的清除衰老细胞的药物。研究者对LSI手术小鼠和老龄小鼠分别给予了D+Q的药物治疗。

　　结果显示D+Q处理显著减少了LSI手术后和老龄小鼠终板中SA-βGal+细胞和tdTom+细胞的数量，抑制了LSI和老龄诱导的血管生成，并显著减缓了终板硬化的进展。

　　| 丰富的巨噬细胞在 LSI 小鼠和老年小鼠的终板中经历衰老

　　

 

　　通过免疫荧光共染色、流式细胞术表明，衰老样巨噬细胞在退变终板中经历衰老，其可能参与了终板内血管生成和终板硬化过程。

　　敲除Lyz2+细胞中的cdkn2a(p16)可消除终板硬化

　　

 

　　为进一步阐明衰老样巨噬细胞在终板硬化中的作用，研究者将Lyz2-Cre小鼠与Cdkn2a (p16) Flox小鼠杂交，得到了Lyz2+细胞中特异性敲除Cdkn2a的基因敲除小鼠模型(Cdkn2aΔLyz2)。

　　免疫荧光、Micro-CT和番红O固绿染色结果显示，特异性敲除Lyz2+细胞中的Cdkn2a可抑制LSI介导的终板的血管生成和硬化改变。

　　| 巨噬细胞缺失抑制 LSI 或衰老诱导的终板硬化

　　

 

　　研究发现巨噬细胞耗竭溶液 CL 可以防止衰老诱导的终板血管生成和硬化。且LSI 手术小鼠或老年小鼠中巨噬细胞的遗传或药理学清除可以减少终板中 Trap+ 破骨细胞的数量。

　　| 衰老样巨噬细胞分泌的 IL-10 有助于退行性终板中的血管生成

　　

 

　　为进一步探索IL-10介导的血管生成的信号通路，首先选择了多个与血管生成相关的因子，qRT-PCR、Western blot、ChIP实验结果表明IL-10可以通过pSTAT3/STAT3信号通路促进血管内皮细胞中VEGFA、MMP2和PDGFB的产生，进而促进血管生成。

　　总结

　　这项研究加深了对免疫衰老与血管新生和终板硬化之间联系的理解，并揭示了由衰老巨噬细胞引发的终板硬化可能是脊柱退化的潜在治疗靶点。这些发现为理解免疫衰老与椎板硬化之间的联系提供了新见解，对开发治疗方法具有重要意义。

　　文中用于衰老实验的2-19月龄C57BL/6J 小鼠由艾菱菲生物提供。

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